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可视化集成采矿CAD系统研究

陈建宏  
【摘要】:可视化、集成化和智能化是CAD领域的热点研究课题,将可视化和集成化技术引入采矿CAD系统开发是本论文研究的主要内容。论文运用图形学理论、数据库理论及可视化技术、集成化技术与OpenGL技术,对可视化集成采矿CAD系统开发的基础问题进行了深入的研究,主要包括:采矿CAD系统结构、采矿CAD基本图元集的构造、图元属性表述方法、参数图元和自定义图元数据结构、图元数据模型的构造、采矿专业图形运算算法、与采矿CAD集成的工程数据库、OpenGL可视化开发理论、可视化集成采矿CAD系统设计及应用等内容。 论文在对采矿CAD技术的研究现状、发展趋势及存在的问题进行分析的基础上,提出了可视化集成采矿CAD系统的总体结构。对采矿CAD系统中基本图元集的构造原则和组织方法进行了研究,提出了一个7元素采矿CAD基本图元集构造方案;论文详细讨论了曲线图元、字符图元、尺寸标注图元、多边形图元、参数图元、自定义图元在采矿CAD系统中的作用和特点,并对各种图元的表述方法和图元属性及相应的库组织方式、存取效率进行了深入的研究,提出了一个“可变长记录块”图元库结构组织方案;通过对采矿CAD系统中基本图元数据模型的构造方法、存取结构和访问方式的研究,给出了一个用C++语言描述的采矿CAD系统基本图元数据模型及其数据存取结构。该数据模型将图元的几何属性和非几何属性集成在一起,适合具有“工程含义”矿山图形的属性处理。 专业图形运算算法研究是CAD技术研究的难点。论文在矿山图形算法研究方面做了大量的工作,提出了许多有价值的矿山专业图形运算算法,主要算法有:多边形裁剪算法、闭多边形的加、减、并算法、多边形的矢量填充算法、任意有向多边形、有向多连域、有向多边形序列面积算法、多种曲线光滑算法、任意区域的图元搜索算法、任意区域图元属性提取算法、多边形(多连线)平行外推/内缩算法、任意多边形储量品位计算、矿山空间数据搜索算法、界线的自动追踪和连接等。 与CAD集成的工程数据库研究是CAD技术的发展方向之一,论文对工程数据库与采矿CAD系统的集成进行了研究,建立了以矿床模型工程数据库系统和图形系统集成为核心的采矿CAD工程数据库结构,并研制了一个内嵌式层次型地质数 博士论文—可视化集成采矿CAD系统研究 据库(GeoDB)。与关系型数据库不同,层次型数据库既能支持几何信息,也能 支持非几何数据,支持可变长的地质、测量数据记录,适用于多元素复杂类型的 金属矿床; 论文以VC十十和OpenGL可视化图形平台为基础,开发了一个将地质数据库、 露天开采模型、采剥计划编制、露天境界圈定、开采辅助设计等专业功能集成在 一起的可视化采矿CAD系统,并以高村铁矿露天境界设计为例,对可视化采矿 CAD系统进行了实际运行,成功地绘制了一批可视化采矿设计图,包括:境界透 视图、地形透视图、境界网格透视图、境界网格渲染图以及与钻孔地形合成的各 种立体图。


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