厚松散层矿区综放开采地面沉陷三维可视化

论文摘要

矿山开采沉陷对矿区的生态环境破坏严重,为有效预防和减小开采沉陷危害,正确指导矿山生产,对开采沉陷进行计算机三维可视化表达将极大地提高矿山开采沉陷监测系统的技术水平和应用价值。论文在简要介绍开采沉陷基本理论和三维地形可视化方法的基础上,重点阐述了三维地形可视化建模技术、概率积分法开采沉陷的预计方法,以及针对厚松散层矿区综放开采的概率积分法。根据开采沉陷数据的特点,提出了开采沉陷数据计算的数据结构。当开采沉陷数据处理完后,以处理后的数据为基础,对开采沉陷地表进行三维建模。论文重点讨论了开采沉陷地表三维模型的建立方法,提出了开采沉陷地表三维模拟的数据结构和方法。该方法的核心是以开采沉陷数据为基础,通过建立沉陷区域DEM的方法来自动构建地表三维模型。论文以MS Visual C++6.0为开发工具,利用OpenGL图形接口,开发地表移动预计系统的三维图形功能。提出利用地形三维可视化技术、地理信息系统技术、数据库技术及开采沉陷模拟计算方法,实现采矿引起的地表沉陷区域地形的可视化,并能实时地对各种地表沉陷数据进行更新与分析,将这些数据以三维图形（三维立体图、剖面图）的方式显示出来,做各种应用分析,从而达到及时监测矿区沉陷状况、科学制定决策、有效预防沉陷灾害的目的。以铜川鸭口矿工作面为例,对系统进行了验证。结果表明本文提出的厚松散层矿区开采地面沉陷的三维可视化方法是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 松散层对地表移动特征的影响
• 1.2 开采沉陷的基本概念及现状
• 1.2.1 开采沉陷的定义及影响开采沉陷的因素
• 1.2.2 开采沉陷的危害
• 1.2.3 我国开采沉陷的现状
• 1.3 地表移动的基本概念及研究现状
• 1.3.1 开采沉陷预计的基本概念
• 1.3.2 开采沉陷预计的内容
• 1.3.3 开采沉陷预计理论的研究现状
• 1.4 三维地形可视化技术研究现状
• 1.4.1 利用曲面来生成三维地形
• 1.4.2 利用分形技术生成三维地形
• 1.4.3 基于数字地形模型数据的地形可视化
• 1.5 研究课题的提出及本文的主要内容
• 1.5.1 研究课题的提出
• 1.5.2 本文的主要研究内容
• 1.6 小结
• 2 开采沉陷地形表面三维建模技术
• 2.1 基于不规则三角形表面建模
• 2.2 基于格网表面建模
• 2.3 不规则三角网生成方法
• 2.3.1 分治算法
• 2.3.2 逐点插入算法
• 2.3.3 三角网生长算法
• 2.3.4 根据规则数据生成三角网
• 2.4 格网网络生成方法
• 2.4.1 基于面片的内插方法
• 2.4.2 基于点的内插方法
• 2.5 格网型DEM 与TIN 型DEM 的比较
• 2.6 数字高程模型的数据组织
• 2.7 等高线追踪
• 2.8 小结
• 3 基于概率积分法的开采沉陷计算
• 3.1 下沉盆地主剖面的移动和变形
• 3.2 充分采动时主剖面的移动和变形
• 3.3 非充分采动时主剖面的移动和变形
• 3.4 地表移动和变形的最大值
• 3.5 厚松散层条件下的概率积分法计算
• 3.6 小结
• 4 沉陷区域三维可视化方法
• 4.1 OPENGL 三维图形开发环境
• 4.1.1 OpenGL 简介
• 4.1.2 OpenGL 的工作原理
• 4.2 OPENGL 建模
• 4.2.1 描述图元
• 4.2.2 齐次坐标
• 4.3 OPENGL 变换与坐标
• 4.3.1 三维图形显示流程
• 4.3.2 几何变换
• 4.3.3 投影变换
• 4.3.4 裁剪变换
• 4.3.5 OpenGL 坐标系确定
• 4.3.6 图形移动、缩放及旋转
• 4.4 VC++6.0 实现OPENGL 编程
• 4.4.1 创建一个应用程序框架
• 4.4.2 修改视图类CGLView
• 4.5 预处理和后处理所用的数据结构
• 4.5.1 点结构类设计
• 4.5.2 边结构类设计
• 4.5.3 三角形结构类设计
• 4.5.4 视图类设计
• 4.6 小结
• 5 开采沉陷三维可视化模块功能与实现
• 5.1 模块目标
• 5.1.1 信息管理
• 5.1.2 开采沉陷的模拟计算
• 5.1.3 开采沉陷盆地的三维显示与分析
• 5.2 模块结构与功能
• 5.2.1 模块结构
• 5.2.2 模块功能
• 5.3 三维可视化模块功能实现
• 5.3.1 输入功能实现
• 5.3.2 输出功能实现
• 5.4 小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录