实现了一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法,采用实测腰线法,除了获得腰线数据外,碎步数据还包括实测的顶、底板中心线,它们能完整的表达巷道的边界、连通状态和空间位置。建立顶板中心线的“结点-路径”网络拓扑图,采用“外层路径优先”的方式提取所有的连通路径;连通路径拐点处,根据顶、底板高程和位置,建立该处的断面轮廓线,并提取相邻断面轮廓之间的局部空间网格;加密空间网格数据,添加过渡轮廓线拟合断面轮廓线,解决了数据稀疏的问题,对空间网格和底板边界线进行三角化,并对生成的三角形合并,从而实现能够满足采矿设计和工程验收要求的三维连通巷道实体模型。
采用实测腰线法采集地下巷道空间数据,不仅减少测量人员的工作量,而且腰线详细记录了巷道的宽度和连通信息,顶、底线详细记录了巷道的高程、走向和空间位置,同时结合巷道断面设计的参数很好地拟合巷道曲面。本发明直接给出了提取结点-路径网络拓扑图中的连通路径的搜索方法,分析了巷道的整体连通状态,无需对岔道口等局部区域进行单独处理,同时以实际巷道边界轮廓线作为建模边界控制线。
地下巷道系统模型是数字化矿山工程的主要组成部分,其特点是巷道纵横交错,空间拓扑关系复杂,断面形状、断面参数和支护类型多样,巷道的真实空间位置、虚拟漫游、实时监控、工程验收等需要对巷道进行真三维可视化,实现地下巷道整体精细化建模有重要的意义。
谭正华,男,湖南邵阳人,1981年11月生,工学博士,湘潭大学信息工程学院,讲师;计算机科学与技术、软件工程硕士生指导教师。主要研究方向:计算机图形学、计算机辅助设计、数字矿山理论与技术、空间三维实体可视化建模算法研究。
评价单位:“科创中国”机器视觉与智能产业科技服务团 (中国图象图形学学会)
评价时间:2023-09-23
综合评价
该成果根据实测边界线和断面参数,提出地下巷道三维实体的分层建模解决方案:采用图论的树结构表达边界线划分的复杂区域,并采用约束三角剖分的方法对区域网格三角化,提取所有三角形中表示巷道的断面底边和“出口位置”的边,根据断面参数,拟合生成断面轮廓线;均匀离散化断面轮廓线,生成左右对称点列,这些点构成三维巷道实体的特征点,分层提取断面轮廓线上的特征点,生成分层轮廓线;最后对相邻分层轮廓线 和顶、底轮廓线分别实现巷道体网格三角化。研究结果表明:该算法充分利用区域树表达的空间拓扑关系和断面 参数信息,实现简单,适用于同一中段边界线在任意复杂情况下的连通巷道实体三维建模。
总体而言,该项目技术思路方向较好,未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度高,值得支持推广。
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