西山煤田岩矿标本精细化三维建模及其虚拟仿真平台设计与开发

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西山煤田岩矿标本具有唯一性和不可再生性,传统的馆藏展示不方便专业人员进行学术交流,同时也限制地学科普工作高效开展,因此岩矿标本三维模型受到广大地质工作者的青睐。以西山煤田岩矿标本作为主要研究对象,依据矿区岩矿标本结构纹理复杂、数量众多等特征,选择多视图图像三维重建技术,设计并搭建与之匹配的三维环物摄影装置采集采集三万余张高质量影像,优选Context Capture Center软件进行三维重建。在保证三维模型精度前提下通过将OBJ格式数据转换为GLB格式压缩三维模型数据内存。应用上述技术和方法优化了矿区岩矿标本三维重建流程,并对西山煤田300多块具有代表性的岩矿标本建立起精细化三维模型。以上技术实现了西山煤田岩矿标本数字化建设,在此基础上整合西山煤田各矿区众多地质成果,设计并开发西山煤田地质成果虚拟仿真平台。该平台采用B/S三层架构体系结构,以My SQL作为关系数据库,Express作为后端框架,前端使用Vue.js框架,设计并实现网站首页、地质科普、地质标本、地质规定、地质资料、地质系统、路线地质、地质演化八个功能模块。其中,地质标本模块结合WebGL技术,实现三维模型在网页上加载、缩放和旋转等功能,该模块还具备数据库标本查询,标本属性展示及语音朗读等功能。其它模块主要实现地质图片、文档、视频等资料浏览功能。该平台充分挖掘现有地质资源,提高资源利用率。将西山煤田地质成果虚拟仿真平台与二维码技术结合,为西山煤电集团资源地质部标本室设计、制作岩矿标本二维码标签卡片,标签上记录标本基本属性信息和二维码,地质工作者使用手机扫描标签二维码,便可直接跳转网站地质标本模块移动端界面,可查看标本三维模型和详细属性信息,包括化学成分、演化史、细节描述、地质年代等。利用Android技术和Open GL ES技术开发岩矿标本三维模型APP,初步实现Android手机随时随地浏览岩矿标本三维模型、属性信息及语音朗读等功能,可用于野外网络不良的地质工作环境。基于上述数字化及可视化建设的技术与方法,最终形成一套规范的矿区岩矿标本三维重建流程和虚拟仿真平台搭建流程,具有较高的可执行性和一定的经济效益,可有效提升西山煤电集团地质人员的专业素养和技能,拓展煤矿地质工作者的全局观、系统观、科学观以及地质视野。
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