一体化构模方法的优化策略分析

地矿工程构模与仿真主要是借助三维地学空间的构模与仿真得以实现。根据三维空间模型对实体进行几何刻画方式的不同，传统上大体可分为面元模型和体元模型两类。其中，面元模型采用面元对三维空间对象的表面进行连续或非连续几何描述和特征刻画，几乎不研究对象的内部特征；体元模型则采用体素对仿真对象的内部空间进行无缝完整的空间填充，不仅描述了对象的表面几何，还研究了对象的内部特征。为了更准确地构造、描述和表达矿山复合场模型，现对这两种绘制模型在模型的适应性、拓扑关系和模型更新等3个方面进行比较和分析。

1.模型的适应性

在模型的适应性方面，这两种模型在对三维空间实体的几何描述、空间分割、拓扑描述和模型维护方面各有优缺点[156]。

（1）面元模型虽然可以较方便地实现复杂的地学可视化和模型更新，却不是真三维，也不描述三维空间拓扑关系，更无法进行开采设计。

（2）规则体元模型虽然是真三维的，模型更新也比较方便，却难以适应复杂地质体构模，且其模型也几乎不描述拓扑关系。

（3）非规则体元模型是真三维的，也可以适应复杂地质体构模，但模型更新比较困难，也几乎不描述拓扑关系。(www.xing528.com)

2.模型的拓扑关系

通过前文对科学计算可视化技术的论述，不难发现在三维可视化仿真技术理论研究中，无论是面模型还是体模型，其模型都是通过定义点、线、面、体元等四类几何要素之间的拓扑关系来进行表达的。而在实际应用时，不仅是各集合要素之间需要进行逻辑关系的表达，更需要进行简单对象与简单对象、简单对象与复杂对象、复杂对象与复杂对象之间的拓扑分析和逻辑关系，这是基于几何要素的拓扑表达所不能支持的。这就需要在一般几何要素的关系之上，建立更为复杂的拓扑关系描述模型。

3.模型更新问题

事实上，无论矿山自然环境还是采矿工程都是在不断发展变化的，一个三维模型或三维系统是否具有生命力，取决于该模型或系统能否保持适当、必要的现实性。模型的动态变化主要是因环境演变、自然灾害、地下开挖、矿体开采等自然过程和人类工程活动所引起的，故更新内容应包括空间边界变化、空间体元增减（消亡、分裂、合并）、拓扑关系变化等。可是传统的三维空间模型研究仅仅是在表现现有的、已定型的面模型或体模型，很少涉及空间模型的更新问题，在拓扑维护方面更是几乎没有涉及。

矿山复合场是动态的、多属性的、多状态的复杂系统，从根本上来说需要建立一种动态的、发展的空间模型，才能更方便、快捷地实现矿山复合场对象的显示与更新。通过对构模方法分析，现有的地矿工程及灾害等三维仿真技术中，还没有一种模型可很好地解决这些问题，使该模型能同时对矿山复合场的地矿体的空间形态、井巷的空间关系等几何属性、矿体与围岩的物质组分及井下空间气象状态的分布属性、通风系统的空气动力学的矢量属性和典型灾害发生过程的状态等进行统一的动态描述。这就需要采用新的思路和构模方法加以解决。