CN102609614A - 一种针对复杂矿体的开挖分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要是基于复杂矿体，设计了一种采用切割面及其组合形式实现开挖分析的方法，采用本发明方法可以从不同方位、不同角度切割三维矿体结构模型，开挖感兴趣的区域，产生立体剖面图，形成栅状图等，使地质工作者易于观察地质体内部的地质构造形态、矿体内部的结构等地质特征，并进行各种测量、计算、统计分析等，便于矿体资源的保护和有效合理的开采利用，降低成本。本发明准确性高，稳定性强，可重用性强，能够广泛应用于任意复杂区域的开挖操作，空洞、塌陷区、溶洞、地下河等地下自然景观模拟，以及地铁隧道、巷道、地下管道、采空区、人工洞室、排污巷道等地下人造物体模拟。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探、空间信息处理及计算机技术，尤其是针对复杂矿体的开挖分析方法。
背景技术
地质问题已成为数字矿山、地下工程、环境工程、资源开发等的一个基础性问题。复杂矿体的建模及其开挖分析是解决地质问题的关键技术之一。由于地下景观的不可见性，在石油、煤炭、金属矿产、地下水等方面，在开采之前需要进行储量探测和分析，地质体开挖在地学应用分析中具有重要的现实意义。通过开挖分析方法实现地质体内部结构的可视化，为地质工作者在虚拟地质场景中提供观察到实际地质环境中无法了解的状况。通过各种形式对三维地质体进行开挖，可以更加清楚地显示地质体内部的各个细节，揭示地质体在空间的分布规律，从而为地质工作者更加准确地解释地质现象提供重要的科学手段。
现有技术方法主要是针对属性或体模型（如四面体、六面体、三棱柱体等）实现的开挖分析，由于组成的单元体形式单一、结构简单，其算法易于设计，也比较稳定，但数据量庞大，算法的时间复杂度和空间复杂度大。目前对于层状的、简单的矿体结构模型的开挖分析，算法相对成熟；而对于复杂的矿体结构模型，由于存在断层、透镜体、侵入岩等地质现象，损坏了地质结构的连续性，开挖算法十分复杂，且稳定性、健壮性较差，其结果主要是以线框模式呈现，即以开放的或闭合的曲线、多边形为开挖结果，真实感和显示效果较差。
发明内容
本发明的目的在于避免上述不足，提供一种针对复杂矿体结构，从不同方位、不同角度切割三维矿体结构模型，开挖感兴趣的区域，产生立体剖面图，形成栅状图等，使地质工作者易于观察，并结合地质体内部的地质构造形态、矿体内部的结构等地质特征，进行各种测量、计算、统计分析等，采用切割面及其组合形式实现开挖分析的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种针对复杂矿体的开挖分析方法，主要包括以下步骤：
1）建立复杂矿体结构模型，选择感兴趣的单层或多层结构，并对所选矿体结构模型进行识别分类，对其进行分类存储；
2）根据应用需要设置内外区域模式、立体剖面模式和栅状图模式；通过调用交互式工具，捕捉三维空间坐标信息，设计所需的位置、走向等参数，并计算切割面方程，如果存在多个切割面，则需要进行切割面组合，并实时生成相应的曲面；也可以从数据库中导入切割面的曲面，并存储到切割面缓冲区*pCutBuffer中；
3）实施碰撞检测，并进行曲面-曲面布尔运算，定义矿体结构模型为S1，切割面为S2，S1与S2可能的关系有不相交、相切、相交三种情况；
4）重构并优化区域Ω；
5）基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域的属性；
6）测试切割面缓冲区*pCutBuffer是否为空，如果非空，转3）继续下一个切割面的处理；
7）对开挖区域属性进行纹理映射；
8）对开挖区域进行面积、体积、储量等计算。
所述的矿体结构分为：层状结构；包含透镜体、金矿、铁矿等结构；相邻结构及相交结构四种结构。
所述的内外区域模式主要设置区域的开放或闭合边界、各个切割面的高度和坐标、及走向、内外取值等参数；立体剖面模式主要设置一个切割面的位置及其切割方向、左右取值等参数；栅状图模式允许设置多个平行或相交的切割面的坐标位置等参数。
所述的碰撞检测是指基于包围球、轴向包围盒、方向包围盒、离散方向多面体等包围盒技术，检测S1与S2的相交区域，为相交区域和相交影响区域（记为Ω）建立动态包围树。
建立动态包围树的方法为：取最小单元三角形为构成曲面的网格单元，设第i个三角形的中心为：ci = (pi+qi+ri)/3，其中pi,qi,ri是第i个三角形的顶点，Ai是第i个三角形面积，AH是所有三角形面积，则包围盒的中心为：
通过计算包围盒的中心以及轴向长度，可以动态建立S1与S2相交关系的包围树，以确定相交的包围盒。
曲面-曲面布尔运算方法为：通过遍历算法从动态包围树中记录的相交区域任意选择一个叶子作为起始节点n1，并获得组成相交区域的网格单元U1∈S1和U2∈S2；设网格单元由M条边组成，则对于U1中的每条边e1i（i=1,2,…,M），求e1i与U2方程Ax+By+Cz+D=0的解，并进行有效性测试，其计算结果分为无交点、一个交点、两个交点和无限交点四种情况；基于曲面的拓扑结构，从n1搜索下一个叶子n2并继续上述求解，直至包围树中记录的相交区域全部遍历一遍为止；采用降维方法分类计算出S1和S2的所有交点，并保存在*pIList缓存区中。
所述的重构是针对区域Ω中的S1和S2分别进行曲面局部重构，方法为：搜索区域Ω中所有的网格单元及其影响域，并从S1和S2中分别删除相应的这些单元，但保留单元节点坐标；再对影响域进行网格自动剖分；采用逐点跟踪技术方法，对 *pIList缓存区中S1和S2的所有交点分别实施跟踪，直到曲面的边界或起始交点为止，于是可形成一条或一系列开放式或闭合环式的交线集合，即{{pi,pi+1,...,pm,O},...,{pj,pj+1,...,pk,C}}，其中，O表示开放式交线，而C表示闭合环式交线；对于切割面上形成的闭合环式交线，如果存在多个闭合环，则需要判断这些闭合环的包含关系，确定闭合内环和闭合外环及其方向；将这些3D交点投影转化到2D平面，并对闭合环式交线区域以及区域Ω进行网格化重构，之后，再将其返回3D空间；区域Ω的曲面局部重构后，会出现异常网格单元，通过逐一计算Ω区域内网格单元最长边长与最短边长的比值，得到一个平均比值，以该均值为阈值，消除异常网格单元及其相关交点进行优化。
所述的基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域属性方法如下：假设*pIPointer是指向交线集合的指针，初值为指向集合中的第一条交线{pi,pi+1,...,pm,O}；对于切割面中的所有网格单元，计算其重心P0，如果P0在*pIPointer指向的交线内部，则对该网格单元赋矿体相应的属性值；否则，*pIPointer++指向下一条交线，继续上述测试，直至*pIPointer为空。
所述的对开挖区域属性进行纹理映射是从建立的地质图例库中读入矿体结构模型的属性图元（32×32、64×64、128×128），包括岩性图例和实际获取的照片图例等，在地质可视化场景中设置环境参数、过滤参数、重复和截取参数等，计算纹理坐标，最终将属性图元映射到开挖区域属性上，为地质工作者提供符合工程地质标准/规范的开挖区域可视化分析方法。
所述的对开挖区域进行面积、体积、储量等计算是选定地质工作者感兴趣的属性，对于内外区域模式、立体剖面模式和栅状图模式的开挖结果可以进行面积的计算，设选定属性中第i个网格单元的面积为Si，则开挖区域的面积为：S =∑Si。对于内区域模式的开挖结果可以进行体积计算，即首先将选定属性进行体剖分，设第j个体单元的体积为Vj，则开挖区域的体积为：V =∑Vj；如果D为属性体重，则储量为Q=VD。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：本发明方法针对复杂矿体，通过切割面模式设置、碰撞检测、布尔运算、重构优化以及属性特征自动识别等操作，实现开挖分析，具有真实的可视化效果、准确性高、稳定性强、可重用性强等特点。通过各种形式对三维地质体进行开挖，可以更加清楚地显示地质体内部的各个细节，揭示地质体在空间的分布规律，从而为地质工作者更加准确地解释地质现象提供重要的科学手段，便于矿体资源的保护和有效合理的开采利用，降低成本。解决了现有的基于体模型的开挖算法数据量庞大、耗时、低效、真实感低的缺点。能够广泛应用于任意复杂区域的开挖操作，空洞、塌陷区、溶洞、地下河等地下自然景观模拟，以及地铁隧道、巷道、地下管道、采空区、人工洞室、排污巷道等地下人造物体模拟。
附图说明
图1 为本发明的流程示意图
图2为本发明矿体结构模型分类示意图
图3为本发明奥灰磁县组及其包含的三个铁矿群示意图
图4 为本发明部分切割面组合模式示意图
图5 为本发明切割面缓冲区示意图
图6a 为本发明内区域模式下开挖网格单元示意图
图6b 为本发明对开挖区域照片图例纹理映射示意图
图7 为本发明奥灰磁县组地层的栅状图示意图
图8a 为本发明第四系、侵入岩、煤系地层、奥灰峰峰组、奥灰马家沟组、闪长岩、铁矿群的栅状示意图
图8b 为本发明对开挖区域岩性图例纹理映射示意图
图9 为本发明立体剖面模式下的金矿资源开挖区域示意图
图10为本发明金矿在400m标高的区域范围示意图
图11 为本发明内区域和栅状图模式叠加的金矿资源开挖分析示意图。
具体实施方式
如图1所示，针对复杂矿体的开挖分析方法主要步骤如下：
1）建立复杂矿体结构模型，选择感兴趣的单层或多层结构，并对所选矿体结构模型进行识别分类。如图2所示，矿体结构可分类为：a) 层状结构；b) 包含透镜体、金矿、铁矿等结构；c) 相邻结构；以及d) 相交结构四种结构，对其进行分类存储。
2）根据应用需要设置内外区域模式、立体剖面模式和栅状图模式。内外区域模式主要设置区域的开放或闭合边界、各个切割面的高度和坐标、及走向、内外取值等参数；立体剖面模式主要设置一个切割面的位置及其切割方向、左右取值等参数；栅状图模式允许设置多个平行或相交的切割面的坐标位置等参数。
通过调用交互式工具，捕捉三维空间坐标信息，设计所需的位置、走向等参数，并计算切割面方程。如果存在多个切割面，则需要进行切割面组合，并实时生成相应的曲面；也可以从数据库中导入切割面的曲面，并存储到切割面缓冲区*pCutBuffer中。
3）实施碰撞检测，并进行曲面-曲面布尔运算。定义矿体结构模型为S1，切割面为S2，S1与S2可能的关系有不相交、相切、相交三种情况。
碰撞检测是指基于包围球、轴向包围盒、方向包围盒、离散方向多面体等包围盒技术，检测S1与S2的相交区域。针对在地质工程的实际应用中，相交区域或是整个曲面的局部或很小一部分，本发明在现有包围盒技术基础上，不再建立整个包围盒树，而只需为相交区域和相交影响区域（记为Ω）建立动态包围树，以提高碰撞检测的效率，减少空间复杂度。
取最小单元三角形为构成曲面的网格单元，设第i个三角形的中心为：ci = (pi+qi+ri)/3，其中pi,qi,ri是第i个三角形的顶点，Ai是第i个三角形面积，AH是所有三角形面积，则包围盒的中心为：
通过计算包围盒的中心以及轴向长度，可以动态建立S1与S2相交关系的包围树，以确定相交的包围盒。
通过降维方法实现曲面-曲面布尔运算，主要方法为：通过遍历算法从动态包围树中记录的相交区域任意选择一个叶子作为起始节点n1，并获得组成相交区域的网格单元U1∈S1和U2∈S2；设网格单元由M条边组成，则对于U1中的每条边e1i（i=1,2,…,M），求e1i与U2方程Ax+By+Cz+D=0的解，并进行有效性测试，其计算结果分为无交点、一个交点、两个交点和无限交点四种情况。基于曲面的拓扑结构，从n1搜索下一个叶子n2并继续上述求解，直至包围树中记录的相交区域全部遍历一遍为止。采用降维方法分类计算出S1和S2的所有交点，并保存在*pIList缓存区中。
4）重构并优化区域Ω。
重构是针对区域Ω中的S1和S2分别进行曲面局部重构。主要方法为：搜索区域Ω中所有的网格单元及其影响域，并从S1和S2中分别删除相应的这些单元，但保留单元节点坐标；再对影响域进行网格自动剖分。
采用逐点跟踪技术方法，对 *pIList缓存区中S1和S2的所有交点分别实施跟踪，直到曲面的边界或起始交点为止，于是可形成一条或一系列开放式或闭合环式的交线集合，即{{pi,pi+1,...,pm,O},...,{pj,pj+1,...,pk,C}}，其中，O表示开放式交线，而C表示闭合环式交线。对于切割面上形成的闭合环式交线，如果存在多个闭合环，则需要判断这些闭合环的包含关系，确定闭合内环和闭合外环及其方向。将这些3D交点投影转化到2D平面，并对闭合环式交线区域以及区域Ω进行网格化重构，之后，再将其返回3D空间。
区域Ω的曲面局部重构后，会出现异常网格单元，通过逐一计算Ω区域内网格单元最长边长与最短边长的比值，得到一个平均比值，以该均值为阈值，消除异常网格单元及其相关交点进行优化，使得重构后的曲面符合实际需要，单元形状符合工程地质设计要求。
5）基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域的属性。主要方法如下：假设*pIPointer是指向交线集合的指针，初值为指向集合中的第一条交线{pi,pi+1,...,pm,O}。对于切割面中的所有网格单元，计算其重心P0，如果P0在*pIPointer指向的交线内部，则对该网格单元赋矿体相应的属性值；否则，*pIPointer++指向下一条交线，继续上述测试，直至*pIPointer为空。
6）测试切割面缓冲区*pCutBuffer是否为空，如果非空，转3）继续下一个切割面的处理。
7）对开挖区域属性进行纹理映射。从建立的地质图例库中读入矿体结构模型的属性图元（32×32、64×64、128×128），包括岩性图例和实际获取的照片图例等，在地质可视化场景中设置环境参数、过滤参数、重复和截取参数等，计算纹理坐标，最终将属性图元映射到开挖区域属性上，为地质工作者提供符合工程地质标准/规范的开挖区域可视化分析方法。
8）对开挖区域进行面积、体积、储量等计算。选定地质工作者感兴趣的属性，对于内外区域模式、立体剖面模式和栅状图模式的开挖结果可以进行面积的计算，设选定属性中第i个网格单元的面积为Si，则开挖区域的面积为：S =∑Si。对于内区域模式的开挖结果可以进行体积计算，即首先将选定属性进行体剖分，设第j个体单元的体积为Vj，则开挖区域的体积为：V =∑Vj。如果D为属性体重，则储量为Q=VD。
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：
以河北某铁矿复杂矿体的开挖分析为例。具体步骤如下：
步骤101：建立复杂矿体结构模型，如果构成矿体的曲面不是采用三角形网格，则首先将其转化为三角形网格单元。
步骤102：选择奥灰磁县组为例进行开挖分析，其它单层或多层结构的分析方法类似。奥灰磁县组包含了三个铁矿群（如图3），它属于b)类和d)类的结构，记录性质并进行存储。
步骤103：设置内外区域模式，选择向内取值，切面方向900，开挖区域的厚度为350m。调用交互式工具，捕捉三维空间坐标（如图4所示），计算并生成的部分切割面组合模式如图4，并存储在切割面缓冲区*pCutBuffer中（图5）。
步骤104：对切割面与矿体结构模型进行碰撞检测及布尔运算，如在AB切割面上能够得到一条闭合环式的交线{pj,pj+1,...,pk,C}，并在此基础上进行局部重构相交区域，以AB上的交线为边界进行属性特征的自动识别，并从数据库中获取属性相关的颜色(0,128,64)，填充网格单元；当切割面缓冲区*pCutBuffer非空时，继续上述处理，最终得到一个内区域模式下的开挖结果（图6a），同时释放切割面缓冲区占用的内存空间；对图6的开挖结果可以计算面积、体积及其储量等。
步骤105：设置栅状图模式，采用交互式工具，定义多个平行或相交的切割面等参数，并生成切割面组合模式，存入切割面缓冲区*pCutBuffer中。表1为模式中单元的部分节点数据，表2为组成单元体的节点序号。
表1 单元的部分节点数据 表2组成单元体的节点序号
| 序号 | X坐标 | Y坐标 | Z坐标 | 序号 | NODE1 | NODE2 | NODE3 | |
| 0 | 2020 | 2932.75 | -690.545 | 0 | 0 | 1 | 2 | |
| 1 | 1988 | 2940.5 | -671.363 | 1 | 2 | 3 | 0 | |
| 2 | 1956 | 2948.5 | -647.211 | 2 | 0 | 3 | 4 | |
| 3 | 1920 | 2957.25 | -624.679 | 3 | 0 | 4 | 5 | |
| 4 | 1456 | 3075.0 | -532.253 | 4 | 4 | 6 | 5 | |
| 5 | 1600 | 3038.0 | -587.593 | 5 | 7 | 0 | 5 | |
| 6 | 1640 | 3028.5 | -587.662 | 6 | 6 | 8 | 5 | |
| 7 | 1680 | 3018.5 | -582.571 | 7 | 7 | 9 | 0 | |
| 8 | 1720 | 3008.25 | -580.838 | 8 | 10 | 8 | 6 | |
| 9 | 1760 | 2998.5 | -587.631 | 9 | 8 | 11 | 5 | |
| 10 | 2028 | 2930.75 | -698.477 | 10 | 9 | 12 | 0 | |
| 11 | 1364 | 2889.25 | -547.605 | 11 | 5 | 11 | 13 | |
| 12 | 1508 | 2853.0 | -559.634 | 12 | 14 | 0 | 12 | |
| … | … |
步骤106：选择切割面缓冲区*pCutBuffer中第一个切割面SECTION1，对奥灰磁县组地层和SECTION1进行碰撞检测并生成动态包围盒树，遍历该树的叶子节点，使用降维方法计算奥灰磁县组地层和SECTION1的一系列交点坐标，如果形成闭合环式交线则记录为闭合外环。由于奥灰磁县组包含了三个铁矿群，隶属于b)类和d)类结构，因此，再分别选择铁矿1、铁矿2、铁矿3继续上述操作，如果存在交点且能够形成闭合环式交线，则通过判断这些闭合环的包含关系记录闭合内环或外环属性；之后，进行相交区域的局部重构和优化。
步骤107：基于上述交线集合实现属性特征自动识别，获取开挖区域的属性，并用不同的颜色表示属性特征，如图7中SECTION1所示颜色分别为：奥灰磁县（0,128,64）、铁矿1（103,103,52）、铁矿2（174,113,9）、铁矿3（103,103,103）。如果*pCutBuffer非空，则继续获取切割面缓冲区中下一个切割面重复步骤106 - 107操作。
步骤108：从导入的矿体结构模型中依次选择：第四系、侵入岩、煤系地层、奥灰峰峰组、奥灰马家沟组、闪长岩、铁矿1、铁矿2、铁矿3等结构，重复步骤102、步骤105 –107操作，即可获得矿体的栅状图（图8a）。
步骤109：从建立的地质图例库中读入矿体结构模型的属性图元（64×64），并对开挖区域属性进行纹理映射(图6b, 8b)。对开挖结果计算面积等。
实施例2：
以河南某金矿资源保护项目中复杂矿体的开挖分析为例，具体步骤如下：
步骤201：建立复杂矿体结构地层，主要包括第四系、F1断裂带基岩、F1断裂带下F5断裂带上基岩、F1断裂带中金矿、F5断裂带基岩、F5断裂带中金矿、F5断裂带下基岩等，该区域金矿十分复杂，包含了矿体结构的各种情况。
步骤202：设置立体剖面模式。设切割面的高度在（-186~950）之间，走向43度角。通过调用交互式工具，捕捉到切割面的三维信息为（8343.03, 5269.47, 890.07）(8772.15, 6134.22, 624.72)。
步骤203：通过实施碰撞检测，并进行曲面-曲面布尔运算，重构并优化区域Ω，最后基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域如图9。
步骤204：为了进一步了解金矿资源在断裂带的分布情况，便于资源的有效合理的利用开采，设置栅状图模式，选择F1断裂带中金矿、F5断裂带中金矿结构数据，设置切割面Z值取400m。
步骤205：在实施碰撞检测、曲面-曲面布尔运算、以及重构并优化区域Ω之后，基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域的金矿属性结构，得到该地区金矿在400m标高的区域范围（图10）。
步骤206：设置内外区域模式，切割面与水平角度为90゜，取Z深度值，切割区域为内，通过调用交互式工具，捕捉三维空间坐标信息如表3所示，根据切割面参数计算并生成一系列切割面及其组合曲面。
表3 交互式工具捕捉三维空间信息
步骤207：如果切割面缓冲区非空，则依次实施碰撞检测及曲面-曲面布尔运算；对布尔运算结果进行重构并优化区域Ω，基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域的属性结构，并分别填充相应的属性值(128,128,0)(0,0,189)(240,120,0)(153,0,153)(128,128,192)(123,0,0)(0,123,62)，再通过设置栅状图模式并实施上述类似操作，可获得图11所示的开挖结果。
步骤208：对开挖区域进行面积、体积、储量等测量、计算、统计分析。
本发明涉及的可视化分析预测方法已经获得专利权，专利号为200910077921.7，在此不再赘述，其依据的软件、硬件支撑环境为：
软件支撑环境为：在Windows XP及以上操作系统环境下，使用Microsoft Visual Studio 2005 开放式、跨平台的开发工具。
硬件支撑环境为：
本发明组织了以下硬件设备，其中包括可选项设备，以满足不同层次用户的需求。
·数字化仪
·扫描仪
·专业图形工作站或高性能PC机
·支持OpenGL配备有8 MB RAM 的 2D/3D加速卡 （可选）
·仿真立体投影幕、单通道/多通道立体投影系统、立体眼镜 （可选）。
Claims (9)
1.一种针对复杂矿体的开挖分析方法，主要包括以下步骤：
1）建立复杂矿体结构模型，选择感兴趣的单层或多层结构，并对所选矿体结构模型进行识别分类，对其进行分类存储；
2）根据应用需要设置内外区域模式、立体剖面模式和栅状图模式；通过调用交互式工具，捕捉三维空间坐标信息，设计所需的位置、走向等参数，并计算切割面方程，如果存在多个切割面，则需要进行切割面组合，并实时生成相应的曲面；也可以从数据库中导入切割面的曲面，并存储到切割面缓冲区*pCutBuffer中；
3）实施碰撞检测，并进行曲面-曲面布尔运算，定义矿体结构模型为S1，切割面为S2，S1与S2可能的关系有不相交、相切、相交三种情况；
4）重构并优化区域Ω；
5）基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域的属性；
6）测试切割面缓冲区*pCutBuffer是否为空，如果非空，转3）继续下一个切割面的处理；
7）对开挖区域属性进行纹理映射；
8）对开挖区域进行面积、体积、储量等计算。
2.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的矿体结构分为：层状结构；包含透镜体、金矿、铁矿等结构；相邻结构及相交结构四种结构。
3.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的内外区域模式主要设置区域的开放或闭合边界、各个切割面的高度和坐标、及走向、内外取值等参数；立体剖面模式主要设置一个切割面的位置及其切割方向、左右取值等参数；栅状图模式允许设置多个平行或相交的切割面的坐标位置等参数。
4.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的碰撞检测是指基于包围球、轴向包围盒、方向包围盒、离散方向多面体等包围盒技术，检测S1与S2的相交区域，为相交区域和相交影响区域（记为Ω）建立动态包围树；所述的建立动态包围树的方法为：取最小单元三角形为构成曲面的网格单元，设第i个三角形的中心为：ci = (pi+qi+ri)/3，其中pi,qi,ri是第i个三角形的顶点，Ai是第i个三角形面积，AH是所有三角形面积，则包围盒的中心为：
通过计算包围盒的中心以及轴向长度，可以动态建立S1与S2相交关系的包围树，以确定相交的包围盒。
5.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的曲面-曲面布尔运算方法为：通过遍历算法从动态包围树中记录的相交区域任意选择一个叶子作为起始节点n1，并获得组成相交区域的网格单元U1∈S1和U2∈S2；设网格单元由M条边组成，则对于U1中的每条边e1i（i=1,2,…,M），求e1i与U2方程Ax+By+Cz+D=0的解，并进行有效性测试，其计算结果分为无交点、一个交点、两个交点和无限交点四种情况；基于曲面的拓扑结构，从n1搜索下一个叶子n2并继续上述求解，直至包围树中记录的相交区域全部遍历一遍为止；采用降维方法分类计算出S1和S2的所有交点，并保存在*pIList缓存区中。
6.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的重构是针对区域Ω中的S1和S2分别进行曲面局部重构；方法为：搜索区域Ω中所有的网格单元及其影响域，并从S1和S2中分别删除相应的这些单元，但保留单元节点坐标；再对影响域进行网格自动剖分；采用逐点跟踪技术方法，对 *pIList缓存区中S1和S2的所有交点分别实施跟踪，直到曲面的边界或起始交点为止，于是可形成一条或一系列开放式或闭合环式的交线集合，即{{pi,pi+1,...,pm,O},...,{pj,pj+1,...,pk,C}}，其中，O表示开放式交线，而C表示闭合环式交线；对于切割面上形成的闭合环式交线，如果存在多个闭合环，则需要判断这些闭合环的包含关系，确定闭合内环和闭合外环及其方向；将这些3D交点投影转化到2D平面，并对闭合环式交线区域以及区域Ω进行网格化重构，之后，再将其返回3D空间；区域Ω的曲面局部重构后，会出现异常网格单元，通过逐一计算Ω区域内网格单元最长边长与最短边长的比值，得到一个平均比值，以该均值为阈值，消除异常网格单元及其相关交点进行优化。
7.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的基于交线集合的属性特征自动识别，获取开挖区域属性方法如下：假设*pIPointer是指向交线集合的指针，初值为指向集合中的第一条交线{pi,pi+1,...,pm,O}；对于切割面中的所有网格单元，计算其重心P0，如果P0在*pIPointer指向的交线内部，则对该网格单元赋矿体相应的属性值；否则，*pIPointer++指向下一条交线，继续上述测试，直至*pIPointer为空。
8.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的对开挖区域属性进行纹理映射是从建立的地质图例库中读入矿体结构模型的属性图元（32×32、64×64、128×128），包括岩性图例和实际获取的照片图例等，在地质可视化场景中设置环境参数、过滤参数、重复和截取参数等，计算纹理坐标，最终将属性图元映射到开挖区域属性上，为地质工作者提供符合工程地质标准/规范的开挖区域可视化分析方法。
9.根据权利要求1所述的针对复杂矿体的开挖分析方法，其特征在于：所述的对开挖区域进行面积、体积、储量等计算是选定地质工作者感兴趣的属性，对于内外区域模式、立体剖面模式和栅状图模式的开挖结果可以进行面积的计算，设选定属性中第i个网格单元的面积为Si，则开挖区域的面积为：S = ∑ Si；对于内区域模式的开挖结果可以进行体积计算，即首先将选定属性进行体剖分，设第j个体单元的体积为Vj，则开挖区域的体积为：V = ∑ Vj；如果D为属性体重，则储量为Q=VD。
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