本发明专利技术涉及三维巷道构建领域，公开了一种基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法，包括工程数据与路径元素的链接、三维巷道建模、三维辅助元素建模、特定元素集合间的差集互算四个部分，依据本发明专利技术算法可以实现MicroStation信息建模环境下多条巷道的一次性三维成巷，而且成巷过程中巷道交汇处自动进行处理，可为矿山三维巷道网络拓扑结构的快速建立提供便利，节省了繁琐的手工操作流程，具备执行效率高、建模速度快、复用性好的优点。复用性好的优点。复用性好的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于MicroStation的三维巷道交汇自动处理算法
[0001]本专利技术涉及三维巷道构建领域，具体涉及一种基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法。
技术介绍
[0002]作为煤矿井下系统“透明化”的基础载体以及“煤矿一张图”服务的数字底座，巷道工程的三维可视化非常重要。纵观当下煤矿设计行业，巷道工程目前主要采用手工或半自动方式进行三维化，且多是先建模后处理模式，在多条巷道交汇的情况下，繁琐的辅助建模与空间运算耗时耗力耗内存，经复杂运算后的执行结果在有些条件下仍无法满足需求，需多次返工处理，严重影响建模效率与质量。因此，需要一种较为合理且严密的技术算法，简化三维巷道交汇处理过程，降低甚至减免错误率，实现建模与模型精准处理的同步，提升三维巷道建模自动化程度，推进煤矿透明化建设。
技术实现思路
[0003]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法。
[0004]为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法，包含以下操作步骤：
[0006]步骤1)工程数据与路径元素的链接
[0007]步骤1.1初始化巷道工程数据，其中断面数据不能为空；
[0008]步骤1.2选择路径元素P，将工程数据与路径元素进行链接；
[0009]步骤1.3重复1.1～1.2操作，继续将其他路径与既有工程数据进行链接；
[0010]步骤2)三维巷道建模
[0011]步骤2.1确定元素缩放系数d_Scale，提取路径元素长度d_Len，如果d_Len≥400米，则d_scale＝400/d_Len；如果d_Len<400米，则d_scale＝1.0；并定义元素反缩放系数d_RScale＝1.0/d_Scale；
[0012]步骤2.2提取路径元素起点startP以及起点处的单位切向量unitTangent，根据切向量unitTangent初始化Z坐标轴的旋转矩阵rMatrix；
[0013]步骤2.3以起点startP为巷道底板中心点、以路径元素P链接的断面参数为基础数据绘制巷道断面轮廓S1；
[0014]步骤2.4根据旋转矩阵rMatrix与缩放系数d_Scale分别对S1进行旋转与缩放变换得到轮廓S2，根据缩放系数d_Scale对路径元素P进行缩放变换得到P
’
；
[0015]步骤2.5缩放后的巷道断面轮廓S2沿缩放后的路径元素P
’
进行放样，创建被缩放的巷道元素E2；
[0016]步骤2.6根据反缩放系数d_RScale对巷道元素E2执行反缩放变换，得到实际状态下的巷道元素E1；
[0017]步骤2.7重复2.1～2.6操作，依次沿多条路径创建巷道元素；
[0018]步骤3)三维辅助元素建模
[0019]步骤3.1参照步骤2.1和2.2，确定元素缩放系数d_Scale、反缩放系数d_RScale、路径元素起点startP以及旋转矩阵rMatrix；
[0020]步骤3.2主巷减体建模：以起点startP垂直向下平移超过主巷铺底厚度的任意一点为主巷底板中心点，其他参数不变，以主巷断面内轮廓为基础数据绘制减体断面轮廓DS1，对DS1执行旋转和缩放变换得到轮廓DS1
’
，对路径元素P执行缩放变换得到P
’
，DS1
’
沿P
’
放样后得到减体元素DE1
’
，对DE1
’
执行反缩放变换后得到实际状态下的主巷减体元素DE1；
[0021]步骤3.3次巷减体建模：重复步骤3.1，以起点startP为次巷底板中心点，以次巷断面内轮廓为基础数据绘制减体断面轮廓DS2，对DS2执行旋转和缩放变换得到轮廓DS2
’
，对路径元素P执行缩放变换得到P”，DS2
’
沿P”放样后得到减体元素DE2
’
，对DE2
’
执行反缩放变换后得到实际状态下的次巷减体元素DE2；
[0022]步骤3.4：重复3.3，依次建立其他次巷减体元素；
[0023]步骤4)特定元素集合间的差集互算
[0024]步骤4.1基于堆栈原理建立元素集合A与集合B，集合A中主巷减体元素位于栈顶；集合B中所有的次巷减体元素位于栈顶；
[0025]步骤4.2将集合A内位于栈顶的首元素转换为实体，加入元素容器V1，依次同后面每一个转换为实体的元素执行差集运算，将运算结果转换为元素并添加到当前文件中；
[0026]步骤4.3将集合B内位于栈顶的所有次巷减体元素转换为实体，加入元素容器V2，依次同后面每一个转换为实体的元素执行差集运算，将运算结果转换为元素并添加到当前文件中。
[0027]优选的，所述步骤1)中，巷道工程数据划分为基本参数、断面参数与支护参数三类，在MicroStation软件中所能识别的路径元素类型包括线段、线串、圆弧与复杂链。
[0028]进一步地，基本参数包括巷道名称、巷道编码、围岩类别和巷道有效长度；断面参数包括断面形式、井巷净宽、井巷墙高、铺底厚度、基础深度和支护厚度；支护参数包括支护方式、锚杆类别、锚杆规格、锚杆排列方式、锚杆间排距、锚杆药卷个数、锚索规格、锚索排列方式、锚索间排距、锚索药卷个数、喷射厚度、砌碹厚度和是否铺网。
[0029]优选的，所述步骤1.2中，基于Engineering Content技术将工程数据与路径元素进行链接。
[0030]优选的，所述步骤2)，每段三维巷道由4部分组成，分别是巷道中心线、底板、帮部与顶板，分属于4个不同的图层。
[0031]优选的，所述步骤3)，辅助元素是指实体差集运算中的减体，对于交汇巷道，存在主巷与次巷之分，被交汇的巷道为主巷，交汇巷道为次巷，减体的数量为主巷与次巷之和。
[0032]优选的，所述步骤4.1,集合A中加入的元素是主巷减体元素与次巷元素的顶板、底板及帮部部分；集合B中加入的元素是所有次巷减体元素与主巷元素的顶板及帮部部分。
[0033]与现有技术相比，本专利技术基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法，可以实现MicroStation信息建模环境下多条巷道的一次性三维成巷，而且成巷过程中巷道交汇处自动进行处理，可为矿山三维巷道网络拓扑结构的快速建立提供便利，节省了繁琐的手工操
作流程，具备执行效率高、建模速度快、复用性好的优点。
附图说明
[0034]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0035]图1为本专利技术基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法流程图；
[0036]图2为MicroStation的属性框示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于MicroStation的三维巷道交汇处理算法，其特征在于，包含以下操作步骤：步骤1)工程数据与路径元素的链接步骤1.1初始化巷道工程数据，其中断面数据不能为空；步骤1.2选择路径元素P，将工程数据与路径元素进行链接；步骤1.3重复1.1～1.2操作，继续将其他路径与既有工程数据进行链接；步骤2)三维巷道建模步骤2.1确定元素缩放系数d_Scale，提取路径元素长度d_Len，如果d_Len≥400米，则d_scale＝400/d_Len；如果d_Len<400米，则d_scale＝1.0；并定义元素反缩放系数d_RScale＝1.0/d_Scale；步骤2.2提取路径元素起点startP以及起点处的单位切向量unitTangent，根据切向量unitTangent初始化Z坐标轴的旋转矩阵rMatrix；步骤2.3以起点startP为巷道底板中心点、以路径元素P链接的断面参数为基础数据绘制巷道断面轮廓S1；步骤2.4根据旋转矩阵rMatrix与缩放系数d_Scale分别对S1进行旋转与缩放变换得到轮廓S2，根据缩放系数d_Scale对路径元素P进行缩放变换得到P
’
；步骤2.5缩放后的巷道断面轮廓S2沿缩放后的路径元素P
’
进行放样，创建被缩放的巷道元素E2；步骤2.6根据反缩放系数d_RScale对巷道元素E2执行反缩放变换，得到实际状态下的巷道元素E1；步骤2.7重复2.1～2.6操作，依次沿多条路径创建巷道元素；步骤3)三维辅助元素建模步骤3.1参照步骤2.1和2.2，确定元素缩放系数d_Scale、反缩放系数d_RScale、路径元素起点startP以及旋转矩阵rMatrix；步骤3.2主巷减体建模：以起点startP垂直向下平移超过主巷铺底厚度的任意一点为主巷底板中心点，其他参数不变，以主巷断面内轮廓为基础数据绘制减体断面轮廓DS1，对DS1执行旋转和缩放变换得到轮廓DS1
’
，对路径元素P执行缩放变换得到P
’
，DS1
’
沿P
’
放样后得到减体元素DE1
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，对DE1
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执行反缩放变换后得到实际状态下的主巷减体元素DE1；步骤3.3次巷减体建模：重复步骤3.1，以起点startP为次巷底板中心点，以次巷断面内轮廓为基础数据绘制减体断面轮廓DS2，对DS2执行旋转和缩放变换得到轮廓DS2
’
，对...
【专利技术属性】
技术研发人员：何利辉，李智飞，董云峰，赵文，李瑞锋，王超，张龙正，李朝军，王鹏，王明明，
申请(专利权)人：陕西能源赵石畔矿业运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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