基于OpenGL的三维巷道漫游系统的设计与实现

摘要

“数字矿山”（Digital Mine，DM）就是实现矿山生产与安全管理的数字化和三维可视化，从而建设数字化、信息化、自动化和智能化的矿山体系。地下巷道是煤矿各要素的主要空间载体，矿山数字化建设要求具有三维特性的、适应于矿山与地质领域的地理信息系统（Geographic Information System，GIS），因此建立巷道的三维模型对今后的采矿工作有着重要的意义。
　　本文首先简单分析了巷道三维可视化建模国内外研究现状，然后对OpenGL（Open Graphics Lib，OpenGL）进行了简单介绍。论文主要研究了组成巷道实体的元素，建立了各元素之间的拓扑关系，并运用C++语言描述其数据结构；详细叙述了巷道三维建模算法，给出了巷道断面建模算法以及巷道交叉处建模算法；最后利用面向对象的程序设计与编程方法结合OpenGL技术开发出了“三维巷道漫游系统”。
　　该系统运用关系数据库技术来管理巷道数据，方便了数据的添加、删除、查询、修改。系统利用“导线点及两帮数据”实现了巷道三维建模，把三维井下巷道“展示”在计算机屏幕上，同时能够对井下巷道从各种角度实现全局或局部漫游，也能在巷道内部进行漫游。系统实现了巷道的三维可视化显示，包括三维变换、光照处理、纹理贴图等，实现场景的真实感显示。最后系统实现了部分空间分析功能，如坐标拾取、距离量测、瓦斯监测、地质体剖分等。因此，本系统在井巷工程的设计、安全生产和施工决策等方面具有一定的现实指导意义。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 巷道三维建模国内外发展现状

1.3 论文主要研究内容

2 OpenGL编程基础

2.1 OpenGL概述

2.2 三维图形生成步骤

2.3 MFC下设置OpenGL图形绘制环境

3巷道三维数据模型的设计

3.1 巷道三维数据模型的研究

3.2 三维巷道元素的拓扑关系及其数据结构

4巷道三维建模算法

4.1 巷道三维建模流程

4.2巷道的断面建模算法

4.3 巷道交叉处建模算法

5 基于OpenGL的三维巷道漫游系统的实现

5.1 巷道数据管理

5.2 巷道三维建模的实现

5.3 三维巷道的可视化

5.4 三维巷道内部漫游方法及实现

5.5 系统空间分析功能

6 结论与展望

6.1 结 论

6.2 展 望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果