专利名称：数字矿山中矿体建模系统及其建模和检测方法
技术领域：
本发明涉及一种数字三维地质建模系统，尤其涉及一种数字矿山中矿体建模系统及其建模和检测方法。
背景技术：
数字地球是指建立一个多分辨率、三维动态表达的虚拟地球，使获取、存储、处理和显示地学数据的方法发生深刻地变化。数字地球试图探索提供关于地球参考信息交换与发布的一个全球环境，其中，数字矿山是实现数字地球计划的重要组成内容，为地矿工作者带来了新的机遇和动力，能够更好地开展相关领域的研究工作，提供一个直观地观察与研究矿体单元的空间展布及其相互关系的可视化平台，对现有大量矿体数据和资料进行有效保存与管理的手段，同时，还能够对已完成的勘察工作进行检验，为后续的勘探设计、施工操作等提供有力的地质依据，对矿山开采、资源的有效利用、矿山环境保护与管理等矿山规划设计具有重要实际意义。目前，在这个领域的研究工作十分活跃，一些著名大学、国家实验室及大公司几十年来，一直致力于相关技术的研究与开发。由于矿体空间分布的不连续性、复杂性及不确定性，适用于其它领域的建模方法和可视化技术并不能够完全适合矿体的建模与可视化，需要结合计算机图形及图象处理技术、数据挖掘、科学可视化、虚拟现实及勘探地质学、数学地质、地球物理、GIS、遥感等领域的研究成果。构造建模包括断层和地层建模，由点、线重构面以及由2D剖面重构3D几何元的建模方式。GOCAD三维建模策略基于以下假设任何对象的几何形状可由空间有限节点定义； 通过节点之间的连接，建立拓扑结构；物理属性作为数值能够附加到这些节点上。这种自然对象的离散建模方法允许借助强有力的数学工具DSI，完成三维空间每个节点属性和坐标的插值。DSI插值工具根据地质数据，如表面位置、局部倾角、断层的相对位移等，计算空间点的位置，以确保曲线和曲面的光滑性。通过离散方法，可以检索并使用GIS中所有与地质对象的几何、拓扑及属性相关的数据。主要建立两类模型几何模型和属性模型，几何模型包括基本元素点、线和三角形以及四面体等网格模型；几何模型建立之后，属性可以附加在三维数据场的所有位置上形成属性模型，实现属性的统计分析等操作。现有技术中，三维建模系统结构主要有四种方法，第一种由密集数据自动转换为属性模型的体系结构；第二种从一系列密集的观测资料中确定对象的三维模型的体系结构；第三种构造史的运动模拟体系结构；第四种机械建模体系结构。现有技术中的上述四种方法至少存在以下缺点前两种方法需要掌握充足的原始数据，建模过程中不需要太多的解释和插值拟合，但是由于采样数据稀疏是矿山实际工程中普遍存在的现象，因此，第一、二种方法无法适用于矿体建模；运动模拟方法由于不直接引用实际观测数据，只是一个近似模型，仅适合于教学研究与演示；而机械建模依赖于具体模型和边界条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于矿山环境的数字矿山中矿体建模系统及其建模和检测方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的数字矿山中矿体建模系统，包括多源数据耦合模块、多种构模方法集成模块、多分辨率可视化及检测模块、多维空间数据分析与应用模块；所述多源数据耦合模块用于获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；所述多种构模方法集成模块用于根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；所述多分辨率可视化及检测模块用于显示和检测所述多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果；所述多维空间数据分析与应用模块用于根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。本发明的上述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模的方法，包括步骤首先，获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；然后，根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；同时，对多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果进行可视化显示和检测；之后，根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的数字矿山中矿体建模系统及其建模和检测方法，由于以多源数据耦合技术为基础，对来自矿山的各种数据进行耦合处理；在此基础上，以多分辨率可视化及检测技术为手段，通过多种构模方法集成，可以建立适用于矿山规划和建设的矿体模型，实现多维空间数据分析与应用的目标。
图I为本发明实施例提供的数字矿山中矿体建模系统及其建模和检测方法的总体流程示意图；图2为本发明的具体实施例一中矿区第四系边界信息示意图；图3a、图3b为本发明的具体实施例一中多源数据去噪处理示例图；图4a、图4b、图4c为本发明的具体实施例一中矿区地表的构建过程示意图；图5为本发明的具体实施例一中矿山三维数据场可视化环境中金矿空间分布部分示意图；图6为本发明的具体实施例一中离散的多分辨率模型示意图；图7a、图7b、图7c为本发明的具体实施例一中工程开挖模拟与检测示意图；图8为本发明的具体实施例一中查询检测金矿的三维空间位置示意图；图9为本发明的具体实施例一中空间任意路径距离计算与查询检测示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的数字矿山中矿体建模系统，其较佳的具体实施方式
是包括多源数据耦合模块、多种构模方法集成模块、多分辨率可视化及检测模块、多维空间数据分析与应用模块；所述多源数据耦合模块用于获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；所述多种构模方法集成模块用于根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；所述多分辨率可视化及检测模块用于显示和检测所述多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果；所述多维空间数据分析与应用模块用于根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。所述多源矿体数据包括以下任一种或多种地质图、地形地质图、地区构造体系图、岩浆岩石图、矿产图、地质灾害图、岩相图、 地层资料、古生物资料、构造资料、岩性资料、物探资料、地震资料、钻井资料、规划设计资料、遥感影像、点云数据；所述矿体数据的采集和处理设备包括以下任一种或多种传统测量设备、电子测量设备、地质钻探设备、地震探测设备、地质雷达、全站仪、三维激光扫描仪、GPS测量设备、 数字扫描仪、服务器；所述矿体数据的获取方式包括本地服务和/或远程服务。所述多种构模方法集成模块包括以下任一个或多个单元点构模单元、线构模单元、面构模单元和体构模单元。所述多分辨率可视化及检测模块包括矿山三维数据场可视化单元、多分辨率矿体模型设计单元和矿体数据及构模过程检测单元。所述多维空间数据分析与应用模块包括矿体分析预测单元、矿体数据查询检测单元和矿体模型应用单元；所述矿体分析预测单元包括以下任一功能属性建模、工程开挖模拟、等值线生成、趋势面分析、空间统计分析、储量计算、虚拟钻井模拟；所述矿体数据查询检测单元包括以下任一查询功能空间点、空间距离、钻井及虚拟钻井、属性数据、道路及水系等查询检测；所述矿体模型应用单元包括将所建立的矿体模型在以下任一系统中的应用地下水动态模拟评价专业模块系统、区域地表水-地下水循环演化模拟系统、地下开挖工程应力应变重分布模拟预测系统、水库蓄水资源量动态可视化评价系统、城市地面沉降和防汛排水评价预测系统、城市建筑工程地基承载力分区评价系统。本发明的上述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模和检测的方法，其较佳的具体实施方式
包括步骤首先，获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；然后，根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；同时，对多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果进行可视化显示和检测；之后，根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。所述耦合处理包括对于通过传统设备采集获取到的数据进行矢量化处理，并进行正确分析、理解和判断，确定标志层，依据相应的规则，进行地层对比，完成数值解析工作，所述传统设备包括电子测量设备、地质钻探设备和/或地震探测设备；对于采用新设备获取的数据进行去除处理、解析和识别工作，所述新设备包括三维激光扫描仪和/或GPS ;对于经过耦合处理的多源矿体数据通过接口工具导入到缓存区中，并进行可视化显示，并对耦合处理的结果进行分析和修正。所述多种矿体模型的建立过程包括首先，通过接口工具将缓存区中的多源矿体数据导入，并对导入的多源矿体数据进行归一化、去噪处理和矿体数据编码；然后，根据所述矿体数据的来源，进行点构模和线构模；之后，采用面构模方法，依次构建一个矿体的地表、断层、自上而下的层状和非层状地层、属性体、地下自然景观及人造体的矿体面模型，并对构建的各个面模型进行相交关系、包含关系、相邻关系测试，根据需要进行块分割处理，并根据地质规律识别并记录相互之间的拓扑关系；最后，对需要进行储量分析、属性填充操作的矿体，采用体构模方法构建相应的属性模型；所述属性体包括等水位面、地面沉降分布和矿产分布，所述地下自然景观包括溶洞和地下河，所述人造体包括巷道、大坝和地下管网。所述可视化显示过程中，对于矿山三维数据场的可视化环境，包括离散模式和连续模式两种模式的多分辨率矿体模型；所述离散模式是在构模过程中生成一个矿体的多个离散的不同分辨率模型，或者是生成矿体中各子矿体的模型，立体实时显示时根据预定的标准选择需要的分辨率模型绘制；所述连续模式是对矿体或子矿体生成一个数据结构，在立体实时显示时，结合视点跟踪技术，分别采用网格细分算法和网格合并算法，从这个数据结构中可以得到若干模型；对矿体数据及建模过程的检测包括在矿山三维数据场可视化环境中，针对归一化及去噪处理时，矿体数据的完整性、 一致性、不确定性等进行检测并修正；在各类空间形状构模过程中，进行空间几何和拓扑关系的检测并修正。所述多维空间数据分析与应用包括矿体分析预测、矿体数据查询检测和矿体模型应用；所述矿体分析预测包括属性建模、工程开挖模拟、等值线生成、趋势面分析、空间统计分析、储量计算、虚拟钻井模拟；所述矿体数据查询检测包括基于WEB的面向数据库的查询和面向三维模型中图形库的查询，具体包括空间点查询检测系统随时返回鼠标点的坐标，表示矿体的三维空间位置、水位的高度信息，实现空间鼠标的坐标点拾取功能。空间距离查询检测用户点击矿体上任意一条路径，系统能自动计算该路径的2D 或3D距离，实现空间任意距离查询功能；钻井及虚拟钻井查询检测允许用户交互式选择查询感兴趣的钻井信息，包括钻井结构查询、虚拟井结构查询以及钻井信息查询；属性数据查询检测通过数据库引擎查询数据库中的各种属性信息，用户通过交互式工具在三维虚拟场景中，任意选择一个断层、地层等三维对象，显示它或它们的属性数据，即通过拾取虚拟环境中的几何模型，查询对应数据库中的数据，并以表格、数字或统计图等方式加以显示，实现图文结合的查询功能；道路、水系等查询检测系统提供在三维模型上叠加显示地表物、水系、地面沉降信息；所述矿体模型应用指利用已建立的矿体模型，进一步在地下水动态模拟评价专业模块系统、区域地表水-地下水循环演化模拟系统、地下开挖工程应力应变重分布模拟预测系统、水库蓄水资源量动态可视化评价系统、城市地面沉降和防汛排水评价预测系统和城市建筑工程地基承载力分区评价系统中进行工程应用。本发明结合矿区空间数据特点及其设计应用目标，提出了数字矿山中矿体建模的设计策略，主要采取“四多”:多源数据耦合、多种构模方法集成、多分辨率可视化及检测、多维空间数据分析与应用。本发明的主要特点有I)具有面向应用的三维矿体建模体系结构，可根据矿区的特征、实际应用的数据来源、以及用户需求，提供基于多源数据耦合实现复杂区域及不确定性等情况下的三维矿体模拟与分析，克服了现有基于剖面的建模方法通常需要充足的剖面数据，而实际矿区缺乏剖面数据的困难。2)目前使用的三维建模软件系统，普遍是根据一系列钻井岩芯数据或剖面数据建立相应的矢量或栅格模型。由于地质现象中存在的复杂性、不连续性及不确定性等客观因素，单一的构建方式或不利于空间分析或图形边界的精度难以保证。本发明能够针对矿区实际数据获取的不同方式、空间数据分布特征、实际工程开采需求等，通过点、线、面、体等多种构模方法集成，结合多分辨率可视化及检测方法，提高刻画包括地表、层状和非层状、 断层、属性体、地下自然景观及人造体等复杂矿体空间展布的精度，增强空间表达能力和多维空间数据分析效率。3)本发明把钻井资料、地震解释、点云数据、遥感数据、规划设计等及构造建模于一体可视化并实现网络信息共享，对地质构造/岩性分布、各类矿产资源的空间位置、储量评价、作业计划和开采中心、以及采矿工程引发的地面沉降、地裂缝、地下水均衡系统破坏等环境灾害进行准确描述，对矿区生态环境的动态变迁进行实时监控和多维模拟分析。4)本发明方法不仅适用于数字矿山中矿体建模，也适合于地质、石油、城市、水利等不同领域的不同比例尺的地质调查、三维建模及应用、优化管理等工作，为多学科的协作架设一个共享的信息平台。具体实施的步骤及总体流程构架是如图I所示首先以多源数据耦合技术为基础，对来自矿山的各种数据进行耦合处理；在此基础上，以多分辨率可视化及检测技术为手段，通过多种构模方法集成这一核心技术，建立适用于矿山规划和建设的矿体模型，实现多维空间数据分析与应用的目标。I)多源数据耦合矿体数据是地球在长期演变过程中经历的各种地质作用的记录，各个矿区长期的地质勘探研究工作积累了大量的各类数据和资料，包括地质图、地形地质图、地区构造体系图、岩浆岩石图、矿产图、地质灾害图、岩相图等及与之相应的地层、古生物、构造、岩性资料等，还包括各种物探资料、地震资料、钻井资料、规划设计资料、遥感影像、点云数据等。矿体数据采集和处理设备包括传统测量、电子测量、地质钻探、地震探测、地质雷达、全站仪、三维激光扫描仪、GPS测量以及数字扫描仪、服务器等。矿体数据获取方式包括本地或远程服务。对于通过传统设备如电子测量、地质钻探、地震探测等采集获取到的数据进行矢量化处理，并进行正确分析、理解和判断，确定标志层，依据相应的规则，进行地层对比，完成数值解析工作；对于采用最新设备如三维激光扫描仪、GPS等获取的数据，需要进一步完成去除处理、解析和识别等工作。通过接口工具，从文件系统、数据库系统、异构系统等将多源矿体数据导入到缓存区* PMDataBuffer中，并在矿山三维数据场可视化环境中显示，并对矢量化及数值解析的结果进行分析和修正。2)多种构模方法集成首先对通过接口工具导入的多源矿体数据进行归一化、去噪处理、矿体数据编码， 为建立准确的矿体模型提供可靠的数据和有力的科学依据。根据数据的来源，可以实现点构模、线构模、面构模和体构模，并在此基础上，通过点、线、面、体等多种构模方法集成，结合矿体数据及构模过程检测方法，提高刻画包括地表、层状和非层状地层、断层、属性体、地下自然景观及人造体等复杂矿体模型的精度，增强空间表达能力和多维空间数据分析效率，实现综合一体化、三维定量化、三维可视化的矿山
数字化管理。3)多分辨率可视化及检测为了实现数字矿山中的矿体建模，并能够有效的存储和管理空间数据，增强矿体真实感的可视化效果，需要进行矿山三维数据场可视化环境的设置，其中，需要的硬件环境为三维立体成像及仿真系统、便携式三维立体投影系统、PC机或工作站以及网络环境；需要的软件环境为Microsoft Windows XP以上，并支持OpenGL图形库。在矿山三维数据场可视化环境中，可以进一步实现多分辨率矿体模型设计和矿体数据及构模过程检测。多分辨率矿体模型设计。考虑到各个矿区配置的设备和硬件环境差异、原始采样数据的精细不同、矿体数据规模不同、以及矿体可视化表现形式的不同，本发明设计了多分辨率矿体模型，实现多层次、多细节、多分辨率的立体实时显示效果。矿山三维数据场可视化环境中最重要的是可以在交互控制下可视矿山景观的动态特性，要求每秒生成和显示> 10帧图形画面，同时图形生成对用户的交互动作做出反应的延迟时间应< O. I秒。为了满足上述要求，多分辨率矿体模型(Multi-RM)设计可分为离散和连续2种模式。离散模式是在构模过程中生成一个矿体的多个离散的不同分辨率模型Multi-RM， 或者是生成矿体中各子矿体的Multi-RM，立体实时显示时根据一定标准选择合适的分辨率模型绘制。连续模式是对矿体或子矿体生成一个数据结构，在立体实时显示时，结合视点跟踪技术，分别采用网格细分算法和网格合并算法，从这个数据结构中可以得到大量的 Multi-RM，分辨率甚至可以是连续变化的。连续模式主要适用于具有精细样本数据的矿体重构,如地表、采空区等。矿体数据及构模过程检测主要是在矿山三维数据场可视化环境中，针对归一化及去噪处理时，矿体数据的完整性、一致性、不确定性等进行检测并修正；在各类空间形状构模过程中，进行空间几何和拓扑关系的检测并修正，以提高矿体模型的精度和可靠性，增强数据分析算法的健壮性。4)多维空间数据分析与应用多维空间数据分析包括矿体分析预测和矿体数据查询检测，能够更好地描述、组织、管理、挖掘和利用矿山三维空间信息，有利于合理、有效地进行各种评价，提供辅助决策依据，以避免投资风险，产生更大的经济利益。矿体分析预测主要包括属性建模、工程开挖模拟、等值线生成、趋势面分析、空间统计分析、储量计算、虚拟钻井模拟等。由于地下景观的不可见性，矿体分析预测在数字矿山中具有重要的现实意义，可以更加清楚地显示矿体内部的各个细节，揭示矿体在空间的分布规律。矿体数据查询检测包括基于WEB的面向数据库的查询和面向三维模型中图形库的查询。具体实现包括空间点查询检测系统随时返回鼠标点的坐标，表示矿体的三维空间位置、水位的高度等信息，实现空间鼠标的坐标点拾取功能。空间距离查询检测用户可以点击矿体上任意一条路径，系统可以自动计算该路径的2D或3D距离，实现空间任意距离查询功能。钻井及虚拟钻井查询检测允许用户交互式选择查询感兴趣的钻井信息，包括钻井结构查询、虚拟井结构查询以及钻井信息查询。属性数据查询检测通过数据库引擎查询数据库中的各种属性信息。用户可以通过交互式工具在三维虚拟场景中，任意选择一个断层、地层等三维对象，显示它或它们的属性数据，即通过拾取虚拟环境中的几何模型，查询对应数据库中的数据，并以表格、数字或统计图等方式加以显示，实现图文结合的查询功能，更好、更充分地利用信息资源。道路、水系等查询检测系统提供在三维模型上叠加显示地表物、水系、地面沉降等信息。矿体模型应用主要指利用已建立的矿体模型，进一步在地下水动态模拟评价专业模块系统、区域地表水-地下水循环演化模拟系统、地下开挖工程应力应变重分布模拟预测系统、水库蓄水资源量动态可视化评价系统、城市地面沉降和防汛排水评价预测系统、城市建筑工程地基承载力分区评价系统等领域进行工程应用。上述具体实施步骤中的多种构模方法集成具体包括I)将缓存区*pMDataBuffer中的多源矿体数据进行归一化及去噪处理。由于导入的矿体数据来源不同，其数据结构、拓扑关系、坐标系等存在差异，归一化就是通过识别数据来源的类型，调用相应的类型转化工具，实现各种数据的集成。在一体化显示的三维坐标系中，由于集成了来自不同时期、不同采集设备或系统获取的多源样本数据，可能出现数据在空间分布上的异常现象，如数据重叠、数据缺失、二义性等，去噪处理就是通过对矿体数据的完整性、一致性、不确定性等进行检测，去除多余的或不合理数据，而插值肓区数据，为建立准确的矿体模型提供可靠的数据基础和有力的科学依据。2)通过对矿山建模区域的分析，包括位置、自然地理、区内地质特征(地层特征、 构造特征、矿石特征)、伴生有益元素及共生矿产等，为矿体数据进行编码，如表I所示，并将编码结果存入* PMDataBufTer,并保存到数据库或文件系统中。表I矿体数据编码
权利要求
1.一种数字矿山中矿体建模系统，其特征在于，包括多源数据耦合模块、多种构模方法集成模块、多分辨率可视化及检测模块、多维空间数据分析与应用模块；所述多源数据耦合模块用于获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；所述多种构模方法集成模块用于根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；所述多分辨率可视化及检测模块用于显示和检测所述多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果；所述多维空间数据分析与应用模块用于根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。
2.根据权利要求I所述的数字矿山中矿体建模系统，其特征在于，所述多源矿体数据包括以下任一种或多种地质图、地形地质图、地区构造体系图、岩浆岩石图、矿产图、地质灾害图、岩相图、地层资料、古生物资料、构造资料、岩性资料、物探资料、地震资料、钻井资料、规划设计资料、遥感影像、点云数据；所述矿体数据的采集和处理设备包括以下任一种或多种传统测量设备、电子测量设备、地质钻探设备、地震探测设备、地质雷达、全站仪、三维激光扫描仪、GPS测量设备、数字扫描仪、服务器；所述矿体数据的获取方式包括本地服务和/或远程服务。
3.根据权利要求I所述的数字矿山中矿体建模系统，其特征在于，所述多种构模方法集成模块包括以下任一个或多个单元点构模单元、线构模单元、面构模单元和体构模单
4.根据权利要求I所述的数字矿山中矿体建模系统，其特征在于，所述多分辨率可视化及检测模块包括矿山三维数据场可视化单元、多分辨率矿体模型设计单元和矿体数据及构模过程检测单元。
5.根据权利要求I所述的数字矿山中矿体建模系统，其特征在于，所述多维空间数据分析与应用模块包括矿体分析预测单元、矿体数据查询检测单元和矿体模型应用单元；所述矿体分析预测单元包括以下任一功能属性建模、工程开挖模拟、等值线生成、趋势面分析、空间统计分析、储量计算、虚拟钻井模拟；所述矿体数据查询检测单元包括以下任一查询功能空间点、空间距离、钻井及虚拟钻井、属性数据、道路及水系等查询检测；所述矿体模型应用单元包括将所建立的矿体模型在以下任一系统中的应用地下水动态模拟评价专业模块系统、区域地表水-地下水循环演化模拟系统、地下开挖工程应力应变重分布模拟预测系统、水库蓄水资源量动态可视化评价系统、城市地面沉降和防汛排水评价预测系统、城市建筑工程地基承载力分区评价系统。
6.一种权利要求I至5任一项所述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模和检测的方法，其特征在于，包括步骤首先，获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；然后，根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；同时，对多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果进行可视化显示和检测；之后，根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。
7.根据权利要求6所述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模和检测的方法，其特征在于，所述耦合处理包括对于通过传统设备采集获取到的数据进行矢量化处理，并进行正确分析、理解和判断， 确定标志层，依据相应的规则，进行地层对比，完成数值解析工作，所述传统设备包括电子测量设备、地质钻探设备和/或地震探测设备；对于采用新设备获取的数据进行去除处理、解析和识别工作，所述新设备包括三维激光扫描仪和/或GPS ;对于经过耦合处理的多源矿体数据通过接口工具导入到缓存区中，并进行可视化显示，并对耦合处理的结果进行分析和修正。
8.根据权利要求7所述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模和检测的方法，其特征在于，所述多种矿体模型的建立过程包括首先，通过接口工具将缓存区中的多源矿体数据导入，并对导入的多源矿体数据进行归一化、去噪处理和矿体数据编码；然后，根据所述矿体数据的来源，进行点构模和线构模；之后，采用面构模方法，依次构建一个矿体的地表、断层、自上而下的层状和非层状地层、属性体、地下自然景观及人造体的矿体面模型，并对构建的各个面模型进行相交关系、 包含关系、相邻关系测试，根据需要进行块分割处理，并根据地质规律识别并记录相互之间的拓扑关系；最后，对需要进行储量分析、属性填充操作的矿体，采用体构模方法构建相应的属性模型；所述属性体包括等水位面、地面沉降分布和矿产分布，所述地下自然景观包括溶洞和地下河，所述人造体包括巷道、大坝和地下管网。
9.根据权利要求8所述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模和检测的方法,其特征在于，所述可视化显示过程中，对于矿山三维数据场的可视化环境，包括离散模式和连续模式两种模式的多分辨率矿体模型；所述离散模式是在构模过程中生成一个矿体的多个离散的不同分辨率模型，或者是生成矿体中各子矿体的模型，立体实时显示时根据预定的标准选择需要的分辨率模型绘制；所述连续模式是对矿体或子矿体生成一个数据结构，在立体实时显示时，结合视点跟踪技术，分别采用网格细分算法和网格合并算法，从这个数据结构中可以得到若干模型；对矿体数据及建模过程的检测包括在矿山三维数据场可视化环境中，针对归一化及去噪处理时，矿体数据的完整性、一致性、不确定性等进行检测并修正；在各类空间形状构模过程中，进行空间几何和拓扑关系的检测并修正。
10.根据权利要求9所述的数字矿山中矿体建模系统实现矿体建模和检测的方法，其特征在于，所述多维空间数据分析与应用包括矿体分析预测、矿体数据查询检测和矿体模型应用；所述矿体分析预测包括属性建模、工程开挖模拟、等值线生成、趋势面分析、空间统计分析、储量计算、虚拟钻井模拟；所述矿体数据查询检测包括基于WEB的面向数据库的查询和面向三维模型中图形库的查询，具体包括空间点查询检测系统随时返回鼠标点的坐标，表示矿体的三维空间位置、水位的高度信息，实现空间鼠标的坐标点拾取功能。空间距离查询检测用户点击矿体上任意一条路径，系统能自动计算该路径的2D或3D 距离，实现空间任意距离查询功能；钻井及虚拟钻井查询检测允许用户交互式选择查询感兴趣的钻井信息，包括钻井结构查询、虚拟井结构查询以及钻井信息查询；属性数据查询检测通过数据库引擎查询数据库中的各种属性信息，用户通过交互式工具在三维虚拟场景中，任意选择一个断层、地层等三维对象，显示它或它们的属性数据， 即通过拾取虚拟环境中的几何模型，查询对应数据库中的数据，并以表格、数字或统计图等方式加以显示，实现图文结合的查询检测功能；道路、水系等查询检测系统提供在三维模型上叠加显示地表物、水系、地面沉降信息。
全文摘要
本发明公开了一种数字矿山中矿体建模系统及其建模和检测的方法，包括多源数据耦合模块、多种构模方法集成模块、多分辨率可视化及检测模块、多维空间数据分析与应用模块。首先获取多源矿体数据，并对获取的多源矿体数据进行耦合处理；然后根据经过耦合处理的多源矿体数据建立适用于矿山规划和建设的多种矿体模型；同时对多源矿体数据的耦合处理结果及多种矿体模型的建立过程和结果进行可视化显示和检测；之后根据所建立的多种矿体模型实现多维空间数据的分析与应用。可以建立适用于矿山规划和建设的矿体模型，实现多维空间数据分析与应用的目标。
文档编号G06T17/00GK102609986SQ20121006748
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者徐华, 武强 申请人:中国矿业大学(北京)