一体化构模优化策略探析

1.确立空间拓扑关系

通过对象体素化、属性定量化、属性量场化后所形成的体素集合，已经满足了一体化模型建立中对体素本身及对象划分规则的要求，故可采用基于体素集合的逻辑表达树进行空间拓扑关系的建立，以实现各类仿真对象的实体构模。由于各种对象的特点不同，致使其逻辑表达树建立的方法也是不尽相同，但在实现过程上大致可分为以下4步。

（1）确定表达内容。逻辑表达树的表达对象就是地表地形、矿体、断层和井巷工程等仿真实体和仿真范围。

（2）建立树枝及叶子结点。根据所表达的内容确定树枝结点与叶子结点。

（3）确定逻辑关系。对各树枝结点进行逻辑运算赋值，将各叶子结点以交、并、差等运算方式连接，并从叶子结点到树枝逐层构造逻辑表达树。

（4）体素空间重构。按照逻辑表达树对仿真实体的体素空间重新赋值，形成仿真对象的新体素集合。

遵循这4个步骤，分别建立基本的地表地形、矿体、断层和井巷工程等逻辑表达树，其构成如图3.11所示。

图3.11　各对象基本逻辑表达树

对于矿山复合场一体化模型中的断层模型与矿体模型，它们存在于其他对象映射体素的交集，故需要确定各自集合中的体素，避免出现三维空间的不确定现象。针对此问题，采用对象的体素集合求差的方法加以解决。如矿山复合场一体化模型的断层模型就采用断层点映射到体素集合与井巷工程点映射到的集合求差，使断层体素集合除去井巷工程所开掘空间，形成现实中的断层模型；又如矿山复合场一体化模型的矿体模型，则需要采用矿体点映射到的体素集合与断层求差、与井巷工程求差，形成现有矿体的三维形态。在此基础上，建立逻辑表达树，重新生成矿山复合场一体化模型中新断层模型和新矿体模型，其构成如图3.12所示。而矿山复合场一体化模型的地表地形模型与井巷工程模型的逻辑表达树与图3.11中的逻辑表达树基本一致。(www.xing528.com)

图3.12　各对象一体化模型逻辑表达树

2.一体化模型建立

按照地表地形、矿体、断层和井巷工程等一体化模型中的逻辑表达关系，分别对地表地形、矿体、断层和井巷工程体素集合进行处理，形成各对象最终体素集合，从而建立了矿山复合场一体化模型。

（1）一体化模型中地表地形体素集合的建立。由地表地形逻辑表达树可知，地表地形模型的体素集合比较简单，它是由多个地表地形的体素集合直接求并所形成的，即其仅仅包括地形数据所映射的体素。在算法上，就是通过对各地表地形体素进行遍历，统一进行地表地形标识，形成最终的地表地形体素集合。

（2）一体化模型中矿体体素集合的建立。由矿体模型可知，矿体体素集合是由多个原始矿体集合对断层一体化模型集合和井巷一体化模型集合求差后形成的集合。在运算上，它需要先对矿体的体素集合进行求并运算，形成矿体体素集合，然后遍历矿体体素集合，分别将与断层一体化体素集合重合的体素和井巷体素集合所重叠的体素进行剔出，并标识之，从而形成矿体一体化体素集合。

（3）一体化模型中断层体素集合的建立。通过断层模型的分析，断层体素集合是由多个原始断层的体素集合和井巷一体化模型集合求差运算后形成的集合。在运算上，需要先对多个断层的体素集合进行求并运算，形成断层体素集合，然后在集合中遍历所有体素，剔出有井巷映射到的体素，并标识之，从而完成断层一体化体素集合的建立。

（4）一体化模型中井巷体素集合的建立。通过对井巷模型的分析，它也是由多个井巷的体素集合直接求并所形成的，即仅仅包括井巷数据所映射的体素。在算法上，与地表地形体素集合建立过程相似。

通过对地表地形、矿体、断层和井巷工程等体素集合的建立，矿山复合场中各仿真对象最终映射为空间三维体素，其空间形态与相应属性也由体素形式进行了表达和承载。若直接以体素形式进行绘制，这与较为真实的形体表达还有一定距离，故需基于各对象的一体化模型进行仿真技术的探讨。