数字化开采模型构建与应用技术是数字化露天煤矿技术体系中的核心内容之一,是露天煤矿实现地质数据高效、集成、可视化管理和数字化开采设计的基础,对提高资源回收率,提升工程设计、管理与决策水准,实现资源开采效益最大化等具有重要意义。本文在对三维空间数据模型的特点、适用性进行深入分析的基础上,结合露天煤矿广义地质体对象几何特征与空间维度特征,根据露天煤矿数字化开采模型构建目的和应用需要,提出了一种采用TIN描述的多层DEMs与块体混合的露天煤矿三维空间数据模型,并根据露天煤矿广义地质体对象建模数据特点,设计了露天煤矿地质数据库逻辑结构与逻辑关系模型。鉴于原始勘探钻孔数据难以满足地质建模实际需要,提出了一种基于PSO-RBF神经网络的地质数据插值方法,并将其应用于露天煤矿地质层面数据插值。根据露天煤矿地层层面模型建模数据的特点,设计实现了一种约束边优先的地层层面DEM构建算法,针对模型中存在平三角形而导致对地形表达失真问题,提出了一种改进的平坦区域搜索修正算法。在构建三维地层模型的基础上,采用八叉树结构构建了露天煤矿地质对象块体模型,并根据单元块中心与地层模型的空间逻辑关系,实现对单元块的属性赋值。TIN空间拓扑结构的描述是露天煤矿数字化开采模型若干应用的技术基础,基于散列函数与改进半边结构,本文提出并实现了一种TIN拓扑结构快速重构算法。等值线图是露天煤矿数字化开采设计中重要的基础地质图件之一,基于已构建的地层层面DEM模型,通过构建TIN三角片顶点属性值红黑树,结合TIN快速拓扑重构技术,设计实现了一种等值线图快速生成算法。地层层面DEM模型求交是三维图形环境下露天煤矿开采设计的核心技术,应用空间索引与AABB包围盒碰撞检测技术,提出并实现了一种地层层面DEM快速求交算法,并将其应用于剖面图绘制、开拓系统与剥采排计划工程位置设计等工程实践。以上述核心算法与关键技术研究为基础,本文还对地层层面模型裁剪与更新、剥采工程量计算等露天煤矿数字化开采相关技术进行了深入研究,设计、开发了露天煤矿数字化开采软件系统,并结合露天煤矿设计实践对软件进行了应用研究。