[发明专利]一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法

说明书

本发明公开了一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，包括以下步骤：测量矿山巷道的顶、底板中心线以及两侧腰线上点的三维坐标；建立巷道的闭合底板边界线；建立结点‑路径网络拓扑关系图，提取拓扑关系图中的连通路径，在连通路径和底板边界线间构造局部断面轮廓线；提取相邻轮廓线间的空间网格，并对空间网格进行数据加密，添加过渡轮廓线，对空间网格进行曲面三角化；将闭合底板边界线分解为多个单调的多边形并对其每个多边形进行三角化；合并所有的局部三角化模型，得到连通的地下巷道实体模型。本发明采用实测腰线法来采集地下巷道空间数据，减少了测量人员的工作量，结合巷道断面设计的参数能够很好地拟合巷道曲面。

技术领域

本发明涉及矿山工程领域，特别涉及一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法。

背景技术

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。传统的信息管理平台利用井下勘察采集数据来绘制二维AutoCAD纵剖面图或者水平断面图，但这样只能表达一种局部视角的巷道空间形态，对于这些图件所反映的三维信息主要靠技术人员的经验和空间想象主观判断，极大地影响了巷道采掘工程进度安排与质量。随着计算机三维建模技术、数字矿山理论和技术的不断完善，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的要求。

现在用于地下巷道碎步数据采集的常用方式可以分为支距法、断面法等，支距法由于使用的测量仪器构造简单，被测对象需要满足一定的几何特征，严重地影响了测量精度以及限制了巷道的类型；断面法是通过激光扫描获取相应位置的巷道断面离散点集，采用此方法获得的数据量大且数据之间存在无序性，因此需要花费大量的时间处理数据的无序性以构造断面的拓扑关系。对于矿井巷道表面的表达，现有的方法直接使用原始测量数据，并没有考虑到因测点数据稀疏导致的重构表面凹凸不平从而产生部分失真的问题；另外，巷道的连通建模方法，主要工作就是岔道口建模，其中包括大量的布尔运算、平滑拼接以及断面构造，生成的实体不能很好的反映巷道的整体空间形态。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种工作效率高、精度高的基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，包括以下步骤：

步骤一：测量矿山巷道的顶板中心线、底板中心线以及两侧腰线上点的三维坐标；

步骤二：将实测的腰线上点的三维坐标根据底板中心线调整高程，得到巷道的闭合底板边界线；

步骤三：根据步骤一中获得的顶板中心线，建立结点-路径网络拓扑关系图，提取结点-路径网络拓扑关系图中的连通路径；在连通路径和底板边界线间，根据断面参数，分区构造局部断面轮廓线；

步骤四：根据步骤三中获得的局部断面轮廓线，提取相邻轮廓线间的空间网格，并对空间网格进行数据加密，添加过渡轮廓线，最后对空间网格进行曲面三角化；

步骤五：将步骤二中获得的闭合底板边界线分解为多个单调的多边形，并对其每个多边形进行三角化；

步骤六：合并步骤四、步骤五中所有的局部三角化模型，得到连通的地下巷道实体模型。

上述基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，所述步骤三中，结点-路径网络拓扑关系图中的连通路径使用“外层路径优先”的搜索方式得到，具体过程为：

3-1-1)在结点-路径图中任选一点n_a为当前结点，l_v为进入路径，寻找下一个结点n_g；

3-1-2)从n_a开始按逆时针方向由外到内对其关联路径进行排序；