矿体三维模型构建关键技术

基于剖面轮廓线的矿体表面构模技术

在圈定了各勘探线剖面上的矿体截面积后，使用剖面轮廓线的面构模技术构建矿体的表面模型。用户可以在三维窗口中选择欲连接的剖面轮廓线，对于矿体尖灭、分支等多种复杂情况可提供自动和交互处理两种方法。

三维可视化固体矿产储量估算流程最大的特点在于可以建立矿体的三维模型，使得地质人员能够更好的了解矿体的空间形态，品位分布等信息。

系统提供了基于剖面矿体轮廓线生成矿体表面模型的功能，可以很方便的形成矿体表面模型。

（1）不存在分支的轮廓线拼接

数据预处理：

包括轮廓线投影、方向标准化、轮廓线对中和形状相似化处理三个方面。

轮廓线投影将两相邻平面上的轮廓线向同一个平面上投影，投影平面为平行于XOY平面的系列平面；方向标准化则是为了达到相邻平面上的两条轮廓线之间的拼接顺序的一致性，对两条轮廓线需进行方向标准化。这种标准化包括自动和手工指定两种。

自动方法中对于闭合轮廓线，以投影后的坐标作为实际坐标的参考坐标，将投影后坐标的x值最小的点作为轮廓线的起始点，以逆时针重新对轮廓线调整；

对于非闭合轮廓线，以投影后的坐标作为参考坐标，判断轮廓线的起点到终点的方向矢量与x轴的夹角是否在0到180度的范围内，若不是则改变轮廓线的存储方向。

轮廓线对中和形状相似化处理则是对轮廓线进行平移和缩放，使所有轮廓线移至以原点为中心的单位正方形内，这样可使得轮廓线之间的对中情况较好，并能保证形状相似。

执行拼接算法

生成一系列三角面片组成两条拼接轮廓线之间的表面。采用的拼接算法包括最短对角线算法、同步前进算法、最小表面积算法、最短路径算法。

（2）分支问题解决方案

1.数据预处理：

除需要进行与不存在分支的情况相同的轮廓线投影之外，还需完成不同的方向标准化、确定轮廓线的融合顺序。

方向化的标准即为闭合轮廓线的方向化标准。即：以投影后的坐标作为实际坐标的参考坐标，将投影后坐标的x值最小的点作为轮廓线的起始点，以逆时针重新对轮廓线存储；

确定轮廓线的融合顺序在“一对多”和“多对多”的情况中，往往会出现有多个分支轮廓线的复杂情况，因而确定轮廓线的融合顺序是非常必要的。根据轮廓线投影的坐标和轮廓线方向标准化后的坐标顺序，确定轮廓线的起始点坐标x值由小到大的顺序即为此后轮廓线的融合顺序。

2.执行“构桥”算法：

• 通过计算得到连接两条分支轮廓线的分支部分的多边形“桥”；

• 对多边形“桥”进行插值，分支的尖灭点位置确定插点的坐标值；

• 对插值后的多边形“桥”进行三角剖分；

• 将不属于多边形“桥”的两条轮廓线的其它部分融合成一条轮廓线。

3.执行拼接算法：即将融合后的轮廓线与其对应的轮廓线进行拼接。

实体模型向块体模型的转换技术

（1）基于交点个数法：从待估点任意发出一条射线，利用OBB（方向包围盒）树或BSP（空间二分树）树计算射线与多面体的交点，如果与多面体中的三角形交点数为偶数，则该点在多面体外；为奇数，则该点在多面体内。

（2）向量运算法

首先利用OBB（方向包围盒）树或BSP（空间二分树）树找出多面体中与待估点最近的三角形，然后从该点向三角形发出一条射线，计算射线向量与三角形法向量的点积，点积为正，则点在多面体内，为负，则点在多面体外。