地下矿山多尺度无缝集成建模原理及模型动态更新机制研究

Theory and technology of three-dimensional modeling had greatly promoted the production efficiency and safety of underground mines. Especially the development of multi-scale seamlessly integrated modeling for the underground space of mine can provided a three-dimensional model for mining design, associated safety analysis and so on. In this research, multi-scale seamlessly integrated modeling for underground space of mine, chosen as our research focus, including three key issues: principle of multi-scale modeling, model of seamlessly integrated modeling and dynamic updating mechanism of that model. Therefore, according to the multi-stages of mining process, with GTP, CD-TIN, TEN, MDEM, CSG, multi-section suturing and other modeling elements to build seamless integration model of underground mine space, and meanwhile, using method of dynamic embedment and entities intersection to solve the model updating problem, so as to providing a highly reliable three-dimensional model for the production design and safety analysis of underground mines, and thus contributing to efficient, safe and sustainable exploitation of underground mine.

矿山地下空间三维建模理论与技术对提高矿山的生产效率和安全生产有极大的推动的作用，开展地下空间的多尺度无缝集成建模研究，为矿山开采设计、采动关联分析提供三维空间模型平台，成为地下矿山提高矿山生产效率的重要环节。本课题选择矿山地下空间多尺度无缝集成建模这一核心问题展开研究，包括1）矿山地下空间多尺度建模原理，2）矿山地下空间无缝集成建模空间数据模型，3）无缝集成空间数据模型的更新方法等三个方面。拟以矿山开采过程多阶段性为多尺度建模依据，以GTP、CD-TIN、TEN、MDEM、CSG、多剖面缝合等模型元素构建地下空间无缝集成的空间数据模型，以动态嵌入及实体求交等方式解决模型的更新，为地下矿山的生产设计及安全性分析提供高可靠的三维空间模型，进而促进地下矿山的高效、安全、可持续性开采。

围绕矿山空间多尺度无缝集成建模这一核心问题开展研究，采用GIS平台为基础，构建了多源数据集成体系；研究了矿山多尺度建模方法，采用细节层次（LOD）技术和范围消隐技术实现矿山海量空间数据的三维可视化表达；研究了地下空间无缝集成空间数据模型及更新机制，设计出了矿山三维可视化底层三维图形引擎Mine3D Engine，进而开发出了矿山安全监控全景仿真与综合分析服务平台；同时，开展了基于三维建模与虚拟仿真的矿山安全救援模式研究，设计开发了矿山井下三维虚拟仿真与安全救援培训系统，为矿山的安全生产提供了有效的支撑手段。