CN104156548B - 一种以井下通风避火和输水线路的cad图为数据源的线路转换方法 - Google Patents

Abstract

一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，本发明涉及CAD图为数据源的线路转换。本发明是要解决未发现井下通风、避火、输水的CAD图件导入第三方三维平台中、CAD图中绘制不灵活、添加详细窗口信息不方便以及CAD图中三维效果不够直观的问题。该方法是通过1、对井下三维巷道建模；2、获取和转换数据源，3、选择转换后CAD图中的线段；4、对线段进行转换处理；5、得到数据存储后的数据；6、在三维平台中设置属性；7、调整线段的方位角或坡度角；8、得到三维线路图；9、将得到的三维线路图部署到Web浏览器上等步骤实现的。本发明应用于CAD图为数据源的线路转换领域。

Description

一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转 换方法

技术领域

本发明涉及井下通风、避火和输水线路转换领域。

背景技术

目前将CAD图纸文件的二维数据转换到ArcGIS、Skyline、MapInfo及Google earth等第三方三维平台中后，需要手工或其他方式进行二次处理才能达到更满意的效果。而在煤矿行业的井下通风、避火和输水线路方面，未发现从CAD图纸文件转换到三维平台中的通用方法。

煤矿行业中未发现将煤矿行业中的井下通风、避火和输水的CAD图件导入到第三方三维平台中的通用软件。而且传统的CAD图纸对通风、避火和输水线路存在的不足：

由于CAD是一项科技含量很高的技术，熟练掌握该项技术需要一定的时间和人力，专业的技术人员才能熟练掌握。不适合于大众普遍、熟练地掌握，不便于领导层有效运用通风、避火和输水线路情况高效指挥井下工作。并且在CAD图中绘制带有箭头表示方向的多段线如图8，绘制不方便，不灵活。在CAD图中三维展现效果不够直观、立体程度不够强。为线路CAD图中的子线段添加详细窗口信息非常不方便。通过第三方ActiveX控件才可以通过WEB浏览器共享通风、避火和输水线路的CAD图件。

发明内容

本发明的目的是为了解决未发现将煤矿行业中的井下通风、避火和输水的CAD图件导入到第三方三维平台中的通用软件、CAD图中绘制不灵活、添加详细窗口信息非常不方便、CAD图中三维展现效果不够直观以及通过第三方ActiveX控件才可以通过WEB浏览器共享通风、避火和输水线路的CAD图件。而提出的一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、采用井下巷道的CAD图中巷道的导线点坐标值对井下三维巷道进行建模即建立巷道空间数据结构和拓扑关系，生成三维巷道图；

步骤二、从井下通风、避火和输水线路的CAD图中获取数据源，并将数据源转换为数据存储文件或数据库格式，其中数据源为井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号以及线段上的点在x、y、z三轴的大地坐标值(X,Y,Z)；

步骤三、从数据存储文件或数据库中选择转换后的CAD图中的通风、避火和输水线路的线段；

步骤四、对步骤三所选择的线段进行转换处理，得到转换处理后的数据即步骤三所选择的线段的数据点的经度、数据点的纬度，以及数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p；其中，转换处理的方式为(1)等分线段、(2)计算方位角、(3)计算坡度角和(4)计算经纬度；数据点为将一条所选择的线段利用等分线段方法等分成n个小线段，所取得小线段的端点；

步骤五、将转换处理后的数据保存到数据存储文件或数据库中，得到数据存储文件或数据库的数据；

步骤六、利用三维平台的接口函数将数据存储文件或数据库的数据以及步骤一生成的三维巷道图导入到三维平台中，即在三维平台中设置的主要属性包括：井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号、数据点的经度、数据点的纬度、数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p和井下的点距离地面的海拔高度，从而得到井下通风、避火和输水三维线路；其中，数据点以箭头的方式在三维平台中展现；用箭头的方向来标识井下通风、避火和输水线路的方向；

步骤七、若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置不吻合，则调整与井下巷道所在位置不吻合的线段的方位角或坡度角，调整后的方位角或坡度角转至步骤五；若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置吻合则转至步骤八；

步骤八、根据三维平台为井下通风、避火和输水三维线路的数据点设置标签或详细窗口信息；得到井下通风、避火和输水三维线路图；

步骤九、将得到的井下通风、避火和输水三维线路以B/S的方式部署到应用服务器上，用户通过Web浏览器访问三维线路；即完成了一种以井下通风、避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法。

发明效果

本发明的基础是矿业使用最多的CAD图纸，是针对CAD图纸对通风、避火和输水线路展现的诸多不足而提出并建立的一种方法。煤矿使用最多的制图软件是计算机辅助制图软件CAD，经过煤矿若干年的工作实践，形成了大量CAD图纸。而井下通风、避火和输水线路图是煤矿的重要图件。将CAD文件中的带有方向、具有高度的多线段导入到第三方提供的三维可视化平台中，坐标转换到三维平台中后位置精确。并且经等分线段、计算方位角、计算坡度角和计算经纬度的综合处理后，转换到三维平台中的线路具有明显的走向，使用户能很直观明显地看出路线的走向，并且通过等分线段达到了均匀绘制线路的目标。并借助于第三方三维可视化平台提供的接口，应用计算机高级编程语言，架设用户可以在WEB浏览器平台上随时随地共享的井下通风、避火和输水线路立体图，便于煤矿用户指挥安全生产使用。

预达到的性能与指标是：

井下通风、避火和输水线路根据实际情况贴合在井下巷道上，可以随时随地用WEB浏览器共享并且本发明将CAD图解析转换为若干个带有箭头可表示方向的小图形，这些小图形组合起来整体成为直观、清晰的通风、避火和输水线路。能够很好地表达线路之间的空间结构与相互间的关系如图2和图7。以及本发明可以为图形添加标签信息或详细窗口信息图3。

经本发明提供的井下通风、避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，将通风、避火和输水线路图连续的线条被解析转换为若干个独立的对象，使得本发明步骤简单，绘制方便，使得通风、避火和输水线路图的线路三维展现效果好，走向清晰可见，直观明显，可以方便地操作这些对象如图8是发明前的避火线路，图2、3和7是发明后的避火线路。

对CAD图上复杂、纷繁的二维线条经该项发明的技术转换后，变为三维平台中立体、直观、具有明显方向性的线路图。当发生火、水等方面的灾害时或相关人员需要查看通风、避火和输水等线路时，可以有效指导相关人员进行相关工作。

附图说明

图1是具体实施方式一提出的一种以井下通风、避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法流程图；

图2是具体实施例提出的一种以井下通风、避火和输水线路的方位角和坡度角吻合三维立体效果图；

图3是具体实施方式一提出的运用三维平台提供的功能为数据点设置标签或详细窗口信息示意图；

图4是具体实施方式一提出的井下三维巷道图；

图5是实施例提出的TXT文件中的样例数据即TXT文件中三维多段线存储格式示意图；

图6是具体实施方式五提出的方位角和坡度角调整示意图；

图7是具体实施方式一提出的一种井下通风、避火和输水线路的方位角和坡度角不吻合三维立体效果图；其中方位角又称地平经度(Azimuth(angle))，是从某点的指图中北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角；坡度角：坡面与水平面的夹角；

图8是背景技术提出的发明前的井下通风、避火和输水线路示意图；

图9是具体实施方式三提出的EXCEL文件存储示意图；

图10是具体实施方式四提出的转换处理后的数据存储文件或数据库存储格式示意图；

图11是具体实施方式二提出的XML格式文件存储的数据格式示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，具体是按照以下步骤制备的：

步骤一、采用井下巷道的CAD图中巷道的导线点坐标值对井下三维巷道进行建模即建立巷道空间数据结构和拓扑关系，生成三维巷道图如图4所示；

步骤二、从井下通风、避火和输水线路的CAD图中获取数据源，并将数据源转换为数据存储文件或数据库格式，其中数据源为井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号以及线段上的点在x、y、z三轴的大地坐标值(X,Y,Z)；

步骤三、从数据存储文件或数据库中选择转换后的CAD图中的通风、避火和输水线路的线段；或者用户根据实际需要选择部分线段；

步骤四、对步骤三所选择的线段进行转换处理，得到转换处理后的数据即步骤三所选择的线段的数据点的经度、数据点的纬度，以及数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p；其中，转换处理的方式为(1)等分线段、(2)计算方位角、(3)计算坡度角和(4)计算经纬度；等分线段的目的是控制最终线路图上的箭头的数量；数据点为将一条所选择的线段利用等分线段方法等分成n个小线段，所取得小线段的端点，此数据点的坐标值将最终用于三维平台中，成为三维平台中的数据点；被等分的小线段的长度可以根据用户需求决定；

步骤五、将转换处理后的数据保存到数据存储文件或数据库中，得到数据存储文件或数据库的数据；

步骤六、利用三维平台的接口函数将数据存储文件或数据库的数据以及步骤一生成的三维巷道图导入到三维平台中，即在三维平台中设置的主要属性包括：如表4所示的数据项井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号、数据点的经度、数据点的纬度、数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p和井下的点距离地面的海拔高度，从而得到井下通风、避火和输水三维线路；其中，数据点以箭头的方式在三维平台中展现；用箭头的方向来标识井下通风、避火和输水线路的方向；数据存储文件或数据库中的数据具体包括步骤五中转换处理后的不需要调整角度的数据，以及步骤七中调整角度后的数据；在数据存储文件或数据库中组成线段的数据点按先后顺序依次排列；

步骤七、若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置不吻合如图7，则需要调整与井下巷道所在位置不吻合的线段的方位角或坡度角，调整后的方位角或坡度角转至步骤五；若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置吻合如图2转至步骤八；

步骤八、运用三维平台为井下通风、避火和输水三维线路数据点设置标签或详细窗口信息；得到井下通风、避火和输水三维线路图如图3；

步骤九、将得到的井下通风、避火和输水三维线路以B/S(Browser/Server，浏览器/服务器模式)的方式部署到应用服务器上，用户通过Web浏览器访问三维线路，指挥安全生产；如图1即完成了一种以井下通风、避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法。

本实施方式效果

本实施方式的基础是矿业使用最多的CAD图纸，是针对CAD图纸对通风、避火和输水线路展现的诸多不足而提出并建立的一种方法。煤矿使用最多的制图软件是计算机辅助制图软件CAD，经过煤矿若干年的工作实践，形成了大量CAD图纸。而井下通风、避火和输水线路图是煤矿的重要图件。将CAD文件中的带有方向、具有高度的多线段导入到第三方提供的三维可视化平台中，坐标转换到三维平台中后位置精确。并且转换到三维平台中的线路具有明显的走向，使用户能很直观明显地看出路线的走向。并借助于第三方三维可视化平台提供的接口，应用计算机高级编程语言，架设用户可以在WEB浏览器平台上随时随地共享的井下通风、避火和输水线路立体图，便于煤矿用户指挥安全生产使用。

预达到的性能与指标是：井下通风、避火和输水线路根据实际情况贴合在井下巷道上，可以随时随地用WEB浏览器共享并且本实施方式将CAD图解析转换为若干个带有箭头可表示方向的小图形，这些小图形组合起来整体成为直观、清晰的通风、避火和输水线路。能够很好地表达线路之间的空间结构与相互间的关系如图2、和图7。以及本实施方式可以为图形添加标签信息或详细窗口信息如图3。

经本实施方式提供的井下通风、避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，将通风、避火和输水线路图连续的线条被解析转换为若干个独立的对象，使得本实施方式步骤简单，绘制方便，使得通风、避火和输水线路图的线路三维展现效果好，走向清晰可见，直观明显，可以方便地操作这些对象如图8是发明前的避火线路，图2是发明后的避火线路。

对CAD图上复杂、纷繁的二维线条经该项发明的技术转换后，变为三维平台中立体、直观、具有明显方向性的线路图。当发生火、水等方面的灾害时或相关人员需要查看通风、避火和输水等线路时，可以有效指导相关人员进行相关工作。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中数据存储文件或数据库格式具体为：

从CAD图纸中导出通风、避火和输水线路数据源到数据存储文件或数据库中；其中数据存储文件为TXT、EXCEL和XML等文件格式，数据库的格式为Microsoft Access格式，在CAD中设置的多段线必须设置顶点的Z坐标，该数值需要与三维平台的Z坐标值一致；其中,EXCEL文件存储格式如下表所示：

表2 EXCEL文件存储格式说明

表5 XML存储格式说明

Segment	线段	Z	海拔高度
				ID	线段号	Azimuth	方位角
DataPoint	数据点	GradientAngle	坡度角
				X	大地坐标X	Longitude	经度
Y	大地坐标Y	Latitude	纬度

注：表5中的“大地坐标”所对应的坐标系可以是1954北京坐标系、1980西安坐标系(煤矿常用)、2000国家大地坐标系和1984世界坐标系，所对应的坐标值是相应坐标系下的高斯投影坐标。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤四中对数据存储文件或数据库中所选择的线段进行转换处理；其中，转换处理的方式为(1)等分线段、(2)计算方位角、(3)计算坡度角和(4)计算经纬度具体过程为：

(1)对数据存储文件或数据库中所选择的线段进行等分线段处理：为了给转换到三维平台中的图形加上箭头，使总体路线具有明显的走向(即方向性)；

1)取选择的线段的两个端点A和B，设端点A坐标为(x_i,y_i,zi)和端点B坐标为(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)计算选择的线段的长度d，其公式为：

3)根据实际需要，将选择的线段等分成n个小线段，每个小线段的长度为m，m数值越小，最终路线图上的箭头越密集；

4)计算选择的线段的小线段个数n：n＝d/m，计算组成小线段的数据点的大地坐标(X，Y，Z)，则第k个数据点的坐标计算公式为：

X＝k*(x_i+1-x_i)/n+x_i，Y＝k*(y_i+1-y_i)/n+y_i,Z＝k*(z_i+1-z_i)/n+z_i

其中，0≤k≤n；

5)在数据存储文件或数据库中创建数据存储表E(如：如果数据存储文件是EXCEL格式，则新建EXCEL存储文件的工作薄【LineSegment】)，将第4)步计算的数据点的坐标依次写入数据存储表E中，数据存储表E的数据存储格式如下表：

数据存储表E的数据存储格式

ID	索引号	Azimuth	方位角
				Segment	线段号	GradientAngle	坡度角
X	大地坐标X	Longitude	经度
				Y	大地坐标Y	Latitude	纬度
Z	大地坐标Z	/	/

注：数据存储表E的数据存储格式表中的“大地坐标”所对应的坐标系可以是1954北京坐标系、1980西安坐标系(煤矿常用)、2000国家大地坐标系和1984世界坐标系，所对应的坐标值是相应坐标系下的高斯投影坐标；

(2)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的方位角α，计算方法为：

1)取CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的两个端点A和B，设端点A(x_i,y_i,z_i)和端点B(x_i+1,y_i+1,z_i+1)

2)计算点A和点B的纵坐标差值Δy＝(y_i+1-y_i)

3)若Δy>0则方位角：a＝arctan((y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i))*(180°/π)+90°，其中arctan为反正切；

4)若Δy<0则方位角：a＝arctan((y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i))*(180°/π)-90°，其中arctan为反正切；

5)若Δy＝0则方位角：α＝0；

6)将计算所得的方位角α写入数据存储文件或数据库中的数据存储表E所对应的数据列中，处理结果数据文件格式包括：TXT格式TextFile(*.txt；*.csv)、MicrosoftAccess格式(*.mdb)和Microsoft Excel格式(*.xls)；

(3)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的坡度角p，计算方法为：

1)取CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的两个端点A(x_i,y_i,z_i)和B(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)通过以下公式计算坡度角p：

p＝arcsin((z_i+1-z_i)/(Sqrt((x_i+1-x_i)*(x_i+1-x_i)+(y_i+1-y_i)*(y_i+1-y_i)+(z_i+1-z_i)*(z_i+1-z_i))))*180/π

3)将计算所得的坡度角p写入处理结果数据文件：其中，处理结果数据文件格式包括：TXT格式TextFile(*.txt；*.csv)、Microsoft Access格式(*.mdb)和Microsoft Excel格式(*.xls)；

(4)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段上的数据点的经度和纬度值；

设小线段上的数据点的大地坐标值(X,Y,Z)；根据坐标(x,y)计算CAD图中组成通风、避火和输水线路的线段的数据点的经度和纬度；其中，x表示x轴的坐标值；y表示y轴的坐标值。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤七中调整方位角或坡度角调整的方法为：

(1)如果原始CAD图中的通风、避火和输水线路的线段与井下巷道所在位置不吻合，则调整转换的线段的方位角或坡度角，如果调整的是多条线段，那么各线段名称间需要以分隔符“，”来分隔，如图6

(2)输入需要调整的方位角度w，则调整后的方位角为：α＝α₀+w，其中，α表示调整后的方位角，α₀表示调整前的方位角，w表示调整角度；

(3)输入需要调整的坡度角度m；则调整后的坡度角为：p＝p₀+m其中p表示调整后的坡度角，p₀表示调整前的坡度角，m表示调整角度。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例的一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，具体是按照以下步骤制备的：

步骤一、采用井下巷道的CAD图中巷道的导线点坐标值对井下三维巷道进行建模即建立巷道空间数据结构和拓扑关系，生成三维巷道图如图4所示；

步骤二、从井下通风、避火和输水线路的CAD图中获取数据源，并将数据源转换为数据存储文件或数据库格式，其中数据源为井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号以及线段上的点在x、y、z三轴的大地坐标值(X,Y,Z)；

从CAD图纸中导出通风、避火或输水线路数据源到数据存储文件或数据库中的数据存储表YSData中；其中数据存储文件为TXT(文件格式UTF-8)如图5、EXCEL和XML等文件格式，数据库的格式为Microsoft Access格式；在CAD中设置的多段线必须设置顶点的Z坐标，该数值需要与三维平台的Z坐标值一致。其中EXCEL文件格式的数据存储文件格式为EXCEL文件格式如下表所示：

表2 EXCEL文件存储格式说明

表3 EXCEL文件中工作薄【YSDataExcel】中的事例数据如图9

线段号	X	Y	Z
				1	5229738.89334	22595027.71871	-402
1	5229735.29445	22595079.86618	-417
				1	5229731.64356	22595131.33543	-431
1	5229727.99267	22595182.80468	-444
				1	5229724.75456	22595226.08327	-456
1	5229721.51644	22595269.36185	-468

1	5229717.37487	22595326.3132	-483
				2	5229783.72836	22595475.83753	-498
2	5229729.16357	22595477.144	-499
				2	5229674.59877	22595478.45038	-500
3	5229839.33804	22594994.09686	-354
				3	5229839.76753	22595028.64555	-360
3	5229840.63652	22595074.02034	-370
				3	5229841.84664	22595143.65533	-380

数据存储文件格式为XML文件格式如下表所示：

表5 XML存储格式说明

Segment	线段	Z	大地坐标Z
				ID	线段号	Azimuth	方位角
DataPoint	数据点	GradientAngle	坡度角
				X	大地坐标X	Longitude	经度
Y	大地坐标Y	Latitude	纬度

注：表5中的“大地坐标”所对应的坐标系可以是1954北京坐标系、1980西安坐标系(煤矿常用)、2000国家大地坐标系和1984世界坐标系，所对应的坐标值是相应坐标系下的高斯投影坐标；

其中，XML格式文件存储的数据格式如图11

步骤三、从数据存储文件或数据库【YSDataExcel】中选择转换后的CAD图中的通风、避火和输水线路的线段；或者用户根据实际需要选择部分线段；

步骤四、对步骤三所选择的线段进行转换处理，得到转换处理后的数据即步骤三所选择的线段的数据点的经度、数据点的纬度，以及数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p；其中，转换处理的方式为(1)等分线段、(2)计算方位角、(3)计算坡度角和(4)计算经纬度；等分线段的目的是控制最终线路图上的箭头的数量；数据点为将一条所选择的线段利用等分线段方法等分成n个小线段，所取得小线段的端点，此数据点的坐标值将最终用于三维平台中，成为三维平台中的数据点；被等分的小线段的长度可以根据用户需求决定；

(1)对数据存储文件或数据库中所选择的线段进行等分线段处理：为了给转换到三维平台中的图形加上箭头，使总体路线具有明显的走向(即方向性)。等分线段的方法以A、B两点为例。

1)取选择的线段的两个端点A和B，设端点A坐标为(x_i,y_i,zi)和端点B坐标为(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)计算选择的线段的长度d，其公式为：

3)根据实际需要，将选择的线段等分成n个小线段，每个小线段的长度为m＝20，m数值越小，最终路线图上的箭头越密集。

4)计算选择的线段的小线段个数n：n＝d/20，式中每个具有箭头的线段等分线段的长度为20；计算组成小线段的数据点的大地坐标(X，Y，Z)，则第k个数据点的坐标计算公式为：

X＝k*(x_i+1-x_i)/n+x_i，Y＝k*(y_i+1-y_i)/n+y_i,Z＝k*(z_i+1-z_i)/n+z_i

其中，0≤k≤n。例如：如果n为8则k为0至8之间的整数。

5)在数据存储文件或数据库中创建数据存储表E(如：如果数据存储文件是EXCEL格式，则新建EXCEL存储文件的工作薄【LineSegment】)，将第4)步计算的数据点的坐标依次写入数据存储表E中，数据存储表E的数据存储格式如下表：

数据存储表E的数据存储格式

ID	索引号	Azimuth	方位角
				Segment	线段号	GradientAngle	坡度角
X	大地坐标X	Longitude	经度
				Y	大地坐标Y	Latitude	纬度
Z	大地坐标Z	/	/

(2)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的方位角α，计算方法为：

1)取CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的两个端点A和B，设端点A(x_i,y_i,z_i)和端点B(x_i+1,y_i+1,z_i+1)

2)计算点A和B的纵坐标差值Δy＝(y_i+1-y_i)

3)若Δy>0则方位角：a＝arctan((y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i))*(180°/π)+90°，其中arctan为反正切；

4)若Δy<0则方位角：a＝arctan((y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i))*(180°/π)-90°，其中arctan为反正切；

5)若Δy＝0则方位角：α＝0；

6)将计算所得的方位角α写入数据存储文件或数据库中的数据存储表E所对应的数据列中，处理结果数据文件格式包括：TXT格式TextFile(*.txt；*.csv)、MicrosoftAccess格式(*.mdb)和Microsoft Excel格式(*.xls)；

(3)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的坡度角p，计算方法为：

1)取CAD图中组成每条的通风、避火和输水线路的小线段的两个端点A(x_i,y_i,z_i)和B(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)通过以下公式计算坡度角p：

p＝arcsin((z_i+1-z_i)/(Sqrt((x_i+1-x_i)*(x_i+1-x_i)+(y_i+1-y_i)*(y_i+1-y_i)+(z_i+1-z_i)*(z_i+1-z_i))))*180/π

3)将计算所得的坡度角p写入数据存储文件或数据库中的数据存储表E所对应的数据列中；其中，处理结果数据文件格式包括：TXT格式TextFile(*.txt；*.csv)、MicrosoftAccess格式(*.mdb)和Microsoft Excel格式(*.xls)；

(4)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段上的数据点的经度和纬度值设小线段上的数据点的大地坐标值(X,Y,Z)；根据坐标(x,y)计算CAD图中组成通风、避火和输水线路的线段的数据点的经度和纬度；其中，x表示x轴的坐标值；y表示y轴的坐标值。

其中仅以点A的坐标转换为例说明

1)从文件【YSDataExcel】的工作薄【LineSegment】中，获取点A坐标值(x_i,y_i,z_i)

2)根据坐标值(x_i,y_i)计算经纬度，计算方法如下：

3)第“2)步中输出的经度和纬度(Longitude,Latitude)写入【YSDataExcel】的工作薄【LineSegment】中的[G]、[H]列。

表4 经转换处理后的数据结果如图10

步骤五、将转换处理后的数据保存到数据存储文件或数据库中，得到数据存储文件或数据库的数据；

步骤六、利用三维平台的接口函数将数据存储文件或数据库的数据以及步骤一生成的三维巷道图导入到三维平台中，即在三维平台中设置的主要属性包括：如表4所示的数据项井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号、数据点的经度、数据点的纬度、数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p和井下的点距离地面的海拔高度，从而得到井下通风、避火和输水三维线路；其中，数据点以箭头的方式在三维平台中展现；用箭头的方向来标识井下通风、避火和输水线路的方向；数据存储文件或数据库中的数据具体包括步骤五中转换处理后的不需要调整角度的数据，以及步骤七中调整角度后的数据；在数据存储文件或数据库中组成线段的数据点按先后顺序依次排列；

步骤七、若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置不吻合如图7，则需要调整与井下巷道所在位置不吻合的线段的方位角或坡度角，调整后的方位角或坡度角转至步骤五；若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置吻合如图2转至步骤八；

(1)如果原始CAD图中的通风、避火和输水线路的线段与井下巷道所在位置不吻合，则调整转换的线段的方位角或坡度角，根据软件提供的交互窗口，填写需要调整的对应于【YSDataExcel】的工作薄【LineSegment】中【A】列的线段名称值。如果调整的是多条线段，那么各线段名称间需要以分隔符“，”来分隔，如图6

(2)输入需要调整的方位角度w，则调整后的方位角为：α＝α₀+w，其中，α表示调整后的方位角，α₀表示调整前的方位角，w表示调整角度；

(3)输入需要调整的坡度角度m；则调整后的坡度角为：p＝p₀+m其中p表示调整后的坡度角，p₀表示调整前的坡度角，m表示调整角度。

步骤八、运用三维平台为井下通风、避火和输水三维线路数据点设置标签或详细窗口信息；得到井下通风、避火和输水三维线路图如图3；

步骤九、将得到的井下通风、避火和输水三维线路以B/S(Browser/Server，浏览器/服务器模式)的方式部署到应用服务器上；用户通过Web浏览器访问三维线路，指挥安全生产；

如图2、3和7井下通风、避火和输水线路立体图根据实际情况贴合在井下巷道上，可以随时随地用WEB浏览器共享并且本发明将CAD图解析转换为若干个带有箭头可表示方向的小图形，这些小图形组合起来整体成为直观、清晰的通风、避火和输水线路。能够很好地表达线路之间的空间结构与相互间的关系如图2和图7。以及本发明可以为图形添加标签信息或详细窗口信息。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，其特征在于：一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法具体是按照以下步骤进行的：

步骤一、采用井下巷道的CAD图中巷道的导线点坐标值对井下三维巷道进行建模即建立巷道空间数据结构和拓扑关系，生成三维巷道图；

步骤二、从井下通风、避火和输水线路的CAD图中获取数据源，并将数据源转换为数据存储文件或数据库格式，其中数据源为井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号以及线段上的点在x、y、z三轴的大地坐标值(X,Y,Z)；

步骤三、从数据存储文件或数据库中选择转换后的CAD图中的通风、避火和输水线路的线段；

步骤四、对步骤三所选择的线段进行转换处理，得到转换处理后的数据即步骤三所选择的线段的数据点的经度、数据点的纬度，以及数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p；其中，转换处理的方式为(1)等分线段、(2)计算方位角、(3)计算坡度角和(4)计算经纬度；数据点为将一条所选择的线段利用等分线段方法等分成n个小线段，所取得小线段的端点；

步骤五、将转换处理后的数据保存到数据存储文件或数据库中，得到数据存储文件或数据库的数据；

步骤六、利用三维平台的接口函数将数据存储文件或数据库的数据以及步骤一生成的三维巷道图导入到三维平台中，即在三维平台中设置的属性包括：井下通风、避火和输水线路CAD图中的线段的编号、数据点的经度、数据点的纬度、数据点与其相邻点所组成的线段的方位角α和坡度角p和井下的点距离地面的海拔高度，从而得到井下通风、避火和输水三维线路；其中，数据点以箭头的方式在三维平台中展现；用箭头的方向来标识井下通风、避火和输水线路的方向；

步骤七、若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置不吻合，则调整与井下巷道所在位置不吻合的线段的方位角或坡度角，调整后的方位角或坡度角转至步骤五；若井下通风、避火和输水三维线路与井下巷道所在位置吻合则转至步骤八；

步骤八、根据三维平台为井下通风、避火和输水三维线路的数据点设置标签或详细窗口信息；得到井下通风、避火和输水三维线路图；

步骤九、将得到的井下通风、避火和输水三维线路以B/S的方式部署到应用服务器上，用户通过Web浏览器访问三维线路；即完成了一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法。

2.根据权利要求1所述一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，其特征在于：步骤二中数据存储文件或数据库格式为：

数据存储文件为TXT、EXCEL和XML文件格式，数据库的格式为Microsoft Access格式。

3.根据权利要求1所述一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，其特征在于：步骤四中对数据存储文件或数据库中所选择的线段进行转换处理；其中，转换处理的方式为(1)等分线段、(2)计算方位角、(3)计算坡度角和(4)计算经纬度具体过程为：

(1)对数据存储文件或数据库中所选择的线段进行等分线段处理：

1)取选择的线段的两个端点A和B，设端点A坐标为(x_i,y_i,zi)和端点B坐标为(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)计算选择的线段的长度d，其公式为：

$d=\sqrt{{(x_{i+1}-x_i)}^2+{(y_{i+1}-y_i)}^2+{(z_{i+1}-z_i)}^2}$

3)将选择的线段等分成n个小线段，每个小线段的长度为m；

4)计算选择的线段的小线段个数n：n＝d/m，计算组成小线段的数据点的大地坐标值(X，Y，Z)，则第k个数据点的坐标计算公式为：

X＝k*(x_i+1-x_i)/n+x_i，Y＝k*(y_i+1-y_i)/n+y_i,Z＝k*(z_i+1-z_i)/n+z_i

其中，0≤k≤n；

5)在数据存储文件或数据库中创建数据存储表E，将第4)步计算的数据点的坐标依次写入数据存储表E中；

(2)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的方位角α，计算方法为：

1)取CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的两个端点A和B，设端点A(x_i,y_i,z_i)和端点B(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)计算点A和点B的纵坐标差值△y＝(y_i+1-y_i)；

3)若△y>0则方位角：a＝arctan((y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i))*(180°/π)+90°，其中arctan为反正切；

4)若△y<0则方位角：a＝arctan((y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i))*(180°/π)-90°，其中arctan为反正切；

5)若△y＝0则方位角：α＝0；

6)将计算所得的方位角α写入数据存储文件或数据库中的数据存储表E所对应的数据列中，处理结果数据文件格式包括：TXT、EXCEL、XML文件格式以及Microsoft Access形式的数据库格式；

(3)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的坡度角p，计算方法为：

1)取CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段的两个端点A(x_i,y_i,z_i)和B(x_i+1,y_i+1,z_i+1)；

2)通过以下公式计算坡度角p：

p＝arcsin((z_i+1-z_i)/(Sqrt((x_i+1-x_i)*(x_i+1-x_i)+(y_i+1-y_i)*(y_i+1-y_i)+(z_i+1-z_i)*(z_i+1-z_i))))*180/π；

3)将计算所得的坡度角p写入数据存储文件或数据库中的数据存储表E所对应的数据列中，其中，数据存储文件为TXT、EXCEL和XML文件格式，数据库的数据为Microsoft Access形式的数据库格式；

(4)计算CAD图中组成每条通风、避火和输水线路的小线段上的数据点的经度和纬度值；

设小线段上的数据点的大地坐标值(X,Y,Z)；根据坐标(x,y)计算CAD图中组成通风、避火和输水线路的线段的数据点的经度和纬度，其中，x表示x轴的坐标值；y表示y轴的坐标值。

4.根据权利要求1所述一种以井下通风避火和输水线路的CAD图为数据源的线路转换方法，其特征在于：步骤七中调整方位角或坡度角调整的方法为：

(1)如果原始CAD图中的通风、避火和输水线路的线段与井下巷道所在位置不吻合，则调整转换的线段的方位角或坡度角；

(2)输入需要调整的方位角度w，则调整后的方位角为：α＝α₀+w，其中，α表示调整后的方位角，α₀表示调整前的方位角，w表示调整角度；

(3)输入需要调整的坡度角度m；则调整后的坡度角为：p＝p₀+m其中p表示调整后的坡度角，p₀表示调整前的坡度角，m表示调整角度。