<think>
根据用户需求,需要基于给定的矿井巷道端点信息和坐标,生成矿井巷道的可视化代码。用户提供的数据结构包括巷道编号、端点1、端点2以及对应的坐标信息。我们假设用户会提供一个表格形式的数据,例如一个矩阵或结构体,包含巷道的连接关系和坐标点。
步骤:
1. 定义巷道端点坐标(假设已有数据)
2. 根据巷道信息(每条巷道连接的两个端点)绘制线段
3. 可选的:在图中标注巷道编号和端点编号
假设数据格式:
我们使用一个N×4的矩阵`tunnel_data`,其中N是巷道数量,每一行代表一个巷道:
[巷道编号, 端点1编号, 端点2编号, 巷道长度] (注意:长度在这里可能不需要,因为坐标已知)
但是用户提到了端点坐标,所以还需要一个单独的端点坐标列表。
因此,我们有两个主要数据:
节点坐标矩阵 `nodes`: 一个M×2的矩阵,M是节点数,第一列是x坐标,第二列是y坐标。
巷道连接矩阵 `tunnels`: 一个N×3的矩阵,每行[巷道编号, 节点i, 节点j]
注意:节点i和节点j是`nodes`矩阵中的索引(行号)。
示例数据(用于测试):
节点坐标:nodes = [0,0; %节点1
1,0; %节点2
1,1; %节点3
0,1]; %节点4
巷道连接:tunnels = [1, 1, 2; %巷道1连接节点1和节点2
2, 2, 3; %巷道2连接节点2和节点3
3, 3, 4; %巷道3连接节点3和节点4
4, 4, 1]; %巷道4连接节点4和节点1
我们将绘制这些巷道,每条线段连接两个节点。
代码目标:
1. 绘制所有巷道(线段)
2. 在节点处绘制点
3. 可选:在巷道中点标注巷道编号
4. 可选:在节点处标注节点编号
用户可能需要交互式查看,所以我们将使用plot函数,并设置坐标轴等。
如果用户有更复杂的结构(如多层巷道),可能需要三维绘图,但根据用户描述,目前是二维坐标。
因此,我们生成二维可视化代码。
代码实现:
</think>
# 矿井巷道可视化 MATLAB 代码
下面是一个完整的 MATLAB 代码,用于根据矿井巷道端点信息和坐标生成矿井巷道可视化图:
```matlab
%% 矿井巷道可视化系统
clear; clc; close all;
% 设置矿井巷道端点坐标数据(节点编号,X坐标,Y坐标,Z坐标)
nodes = [
1, 0, 0, 0; % 节点1
2, 5, 0, 0; % 节点2
3, 10, 5, 0; % 节点3
4, 5, 10, 0; % 节点4
5, 0, 10, 0; % 节点5
6, 0, 5, 0; % 节点6
7, 5, 5, -5; % 节点7(地下)
8, 10, 0, -5; % 节点8(地下)
];
% 设置巷道连接信息(巷道编号,起点节点,终点节点)
tunnels = [
1, 1, 2; % 主干道1
2, 2, 3; % 主干道2
3, 3, 4; % 主干道3
4, 4, 5; % 主干道4
5, 5, 6; % 主干道5
6, 6, 1; % 主干道6
7, 6, 2; % 连接巷道
8, 2, 7; % 垂直巷道1
9, 7, 8; % 地下巷道
10, 8, 3; % 垂直巷道2
];
% 计算巷道中点位置(用于标注巷道编号)
tunnel_midpoints = zeros(size(tunnels, 1), 3);
for i = 1:size(tunnels, 1)
start_node = nodes(nodes(:,1) == tunnels(i,2), 2:4);
end_node = nodes(nodes(:,1) == tunnels(i,3), 2:4);
tunnel_midpoints(i,:) = (start_node + end_node)/2;
end
%% 创建矿井巷道可视化
figure('Color', 'white', 'Position', [100, 100, 1200, 900]);
hold on;
grid on;
axis equal;
% 绘制地面
[X, Y] = meshgrid(-2:0.5:12, -2:0.5:12);
Z = zeros(size(X));
surf(X, Y, Z, 'FaceColor', [0.9 0.9 0.7], 'FaceAlpha', 0.3, ...
'EdgeColor', 'none');
% 绘制所有巷道
colors = hsv(size(tunnels, 1)); % 为每条巷道分配不同颜色
for i = 1:size(tunnels, 1)
start_node = nodes(nodes(:,1) == tunnels(i,2), 2:4);
end_node = nodes(nodes(:,1) == tunnels(i,3), 2:4);
% 绘制巷道线段
plot3([start_node(1), end_node(1)], ...
[start_node(2), end_node(2)], ...
[start_node(3), end_node(3)], ...
'LineWidth', 3, 'Color', colors(i,:));
% 标注巷道编号
text(tunnel_midpoints(i,1), tunnel_midpoints(i,2), tunnel_midpoints(i,3), ...
sprintf('T%d', tunnels(i,1)), ...
'FontSize', 10, 'FontWeight', 'bold', ...
'BackgroundColor', 'white', 'Margin', 1);
end
% 绘制节点并标注节点编号
for i = 1:size(nodes, 1)
% 绘制节点
plot3(nodes(i,2), nodes(i,3), nodes(i,4), ...
'o', 'MarkerSize', 12, ...
'MarkerFaceColor', 'r', 'MarkerEdgeColor', 'k');
% 标注节点编号
text(nodes(i,2)+0.3, nodes(i,3)+0.3, nodes(i,4)-0.3, ...
sprintf('N%d', nodes(i,1)), ...
'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold');
end
% 设置图形属性
xlabel('X轴 (m)', 'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold');
ylabel('Y轴 (m)', 'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold');
zlabel('Z轴 (m)', 'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold');
title('矿井巷道三维可视化', 'FontSize', 16, 'FontWeight', 'bold');
% 添加图例
legend('地面平面', 'Location', 'northeastoutside');
% 设置视角
view(45, 30); % 默认视角
rotate3d on; % 启用旋转功能
% 添加比例尺
line([0, 5], [0, 0], [0, 0], 'Color', 'k', 'LineWidth', 2);
text(2.5, -0.5, 0, '5 m', 'FontSize', 10);
%% 创建交互式控制面板
uicontrol('Style', 'pushbutton', 'String', '顶视图', ...
'Position', [20 20 80 30], ...
'Callback', 'view(0,90);'); % 顶视图
uicontrol('Style', 'pushbutton', 'String', '前视图', ...
'Position', [120 20 80 30], ...
'Callback', 'view(0,0);'); % 前视图
uicontrol('Style', 'pushbutton', 'String', '侧视图', ...
'Position', [220 20 80 30], ...
'Callback', 'view(90,0);'); % 侧视图
uicontrol('Style', 'pushbutton', 'String', '等轴视图', ...
'Position', [320 20 80 30], ...
'Callback', 'view(45,30);'); % 默认视角
uicontrol('Style', 'pushbutton', 'String', '地下视角', ...
'Position', [420 20 80 30], ...
'Callback', 'view(30,-30);'); % 地下视角
%% 巷道长度计算与显示
disp('===== 巷道长度统计 =====');
tunnel_lengths = zeros(size(tunnels, 1), 1);
for i = 1:size(tunnels, 1)
start_node = nodes(nodes(:,1) == tunnels(i,2), 2:4);
end_node = nodes(nodes(:,1) == tunnels(i,3), 2:4);
tunnel_lengths(i) = norm(end_node - start_node);
fprintf('巷道 T%d (N%d -> N%d): %.2f m\n', ...
tunnels(i,1), tunnels(i,2), tunnels(i,3), tunnel_lengths(i));
end
% 添加图例显示巷道信息
annotation('textbox', [0.8, 0.15, 0.18, 0.7], 'String', ...
sprintf('巷道统计:\n总巷道数: %d\n总长度: %.1f m\n最长巷道: T%d (%.1f m)\n最短巷道: T%d (%.1f m)\n', ...
size(tunnels,1), sum(tunnel_lengths), ...
tunnels(tunnel_lengths == max(tunnel_lengths),1), max(tunnel_lengths), ...
tunnels(tunnel_lengths == min(tunnel_lengths),1), min(tunnel_lengths)), ...
'FitBoxToText', 'on', 'BackgroundColor', 'white', 'FontSize', 10);
```
## 代码功能说明
这段代码实现了以下矿井巷道可视化功能:
1. **数据结构定义**:
- 节点数据(`nodes`): [节点ID, X坐标, Y坐标, Z坐标]
- 巷道数据(`tunnels`): [巷道ID, 起点节点ID, 终点节点ID]
2. **三维可视化**:
- 绘制所有巷道线段,每条巷道使用不同颜色
- 标注巷道编号(T1, T2, ...)于巷道中点位置
- 绘制节点并标注节点编号(N1, N2, ...)
- 添加地面参考平面
3. **交互控制**:
- 提供多个视角切换按钮(顶视图、前视图、侧视图等)
- 支持鼠标旋转3D视图
- 地下视角观察地下巷道结构
4. **巷道分析**:
- 计算并显示每条巷道的长度
- 统计总巷道数、总长度、最长和最短巷道信息
5. **图形标注**:
- 坐标轴标注(X,Y,Z)
- 比例尺显示
- 巷道统计信息框
## 使用说明
1. **修改节点数据**:根据需要修改`nodes`矩阵,添加或修改节点坐标
2. **修改巷道连接**:根据需要修改`tunnels`矩阵,定义巷道连接关系
3. **运行代码**:执行代码生成矿井巷道可视化图
4. **交互操作**:使用视角切换按钮或鼠标旋转探索巷道结构
## 示例输出
执行代码后,您将看到:
- 三维矿井巷道网络可视化图
- 不同颜色的巷道线段标注巷道编号
- 红色节点标注节点编号
- 地面参考平面
- 右侧巷道统计信息框
- 底部视角控制按钮
巷道长度统计信息将显示在命令窗口:
```
===== 巷道长度统计 =====
巷道 T1 (N1 -> N2): 5.00 m
巷道 T2 (N2 -> N3): 7.07 m
巷道 T3 (N3 -> N4): 7.07 m
巷道 T4 (N4 -> N5): 5.00 m
...
```