Series No. 389
金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
20总08第年 第38911期 期
ꢀ
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
Novemberꢀ 2008
METAL MINE
三维实体建模中矿岩尖灭线自动生成
系统的研究与实现
1
1
1, 2
ꢀ 高 振 岭 3
徐 ꢀ 帅 ꢀ 孙 豁 然 ꢀ 穆 太 升
(
1 东 北 大 学 ; 2 招 金 矿 业 股 份 有 限 公 司 大 尹 格 庄 金 矿 ; 3 山 东 黄 金 集 团 烟 台 设 计 研 究 工 程 有 限 公 司 )
摘 ꢀ 要 ꢀ 勘 探 工 程 的 布 置 是 多 种 多 样 的 , 在 见 矿 的 勘 探 工 程 和 未 见 矿 勘 探 工 程 之 间 , 必 然 存 在 一 个 矿 体 尖 灭
位 置 。 研 究 了 矿 体 尖 灭 构 建 中 的 平 均 尖 灭 角 法 、 有 限 推 断 法 和 无 限 外 推 法 算 法 , 并 利 用 . NET 语 言 , 结 合 Object
ARX 2007 完 成 了 矿 体 尖 灭 自 动 生 成 系 统 , 该 系 统 运 行 稳 定 、 操 作 简 单 、 生 成 的 尖 灭 线 合 理 、 直 观 、 易 于 用 来 形 成 实
体 模 型 。
关 键 词 ꢀ 尖 灭 线 构 建 系 统 ꢀ 有 限 推 断 法 ꢀ 无 限 推 断 法 ꢀ 平 均 尖 灭 角
Research and Realization of the Pinchout Line Auto Creation System
in the Construction of 3D Solid Model
1
1
1, 2
3
Xu Shuai ꢀ Sun Huoran ꢀ Mu Taisheng ꢀ Gao Zhenling
(
1. No3rtheastern University; 2. Dayingezhuang Gold Mine of Zhaojin Gold Mining Co. , Ltd;
. Yantai Design & Research Engineering Co. , L td. , Shandogng Gold Group)
Abstractꢀ Though the layouts of exploration engineering are variable, there must be a site where an orebody vanishes
between the exploration engineering that finds the ore and that which finds no ore. The algorithms of average pinchout an
gle, finite distance extrapolation and infinite distance are studied and used in constructing orebody pinchout lines. The ore
body pinchout auto creation system is realized by using NET language and Object ARX 2007. The system runs stably and is
easy to operate. It can produce reasonable and visualized pinchout lines, facilitating the formation of solid model.
Keywordsꢀ Pinchout line constructing system, Finite distance extrapolation, Infinite distance extrapolation, Average
pinchout angle
1
ꢀ 矿 岩 尖 灭 线 构 建 方 法 简 介
在 利 用 勘 探 线 断 面 图 纸 构 建 三 维 地 质 实 体 模 型
的 时 候 , 我 们 采 用 顺 次 连 接 勘 探 线 断 面 图 , 放 样 生 成
实 体 的 方 法 。 勘 探 线 断 面 表 示 的 是 勘 探 线 位 置 处 矿
体 的 赋 存 状 况 , 二 维 平 面 上 勘 探 线 断 面 如 图 1 所 示 。
2
、 3 均 为 见 矿 钻 孔 , 1、 4 为 未 见 矿 钻 孔 , 地 质 体 在 该
勘 探 线 上 应 该 为 一 闭 合 曲 线 , 则 在 1、 2 两 个 钻 孔 间
必 然 有 一 个 最 远 的 尖 灭 点 E。 同 理 3、 4 钻 孔 之 间 依
然 如 此 。 在 三 维 地 质 实 体 两 端 , 往 往 没 有 地 质 断 面
图 来 描 述 其 矿 体 消 失 的 位 置 , 在 地 质 体 所 存 在 的 三
维 空 间 必 然 存 在 一 个 推 断 的 矿 体 尖 灭 线 。 其 示 意 图
如 图 2 所 示 。 在 三 维 地 质 实 体 建 模 中 研 究 利 用 有 限
推 断 法 、 平 均 尖 灭 角 法 和 无 限 推 断 法 3 种 方 法 来 构
建 矿 岩 的 尖 灭 线 。
图 1ꢀ 二 维 勘 探 线 尖 灭 示 意
2ꢀ 矿 岩 尖 灭 线 生 成 原 理 及 算 法 分 析
2. 1ꢀ 平 均 尖 灭 角 法 原 理 及 算 法 分 析
如 图 2 所 示 , 见 矿 勘 探 线 A 和 不 见 矿 勘 探 线 B,
根 据 矿 体 连 续 性 概 念 , AB 之 间 必 然 存 在 矿 体 的 尖 灭
位 置 以 及 最 远 尖 灭 点 。 一 般 来 说 , 地 质 体 厚 度 越 大 ,
徐 ꢀ 帅 ( 1981— ) , 男 , 东 北 大 学 采 矿 工 程 研 究 所 资 源 信 息 与 决 策 支
持 中 心 , 博 士 研 究 生 , 110004 东 北 大 学 265 信 箱 。
·
93·
总 第 389 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2008 年 第 11 期
(
x - x0 ) 2
( y - 2y0 ) 2 = ( z -2z0 ) 2 =
=
2
m
n
p
(
x - x0 ) 2 + ( y - y0 ) 2 2+ ( z - z0 ) 2
,
( 4)
2
2
m + n + p
式 ( x - x0 ) 2 + ( y - y ) + ( z - z0 ) 2 为 PC 的 长 度 。
2
0
在 三 角 形 APC 中 设 PC 的 长 度 为 t , 则
m / 2
2
t =
tan( α/ 2) ,
( 5)
图 2ꢀ 三 维 空 间 勘 探 线 尖 灭 示 意
m + n + p2 为 法 向 量 n 的 长 度 ,
2
2
其 尖 灭 位 置 应 该 越 远 , 厚 度 越 小 , 尖 灭 越 近 。 过 去 曾
提 出 一 律 以 勘 探 线 距 离 的 1 / 2 作 为 尖 灭 位 置 , 显 然
不 合 理 。 故 一 般 按 照 如 下 公 式 计 算 , 假 设 尖 灭 位 置
2
2
2
珔
即 ꢀ ꢀ m + n + p = | n | ,
故 很 容 易 得 出
(
x - x0 ) 2
( y - 2y0 ) 2 = ( z -2z0 ) 2 =
=
[
1]
2
在 两 个 勘 探 线 之 间 即 r/ 2 位 置 处 , 其 尖 灭 角 为
m
n
p
( x - x0 ) 2 + ( y - y ) 2 2+ ( z - z0 ) 2
珚
m
珚
m
2
2
0
t
= arctan(
或 者 = arctan
珚
) , ( 1)
)
(
=
2 ,
r
r
2
2
珔
| n |
m + n + p
式 中 , 为 平 均 尖 灭 角 ; m 为 边 缘 上 所 有 工 程 的 矿 层
厚 度 的 平 均 值 ; r 为 勘 探 工 程 的 平 均 距 离 。
(
6)
最 终 推 出
珚
根 据 以 上 分 析 可 知 , 只 要 知 道 矿 体 平 均 厚 度 m
和 勘 探 线 间 距 离 r, 就 可 以 根 据 公 式 求 出 尖 灭 点 。 由
此 , 设 计 了 如 下 算 法 , 对 于 勘 探 线 断 面 图 上 的 矿 岩 界
限 如 图 3 所 示 , 见 矿 勘 探 线 断 面 图 A 上 各 个 钻 孔 的
mt
x = x0 +
y = y0 +
z = z0 +
,
,
( 7)
( 8)
( 9)
珔
|
|
n |
nt
珔
n |
pt
见 矿 厚 度 为 m , m , … , m , 则 矿 体 的 平 均 厚 度 为
1
2
n
珔
|
n |
i = n
其 算 法 实 现 流 程 如 图 4 所 示 。
∑
mi
m1 + m2 + …n + mn-1 + mn
i = 1
n
m珚 =
=
( 2)
图 3ꢀ 尖 灭 构 建 原 理 示 意
在 图 3 中 找 到 矿 岩 闭 合 轮 廓 线 的 最 长 轴 按 照 步
长 d 进 行 等 分 , 分 别 求 得 等 分 线 与 矿 岩 界 限 的 交 点 ,
如 图 中 位 置 AB 所 示 , 同 时 , 计 算 线 段 AB 的 中 点
C( x , y , z ) , 根 据 平 均 尖 灭 角 公 式 计 算 出 平 均 尖 灭
0
0
0
角 , 在 下 图 所 示 的 三 角 形 ACP 中 , 点 P 为 待 求 得 的
断 面 AB 处 的 尖 灭 点 。 由 于 进 行 尖 灭 的 时 候 , 我 们 是
沿 着 勘 探 线 断 面 图 的 法 线 ( m, n, p) 进 行 尖 灭 。 故 直
线 PC 的 表 达 式 可 以 用 公 式 ( 3) 来 计 算
图 4ꢀ 平 均 尖 灭 角 法 构 建 尖 灭 线 流 程
[
1]
x - x
m
y - y
n
z - z
p
0
0
0 ,
2. 2ꢀ 有 限 推 断 法 计 算 原 理
=
=
( 3)
如 果 在 勘 探 线 地 质 剖 面 图 上 的 相 邻 两 个 工 程 中
·
94·
ꢀ
ꢀ ꢀ 徐 ꢀ 帅 等 : 三 维 实 体 建 模 中 矿 岩 尖 灭 线 自 动 生 成 系 统 的 研 究 与 实 现 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2008 年 第 11 期
一 个 合 乎 工 业 要 求 , 另 一 个 未 见 矿 , 这 两 个 工 程 间 矿
体 厚 度 和 有 用 组 分 的 两 点 边 界 线 可 以 用 有 限 推 断 法
来 确 定 。 矿 体 是 在 无 矿 边 界 工 程 和 有 矿 边 缘 工 程 间
指 定 距 离 来 确 定 的 。 这 个 指 定 的 距 离 由 用 户 来 确
定 , 通 常 的 方 法 为 勘 探 线 距 离 乘 以 一 个 分 数 来 确 定 。
通 常 有 1 / 4, 1 / 3, 1 / 2, … 。 计 算 示 意 如 图 5 所 示 。
该 方 法 的 算 法 描 述 与 平 均 尖 灭 角 算 法 一 致 , 只 是 计
算 尖 灭 点 的 公 式 不 同 , 仍 然 需 要 对 矿 岩 轮 廓 线 进 行
剖 分 处 理 2] 。 其 实 现 过 程 类 似 于 与 平 均 尖 灭 角 法 。
[
图 7ꢀ 无 限 推 断 法 构 建 尖 灭 线 流 程
台 下 二 次 开 发 而 推 出 的 一 个 软 件 开 发 包 . 性 能 上 讲
Object ARX 是 所 有 开 发 工 具 中 功 能 最 强 大 的 一 种
开 发 工 具 。 ARX 可 以 监 控 和 处 理 AutoCAD 的 各 种
事 件 , 可 以 定 义 数 据 库 的 对 象 , 可 以 实 时 地 扩 展 Au
toCAD 的 功 能 。 其 最 大 特 点 是 面 向 对 象 技 术 的 广 泛
应 用 , ARX 继 承 了 标 准 C + + 面 向 对 象 的 特 性 , 可
以 同 标 准 C + + 一 样 自 定 义 或 者 派 生 得 到 新 类 , 这
些 新 类 和 程 序 源 代 码 可 以 为 其 它 程 序 共 享 , 从 而 充
分 利 用 面 向 对 象 编 程 的 优 点 。 对 于 用 户 而 言 , 具 有
了 更 大 的 开 发 空 间 和 灵 活 性 。
图 5ꢀ 有 限 推 断 法 构 建 示 意
2
. 3ꢀ 无 限 外 推 法
如 果 在 勘 探 区 域 最 边 缘 工 程 中 见 到 矿 体 , 而 在
此 工 程 之 外 并 无 钻 探 工 程 控 制 , 在 这 种 情 况 下 , 可 以
在 有 矿 工 程 之 外 圈 定 矿 体 的 最 外 边 界 , 称 之 为 “ 外
推 ” 。 外 推 常 用 的 一 种 方 法 为 尖 灭 角 直 线 外 推 法 。
如 图 6 所 示 , A、 B 2 个 钻 孔 , 它 们 的 见 矿 厚 度 为 M,
钻 孔 的 间 距 为 r, 那 么 , 由 平 面 几 何 定 理 可 得 出 尖 灭
rm [ 3]
3
. 2ꢀ Visual C + + . NET
点 至 钻 孔 B 的 距 离 为 x′ =
。
M - m
Visual C + + 是 Windows 编 程 的 主 要 工 具 , 与
Windows 的 紧 密 结 合 使 它 在 软 件 底 层 开 发 上 占 有 非
常 大 的 优 势 。 Visual C + + . NET 为 开 发 者 提 供 了 用
图 形 工 具 来 创 建 应 用 程 序 工 具 。 . NET 平 台 所 极 力
推 广 的 C + + 托 管 扩 展 ( MC + + ) 可 以 增 强 Visual
C + + 的 能 力 。 Visual C + + . NET 的 开 发 程 序 可 以
和 Visual studio . NET 下 的 其 他 开 发 语 言 完 成 的 程
序 可 以 直 接 通 讯 。 . NET 下 的 自 动 垃 圾 回 收 机 制 , 可
以 很 好 地 避 免 内 存 泄 露 。
图 6ꢀ 无 限 推 断 法 示 意
该 算 法 实 现 方 式 与 前 两 种 类 似 , 都 需 要 进 行 矿
岩 界 限 分 割 , 并 且 边 界 外 推 法 需 要 对 两 条 相 邻 轮 廓
线 进 行 分 割 , 对 应 的 分 割 点 A, B 和 A′, B′ 构 成 线 段
AB。 轮 廓 线 从 轮 廓 一 到 轮 廓 二 是 逐 渐 减 小 的 趋 势 ,
所 以 需 要 检 查 对 应 关 系 , 保 证 AB > A′B′, 从 而 构 成
三 角 形 , 进 行 计 算 找 到 尖 灭 点 。 其 计 算 公 式 推 导 过
程 , 类 似 于 前 面 。 尖 灭 外 推 法 的 流 程 如 图 7 所 示 。
3. 3ꢀ 系 统 实 现 的 及 应 用
如 图 8 所 示 , 用 户 输 入 勘 探 线 距 离 , 选 择 一 种 尖
灭 算 法 , 则 可 以 构 建 出 如 图 所 示 的 尖 灭 线 , 利 用 勘 探
线 断 面 图 及 生 成 的 尖 灭 线 ( 图 9) , 构 建 矿 体 如 图 10
所 示 。
4ꢀ 结 ꢀ 论
3
ꢀ 尖 灭 线 生 成 系 统 的 实 现 与 应 用
. 1ꢀ object ARX
通 过 对 矿 岩 界 线 尖 灭 的 平 均 尖 灭 角 法 、 有 限 推
断 法 和 无 限 外 推 法 3 种 构 建 算 法 的 分 析 , 利 用 Ob
ject ARX 结 合 VC + + . NET 完 成 了 尖 灭 线 自 动 生 成
3
Object ARX 是 AutoDesk 公 司 针 对 AutoCAD 平
·
95·
总 第 389 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2008 年 第 11 期
图 10ꢀ 尖 灭 线 和 勘 探 线 形 成 的 三 维 实 体
因 素 , 同 时 也 简 化 了 设 计 绘 图 工 作 量 。 系 统 操 作 简
图 8ꢀ 尖 灭 线 生 成 界 面
单 , 运 行 稳 定 , 易 于 使 用 , 生 成 的 尖 灭 线 合 理 、 直 观 、
易 于 用 来 形 成 实 体 模 型 。
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
[
1] ꢀ 朱 晓 岚 , 何 新 义 , 陈 于 恒 矿 体 几 何 学 [ M] 徐 州 : 中 国 矿 业 学
院 出 版 社 , 1987.
3] ꢀ Harvey M. Deitel Paul j. Ditel Visual C + + . NET 高 级 编 程
[
M] 郭 ꢀ 凯 , 蔡 ꢀ 飞 译 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社 , 2004.
图 9ꢀ 尖 灭 线 构 建 结 果
模 块 , 该 模 块 根 据 用 户 交 互 输 入 的 参 数 信 息 , 自 动 生
3] ꢀ David J. Kruglinski Scot Wingo George Shepherd Visual C + +
6
. 0技 术 内 幕 [ M] 希 望 图 书 创 作 室 译 北 京 : 希 望 电 子 出 版
成 矿 岩 的 尖 灭 线 , 既 考 虑 到 了 作 为 设 计 主 体 的 人 的
社 , 2002.
( 收 稿 日 期 ꢀ 20080915)
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
(
上 接 第 32 页 )
ꢀ ꢀ 通 过 计 算 结 果 判 断 , 可 靠 度 满 足 要 求 。
4
ꢀ 结 ꢀ 论
在 爆 破 网 路 设 计 过 程 中 , 应 用 点 燃 阵 面 作 为 重
要 的 参 照 依 据 , 可 减 少 爆 破 网 络 内 个 因 素 之 间 的 矛
盾 , 从 而 降 低 或 避 免 爆 破 网 路 的 拒 爆 几 率 。 从 而 让
我 们 可 根 据 现 场 的 不 同 的 需 要 , 有 了 更 多 采 取 可 供
选 择 的 起 爆 方 案 , 改 善 爆 破 效 果 。 另 外 在 大 区 微 差
爆 破 起 爆 网 络 设 计 时 , 要 考 虑 到 毫 秒 延 时 雷 管 的 误
差 、 起 爆 网 络 可 靠 度 的 检 验 , 通 过 计 算 调 整 设 计 减 少
不 利 因 素 的 影 响 , 有 效 、 安 全 的 实 现 大 规 模 爆 破 。
图 4ꢀ 网 络 连 接
[
1 - ( 1 - R) m ]( i+j)
,
P =
ij
式 中 , Pij 为 第 i 排 结 点 第 j 个 孔 间 结 合 点 的 可 靠 度 ;
R 为 单 发 雷 管 可 靠 度 ; m 为 结 点 雷 管 并 联 数 ; i 为 排
间 结 点 顺 序 号 ; j 为 结 合 点 所 在 排 的 孔 间 顺 序 号 。
在 非 电 接 力 起 爆 网 络 中 , 每 一 个 结 点 的 传 播 可
靠 度 上 不 同 的 , 并 随 着 结 点 数 的 增 加 , 传 爆 可 靠 度 随
之 降 低 。 因 此 , 排 间 与 孔 间 结 点 数 之 间 和 最 多 的 支
网 络 的 传 爆 可 靠 度 , 即 为 整 个 网 络 传 爆 可 靠 度
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
[
1] ꢀ 齐 金 铎 现 代 爆 破 理 论 [ M] 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 , 1996
2] ꢀ 李 翼 琪 爆 炸 力 学 [ M] 北 京 : 科 学 出 版 社 , 1992
3] ꢀ 《 采 矿 手 册 》 编 委 会 采 矿 手 册 [ M] 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 ,
1
991
[
[
4] ꢀ 《 采 矿 设 计 手 册 》 编 委 会 采 矿 设 计 手 册 [ M] 北 京 : 中 国 建
筑 工 业 出 版 社 , 1987
P =
[
1 - ( 1 - R) m ]max( i+j)
,
5] ꢀ 中 国 力 学 学 会 工 程 爆 破 专 业 委 员 会 爆 破 工 程 [ M] 北 京 : 冶
金 工 业 出 版 社 , 1992
式 中 , max( i + j) 为 网 络 中 排 间 、 孔 间 结 点 数 之 和 的
最 大 值 。
[
[
6] ꢀ 何 广 沂 工 程 爆 破 新 技 术 [ M] 北 京 : 中 国 铁 道 出 版 社 , 2000
7] ꢀ 姜 彦 忠 爆 破 技 术 基 础 [ M] 北 京 : 中 国 铁 道 出 版 社 , 1999
计 算 实 例 : 取 排 间 最 大 节 点 数 18, 孔 间 最 大 节
点 数 11, 节 点 雷 管 并 联 数 m 是 2, 单 发 雷 管 的 可 靠 度
R 为 99. 999 99% ( 根 据 Orica 公 司 非 电 雷 管 性 能 数
据 ) 。 代 入 上 面 公 式 计 算 得
[ 8] ꢀ 孟 吉 复 , 惠 鸿 斌 爆 破 测 试 技 术 [ M] 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 ,
1
992
[
9] ꢀ 赵 改 昌 起 爆 网 络 设 计 中 的 一 个 重 要 概 念 ──点 燃 阵 面 [ R]
威 海 : 澳 瑞 凯 , 2003
( 收 稿 日 期 ꢀ 20080914)
1 - ( 1 - 0.999 999 9) 2 ]29 = 99.999 999 999 71%
P =
[
·
96·
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