[發明專利]一種包含采空區的三維礦山實體模型的建立方法

在審

• 申請號: 201811541012.X
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109712241A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 王飛飛;鄒平;孟中華;李愛兵;劉正宇;虎萬杰;馬增
• 申請（專利權）人: 長沙礦山研究院有限責任公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06F17/50
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎

1.一種包含采空區的三維礦山實體模型的建立方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、采用三維激光掃描儀在礦山采空區進行掃描，將礦山采空區掃描成點云數據；

S2、通過處理三維激光掃描儀點云數據的軟件對各個掃描節點所獲得的點云進行拼接處理，得到整個采空區的由點云構建的三維模型；

S3、將處理完成的由點云構建的三維模型用處理三維激光掃描儀點云數據的軟件保存成CAD軟件可以打開的文件格式的點云文件；

S4、將保存的CAD軟件可以打開的文件格式的點云文件導入到CAD軟件中，在CAD軟件中將采空區的輪廓用樣條曲線描繪出來，形成采空區各個面的曲面輪廓線，并分別保存；

S5、將S4中得到的各個面的曲面輪廓線轉換成MIDAS軟件能識別的格式文件，并保存；

S6、將S5中的各個曲面的MIDAS軟件能識別的格式文件，利用MIDAS有限元分析軟件與CAD軟件之間的接口導入到MIDAS有限元分析軟件中，每個面的輪廓線處在同一個三維空間之中，還原了實際采空區每個曲面的輪廓線；

S7、利用MIDAS有限元分析軟件中的前處理建模功能將每個面的輪廓線生成面，再由面生成實體；

S8、生成的多個實體通過MIDAS有限元分析軟件中的實體交集運算實現對三維采空區模型的重構，形成了與實際情況相符合的三維采空區實體模型；

S9、與步驟S1～S8獨立的，可在其先、在其后或同時進行地，利用MIDAS有限元分析軟件中地層生成器，可由賦有高程的采空區地表等高線生成與實際相符合的地表面模型；

S10、與步驟S1～S8和步驟S9獨立的，利用MIDAS有限元分析軟件建立一定尺寸的礦山實體，該實體包含礦山的地質地層；

S11、將S9中得到的地表面與S10中的礦山實體進行面切割實體運算，即得到了與實際情況相符合的礦山地層地貌三維實體模型；

S12、將S8中的三維采空區實體模型與S11中的三維礦山實體模型進行布爾運算，即得到了包含采空區的三維礦山實體模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1之前，先規劃好要進行掃描的采空區，且在采空區內找到坐標原點，便于將掃描的采空區點云數據對應到實際采空區的位置，為后期模型的建立奠定基礎。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，還包括使用數據拼接標記，以便對采空區內進行兩次以上三維激光掃描儀作業后得到的數據進行拼接識別。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S1中，所述數據拼接標記包括至少兩組圓球，且每組圓球為三個或以上，每次作業時在三維激光掃描儀的前方三個不同位置放置或掛設三個圓球，待此次三維激光掃描儀作業完成且掃描儀前行到這三個圓球前方時，將第二組圓球放置或掛設在三維激光掃描儀作業的前方的三個不同位置上；優選所述圓球為在黑暗處易于識別的白球。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中所述處理三維激光掃描儀點云數據的軟件是FARO Scene軟件。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，CAD軟件是AutoCAD。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中所述CAD軟件可以打開的文件格式是.rcp格式。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中各個面的曲面輪廓線為各個面的不規則曲面輪廓線。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中MIDAS軟件能識別的格式是.dxf格式。