随着我国矿山行业数字化和信息化进程的加快,矿山企业产生了大量的多源、异构和分布的矿山三维空间信息,同时也出现了“数据越丰富,知识越贫乏”的局面,急需对矿山空间三维信息的集成管理和深入挖掘进行研究。为此,本文以理论分析和实际应用验证相结合的方法,对矿山三维空间信息集成系统及其应用进行了系统深入的研究。主要研究内容如下:(1)对矿山三维空间信息进行深入分析。将矿山空间信息划分为三类,即原始信息、成果信息和生产信息,并对这三类信息之间的信息流进行分析,得出它们相互间的内在联系。(2)对矿山三维空间信息进行深入挖掘。根据矿山空间信息的特点,采用不同的数据挖掘方法,分别实现对煤岩参数、钻孔数据和测量数据的数据挖掘。为矿山空间信息的进一步应用和矿山空间信息模型的建立提供基础信息。(3)对空间信息的聚类方法进行深入研究。根据空间数据的方向变化能够产生聚类这一特点,提出基于方向的空间数据聚类这一新方法,并设计和实现方向聚类算法,用实验数据对算法进行验证。针对具体应用的要求,在基于方向的空间数据聚类方法的基础上,进一步提出基于梯度的空间数据聚类方法,利用基于梯度的聚类方法实现对矿山断层数据的聚类,为断层的识别提供新方法。(4)根据矿山空间信息的特点,提出基于约束三角剖分建立矿山空间信息表面模型的方法;根据煤层数据的层状特点,提出在对煤层等高线数据进行离散化的基础上,基于不规则四面体建立矿山空间信息实体模型的方法。这些方法的研究为矿山空间信息模型集成提供了理论基础。(5)矿山三维空间信息集成。针对单一矿山空间信息模型的不足,对由等高线模型、基于约束三角剖分的表面模型和基于不规则四面体的实体模型进行集成,进而实现对矿山空间信息模型的集成管理。对原始信息、成果信息、生产信息和矿山空间信息模型四者相互间的信息流进行分析,得出各类矿山空间信息间的内在联系,实现对矿山三维空间信息的集成。(6)设计并开发矿山三维空间信息集成系统。