三维巷道模型空间交汇自动分割与连接

来源：黄金科学技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：陈应显, 李星华, 徐梦飞, 王璞, 周涛

单位：辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000

摘要：在矿山智能化建设中，三维巷道模型的快速、精确和自动生成是迫切需要解决的难题之一，由于巷道空间复杂交错，如何实现三维巷道模型空间交汇自动分割与连接是解决这一难题的关键。在分析巷道模型空间交汇方式的基础上，提出了一种空间交汇巷道自动分割连接方法。该方法基于分层处理框架，通过粗筛阶段、精修阶段与容错阶段的协同优化，实现了“粗筛—精修—容错”一体化处理，显著提升了三维巷道模型空间交汇处处理的稳定性与效率。首先通过AABB相交检测快速筛选潜在相交的巷道三角面，并对包围盒相交的三角面进行精确求交运算；然后将闭合交线分别加入到巷道三角面网中，基于约束Delaunay剖分对相交区域进行局部拓扑重建，利用相交多边形将巷道三角面网分割为多个子区域；完成分割之后，确定在原始三角面网内部的子三角面网，并将其删除；最终将剩余的三角面网组合形成新的巷道网格结构，实现巷道空间交汇处的完全贯通。以某矿的巷道为例，运用该方法成功实现了巷道空间交汇处的自动分割与连接，交线闭合度达100%，拓扑错误率低于2%，验证了该方法在复杂三维巷道自动建模中的有效性。

关键词：三维巷道,空间交汇,自动分割连接,协同优化,Delaunay准则,相交多边形

基金资助：国家自然科学基金项目“露天矿山全生命周期智能开采规划设计方法研究”(52374123),“露天煤矿含软弱夹层边坡滑坡启动机制研究”(52204135),辽宁省教育厅基本科研项目“露天矿山滑坡地质灾害精准防控技术”(LJ222410147010),辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院校地科技合作培育项目(YJY-XD-2024-B-008)