CN103473428B - 矿井空间的分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井空间的分析方法和装置。该方法包括：根据当前的矿井勘测数据进行三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到物理模型；按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到横向一体化组织；采用全关系数据库将横向一体化组织合并存入上述物理模型中；根据存储的物理模型对矿井进行空间分析。本发明解决了现有三维空间数据模型组织方法无法较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析问题。

Description

矿井空间的分析方法和装置

技术领域

本发明涉及空间数据组织方法领域，具体涉及矿井空间的分析方法和装置。

背景技术

矿井在开采之前，通常利用地质勘探手段获取开采区域的地质条件数据，这些数据主要包括地面和井下勘探资料，如地质地形图、井上下对照图、地质剖面图、钻孔图等。然而这些数据通常是二维数据，存在如下问题：1）从表达角度：无法完整且直观的反映矿井地上、地表及地下的三维空间对象分布情况，以及上下各自层面及相互之间的空间关系；2）从分析角度：无法满足矿井应急救援时的三维空间分析（如地质体剖切分析、巷道最短路径分析等）。

针对上述问题，利用矿井二维勘探数据建立地上、地表、地下三维空间对象的关键技术逐渐发展起来，主要分为以下模型：

1）单一的面模型或体模型：采用面元或体元直接或间接分别对地上、地表或地下三维空间独立对象的表面进行几何描述。

2）集成模型则：采用两种或两种以上的不同模型分别对地上、地表、地下不同层面的三维空间对象进行几何描述和建模，分步建立的三维模型集成起来即形成对地上下的完整三维表示。

3）混合模型：采用两种或两种以上的面模型或体模型同时对地形、地表以上及地表以下空间对象进行集成建模，实现统一表达。

然而，上述单一模型与集成模型虽通过描述三维空间对象及其空间关系，解决了表达问题，但采用不同的模型组织与拓扑表达，缺乏对三者之间集成建模，空间分析时需要考虑不同的分析实现方法；混合模型则采用集成建模，解决了空间分析问题，但是无法对某个对象进行单独显示分析，且该模型应用于矿井时常局限于小场景少量对象情况。

因此这些模型在面对整个矿井大场景地质条件时，提供的模型组织方法虽然可以较好地从整体上直观地反映矿井的实际情况，但是无法较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析。

针对上述三维空间数据模型组织方法无法较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析的实际情况问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种矿井空间的分析方法和装置，用以解决上述三维空间数据模型组织方法无法较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析的实际情况的问题。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种矿井空间的分析方法，包括：根据当前的矿井勘测数据进行地表地形、地上对象和地下对象的三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到纵向一体化组织的物理模型；按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织；采用全关系数据库将横向一体化组织合并存入物理模型中；根据存储的物理模型对矿井进行空间分析。

优选地，上述对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到纵向一体化组织的物理模型包括：对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的数据模型进行集成组织与存储，得到纵向一体化组织的概念模型；采用点、边界、面、体作为基本元素，对概念模型中的各个对象的位置与形状进行定义，得到纵向一体化组织的逻辑模型；采用全关系数据库对逻辑模型进行纵向一体化存储，得到物理模型。

优选地，上述按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织包括：采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码；按照空间分区分块法对纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引；根据分类编码和建立的多层次空间索引生成索引文件，将索引文件作为地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织。

优选地，上述采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码包括：将纵向一体化组织的单个矿井作为第一级；将单个矿井中的地上对象、地表对象和地下对象作为第二级；将第二级的对象的类别作为第三级；其中，类别包括：地质类、采矿类和构造类；为第三级中每类对象中的各个对象设置具体标识编码，并将各个对象的具体标识编码作为第四级。

优选地，上述按照空间分区分块法对纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引包括：对纵向一体化组织的各个离散对象进行空间分区处理；对整个矿井按照采区进行分区划分，采用CELL索引方法，对纵向一体化组织的各个对象的位置建立一级索引；在一级索引的基础上，以矿井开采水平进行垂直方向分块，从三维立体的角度，对纵向一体化组织的各个对象的位置建立二级R树索引。

根据本发明的另一方面，提供了一种矿井空间的分析装置，包括：三维模型建立模块，用于根据当前的矿井勘测数据进行地表地形、地上对象和地下对象的三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；物理模型构建模块，用于对三维模型建立模块得到的地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到纵向一体化组织的物理模型；编码与索引设置模块，用于按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织；合并存储模块，用于采用全关系数据库将编码与索引设置模块得到的横向一体化组织合并存入物理模型构建模块得到的物理模型中；空间分析模块，用于根据合并存储模块存储的物理模型对矿井进行空间分析。

优选地，上述物理模型构建模块包括：概念模型获取单元，用于对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的数据模型进行集成组织与存储，得到纵向一体化组织的概念模型；逻辑模型获取单元，用于采用点、边界、面、体作为基本元素，对概念模型获取单元得到的概念模型中的各个对象的位置与形状进行定义，得到纵向一体化组织的逻辑模型；物理模块构建单元，用于采用全关系数据库对逻辑模型获取单元得到的逻辑模型进行纵向一体化存储，得到纵向一体化组织的物理模型。

优选地，上述编码与索引设置模块包括：分类编码设置单元，用于采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码；多层次空间索引设置单元，用于按照空间分区分块法对纵向一体化组织采用全关系数据库将横向一体化组织合并存入上述物理模型中的各个对象建立多层次空间索引；索引文件生成单元，用于根据分类编码设置单元设置的分类编码和多层次空间索引建立单元建立的多层次空间索引生成索引文件，将索引文件作为地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织。

本发明基于矿井勘测数据建立井上下三维模型，采用集成表示的统一数据模型的方式组织与存储，构建纵向一体化组织的模型，能够将散乱的数据达到规范的信息集成，实现井上下所有对象的可视化透明管理，并且满足独立对象的空间分析，同时，通过对该纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，便于了解井上下空间对象的整体关系，实现井上下无缝链接，解决了相关三维空间数据模型组织方法无法较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析实际情况的问题，为矿井施工与救援过程提供了可靠和便捷的数据形式。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的矿井空间的分析方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的矿井空间数据的组织与管理的方法示意图；

图3是本发明实施例提供的一体化数据库的组织与存储结构示意图；

图4是本发明实施例提供的矿井空间的分析装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示的矿井空间的分析方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S102，根据当前的矿井勘测数据进行地表地形、地上对象和地下对象的三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；

步骤S104，对上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对该纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到该纵向一体化组织的物理模型；

其中，对上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织也可以理解为对上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的三维空间数据模型建立纵向一体化组织结构，即用统一的三维空间数据模型组织矿井上、下的对象模型；

步骤S106，按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为该纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织；

步骤S108，采用上述全关系数据库将该横向一体化组织合并存入上述物理模型中；这样就实现了采用全关系数据库对纵横一体化组织的井上下三维空间数据的一体化存储。

步骤S110，根据存储的物理模型对矿井进行空间分析。

本实施例的方法基于矿井勘测数据建立井上下三维模型，采用集成表示的统一数据模型的方式组织与存储，构建纵向一体化组织的模型，能够将散乱的数据达到规范的信息集成，实现井上下所有对象可视化透明管理，并且满足独立对象的空间分析，同时，通过对该纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，便于了解井上下空间对象的整体关系，实现井上下无缝链接，解决了相关三维空间数据模型组织方法无法较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析实际情况的问题，为矿井施工与救援过程提供了可靠和便捷的数据形式。

具体地，上述采用相同的三维空间数据模型对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型进行纵向一体化组织，并对该纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到该纵向一体化组织的物理模型可以包括：对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的数据模型进行集成组织与存储，得到纵向一体化组织的概念模型；采用点、边界、面、体作为基本元素，对概念模型中的各个对象的位置与形状进行定义，得到纵向一体化组织的逻辑模型；采用全关系数据库对该逻辑模型进行纵向一体化存储，得到纵向一体化组织的物理模型。这种纵向一体化组织的模型能够将散乱的数据达到规范的信息集成，实现井上下所有对象的可视化透明管理，并且满足独立对象的空间分析。

优选地，上述按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为该纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织可以包括：采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码；按照空间分区法分块对纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引；根据分类编码和多层次空间索引生成索引文件，将该索引文件作为上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织。通过对各个对象设置分类编码和多层次空间索引，得到横向一体化组织，可以很方便地了解井上下空间对象的整体关系，实现井上下无缝链接，较好地满足整个矿井大场景范围的空间分析。

在具体实现时，上述采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码包括：1）将纵向一体化组织的单个矿井作为第一级；2）将单个矿井中的地上对象、地表对象和地下对象作为第二级；3）将第二级的对象的类别作为第三级；其中，该类别包括：地质类、采矿类和构造类等；4）为第三级中每类对象设置分类编码，并将每类对象中的各个对象设置具体标识编码作为第四级。当然，根据实际对象的情况，各个对象的分级形式也可以采用其它方式，本发明实施例对此不进行限制。

上述按照空间分区分块法对纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引包括：对纵向一体化组织的各个离散对象进行空间分区处理，即连续对象不分区，离散对象进行空间分区；对整个矿井按照采区进行分区划分，采用CELL索引方法（该方法为现有方法），对纵向一体化的各个对象的位置建立一级索引；在一级索引基础上，以矿井开采水平进行垂直方向分块，从三维立体的角度，对纵向一体化的各个对象的位置建立二级R树索引。

下面主要说明面向矿井大尺度范围的地上下三维空间数据一体化组织的具体方式，适用于整个矿井范围的地上-地表-地下三维空间对象的一体化组织，实现地上要素和地下要素的无缝挂接。满足三维可视化调度及空间分析的需求，为防灾减灾、应急救援提供技术支撑。如图2所示的矿井空间数据的组织方法示意图，该方法针对矿井勘测数据进行建筑物、地形、地质体、巷道和断层等建模，基于这些所建模型进行矿井地上下三维空间数据的一体化组织，主要是图2中虚线框范围内的内容，具体包括以下步骤：

第一、分别对整个矿井范围的地表地形、地上三维对象（建筑物等）和地下三维对象（地质体、巷道、断层等）进行建模；

第二、采用统一的三维空间数据模型对三个层面上的三维对象进行统一的几何描述与拓扑描述，得到纵向上的地上-地表-地下一体化数据组织；

第三、对地上下三维空间对象进行统一编码，通过建立多层次空间索引，得到横向上的地上-地表-地下一体化模型组织，实现纵横向上的地上下的一体化组织。

上述步骤的具体说明如下：

1）上述的地上下一体化的数据组织是将一体化分解为纵向和横向两个方向上的一体化。纵向上的一体化是指地上地下空间对象集成表示的统一数据模型作为地上下一体化三维空间数据模型的概念模型。即地上-地表-地下三个层面的三维空间对象虽然采用不同的空间构模方法来构建模型，但是对生成的模型采用统一的组织与存储。其逻辑模型的方法是将所有三维空间对象的位置和形状均采用点、边界、面、体四种类型的基本元素定义，每个对象视为体，而体由有限个三角面组成，每个面由有限条边组成，每条边由两个端点来定义。每个体对象的内部基本元素（点、边界、面、体）之间的几何拓扑关系及体对象之间的空间拓扑关系由空间分析的需求确定。基于上述逻辑模型，为了便于分析与可视化，物理模型的设计采用了全关系数据库的形式。

如图3所示的一体化数据库的组织与存储结构示意图，其中包括多个表，图中以方框表示，如：地理空间参考系、几何及拓扑文件、属性文件、索引文件以及四者之间相互关联。其中，几何及拓扑文件中包括：对象编号、子对象序号、参考系索引、对象编码、……、几何及拓扑信息、索引信息等，几何又由点集、线集、面集、体集组成，拓扑信息指各元素之间的拓扑关系和体与体之间的相互之间的拓扑关系。属性文件中包括对象编号、属性序列等。索引文件包括：子场景编号、当前距离、地表、地上要素、地下要素数据集（R树索引）等。这样配上合适的数据结构，所组织的模型既减少显示存储的数据冗余，还便于三维显示，又因统一模型数据组织，对模型的空间分析方法实现单一如剖切等。且随着矿井的开采，揭露新的三维空间数据，加入其中，也不会破坏原有数据的组织。满足矿井防灾减灾与应急救援的矿井地上下三维空间对象的三维可视化快速显示及空间分析的需要。

2）纵向上的一体化数据组织满足了三维空间对象的可视化以及独立对象的空间分析如地质体剖切、地质体钻孔提取信息、巷道最短路径分析等。该组织考虑了独立模型元素之间的拓扑关系、地上或地下同一层面内模型的拓扑关系，并未考虑彼此孤立的地上、地下两个层面模型之间的拓扑关系。因此，为了表达矿井地上下空间对象的整体关系，满足更深层次的查询和空间决策分析，采用横向上的一体化数据组织。横向上的一体化是指从整个矿井的尺度去组织地上下三维空间对象，利用统一的编码与索引方法，建立各地上下对象之间的逻辑上的拓扑关系，实现地上要素和地下要素的无缝链接，表达横向上地上地下三维空间对象之间的逻辑关系。满足矿井防灾减灾、应急救援时的空间分析，达到纵横向一体化组织的目的。其主要可以采取下述方式实现：

①针对矿井地上下对象分布复杂以及其不断更新的特点，首先对地上下三维对象采用层级法进行分类组织及编码。第一级以矿区内的单个矿井为单元；第二级区分地上、地表及地下专题；第三级分别对每个空间的专题进行分类划分，如地下专题又可分为地质类对象、采矿类对象、构造类对象等；第四级为每类对象的具体对象标识。不同层次可采用分段的代码结构来表示分类的编码。通过这种编码可以更好组织地上下对象，实现地上下无缝挂接编码，快速识别地上下对象的对应关系。

②其次，从空间分层的角度将三维空间对象进行分类组织，连续对象不分区组织，离散对象进行空间分区。从空间分块的角度，根据其地理分布建立统一的空间索引，将全矿井范围尺度的空间对象按照某种空间索引的方法组织起来，从而可以快速调度场景中的任意范围数据，实现对整个区域的无缝漫游。其基本思想是首先根据整个矿井按照采区进行划分，采用CELL索引方法，建立一级索引，其次以开采水平进行垂直方向的划分，从三维立体的角度进行R树索引。在上述编码的基础上，通过对空间数据按照不同区域、不同细节层次分割加工，将三维场景的空间数据组织成多细节层次的结果。建立索引文件，包含子场景编码、最近距离、地表（地形及纹理）、地上要素、地下要素数据集。地下要素集按照编码进行分类组织。通过合理的索引机制将多个子场景根据空间关系组织起来，最终搭建成一个由不同层次的多个子场景结点构成的结构。

对应于上述方法，本实施例还提供了一种矿井空间的分析装置，如图4所示，该装置包括以下模块：

三维模型建立模块42，用于根据当前的矿井勘测数据进行地表地形、地上对象和地下对象的三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；

物理模型构建模块44，用于对三维模型建立模块42得到的地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型进行纵向一体化组织，并对该纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到物理模型；

编码与索引设置模块46，用于按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为上述纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到上述地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织；

合并存储模块48，用于采用全关系数据库将上述编码与索引设置模块46得到的横向一体化组织合并存入上述物理模型构建模块得到的物理模型中；

空间分析模块50，用于根据上述合并存储模块48存储的物理模型对矿井进行空间分析。

本实施例的装置基于矿井勘测数据建立井上下三维模型，采用集成表示的统一数据模型的方式组织与存储，构建纵向一体化组织的模型，能够将散乱的数据达到规范的信息集成，实现井上下所有对象的可视化透明管理，并且满足独立对象的空间分析，同时，通过对该纵向一体化组织的模型中的各个对象设置编码与索引，便于了解井上下空间对象的整体关系，实现井上下无缝链接，解决了相关三维空间数据模型组织方法无法较好地满足整个矿井大尺度范围的空间分析的实际情况的问题，为矿井施工与救援过程提供了可靠和便捷的数据形式。

其中，物理模型构建模块44包括：概念模型获取单元，用于对地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型采用相同的数据模型进行集成组织与存储，得到上述纵向一体化组织的概念模型；逻辑模型获取单元，用于采用点、边界、面、体作为基本元素，对概念模型获取单元得到的概念模型中的各个对象的位置与形状进行定义，得到该纵向一体化组织的逻辑模型；物理模块构建单元，用于采用全关系数据库对逻辑模型获取单元得到的逻辑模型进行纵向一体化存储，得到该纵向一体化组织的物理模型。

上述编码与索引设置模块可以包括：分类编码设置单元，用于采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码；多层次空间索引建立单元，用于按照空间分区分块法对纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引；索引文件生成单元，用于根据分类编码设置单元设置的分类编码和多层次空间索引建立单元建立的多层次空间索引生成索引文件，将该索引文件作为地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型的横向一体化组织。

具体实现时，上述分类编码设置单元采用层级法对纵向一体化组织的各个对象设置分类编码包括：将纵向一体化组织的单个矿井作为第一级；将单个矿井中的地上对象、地表对象和地下对象作为第二级；将第二级的对象的类别作为第三级；其中，类别包括：地质类、采矿类和构造类等；为第三级中每类对象中的各个对象设置具体标识编码，并将各个对象的具体标识编码作为第四级。

上述多层次空间索引设置单元按照空间分区分块法对纵向一体化组织中的各个对象建立多层次空间索引包括：对纵向一体化组织的各个离散对象进行空间分区处理，即连续对象不分区，离散对象进行空间分区；对整个矿井按照采区进行划分，采用CELL索引方法，对纵向一体化的各个对象的位置建立一级索引；在一级索引基础上，以矿井开采水平进行垂直方向分块，从三维立体的角度，对纵向一体化的各个对象的位置建立二级R树索引。

上述实施例主要面向矿井大尺度范围的地上下三维空间数据进行的一体化组织与管理，主要采用在统一的时间和空间框架下，将矿井地上-地表-地下三维空间对象进行三维建模，使这些散乱数据达到规范的信息集成，实现矿井地上地下所有对象的可视化透明管理。通过采掘场景的三维可视化模拟，可以实现各种灾害的超前预警，避免灾害的发生；将内容的不可见到透明管理，从危险源的不可知到超前预警；从救援的无法分析下手到通过空间分析选择最佳救援策略。提高了煤炭数据管理水平，满足煤炭的三维可视化调度以及防灾减灾、应急救援的空间分析需求。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种矿井空间的分析方法，其特征在于，包括：

根据当前的矿井勘测数据进行地表地形、地上对象和地下对象的三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；

对所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对所述纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到所述纵向一体化组织的物理模型；

按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为所述纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型的横向一体化组织；

采用所述全关系数据库将所述横向一体化组织合并存入所述物理模型中；

根据存储的所述物理模型对所述矿井进行空间分析；

其中，所述按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为所述纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型的横向一体化组织包括：

采用层级法对所述纵向一体化组织的各个对象设置分类编码；

按照空间分区分块法对所述纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引；

根据所述分类编码和所述建立的多层次空间索引生成索引文件，将所述索引文件作为所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型的横向一体化组织。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对所述纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到所述纵向一体化组织的物理模型包括：

对所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型采用相同的数据模型进行集成组织与存储，得到所述纵向一体化组织的概念模型；

采用点、边界、面、体作为基本元素，对所述概念模型中的各个对象的位置与形状进行定义，得到所述纵向一体化组织的逻辑模型；

采用全关系数据库对所述逻辑模型进行纵向一体化存储，得到物理模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用层级法对所述纵向一体化组织的各个对象设置分类编码包括：

将所述纵向一体化组织的单个矿井作为第一级；

将所述单个矿井中的地上对象、地表对象和地下对象作为第二级；

将所述第二级的对象的类别作为第三级；其中，所述类别包括：地质类、采矿类和构造类；

为所述第三级中每类对象中的各个对象设置具体标识编码，并将所述各个对象的具体标识编码作为第四级。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照空间分区分块法对所述纵向一体化组织的各个对象建立多层次空间索引包括：

对所述纵向一体化组织的各个离散对象进行空间分区处理；

对整个矿井按照采区进行分区划分，采用CELL索引方法，对所述纵向一体化组织的各个对象的位置建立一级索引；

在所述一级索引的基础上，以矿井开采水平进行垂直方向分块，从三维立体的角度，对所述纵向一体化组织的各个对象的位置建立二级R树索引。

5.一种矿井空间的分析装置，其特征在于，包括：

三维模型建立模块，用于根据当前的矿井勘测数据进行地表地形、地上对象和地下对象的三维建模，得到地表地形模型、地上对象模型和地下对象模型；

物理模型构建模块，用于对所述三维模型建立模块得到的所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型采用相同的三维空间数据模型进行纵向一体化组织，并对所述纵向一体化组织的数据采用全关系数据库进行一体化存储，得到所述纵向一体化组织的物理模型；

编码与索引设置模块，用于按照相同的编码和索引规则，并按照对象之间的逻辑拓扑关系，为所述纵向一体化组织的各个对象设置编码与索引，得到所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型的横向一体化组织；

合并存储模块，用于采用所述全关系数据库将所述编码与索引设置模块得到的所述横向一体化组织合并存入所述物理模型构建模块得到的所述物理模型中；

空间分析模块，用于根据所述合并存储模块存储的所述物理模型对所述矿井进行空间分析；

其中，所述编码与索引设置模块包括：

分类编码设置单元，用于采用层级法对所述纵向一体化组织的各个对象设置分类编码；

多层次空间索引建立单元，用于按照空间分区分块法对所述纵向一体化组织采用全关系数据库将横向一体化组织合并存入上述物理模型中的各个对象建立多层次空间索引；

索引文件生成单元，用于根据所述分类编码设置单元设置的所述分类编码和所述多层次空间索引建立单元建立的所述多层次空间索引生成索引文件，将所述索引文件作为所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型的横向一体化组织。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述物理模型构建模块包括：

概念模型获取单元，用于对所述地表地形模型、所述地上对象模型和所述地下对象模型采用相同的数据模型进行集成组织与存储，得到所述纵向一体化组织的概念模型；

逻辑模型获取单元，用于采用点、边界、面、体作为基本元素，对所述概念模型获取单元得到的所述概念模型中的各个对象的位置与形状进行定义，得到所述纵向一体化组织的逻辑模型；

物理模块构建单元，用于采用全关系数据库对所述逻辑模型获取单元得到的所述逻辑模型进行纵向一体化存储，得到所述纵向一体化组织的物理模型。