[發明專利]一種基于斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法有效

申請號：	201310390378.2	申請日：	2013-08-30
公開（公告）號：	CN103473404A	公開（公告）日：	2013-12-25
發明（設計）人：	陳小文;錢小峰	申請（專利權）人：	南京梅山冶金發展有限公司;上海梅山鋼鐵股份有限公司
主分類號：	G06F17/50	分類號：	G06F17/50
代理公司：	南京眾聯專利代理有限公司 32206	代理人：	顧進
地址：	210039 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于斷面測量數據實測三心拱巷道實體建模方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于計算機三維建模技術領域，尤其是涉及一種基于斷面測量數據的三心拱巷道實體建模方法。

背景技術

巷道是地下采礦時在巖體或礦層中開鑿的通道，用于采礦、運輸、通風、排水、動力供應等。在二維方式下，巷道被抽象顯示成雙線，這只能表示巷道寬度及平面坐標，不能顯示巷道空間位置，更不能完整展示巷道空間形態。隨著計算機三維建模技術的成熟及采礦生產可視化管理的要求，需對掘進巷道建模，真實反映井下巷道工程實際尺寸及真實的空間位置，用于采礦設計、采礦設備布置規劃等。

用于巷道實體建模的空間數據采集常用方法有激光影像掃描、散點法、特征線法等。激光影像掃描由于海量的點云數據，嚴重影響計算機數據處理速度，因此在實際巷道空間數據采集與處理中并不實用；散點法同樣存在數據采集工作量大且不能完全真實反映巷道空間形態的問題；特征線法適合特征線比較明顯的巷道（比如矩形或六邊形巷道）。而三心拱巷道，如圖1所示即巷道頂板由三段相內切的圓弧構成，三段圓弧有三個圓心。由于組成拱的三段圓弧相內切，巷道墻與圓弧也內切，因此巷道除底板墻腳外，沒有明顯特征線，用散點法與特征線法不僅外業數據采集工作量大，而且生成的實體不能很好反映巷道的空間形態，也不便于實體更新。此外，由于地下礦巷道縱橫，隨著礦體開拓和巷道的掘進巷道持續更新，要求現場采集數據效率要高，巷道模型需要不斷進行更新，而上述三種方法都不能很好地解決新增巷道實體模型與已有巷道實體模型的無縫對接。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種基于斷面實測數據的三心拱巷道全新實體建模方法，通過在一個斷面上采集特征點空間數據，由特征點三維坐標解算出巷道斷面的空間位置與實際尺寸，利用實際尺寸與三心拱標準參數擬合，生成特定空間位置既具有實際掘進尺寸又能準確表達拱形的一系列巷道斷面。然后利用三維建模軟件，在兩兩斷面間創建實體，從而實現整體巷道模型建立，并有效解決了巷道實體模型持續更新的問題，所生成的巷道實體模型與真實巷道近似度高，完全能夠滿足采礦設計、采礦設備布置規劃等要求。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于斷面測量數據的實測三心拱巷道實體建模方法，包括如下步驟：

（1）獲得巷道斷面上的四個特征點數據，所述特征點包括巷道斷面頂板特征點、底板特征點、左幫特征點和右幫特征點；

（2）根據步驟（1）中獲得的特征點數據，計算斷面空間關鍵點坐標和關鍵參數，所述關鍵點包括斷面底邊兩端角點，所述關鍵參數包括斷面寬度、斷面方位角、斷面實際高度、斷面拱高和斷面墻高。

（3）分別計算斷面拱頂三段圓弧的內插點坐標，由內插點連線生成斷面扇形拱；

（4）根據步驟（2）中獲得的斷面空間關鍵點坐標和關鍵參數，結合步驟（3）中得到的斷面扇形拱，形成斷面的完整輪廓。

（5）連接生成的各個斷面，形成可持續更新的巷道實體模型。

作為本發明的一種優選方案，所述步驟（1）中斷面特征點數據通過全站儀測量獲得。

作為本發明的一種優選方案，所述步驟（3）中三段圓弧包括斷面右側小圓弧、斷面左側小圓弧和大圓弧；

所述斷面右側小圓弧內插點第k點坐標通過下式運算得出：

Xk=X1+（(rB0×W_AB-(rB0×W_AB×cos（β×k/n））×sin（α_AB+π）

Yk=Y1+（(rB0×W_AB-(rB0×W_AB×cos（β×k/n））×cos（α_AB+π）