《数字矿山概论》第6章矿山信息集成建模与可视化.ppt

第6 章矿山信息集成建模与可视化 安全工程学院 2017 6.1 矿山地形的三维建模 数字地形模型（ Digital Terrain Model， DTM ）是针对地球表面几何形态——地形地貌的一种三维数字建模过程，其建模的结果通常是一个数字高程模型（ Digital Elevation Model, DEM ） 。 6.1.2 矿山地形不规则三角网建模 TIN 的产牛方法有多种，主要有Delaunay 三角网（ D-TIN ）、约束Delaunay 三角网（CD-TIN ）和基于等曲线构建D-TIN 。基于规则格网构建D -TIN 和基于混合数据构建 D -TIN 的方法。 不规则三角网 6.1.3 矿山地形的规则格网建模 2D平面域内的DEM 是一种基本格网，适合于规则分布的数据。如果原始数据本身就是规则格网数据，则只需要按要求对原格网数据进行简化或内插，若原始数据不是规则格网数据，如离散采样点、等高线，则需要先将不规则数据内插形成规则格网数据。 规则网格点 规则网格模型 6.2 矿山地质三维建模 矿山地质三维建模包括矿床建模和环境地层建模两类。前者仅对矿床本身进行建模，后者要对矿床及其环境地层（如煤层的底板、上覆岩层、乃至表土层）进行整体建模。 矿床模型是借助于计算机、地质统计学等技术建立起来的关于矿体的分布、空间形态、构造以及矿山地质属性（如品位、岩性等）的数字化三维矿化模型，它是实现储量计算、计算机辅助采矿设计、计划编制、生产管理以及采矿仿真的基础。 环境地层的三维数字模型是矿山开采设计、采动影响分析、矿山安全评价的数字化基础环境。 6.2.1 三维地质建模的模型分类 面元模型（ Facial Model ） 、体元模型（ Volumetric Model ）两大类。 建模方法则分为单一三维建模 、混合三维建模和集成三维建模。 三维地质空间模型分类见表6-4 三维地质空间模型分类 6.2.2 基于面元模型的三维地质建模 面元摸型有多种实现形式，除了地形建模常果用的等高线模型、表面模型 (Grid 模型、TIN 模型）之外，还有线框模型、序列剖面模型和多层DEM 模型等多种方式。 面元模型侧重于地质体的表面表示，如矿体表面、地质层面、断层面、褶曲面等，所模拟的地质体表面可能是封闭的，也可能是非封闭的，视地质体的空间形态而定。 矿体和断层模型 6.2.3 基于体元模型的三维地质建模 体元模型是一种基于三维空间的体元分割的真三维实体表达方式，体元的属性可以独立描述和存储，因而可以进行三维空间操作。 体元模型可以按体元的表面单元数分为四面体( Tetrahedron ）、五面体（ Pentrahedron ）、六面体（ Hexahedron）和多面体（ Polyhedron ）共4 种基本类型。 四面体模型 六面体模型 规则体元模型 规则体元包括结构实体几何( CSG ）、三维体素（Voxel ）、针体（ Needle ）、八叉树（ Octroe)和规则块体（ Regular Block ） 共5 种模型。 2. 非规则体元模型 常用的非规则体元包括四面体网络（ TEN ）、金字塔（ Pyramid ，为五面体Pentrahedron 的特例）、三棱柱（ Tri-Prism，TP ） 、地质细胞（ Geocellular) ，不规则块体（ lrregular Block ）、实体(Solid）、3D Voronoi 图和广义三棱柱（ Generalized TP, GTP）等8 种模型。 6.2.4 基于混合模型的三维地质建模 基于矢量的面元模型虽然精度较高，但不能解决矿（岩）体品位、岩性等内部非均匀的非几何属性描述问题；体元模型可以存储非几何属性，表面描述精度也较高；栅格数据能进行逐点处理和块操作，具有较强的空间分析和操作能力，但无法满足精度要求。 混合三维模型的目的是综合利用两种以上的面元模型或体元模型来对同一地质空间实体进行三维建模，以便综合两种模型的优点，取长补短，更完整地描述矿体形状、更好的表达矿体的空间结构。 6.3 井巷工程的三维建模 井巷工程是地下空间域内需要进行几何、属性和拓扑信息统一表达的一类特殊空间实体。井巷工程的真三维建模必须既能体现工程体的空间、属性与拓扑特征，并考虑它 与围岩地质体的联系，以及对工程体进行真三维数值模拟的要求。 井巷工程的三维空间建模是一项重要而实用技术，其