矿井巷道三维建模及可视化技术研究与应用

发布时间：2017-10-09 00:05

  本文关键词：矿井巷道三维建模及可视化技术研究与应用

  更多相关文章： 矿井巷道 WebGL 分段模拟 JSON 巷道编辑

【摘要】：随着数字化进程在煤矿领域的发展,建立一个可视化的三维的煤矿井下场景成为实现煤矿数字化管理、生产以及设计的前提。本文将AutoCAD绘制的煤矿煤层采掘工程平面图作为实验数据,从中提取出巷道三维建模所需要的基本信息,然后对巷道三维建模算法和WebGL可视化技术进行了研究,开发出了矿井巷道三维建模及其可视化系统(Three-dimensional Modeling of Roadway and its Visualization System,简称TMRV系统),基本上实现了矿井巷道的三维显示。本文的主要工作如下:(1)首先阐述了目前国内外有关巷道三维建模和可视化技术的研究现状,指出了目前研究中的主要问题,并提出了相应对策;然后对DXF格式的AutoCAD二维平面图纸的结构进行分析,提取出了导线点及高程等巷道基本数据信息,得到巷道的骨架图(中心线),同时将提取出的巷道基本数据导入excel表格对数据进行持久化处理。(2)分析比较了目前各个巷道段的实现算法,对于复杂的巷道,将其分成直巷道、弯曲巷道和交叉巷道的分别进行三维建模,采用贝塞尔曲线对弯曲巷道拐角处进行弱化处理,使巷道的过渡更加自然逼真。(3)对JSON格式的三维模型进行了分析,将上一步所生成各个巷道段的线框模型转化为JSON格式的巷道段,在巷道骨架图上加载JSON格式巷道段得到完整的三维模型;然后用WebGL技术的Three.JS引擎对三维巷道模型进行可视化,最终实现了模型拼接、缩放以及材质变换等编辑功能。(4)最后运用Visual-Studio_2010集成开发环境结合ASP.NET技术,设计实现了TMRV系统,系统主要由四个功能模块组成:巷道数据的提取、巷道三维建模与JSON格式三维巷道模型的生成、三维模型的动态交互以及巷道模型的编辑。
【关键词】：矿井巷道 WebGL 分段模拟 JSON 巷道编辑
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD67;TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 论文的组织结构12-14
• 2 相关基础理论与巷道数据提取14-28
• 2.1 巷道设计基本规则14-16
• 2.1.2 断面的设计14-15
• 2.1.3 巷道交叉点设计15
• 2.1.4 竖井设计15-16
• 2.2 三维巷道建模算法分析16-20
• 2.2.1 三维巷道模拟算法及比较16-18
• 2.2.2 弯曲巷道的常用拼接算法及比较18-20
• 2.3 WebGL三维显示技术20-21
• 2.4 DXF格式巷道文件的数据提取21-28
• 2.4.1 巷道数据来源与DXF文件格式结构分析21-24
• 2.4.2 DXF格式巷道文件的数据提取24-28
• 3 三维巷道建模与三维巷道模型的生成28-38
• 3.1 三维巷道建模28-34
• 3.1.1 直巷道的模拟28-30
• 3.1.2 弯曲巷道的实现30-32
• 3.1.3 交叉巷道实现32-34
• 3.2 JSON格式的三维数据表达34-36
• 3.3 三维巷道模型的生成36-38
• 4 三维巷道模型编辑接口开发38-46
• 4.1 WebGL库Three.JS 3D引擎38-39
• 4.2 三维巷道模型的三维交互39-40
• 4.3 三维巷道模型编辑40-46
• 4.3.1 模型的拼接40-44
• 4.3.2 模型的缩放44-46
• 5 TMRV系统的实现46-54
• 5.1 系统的需求分析46
• 5.2 系统设计46-48
• 5.2.1 系统的功能设计46-48
• 5.2.2 系统的数据库设计48
• 5.3 TMRV系统的实现48-54
• 5.3.1 文件导入49
• 5.3.2 三维建模49-50
• 5.3.3 三维模型交互50-51
• 5.3.4 模型编辑51-54
• 6 总结与展望54-56
• 6.1 总结54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果60-62
• 致谢62

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本文编号：997010