[发明专利]一种基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法

权利要求书

1.一种基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，包括下列步骤: 

步骤一、测量矿山巷道顶部中心线上点的三维坐标值和矿山巷道断面形状参数宽w、高h、半径r以及巷道方位角α； 

步骤二、从数据库读取所采集到的巷道顶部中心线上点的三维坐标值即顶点三维坐标值；巷道被其它巷道分成两段或多段的线段为弧段，弧段的两端点为节点，根据多条巷道的顶点三维坐标值可以得出交叉巷道的节点、弧段之间的关系； 

步骤三、根据巷道断面形状参数、节点和弧段之间的关系以巷道顶底中心线为基准，来计算由前断面、后断面、右帮面、左帮面、底面和顶面组成的巷道体三维表面模型的特征点坐标值；所述巷道体三维表面模型特征点坐标值的计算，分为两部分来计算：直线巷道部分和多条巷道交汇处部分；所述多条巷道交汇处部分特征点坐标值的计算首先确定每条巷道左帮面和右帮面与相邻巷道体的帮边界的相交点，然后再通过巷道断面形状参数及巷道中心线上的三维坐标值来计算相交点处的三维坐标值，以实现交叉巷道在节点处的贯通； 

步骤四、根据巷道体三维表面模型的特征点坐标值进行巷道体各个表面三角网的构建以建立整个巷道体三维表面模型。 

2.如权利要求1所述的基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，步骤三中计算巷道体三维表面模型的特征点坐标值时，检查弧段的端点和终点，所述弧段端点和终点的度即与该节点相关联的弧段数均为1时，巷道为独立巷道。

3.如权利要求2所述的基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，步骤三中计算巷道体三维表面模型的特征点坐标值时，所述巷道为独立巷道，巷道断面形状为矩形且巷道为直线巷道时，根据巷道顶部中心线上的三维坐标值和巷道断面形状参数宽w、高h计算出巷道顶底中心线左右两侧平行线端点的三维坐标值。 

4.如权利要求3所述的基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，步骤三中计算巷道体三维表面模型的特征点坐标值时，所述巷道为独立巷道，巷道断面形态为圆拱巷道且巷道为直线巷道时，所述圆拱巷道分为两部分：矩形部分和拱形部分，矩形部分采用矩形巷道计算特征点坐标值的方法，拱形部分采用插值算法进行拱形断面顶部的圆拱坐标值计算，得到圆顶离散点坐标值。 

5.如权利要求3所述的基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，步骤三中计算巷道体三维表面模型的特征点坐标值时，所述巷道为独立巷道，巷道断面形状为矩形且巷道有弯道时，巷道分为两部分：直线巷道部分和弯道巷道部分，直线巷道部分采用直线巷道计算特征点坐标值的方法，弯道巷道部分所采用的方法为：弯道处前后两段巷道宽度相同时，在弯道处相对于中心线的左右两侧的帮边界平行线段，对于帮边界相交的一侧则以交点作为边界特征点，对于帮边界不相交的一侧则以巷道中心线的第二个顶点为圆心，以巷道宽的1/2长度为半径，做一条圆弧使帮边界不相交的一侧的线段连接起来，以使巷道在弯道处光滑，然后运用插值算法计算弯道处的特征点坐标值。

6.如权利要求3所述的基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，步骤三中计算巷道体三维表面模型的特征点坐标值时，所述巷道为独立巷道，巷道断面形状为矩形且巷道有弯道时，巷道分为两部分：直线巷道部分和弯道巷道部分，直线巷道部分采用直线巷道计算特征点坐标值的方法，弯道巷道部分所采用的方法为：弯道处前后两段巷道宽度不同时，对于两段巷道帮边界相交的一侧则以交点作为边界特征点，对于两段巷道帮边界不相交的一侧，则延长使其相交于一点，然后取该点与两段巷道帮边界不相交的一侧的两线段的位于弯道处的端点之间的中间点，这两个中间点和帮边界不相交一侧的两线段位于弯道处的端点构造出三次贝兹曲线的四个控制点，然后做三次贝塞尔曲线，运用插值算法计算弯道处的特征点坐标值。 

7.如权利要求2所述的基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法，其特征在于，所述巷道为独立巷道，巷道断面形状为矩形巷道时，其左帮面、右帮面、底面、顶面、前断面、后断面是由巷道体三维表面模型的特 征点组成的四边形，从四边形的对角线处分割成两个三角形。