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《中南大学》 2010年
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数字采矿软件平台关键技术研究

毕林  
【摘要】: 随着信息技术的迅速发展,信息技术愈来愈广泛地应用于社会各个领域,传统产业的信息化改造与提升成为大势所趋。对于古老的采矿业而言更是如此,采矿业的创新发展——数字矿山成为必然趋势。数字采矿是数字矿山最基础、最核心的部分。我国在数字采矿软件方面对外依存度高,严重制约了矿山信息化进程。针对我国矿山特点和矿山企业对数字矿山建设的实际需求,开发具有自主知识产权的数字化矿业软件系统具有重要意义。 数字采矿软件系统是一个庞大的巨型系统,其涉及领域广、层次深,实现难度大,必须采用总体设计分步实施的战略思想,因此,搭建良好的数字采矿软件开发与应用平台是最重要的环节。搭建平台是为了提供一个可扩展的开发环境和可视化应用环境,为专业功能模块的实现提供技术支撑。平台搭建主要涉及软件体系结构、交互机理、数据模型、建模技术与算法、模型分析与处理技术等方面的关键技术,本文从采矿软件的具体需求出发,着重对上述关键技术展开研究,主要内容包含以下几个方面: (1)对软件的体系结构进行研究。针对数字化采矿软件涉及多专业、多功能、需求多样性等特点,提出“层次式平台+插件”的结构体系,有效地实现框架和构件的共享与复用,实现专业功能模块的任意扩展,有效降低了二次开发难度。 (2)在全面分析三维交互和二维交互各自优缺点的基础上,结合采矿工程设计的特点,提出了“工作面”的概念,确保设计人员在真三维环境下设计工作的精确性和便捷性。 (3)在全面研究矿山描述对象构成、特点及数字采矿软件对三维数据模型的要求和地学三维数据模型的研究成果的基础上,提出了采用结构建模与属性建模相结合的松散型建模方案。结构模型主要是表征描述对象的空间几何形态,而属性模型主要表征描述对象的内部属性,实现了采矿设计的精准性和地质属性查询的准确性。 (4)对数字采矿软件应用中所涉及到的结构建模关键技术与算法进行深入研究。提出了一种新的多边形区域三角化算法,解决了对存在“洞”、“岛”的多边形区域进行三角化难题,为矿体切割缝合、三维联通巷道建模等提供了解决方案;提出了一种新的三维空间实体布尔运算算法,有效的解决了数字采矿结构建模过程中大量存在的开放网格与开放网格、开放网格与闭合网格之间的布尔运算问题,通过采用OBB树进行三角形相交测试,大大提高了运行速度;改进了轮廓线拼接法和体数据等值面法以实现复杂矿体三维建模技术,有效的解决了算法存在的内存、速度以及轮廓线间距不一致等问题;提出两种基于中心线—断面三维构模技术:直接断面拼接法和平行帮线拼接法,从而实现两种井巷工程建模技术:局部建模法和整体建模法;通过重建线上三角形集的方法,解决了DTM在地性特征线附近出现台阶的问题。 (5)针对传统地质块段模型存在的不足及矿山海量属性数据的存储和快速查询的需要,引入外存八叉树对属性模型进行管理,并对外存八叉树快速构建、查询及与结构模型的快速转换进行研究,通过将点在多面体内判定的三维问题转化为点在多边形内判定的二维问题,并提出虚拟八叉树的概念、引入八叉树的访问机理——游标技术,从而实现快速构建、访问外存八叉树的目的;采用半结构化格网(QUG)三维数据类型,实现结构模型不同精度要求的快速栅格化及属性模型快速、低内存区域查询与可视化表达。 (6)对结构模型与属性模型相结合的三维模型分析处理和综合应用技术进行了研究,实现了矿体边界随边界品位改变的动态更新、矿山属性模型随地质属性进一步探明的动态更新、矿山三维模型的剖切、探测、体积量算等技术。 本文的研究成果解决了数字采矿软件平台搭建过程中存在的关键技术和难点问题,为数字采矿软件的整体实现提供开发与应用平台。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TD67

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【引证文献】
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1 黄俊歆;矿井通风系统优化调控算法与三维可视化关键技术研究[D];中南大学;2012年
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1 吴晓茹;基于DTM的东沟钼矿地测生产管理系统研究[D];西安建筑科技大学;2011年
2 张洪姣;矿井突水三维可视化应急辅助救援信息系统研究[D];中南大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 吕苗荣;信息提取与矿山信息系统的研究开发[D];中南大学;2003年
2 陈建宏;可视化集成采矿CAD系统研究[D];中南大学;2002年
3 李学锋;矿山企业数据仓库的应用研究[D];昆明理工大学;2005年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 于鹏;;合肥市城市工程地质信息系统的建设与应用[J];安徽建筑;2011年01期
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8 卢双珍;喻庆国;曹顺伟;;影响无量山自然保护区及其周边森林分布的主要空间因子分析[J];安徽农业科学;2009年17期
9 黄道伟;任啟萍;张小宏;宋元福;;基于Geoway ForLand建立二次土地调查数据库的探讨[J];安徽农业科学;2010年20期
10 周铝;王全春;曹志勇;陶琳丽;张曦;杨毅;;基于PDA的生猪溯源管理系统设计与实现[J];安徽农业科学;2010年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄河;段世慧;张生贵;;基于CAA的静强度虚拟试验可视化方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
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3 张建国;刘建海;;初步探讨ERP管理思想对数字化矿山建设的推动与发展[A];2011年河北省冶金信息化自动化年会论文集[C];2011年
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5 龚尚福;温乃宁;;数字矿山建设规划与研究[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
6 南明星;笪良龙;卢晓亭;李玉阳;;复杂海区的三维声线轨迹可视化仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
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8 唐绍义;;浅谈矿山企业的数字化[A];矿山企业节能减排与循环经济高峰论坛论文集[C];2010年
9 陈玉民;李国清;何吉平;胡乃联;;山东黄金数字矿山建设实践[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
10 刘馨蕊;马洪滨;任凤玉;赵鸿迪;;金属矿山生产信息多维数据概念模型的建设研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾瑞生;矿山开采沉陷三维建模与可视化方法研究[D];山东科技大学;2010年
2 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
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6 王春;基于VR/GIS一体化城市微观交通虚拟仿真系统的研究与应用[D];中国海洋大学;2010年
7 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
8 许浒;时空数据库聚集查询算法研究[D];华中科技大学;2010年
9 徐红波;基于空间填充曲线高维空间查询算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 张娜;面向脊柱微创手术机器人的图像处理与虚拟现实技术研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏毅;兰陵溪小流域生态系统健康评价研究[D];华中农业大学;2010年
2 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 宋东峰;基于WebGIS的矿井瓦斯地质信息网络管理技术与应用[D];河南理工大学;2010年
4 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
5 梁鹏帅;基于OpenGL的三维可视地理信息系统初步设计[D];河南理工大学;2010年
6 冯幼贵;基于GIS的矿山开采地表移动与变形预计[D];山东科技大学;2010年
7 胡艳卉;矿井地下水流场数值模拟及其应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 田会波;海底地形三维可视化[D];山东科技大学;2010年
9 孙雅秀;地下采场爆破计算机辅助设计技术研究[D];山东科技大学;2010年
10 张成雷;地层三维建模空间数据组织与查询优化[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏小威;廖振良;;仿生智能算法在突发环境污染事件应急响应中的应用[J];环境科学与管理;2010年12期
2 胡金星,潘懋,马照亭,吴焕萍;高效构建Delaunay三角网数字地形模型算法研究[J];北京大学学报(自然科学版);2003年05期
3 高蕊;蒋仲安;董枫;杜丙申;巩文保;王德胜;陈永现;;基于MapObject的矿井火灾动态最佳救灾路线数学模型和算法[J];北京科技大学学报;2008年07期
4 陈海林;罗乐平;匡永江;;矿井通风网络三维仿真与优化系统的开发[J];北京联合大学学报(自然科学版);2009年03期
5 吕早生,王光华;炮烟中有毒气体含量的确定[J];爆破;2004年03期
6 周兴华,姚艺强,赵吉先;DEM内插方法与精度评定[J];测绘科学;2005年05期
7 靳海亮;高井祥;;三维地形可视化技术研究进展[J];测绘科学;2006年06期
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9 刘学军,龚健雅;约束数据域的Delaunay三角剖分与修改算法[J];测绘学报;2001年01期
10 芮一康;王结臣;;Delaunay三角形构网的分治扫描线算法[J];测绘学报;2007年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭正华;三维可视化环境下采矿设计与生产规划关键技术研究[D];中南大学;2010年
2 孙保敬;矿山排水抢险应急救援系统的研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
3 宋占峰;道路线路实时动态三维可视化设计理论和方法的研究[D];中南大学;2003年
4 蒲浩;现代路线CAD系统关键技术研究与应用[D];中南大学;2002年
5 吕苗荣;信息提取与矿山信息系统的研究开发[D];中南大学;2003年
6 李学锋;矿山企业数据仓库的应用研究[D];昆明理工大学;2005年
7 王宝山;煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法研究[D];解放军信息工程大学;2006年
8 李一帆;数字矿山信息系统的研究及应用[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
9 熊祖强;工程地质三维建模及可视化技术研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
10 王从陆;非灾变时期金属矿复杂矿井通风系统稳定性及数值模拟研究[D];中南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周静;矿井火灾应急救援预案管理系统的开发与实现[D];安徽理工大学;2011年
2 张少丽;三角网格模型的求交算法研究与实现[D];杭州电子科技大学;2009年
3 董华山;重力作用下矿井突水数值模拟及其并行算法设计[D];西安建筑科技大学;2011年
4 吴慧欣;三维建模技术的研究与应用[D];西安建筑科技大学;2004年
5 赵岩岭;数模混合电路可测试性的若干问题研究[D];合肥工业大学;2004年
6 尹卫东;矿井火灾救灾决策支持系统研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
7 张力岩;数字矿山中三维地质模拟与体视化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
8 涂圣文;CAD、GIS及VR集成技术在工程领域的应用研究[D];华中科技大学;2005年
9 冉戎;基于GIS的道路自动化选线方法研究[D];重庆大学;2006年
10 蒋猛;煤矿水灾害应急救援预案研究[D];天津大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 汪朝;岔路口钼矿资源数字化评价技术与边界品位确定研究[D];中南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭连军,谭英显;爆破专家CAD系统的开发研究[J];鞍山钢铁学院学报;2000年03期
2 过江,罗周全,邓建,古德生;三维动态空区监测系统CMS在矿山的应用[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
3 邢继红;;鞍钢厂区三维可视化设计与应用[J];北京测绘;2006年03期
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8 冯超东,杨鹏;基于体视化技术的矿床数据库管理信息系统[J];北京科技大学学报;2005年01期
9 熊磊;杨鹏;李贺英;;基于不规则四面体的矿床三维体视化模型[J];北京科技大学学报;2006年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 朱训;;世纪之交的中国矿业[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
2 冯夏庭;刁心宏;王泳嘉;;21世纪的采矿—智能采矿[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
3 于润沧;;我国采矿业发展知识经济的战略思考[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
4 常占强;吴立新;漆小龙;陈书琳;;基于空间数据仓库的矿山数据挖掘技术探讨[A];第六届全国矿山测量学术讨论会论文集[C];2002年
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6 吴立新;;论数字矿山及其基本特征与关键技术[A];第六届全国矿山测量学术讨论会论文集[C];2002年
7 杨敏;汪云甲;郝庆旺;;关于开放式矿山信息系统架构的研究[A];第六届全国矿山测量学术讨论会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 夏艳华;面向实时可视化与数值模拟3DSIS数据模型研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
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1 梅晓仁;伊敏河露天矿可视化煤矿床地质信息管理系统[D];辽宁工程技术大学;2001年
2 杨延安;露天矿卡车调度决策方法及可视化模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
3 陈应显;露天矿矿床三维建模技术及可视化研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
4 赵景昌;露天矿短期采剥计划CAD及其优化研究[D];辽宁工程技术大学;2003年
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1 朱宗铭;带插件钢管换热器应用现场交流会在上海召开[J];冶金能源;1992年02期
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3 吴志勤,王赟,李育芳,冯臣,卜小平;Linux下基于OpenGL的地震数据三维可视化实现[J];煤炭工程;2004年03期
4 唐新华,Paul Drews;机器人三维可视化离线编程和仿真系统[J];焊接学报;2005年02期
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6 温志明;史建伟;;综合保护器插件测试系统的软件实现[J];机械工程与自动化;2006年05期
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8 程天赦;杨文静;;Surpac Vision软件在金属矿山中的应用研究[J];金属矿山;2007年09期
9 龚元翔;王李管;贾明涛;;MICRONMINE系统在爆破设计中的应用[J];金属矿山;2008年04期
10 田立慧;;基于OpenGL的三维地质可视化研究[J];能源技术与管理;2008年02期
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2 吴健生;张普斌;曾新平;周正武;;3D-GIS环境下地质体重构及三维可视化[A];第十三届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2001年
3 廖峰;;电磁法资料的模拟及三维可视化[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
4 郜国明;张宝森;张兴红;田治宗;李书霞;徐路凯;;黄河内蒙古冰凌监测三维可视化系统设计[A];寒区冰情与冻土水文效应——第4届“寒区水资源及其可持续利用”学术研讨会论文集[C];2011年
5 张暖;金刚;;基于虚拟现实技术实现房地产开发三维可视化的研究和实践[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
6 张暖;金刚;李丹;;基于虚拟现实技术实现房地产开发三维可视化的研究和实践[A];第十三届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集[C];2011年
7 陈郁淦;周学成;罗锡文;曹霞;乐凯;;基于ITK和VTK的原位根系三维可视化研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 郝红雨;余德义;;无人机远程控制仿真系统中的三维可视化[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年
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10 贾连兴;王应泉;金海;宣国民;;三维可视化作战仿真[A];2001系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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5 重庆 李文欣;Linux技巧园[N];电脑报;2004年
6 江苏 精灵;Maxthon的三把下载利“剑”[N];电脑报;2004年
7 小三;我的网上银行不能用了?[N];电脑报;2005年
8 晓燕;此百狗非彼百狗baigle为己正名[N];国际商报;2006年
9 河北省乐亭县新寨高中 朱立民;浅谈PowerPoint中声音插件的共享播放[N];中国电脑教育报;2005年
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1 毕林;数字采矿软件平台关键技术研究[D];中南大学;2010年
2 王威;基于网格快速重构的三维地质体建模研究与应用[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
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5 顾清华;复杂矿井三维可视化生产调度系统及关键技术研究[D];西安建筑科技大学;2010年
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8 谭正华;三维可视化环境下采矿设计与生产规划关键技术研究[D];中南大学;2010年
9 杨珩;大亚湾中微子实验中RPC电子学前端读出板和读出插件的研制[D];中国科学技术大学;2010年
10 杨同辉;宁波市新农村GIS开发与应用研究[D];华东师范大学;2011年
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1 叶影;三维模拟在林场景观设计及数字动态校园研究中的应用[D];北京林业大学;2012年
2 张庆圆;三维激光扫描技术在工业三维GIS中的应用研究[D];河南理工大学;2011年
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4 罗贞焱;基于CMS探测的采空区三维可视化系统研究[D];中南大学;2010年
5 叶隽;钙离子表达的神经细胞形态结构的三维可视化[D];浙江大学;2002年
6 张苏萍;脊柱MRI图像的分割与三维可视化[D];北京交通大学;2010年
7 王锋堂;地球重力场模型(EGM96)三维可视化[D];首都师范大学;2004年
8 刘家福;基于GeoVRML的三维地理信息可视化研究[D];东北师范大学;2004年
9 常敏;基于实测数据和经验模型的单木可视化研究[D];北京林业大学;2005年
10 张丹燕;三维可视化在肝疾病诊断中的应用研究[D];浙江大学;2001年
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