[发明专利]带属性三维矿体的块体模型切割生成二维剖面图的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带属性三维矿体的块体模型切割生成二维剖面图的方法，属于地质结构展示领域。

背景技术

切割分析是通过切割面来了解三维模型内部结构的一种透视分析手段，切割分析可看作，操作者用刀切开空间对象，通过特定的表达方式观察切割面上呈现的三维对象内部结构，根据需要对感兴趣的部位进行对象选取和特征识别，DEM的二维剖面图就是这种方式的原始运用。平面切割技术可以将二维和三维联系在一起，二维剖面显示的信息可以关联到三维模型中，三维模型中的属性也可显示在二维剖切面上。通过切割分析可以对已构建的三维模型的空间关系进行描述和表达；可以深入观察和了解结构复杂的物体内部各要素的相对位置、大小和形状；可以对需要修整的地方进行编辑和改进，对需要新增的区域进行评估和检测；此外，它可以用于三维表面模型间的切割融合。

现有的切割分析从参与切割的模型角度可以概括为：基于表面模型的切割分析和基于体模型的切割分析两类。

基于表面模型的切割就是对空间三角网进行切割，可归结于空间三角网的相互切割问题，三角网切割算法主要有三个核心部分组成：切割前的碰撞检测、空间三角形的求交运算和切割后的显示处理。已提出的对三维物体进行切割的经典方法有以下几种：釆用平面及多面体对重构模型进行切割的立体剪裁算法，但它没有考虑切割面与三角形共面的特殊情况；利用OpenGL中的附加裁剪面实现了平面切割；根据三角网格模型的三角面片集合对其进行平面切割的方法，根据在任意平面内指定的切割线，将任意拓扑结构的三角网格模型切割为子三角网格。以上算法只实现了限于平行于坐标的平面的平面切割。花卫华等人提出可以用不规则三角网(TIN)来切割三维物体，灵活性较强，但该算法的基本操作：三角形之间的求交和平面与三角形求交相比，因比较次数较多影响了算法效率。

基于体模型的切割可分为求交式方法和插值式方法两种。求交式是先确定出体元的的棱线与剖面的交点以及交点处的场值，并对交点进行排序，得到一个带值的多边形的顶点序列，从而获取剖面的数据，再对其按照扫描线方法或其它方法进行显示。插值式是先计算出剖面与三维体数据场的包围盒相交而生成的多边形，以及该多边形对应的纹理图像，再采用纹理映射技术对剖面进行显示。这两种方法各有优缺点。基于求交的切割算法，需要测试较多的体元，并要保存所生成的多边形数据，时间、空间消耗较大，但是生成的图像质量好。因此，该方法适合于体数据量较小，体数据格网点之间间距较大以及显示区域也较大的情况；而基于插值的剖面显示算法，对空间的消耗较小，速度较快，实现方便，但是精度稍逊于前者。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种带属性三维矿体的块体模型切割生成二维剖面图的方法，将建好的基于矿体模型的块体约束模型在一定规则下进行切割，并自动将切割结果，包括位置信息与属性信息在二维平台中以剖面图的形式展示出来。本发明利用单元块体混合填充包围盒技术、克里格插值技术、块体切割技术、快速形成二维储量剖面图技术等多项新方法和新技术，来快速并高效实现块体切割并生成二维储量剖面图，及二三维数据联动交换。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种带属性三维矿体的块体模型切割生成二维剖面图的方法，包括以下步骤：

(1)将三维矿体模型划分为一组填充满三维矿体模型的单元块体，各单元块体构成三维矿体模型的块体模型；各单元块体的一个顶点为该单元块体的空间几何位置的坐标原点，各单元块体的坐标原点及长、宽和高已知；根据各单元块体的坐标原点及长、宽和高计算得到单元块体各顶点的坐标；

(2)利用地质统计学估值法对块体模型进行属性插值，计算各待估点的属性，从而得到各单元块体的属性；所述属性包括品位、级别和空间几何位置；

(3)确定各单元块体的切面：对于每个单元块体，设定一条切线，使由切线起始坐标的高程H加一个常量A的值大于三维矿体模型的最大高程值，并且由切线起始坐标的高程H减一个常量B的值小于三维矿体模型的的最小高程值，通过切线进行高程方向上的延伸，构成切面；依次判断块体模型中每个单元块体与各自切面的相交关系：若单元块体的八个顶点均位于切面的同侧，则单元块体与切面不相交，否则单元块体与切面相交；对于与切面相交的单元块体，提取单元块体与切面的相交面，并获取单元块体的属性；