[发明专利]一种基于断面测量数据的实测三心拱巷道实体建模方法有效

申请号：	201310390378.2	申请日：	2013-08-30
公开（公告）号：	CN103473404A	公开（公告）日：	2013-12-25
发明（设计）人：	陈小文;钱小峰	申请（专利权）人：	南京梅山冶金发展有限公司;上海梅山钢铁股份有限公司
主分类号：	G06F17/50	分类号：	G06F17/50
代理公司：	南京众联专利代理有限公司 32206	代理人：	顾进
地址：	210039 江***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	一种基于断面测量数据实测三心拱巷道实体建模方法
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【说明书】：

技术领域

本发明属于计算机三维建模技术领域，尤其是涉及一种基于断面测量数据的三心拱巷道实体建模方法。

背景技术

巷道是地下采矿时在岩体或矿层中开凿的通道，用于采矿、运输、通风、排水、动力供应等。在二维方式下，巷道被抽象显示成双线，这只能表示巷道宽度及平面坐标，不能显示巷道空间位置，更不能完整展示巷道空间形态。随着计算机三维建模技术的成熟及采矿生产可视化管理的要求，需对掘进巷道建模，真实反映井下巷道工程实际尺寸及真实的空间位置，用于采矿设计、采矿设备布置规划等。

用于巷道实体建模的空间数据采集常用方法有激光影像扫描、散点法、特征线法等。激光影像扫描由于海量的点云数据，严重影响计算机数据处理速度，因此在实际巷道空间数据采集与处理中并不实用；散点法同样存在数据采集工作量大且不能完全真实反映巷道空间形态的问题；特征线法适合特征线比较明显的巷道（比如矩形或六边形巷道）。而三心拱巷道，如图1所示即巷道顶板由三段相内切的圆弧构成，三段圆弧有三个圆心。由于组成拱的三段圆弧相内切，巷道墙与圆弧也内切，因此巷道除底板墙脚外，没有明显特征线，用散点法与特征线法不仅外业数据采集工作量大，而且生成的实体不能很好反映巷道的空间形态，也不便于实体更新。此外，由于地下矿巷道纵横，随着矿体开拓和巷道的掘进巷道持续更新，要求现场采集数据效率要高，巷道模型需要不断进行更新，而上述三种方法都不能很好地解决新增巷道实体模型与已有巷道实体模型的无缝对接。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于断面实测数据的三心拱巷道全新实体建模方法，通过在一个断面上采集特征点空间数据，由特征点三维坐标解算出巷道断面的空间位置与实际尺寸，利用实际尺寸与三心拱标准参数拟合，生成特定空间位置既具有实际掘进尺寸又能准确表达拱形的一系列巷道断面。然后利用三维建模软件，在两两断面间创建实体，从而实现整体巷道模型建立，并有效解决了巷道实体模型持续更新的问题，所生成的巷道实体模型与真实巷道近似度高，完全能够满足采矿设计、采矿设备布置规划等要求。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于断面测量数据的实测三心拱巷道实体建模方法，包括如下步骤：

（1）获得巷道断面上的四个特征点数据，所述特征点包括巷道断面顶板特征点、底板特征点、左帮特征点和右帮特征点；

（2）根据步骤（1）中获得的特征点数据，计算断面空间关键点坐标和关键参数，所述关键点包括断面底边两端角点，所述关键参数包括断面宽度、断面方位角、断面实际高度、断面拱高和断面墙高。

（3）分别计算断面拱顶三段圆弧的内插点坐标，由内插点连线生成断面扇形拱；

（4）根据步骤（2）中获得的断面空间关键点坐标和关键参数，结合步骤（3）中得到的断面扇形拱，形成断面的完整轮廓。

（5）连接生成的各个断面，形成可持续更新的巷道实体模型。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（1）中断面特征点数据通过全站仪测量获得。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（3）中三段圆弧包括断面右侧小圆弧、断面左侧小圆弧和大圆弧；

所述断面右侧小圆弧内插点第k点坐标通过下式运算得出：

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）