一種基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法
2023-06-15 23:39:11 1
一種基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於斷面實測數據的三心拱巷道全新實體建模方法，通過在一個斷面上採集特徵點空間數據，由特徵點三維坐標解算出巷道斷面的空間位置與實際尺寸，利用實際尺寸與三心拱標準參數擬合，生成特定空間位置既具有實際掘進尺寸又能準確表達拱形的一系列巷道斷面。然後利用三維建模軟體，在兩兩斷面間創建實體，從而實現整體巷道模型建立，並有效解決了巷道實體模型持續更新的問題，所生成的巷道實體模型能夠真實反映巷道的形態，完全能夠滿足採礦設計、採礦設備布置規劃等要求。
【專利說明】一種基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於計算機三維建模【技術領域】，尤其是涉及一種基於斷面測量數據的三心拱巷道實體建模方法。
【背景技術】
[0002]巷道是地下採礦時在巖體或礦層中開鑿的通道，用於採礦、運輸、通風、排水、動力供應等。在二維方式下，巷道被抽象顯示成雙線，這只能表示巷道寬度及平面坐標，不能顯示巷道空間位置，更不能完整展示巷道空間形態。隨著計算機三維建模技術的成熟及採礦生產可視化管理的要求，需對掘進巷道建模，真實反映井下巷道工程實際尺寸及真實的空間位置，用於採礦設計、採礦設備布置規劃等。
[0003]用於巷道實體建模的空間數據採集常用方法有雷射影像掃描、散點法、特徵線法等。雷射影像掃描由於海量的點雲數據，嚴重影響計算機數據處理速度，因此在實際巷道空間數據採集與處理中並不實用；散點法同樣存在數據採集工作量大且不能完全真實反映巷道空間形態的問題；特徵線法適合特徵線比較明顯的巷道(比如矩形或六邊形巷道)。而三心拱巷道，如圖1所示即巷道頂板由三段相內切的圓弧構成，三段圓弧有三個圓心。由於組成拱的三段圓弧相內切，巷道牆與圓弧也內切，因此巷道除底板牆腳外，沒有明顯特徵線，用散點法與特徵線法不僅外業數據採集工作量大，而且生成的實體不能很好反映巷道的空間形態，也不便於實體更新。此外，由於地下礦巷道縱橫，隨著礦體開拓和巷道的掘進巷道持續更新，要求現場採集數據效率要高，巷道模型需要不斷進行更新，而上述三種方法都不能很好地解決新增巷道實體模型與已有巷道實體模型的無縫對接。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明公開了一種基於斷面實測數據的三心拱巷道全新實體建模方法，通過在一個斷面上採集特徵點空間數據，由特徵點三維坐標解算出巷道斷面的空間位置與實際尺寸，利用實際尺寸與三心拱標準參數擬合，生成特定空間位置既具有實際掘進尺寸又能準確表達拱形的一系列巷道斷面。然後利用三維建模軟體，在兩兩斷面間創建實體，從而實現整體巷道模型建立，並有效解決了巷道實體模型持續更新的問題，所生成的巷道實體模型與真實巷道近似度高，完全能夠滿足採礦設計、採礦設備布置規劃等要求。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0006]一種基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法，包括如下步驟:
[0007](I)獲得巷道斷面上的四個特徵點數據，所述特徵點包括巷道斷面頂板特徵點、底板特徵點、左幫特徵點和右幫特徵點；
[0008](2)根據步驟(I)中獲得的特徵點數據，計算斷面空間關鍵點坐標和關鍵參數，所述關鍵點包括斷面底邊兩端角點，所述關鍵參數包括斷面寬度、斷面方位角、斷面實際高度、斷面拱高和斷面牆高。
[0009](3)分別計算斷面拱頂三段圓弧的內插點坐標，由內插點連線生成斷面扇形拱；
【權利要求】
1.一種基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)獲得巷道斷面上的四個特徵點數據，所述特徵點包括巷道斷面頂板特徵點、底板特徵點、左幫特徵點和右幫特徵點； (2)根據步驟(I)中獲得的特徵點數據，計算斷面空間關鍵點坐標和關鍵參數，所述關鍵點包括斷面底邊兩端角點，所述關鍵參數包括斷面寬度、斷面方位角、斷面實際高度、斷面拱高和斷面牆高。 (3)分別計算斷面拱頂三段圓弧的內插點坐標，由內插點連線生成斷面扇形拱； (4)根據步驟(2)中獲得的斷面空間關鍵點坐標和關鍵參數，結合步驟(3)中得到的斷面扇形拱，形成斷面的完整輪廓。 (5)連接生成的各個斷面，形成可持續更新的巷道實體模型。
2.根據權利要求1所述的基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法，其特徵在於:所述步驟(I)中斷面特徵點數據通過全站儀測量獲得。
3.根據權利要求1或2所述的基於斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法，其特徵在於:所述步驟(3)中三段圓弧包括斷面右側小圓弧、斷面左側小圓弧和大圓弧； 所述斷面右側小圓弧內插點第k點坐標通過下式運算得出:
【文檔編號】G06F17/50GK103473404SQ201310390378
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】陳小文, 錢小峰 申請人:南京梅山冶金髮展有限公司, 上海梅山鋼鐵股份有限公司