D0L:10.13374/.issn1001-053x.2012.08.007 第34卷第8期 北京科技大学学报 Vol.34 No.8 2012年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2012 半连续半离散模型在矿山设计中的应用 蔡美峰☒ 李角群 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:caimeifeng(@usth.cdu.cn 摘要矿山设计中通常会建立块体模型或三维体模型，并通过模型来进行不规则体的体积计算.实际应用中发现两种模型 有各自的不足，块体模型存在计算误差即离散精度问题，三维体模型存在计算耗时多及不稳定问题.本文提出了一个半连续 半离散模型，给出了该模型算法及具体应用实例.实践证明，半连续半离散模型具有计算速度快、误差小和计算稳定等优点， 是矿山设计中一种非常有效的计算模型. 关键词矿山测量：体积测量：计算方法：数值模型：算法：可视化 分类号TD178 Application of a semi-continuous and semi-discrete model to mine design CAl Mei-feng,LI Jiao-qun School of Civil and Environment Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:caimeifeng@ustb.edu.en ABSTRACT Mining design generally needs to establish a block model or a three-dimensional solid model for calculating the irregular geometrical volume.It is found that in practical applications the two models have their own disadvantages.The block model has the problem of computation error,i.e.discretization accuracy,and the three-dimensional model has the disadvantages of long time consu- ming and instability.In order to solve these problems existing in the two models,this paper proposed a new semi-continuous and semi- discrete model and subsequently provided the model algorithm and practical cases.Research results illustrate that the proposed semi- continuous and semi-discrete model has the advantages of high computing speed,low error,and calculation stability,so it is a high efficiency method for mining design. KEY WORDS mine surveying:volume measurement:computational methods:numerical models:algorithms;visualization 在矿山设计中常常需要借助各种模型来完成不 1不规则空间曲面的模拟 规则体的体积计算.通常使用的模型是块体模型 (block model),即完全离散模型，以及三维体模型 本文所述的空间三维曲面可以是三维地形、煤 (3 D solid model),即三维连续模型.在实际的应用 层项底板和层状矿体界面等.这些三维面都不具有 中发现两种模型各自的不足：完全离散模型具有计 规律性，不能用简单的数学公式表达.人们通常提 算速度快的优点，但存在计算误差，即离散精度问 供的是高程点、等高线或三维线数据.这些数据习 题；三维连续模型排除了计算误差，但存在计算速度 惯称线框数据.线框数据无论是可视化还是计算功 慢和计算不稳定问题.为此，本文提出了半连续半 能都很弱，因此它不足以描述空间曲面，只能作基础 离散模型(semi-continuous semi--discrete model).该 数据用.目前矿业软件表达空间三维面采用的模型 模型具有计算速度快、计算误差小和计算稳定等优 称为数字地面模型(digital terrain model,DTM),它 点，解决了设计中遇到的实际问题， 是用许许多多很小的平面图元来逼近空间曲面.在 收稿日期：20110608第 34 卷 第 8 期 2012 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 8 Aug． 2012 半连续半离散模型在矿山设计中的应用 蔡美峰! 李角群 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 !通信作者，E-mail: caimeifeng@ ustb． edu． cn 摘 要 矿山设计中通常会建立块体模型或三维体模型，并通过模型来进行不规则体的体积计算． 实际应用中发现两种模型 有各自的不足，块体模型存在计算误差即离散精度问题，三维体模型存在计算耗时多及不稳定问题． 本文提出了一个半连续 半离散模型，给出了该模型算法及具体应用实例． 实践证明，半连续半离散模型具有计算速度快、误差小和计算稳定等优点， 是矿山设计中一种非常有效的计算模型． 关键词 矿山测量; 体积测量; 计算方法; 数值模型; 算法; 可视化 分类号 TD178 Application of a semi-continuous and semi-discrete model to mine design CAI Mei-feng! ，LI Jiao-qun School of Civil and Environment Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China !Corresponding author，E-mail: caimeifeng@ ustb． edu． cn ABSTRACT Mining design generally needs to establish a block model or a three-dimensional solid model for calculating the irregular geometrical volume． It is found that in practical applications the two models have their own disadvantages． The block model has the problem of computation error，i． e． discretization accuracy，and the three-dimensional model has the disadvantages of long time consu￾ming and instability． In order to solve these problems existing in the two models，this paper proposed a new semi-continuous and semi￾discrete model and subsequently provided the model algorithm and practical cases． Research results illustrate that the proposed semi￾continuous and semi-discrete model has the advantages of high computing speed，low error，and calculation stability，so it is a high efficiency method for mining design． KEY WORDS mine surveying; volume measurement; computational methods; numerical models; algorithms; visualization 收稿日期: 2011--06--08 在矿山设计中常常需要借助各种模型来完成不 规则体的体积计算． 通常使用的模型是块体模型 ( block model) ，即完全离散模型，以及三维体模型 ( 3D solid model) ，即三维连续模型． 在实际的应用 中发现两种模型各自的不足: 完全离散模型具有计 算速度快的优点，但存在计算误差，即离散精度问 题; 三维连续模型排除了计算误差，但存在计算速度 慢和计算不稳定问题． 为此，本文提出了半连续半 离散模型( semi-continuous semi-discrete model) ． 该 模型具有计算速度快、计算误差小和计算稳定等优 点，解决了设计中遇到的实际问题． 1 不规则空间曲面的模拟 本文所述的空间三维曲面可以是三维地形、煤 层顶底板和层状矿体界面等． 这些三维面都不具有 规律性，不能用简单的数学公式表达． 人们通常提 供的是高程点、等高线或三维线数据． 这些数据习 惯称线框数据． 线框数据无论是可视化还是计算功 能都很弱，因此它不足以描述空间曲面，只能作基础 数据用． 目前矿业软件表达空间三维面采用的模型 称为数字地面模型( digital terrain model，DTM) ，它 是用许许多多很小的平面图元来逼近空间曲面． 在 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.08.007