基于TIN的露天矿区地形精细模型构建研究

金属矿山 ›› 2019, Vol. 48 ›› Issue (09): 147-153.

基于TIN的露天矿区地形精细模型构建研究

王晨旭^1,2，胡引翠 ^1,2，王崇倡³，田冰^1,2，王天宇^1,2，张文静^1,2

1. 河北省环境演变与生态建设实验室，河北石家庄 050016；2. 河北师范大学资源与环境科学学院，河北石家庄 050016；3. 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新 123000

出版日期:2019-09-15 发布日期:2019-10-10
基金资助:
基金项目：河北省自然科学基金项目（编号：D2013205077）。

Study on the Construction of Fine Open-pit Mine Terrain Model Based on TIN

Wang Chenxu^1,2， Hu Yincui^1,2， Wang Chongchang³， Tian Bing^1,2， Wang Tianyu^1,2， Zhang Wenjng^1,2

1. Laboratory of Environmental Evolution and Ecological Construction in Hebei Province，Shijiazhuang 050016， China；2. College of Resources and Environmental Science，Hebei Normal University，Shijiazhuang 050016，China； 3. Institute of Surveying and Mapping and Geographic Science，Liaoning Technical University，Fuxin 123000，China

Online:2019-09-15 Published:2019-10-10

摘要/Abstract

摘要： 准确构建露天矿区三维地形模型，客观反映露天矿在开采过程中的地形动态变化特征，对于提高露天矿生产管理效率和信息化水平具有重要意义。根据露天矿地形特点，提出了以凸壳算法为基础的建模方法。该方法中，以空间特征为约束条件构建三维地形精细模型。以三维地形精细模型为基准，针对地理信息软件ArcGIS中三维体积计算的局限性，提出了一种土方量计算的改进算法。以宝日希勒露天矿为例，结合矿区地形碎部点测绘数据，进行了三维地形精细模型构建。研究表明：该建模方法提升了三维地形模型的构建效率，同时以边为着眼点对三维地形模型进行优化，提高了模型的几何精度。通过对比分析不同时期露天矿三维地形模型的体积变化和形状变化情况，可为露天矿开采动态量化评估提供可靠依据。

关键词: 露天矿, 地形建模, 凸壳算法, TIN, 模型体积

Abstract: Accurately constructing the three-dimensional terrain of the open-pit mine and objectively reflecting the dynamic characteristics of the open-pit mine during the mining process are great significance for improving the efficiency and information level of the open-pit mine production management.According to the characteristics of the open-pit mine terrain，an improved modeling method was proposed based on the convex hell algorithm.In this method，the three-dimensional terrain fine model was optimized by using spatial features as constraints.Based on the three-dimensional terrain fine model，this article further proposed an improved algorithm for earthwork calculation against the limitation of three-dimensional volume calculation in geographic information software ArcGIS.Taking Baojixier open-pit mine as the experimental area，according to the the survey data of the topographical parts，the 3D terrain fine model construction verification experiment was carried out.The experimental results show that the modeling method can improve the construction efficiency of the 3D terrain model， and optimize the 3D terrain model with the edge as the focus which improves the geometric accuracy of the model.By comparing and analyzing the volume change and shape change of the three-dimensional terrain model of open-pit mine in different periods，it provides a basis for quantitative evaluation of open-pit mine mining situation.

Key words: Open-pit mine, Terrain modeling, Convex hull algorithm, TIN, Model volume

王晨旭, 胡引翠 , 王崇倡, 田冰, 王天宇, 张文静. 基于TIN的露天矿区地形精细模型构建研究[J]. 金属矿山, 2019, 48(09): 147-153.

WANG Chen-Xu, HU Yin-Cui- , WANG Chong-Chang, TIAN Bing, WANG Tian-Yu, ZHANG Wen-Jing. Study on the Construction of Fine Open-pit Mine Terrain Model Based on TIN[J]. Metal Mine, 2019, 48(09): 147-153.

[1]	钟小宇, 赵庆丰, 孙效玉, 孙健, 肖开泰. 露天矿导航系统总体架构设计与关键技术研究[J]. 金属矿山, 2020, 49(09): 184-190.
[2]	李小光, 鲁明星, 李科心, 李富平. 露天矿土地复垦三维可视化研究[J]. 金属矿山, 2020, 49(07): 199-205.
[3]	赵加征, 李宁, 叶海旺, 王李管, 王其洲, 雷涛. 基于闭合排队网络扩展求和算法的露天矿车铲协同优化研究[J]. 金属矿山, 2020, 50(05): 151-157.
[4]	顾清华, 吕艳红, 卢才武, 阮顺领. 多金属露天矿多目标生产计划优化问题建模及求解算法[J]. 金属矿山, 2020, 49(04): 147-153.
[5]	张瑞明, 魏丁一, 杜翠凤, 胡玉勤, 张宏光, 李彩盈. 不同自然风速下人工通风对深凹露天矿风流场的影响[J]. 金属矿山, 2019, 48(08): 167-172.
[6]	杨宇江, 路增祥. 地下采深变化的露天矿残余边坡稳定性分析[J]. 金属矿山, 2019, 48(01): 168-173.
[7]	荣颖, 胡振琪, 杜玉玺, 杨坤, 赵会顺. 露天矿区土壤基质改良材料研究进展[J]. 金属矿山, 2018, 47(2): 164-171.
[8]	宋子岭, 刘文坊, 范军富, 杨星辰, 曹兰柱. 倾斜基底内排土场边坡稳定性分析[J]. 金属矿山, 2018, 47(2): 179-183.
[9]	叶海旺, 欧阳枧, 李宁, 王李管, 雷涛, 王其洲. 矿山短期生产计划优化的多目标遗传粒子群算法[J]. 金属矿山, 2018, 47(11): 25-30.
[10]	刘佶林, 冯光华, 刘云峰, 杨忠, 杨超. 曼家寨采场露天开采境界收益与边坡风险关系研究[J]. 金属矿山, 2018, 47(10): 52-56.
[11]	许守信, 陈诚, 颜威山, 沈珍鹏. 酒钢西沟矿分期开采方案设计研究[J]. 金属矿山, 2018, 47(1): 11-14.
[12]	黄敏, 李学华, 贾民. 露天矿采矿作业计划的二元整数规划数学模型[J]. 金属矿山, 2018, 47(1): 152-155.
[13]	夏冬, 李富平, 袁雪涛, 郗红超. 露天矿岩质边坡生态重建技术研究现状及发展趋势[J]. 金属矿山, 2018, 47(1): 1-10.
[14]	孙光林, 胡江春, 边亚东, 陶志刚, 梁明星. 露天矿边坡浅层滑面无损探测技术研究及应用[J]. 金属矿山, 2018, 47(04): 58-62.
[15]	张建华, 李栋朋, 李泽安, 黄刚, 吴浩. 金堆城露天矿穿孔作业危险性分析[J]. 金属矿山, 2018, 47(03): 173-177.