Page 63 - 采矿工程中采矿工艺与技术研究

第二章 矿山开采技术与绿色开发

三维地质模型系统奠定了一定的基础。
实体模型是基于三维空间的体元分割和真三维实体表达，体元的属性可以独
立描述和存储，因而可以进行三维空间操作和分析。体元模型可以按体元的面数

分为四面体（Tetrahedral）、六面体（Hexahedral）、棱柱体（Prismatie）和多面
体（Polyhedral）共 4 种类型，也可以根据体元的规整性分为规则体元和非规则
体元两个大类，当前在矿山实体建模中应用较多的几种实体建模理论如下：
1.3D 栅格模型

3D 栅格模型，也称 3D 体素模型（Voxel），它是 ZD 格网模型向三维方向
扩展的结果。在该模型中，将建模空间划分为一组规则的大小一致的3D空间阵列，
其值为 0 和 1，1 表示物体被物体的所占据，0 表示空，这种模型的特点是位置
隐含表示、结构简单、操作方便，没有进行数据压缩，占用较大的存储空间，往

往在处理过程中作为中间层表示使用；但表达空间位置的几何精度低，且不能反
映空间对象之间的空间关系。
2. 针体模型
针体模型（也叫行程模型）是在 3D 栅格模型的基础上采用数据压缩技术所

产生的，具体做法是在每个（x，y）位置上所对应的 z 值采用行程编码技术进行
压缩，只记录起始坐标和行程长度 L，其特点节省存储空间，但精度较低，数据
处理时需要进行变换操作而影响处理速度，常用于表示诸如地层、煤层、地下水
等均质层状三维对象。

3. 八叉树模型（30）
八叉树模型是二维四叉树模型在三维上的扩展，它实际上是对 Voxe1 模型的
压缩改进。在八叉树模型中，根结点对应于包含整个研究对象的立方体，然后分
层次地沿三个坐标轴方向对研究空间进行递归分割，每分割一次就得到 8 个小立

方体，直到每个小立方体的属性值单一为止。这样就构成一个八叉树，树的根结
点为整个研究对象空间，叶结点为属性单一的小空间，而中间结点为属性非单一
的空间，除叶结点外，所有结点有八个子结点。八叉树的编码方法有普通八叉树、
线性八叉树、三维行程编码八叉树等，其中线性和三维行程编码八叉树由于数据

压缩量大，操作灵活，在三维数据结构中用得较多，用它表示矿体的存储空间仅
为普通八叉树的 10~30%。八叉树模型的特点是结构简单、所建立的空间索引可
以大大提高空间搜索效率、存取方便、便于几何特征计算、布尔操作及快速显示，

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