基于OpenGL的三维巷道漫游系统的设计与实现

论文摘要

“数字矿山”（Digital Mine,DM）就是实现矿山生产与安全管理的数字化和三维可视化,从而建设数字化、信息化、自动化和智能化的矿山体系。地下巷道是煤矿各要素的主要空间载体,矿山数字化建设要求具有三维特性的、适应于矿山与地质领域的地理信息系统（Geographic Information System,GIS）,因此建立巷道的三维模型对今后的采矿工作有着重要的意义。本文首先简单分析了巷道三维可视化建模国内外研究现状,然后对OpenGL（OpenGraphics Lib,OpenGL）进行了简单介绍。论文主要研究了组成巷道实体的元素,建立了各元素之间的拓扑关系,并运用C++语言描述其数据结构;详细叙述了巷道三维建模算法,给出了巷道断面建模算法以及巷道交叉处建模算法;最后利用面向对象的程序设计与编程方法结合OpenGL技术开发出了“三维巷道漫游系统”。该系统运用关系数据库技术来管理巷道数据,方便了数据的添加、删除、查询、修改。系统利用“导线点及两帮数据”实现了巷道三维建模,把三维井下巷道“展示”在计算机屏幕上,同时能够对井下巷道从各种角度实现全局或局部漫游,也能在巷道内部进行漫游。系统实现了巷道的三维可视化显示,包括三维变换、光照处理、纹理贴图等,实现场景的真实感显示。最后系统实现了部分空间分析功能,如坐标拾取、距离量测、瓦斯监测、地质体剖分等。因此,本系统在井巷工程的设计、安全生产和施工决策等方面具有一定的现实指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 巷道三维建模国内外发展现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 2 OpenGL编程基础
• 2.1 OpenGL概述
• 2.2 三维图形生成步骤
• 2.3 MFC下设置OpenGL图形绘制环境
• 3 巷道三维数据模型的设计
• 3.1 巷道三维数据模型的研究
• 3.2 三维巷道元素的拓扑关系及其数据结构
• 4 巷道三维建模算法
• 4.1 巷道三维建模流程
• 4.2 巷道的断面建模算法
• 4.3 巷道交叉处建模算法
• 5 基于OpenGL的三维巷道漫游系统的实现
• 5.1 巷道数据管理
• 5.2 巷道三维建模的实现
• 5.3 三维巷道的可视化
• 5.4 三维巷道内部漫游方法及实现
• 5.5 系统空间分析功能
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间主要成果