VRML在数字矿山中的应用探讨

计算贴用矿，81在数字矿山中的应用探讨张宇翔湖南宁乡县房地产管理局曹红杰湖南长沙中南大学测绘所场景的基本思路及其关，技术问，以及实现维交互查询的方法，实验证明了数字矿山中基于VRML可较好地实现矿山维实体的视觉效果和动态演效果。

虚拟场景矿体可；化数字矿山0泣如16，01是对真实矿山整体及其相关现象的统性认识和数字化再现。其主要任务是在矿业信息数据仓库基础上，充分利用现代空间分析数据采矿知识挖掘虚拟现实可视化网络多媒体和科学计算技术，为矿产资源评估矿山规划开拓设计生产安全和决策管理进行模拟仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。

VRML构建DM框架下虚拟场景的基本思路及关键技术问和实现维实体属性，询的方法，实验证明了DM中基于VRML可较好的实现因特网上矿山维实体的交互式维动态演效果和视觉效果。

lVRML语言简介1.，概念及其特点拟现实建模语言作为种描述因特网上交互式维多媒体的标准文件格式，定义了当今维应用中几何动画雾材质属性以及纹理映射等。其主要特性有以下几点内建了支持多个分布式文件的多种对象和机制，包括内联式叩嵌入其它，尺文件，通过超链接指向其它文件，采用己制定的针对其它文件格式的如帕和150标准等等。

顺用8谋靖袷嚼疵枋鼍辰绾土，接，这在保证各种平台上通用的同时，也降低了数据量，从而在低带宽的网络上也可实现。

1.2，的基本规范1994年10月，在芝加哥举行的第届万维网国际会议公布了VRML1.0规范草案。VRML2.0于1996年在596上发布，相对于0它极大地改善了视觉效果，提供了梯度和纹理背景映射与地点相关的声音碰撞检测等节点。

VRML97于997年2月发布，是VRML2.0经编辑性修订和少量功能性调整后的结果后续的讨论均是基于2.0版本的。

个，文件包括以下几个部分头文件注释节点定义描述域和域值节点命名和引用，以达到共享目的在，1中，虚拟场景用场景阶6呢0，描述，场景的基本单元称为节点，类节点用于从视觉和听觉角度现对象，以父子关系形成层次性结构，反映境界的空间结构。另类节点参与事件产生和路由机制，形成路由，确定境界随时间推移如何动态变化。如附，节点之间通过消息叫称为事件相互通讯，事件通过路由，山6在场景中传播。检测节点5615，0能够检测用户动作或时间推移，从而产生初始事件，这是交互性或动态行为的基础。利用脚本节点script可以集成用Java或ECMAscript语言编写的程序代码，从而编写各种自定义行为。插补器实际上是内置脚本，常用的基本动态行为如关键帧动画所需的颜色变化和方位变化可利用插补器节点他聊如，进行插值计算。原型尺，丁，是种类型封装机制，利用它可以在己定义节点类型的基础上定义新的节点类型，通过外部原型还可以跨越因特网引用自定义的节点类型。

为构建虚拟场景提供了极大的方便。内联节点提供场景之间的链接能力，从而形成跨越因特网的维多媒体。

细节层次技术，为虚拟环境中的物体建立多层次细节展现在用户面前。有关，的详细内容，可参相关文献。

在文本编辑器如斯9下的1631003下型，然后在VRMLM络浏览器如CosmoPayer或VRML2.0浏览器上打开该文件，即可体验维多媒体动态交互感觉。

入，件附场景事件体系中的事件流程2采用VRML实现矿山虚拟现实的方法和其关键技术问2.1维实体建模矿体是个维实体，其面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可以用个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范，要经地勘查地下钻探以及推估等手段来完成。钻孔通常按定的规律布设沿纵横断面，通过对钻孔的测斜资料的计算，可得到钻孔通过矿体顶底板的维处标2.在上发布维实体模型，可把现有的维矿体模型中存储的信息以定的规范转换为尺可接受的格式。

要在VRML中构建维模型，首先应进行简单学中实际采用的坐标系的含义不样。，1中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系，它以，浏览器中用户区的中心作为其坐标系的圆心。该坐标系的基底坐标为02面，父方向为东西向，正方向指向东，2方向为南北向，正向指向用户，高程。其坐标长度以米为单位，标准角度以弧度为单位。因此，为使它与我们通常采用的地学坐标系保持致，应将原来矿山维实体的，2坐标转换为1坐标系中的其次，转换后的维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显的需要。山于地理坐标位高位数据对形形状不产生任何影响，因此可将地理坐标数据各分量减去个合适的值或根据坐标分量的最大值和最小值作规则化预处理。

这样，即可利用矿山维实体的信息在，乙上进行描述。例如，附列出了沉积矿床中主要数据类型所对应的，节点附30矿藏模型中的主要数据类型所对应的，尺几节点数据类型采样点钻孔不规则角网面多边形平面或截面矿石采样点可直接用VRML中的PointSet节点个点都对应自己的颜色。钻孔的维有两种方法，是用，6此861节点通过把坐标域000，指定顶点连接成折线口，17此3，又译为多线形叫06中的索引值来指定多边形，方法是把索引指的顶点连接起来。索引值为1当前多边形结束和下多线形的开始，最后个多线形可以跟随个1；另外，还可用节点指定剖面沿着条维脊干不断延伸推进而得到的，在脊干上的任点，剖面都可以旋转和缩放，因而能产生很多种形状。

2.2基于VRML的矿山虚拟场景的绘制对于规则格网构成的矿山地模型及矿体的顶底板数字面模型，可以用30犯以节点构建，该节点指定个位于局部坐标系=0平面上的高低起伏的规则矩形网格几何体。该几何体用高度值组成的标量阵列描述，阵列指定了面每个格网点上的高度。ElevationGrid节点控制维地质曲面口3叩8，分别指定基底坐标中格网的列数行数列间距行间距方向上的海拔，基底上的每个栅格点都与18矩阵中的个海拔值相对应此外，066代6域指定，0域中指定的颜色是用到30犯1节点的每个顶点上，还是应用到每个边形上。

而对于由不同的角面构成的地模型，则需要用万能几何节点！66356它有两个域00，与000，比，与6叱561节点中的这两个域类似，前者用于指定个，地16节点，定义000，所用的点集；000出1描述如何用这些点生成面。面的法线方向山点的顺序按右手规则决定，为了使生成的面不透明，必须保证所有面的法线方向都指向物体外侧，这就要要求建立角网000出6，1就是用这些小的角面逼近真实的维地形面的，其精度取决于格网剖分的密度。

VRML还提供了种节点以现不同的光源平行光源，肌仙的此扮有方向性的平行光点光源，8价各向同性的光聚光灯8口，时在定立体角内发射的光，形成个光锥可根据需要进行设置。此外在中有个节点定义了不同的纹理影像的映射，较常用的是lmageTexture，它可以较容易地将个JPEG或PNG格式的影像文件叠加到格网模型上。

2.3矿体实体模型与数据库链接与查询的实现，民为我们提供了非常好的机制来实现外部数据库的链接与查询，下面我们将阐述如何实现维，询与超链接。

2.3.1维实体查询的实现7民提供了几个指点设备包括鼠标数据手套触摸，等检测器，比，锚3165平面检测器01666旧圆柱检测器丁0此1爪接触检测器5口1兄656把0球面检测器，当用户把指点设备检测器定位在受指点设备检测器影响的几何体之上时，指点设备检测器就被激活。指点设备传感器也可以组合使用实际上，将所有的指点设备都看成是虚拟空间中的条射线而不是个点或有限长度的东西，这条线即所谓的设备线。从数学的角度来说，维空间的个点必须要个参数才能数目相同。如传感器，13阳86仍将指点设备的移动映射为在传感器局部坐标系中，平面上的维平移，当观察者在几何体上按下鼠标左键时，传感器认为观察者抓住了几何体。因此，使用设备传感器，可非常容易地实现对维物体的选取。

2.3.230实体与属性库的链接与别的设备传感器不同的是，当用户激活例如点击沉，节点中的子节点中的某个几何体时，加组节点将检索域沉1的内容，若此指向文件有效，将触发个超链接，相应的境界将取代六阳沉节点所属的境界除非参数域口306改变了这种行为。如1的域抓1将指定超链接的文件名。如果我们希望该物体的属性以文本的方式达，则可将属性做成HTML文件，如果我们希望以种较形象的可视方式来现，我们可将它做成VRML文件。例如，根据钻孔测斜资料和岩心资料可计算矿体在不同空间位置的品位值，可为之建立系列文本属性，非常方便地实现了维条件下的，询。

3结论1虽然不是虚拟现实，但作为种面向虚拟现实与网络的平台，它无疑将给，1建设以强有力的支持，它既可用来建立矿山真实世界的模型，还可模拟人们熟悉的场景来传达矿山中未知的信息。！也使巨大的万维网形象化，形成所谓的0咖3邙，对模拟仿真再现矿山虚拟环境有着非常重要的作用。同时，VRML也并非真正的造型语言，它有几大缺点，如着色不如，60，快没有底层控制等，但VRML构造的是动态虚拟场景，它尽可能少的提供几何造型特性，却包含了大量不属于造型语言范闽的特性。当然，这并不会对我们使用〃造成太大的障碍，因为多数著名件，在文件生成之后，我们可以添加些新的代码以增加它的功能。

收稿日期2000年12月25日；责任编辑静恩英英语翻译李清华