一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108256218A(43)申请公布日2018.07.06(21)申请号201810045659.7(22)申请日2018.01.17(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘卢家滩27号(72)发明人谭正华张进修孙超戴立平张又文(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所(普通合伙)43108代理人颜昌伟(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法(57)摘要本发明公开了一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，包括以下步骤：测量矿山巷道的顶、底板中心线以及两侧腰线上点的三维坐标；建立巷道的闭合底板边界线；建立结点-路径网络拓扑关系图，提取拓扑关系图中的连通路径，在连通路径和底板边界线间构造局部断面轮廓线；提取相邻轮廓线间的空间网格，并对空间网格进行数据加密，添加过渡轮廓线，对空间网格进行曲面三角化；将闭合底板边界线分解为多个单调的多边形并对其每个多边形进行三角化；合并所有的局部三角化模型，得到连通的地下巷道实体模型。本发明采用实测腰线法来采集地下巷道空间数据，减少了测量人员的工作量，结合巷道断面设计的参数能够很好地拟合巷道曲面。CN108256218ACN108256218A权利要求书1/2页1.一种基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，包括以下步骤：步骤一：测量矿山巷道的顶板中心线、底板中心线以及两侧腰线上点的三维坐标；步骤二：将实测的腰线点的三维坐标根据底板中心线调整高程，得到巷道的闭合底板边界线；步骤三：根据步骤一中获得的顶板中心线，建立结点-路径网络拓扑关系图，提取结点-路径网络拓扑关系图中的连通路径；在连通路径和底板边界线间，根据断面参数，分区构造局部断面轮廓线；步骤四：根据步骤三中获得的局部断面轮廓线，提取相邻轮廓线间的空间网格，并对空间网格进行数据加密，添加过渡轮廓线，最后对空间网格进行曲面三角化；步骤五：将步骤二中获得的闭合底板边界线分解为多个单调的多边形，并对其每个多边形进行三角化；步骤六：合并步骤四、步骤五中所有的局部三角化模型，得到连通的地下巷道实体模型。2.根据权利要求1所述的基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，其特征在于，所述步骤三中，结点-路径网络拓扑关系图中的连通路径使用“外层路径优先”的搜索方式得到，具体过程为：3-1-1)在结点-路径图中任选一点na为当前结点，lv为进入路径，寻找下一个结点ng；3-1-2)从na开始按逆时针方向由外到内对其关联路径进行排序；3-1-3)根据外层路径优先原则，选择最外层的路径，找到结点ng；3-1-4)重复步骤3-1-2)和3-1-3)，通过结点ng找到下一个结点ng+1，以此类推，直至遍历完所有结点或者构成回路情况下才停止当前搜索，提取遍历的路径，并删除各结点所关联的路径。3.根据权利要求2所述的基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，其特征在于，所述步骤三中，结点-路径网络拓扑关系图中的连通路径搜索过程中，若未遍历完所有结点，则从剩下结点中任意选取一个结点继续进行，直至遍历完所有路径。4.根据权利要求2所述的基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，其特征在于，所述步骤三中，结点-路径网络拓扑关系图中的每一条路径lv同时存在与其相互重合、方向相反的另一条路径lv'。5.根据权利要求2所述的基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，其特征在于，所述步骤四中，空间网格的提取方法为：4-1-1)沿着连通路径依次得到相邻的两个结点nb和nc，并根据断面参数构造局部断面轮廓线L(f1,f2,…,fp-1)以及R(r0,r1,…,rq-1)；4-1-2)获取结点nb和nc之间的顶板中心线U(u0,u1,…,um-1)；4-1-3)对底板边界线建立KD树，通过KD树查找底板边界线中距离nb和nc的最近点bb、bc点，获取这bb、bc点之间的底板边界线B(b0,b1,…,bn-1)；4-1-4)将断面轮廓线L、R作为空间网格的左、右轮廓线，顶板中心线U和底板边界线B作为空间网格的上、下轮廓线，从而构成空间网格。6.根据权利要求5所述的基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法，其特征在于，所述步骤四中，空间网格的数据加密与添加过渡轮廓线的具体过程为：2CN108256218A权利要求书2/2页4-2-1)在顶板中心线U和底板边界线B中间添加q条过渡轮廓线，且每条过渡轮廓线有n个点，添加方式为：构造符合从U到B变化趋势的q条轮廓线Cub：设源轮廓线为U，目标轮廓线为B，在点ui处积累的长度为ULi，U的总长度为UL，则tui＝ULi/UL，tu