CN111583358B - 露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置及存储介质 - Google Patents

露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置和存储介质。该方法包括步骤：S1、根据岩粉样的X、Y、Z坐标属性构成点集，创建所述点集的外轮廓；并将所述外轮廓向外偏移，构成需要圈定矿岩界线的范围线框；利用所述点集对所述范围线框进行Voronoi图划分，构成Voronoi图单元集合；S2、根据影响距离参数和调整距离参数自动调整所述Voronoi图中的单元；S3、根据岩粉样的岩性属性将调整后的所述Voronoi图中每个单元对应的岩粉样岩性属性相同的合并，自动提取出矿岩界线。本发明还包括实现上述方法的装置和存储介质。该方法可实现精准快速简单地圈定出露天矿山矿岩界线。

Description

露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及露天矿山地质成图和地质解译领域，尤其涉及一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置和存储介质。
背景技术
露天矿山开采时，将矿山在垂直方向上划分成多个台阶，各个台阶上进行穿孔、装药、爆破作业形成爆堆，用于铲装和运输。为了更加明晰地掌握台阶上矿岩的分布情况，在穿孔后，会对炮孔进行孔口坐标测量和取岩粉样化验，获取炮孔的X、Y、Z坐标、岩性和元素品位等信息，进而根据炮孔的岩性信息，对台阶的矿岩分布情况重新圈定，利于指导后期的精细化生产和贫损指标控制。
露天矿山目前进行矿岩界线圈定的方法是人工圈定法，圈定过程耗时耗力、操作繁琐、受技术人员经验影响较大，从而导致的结果是：矿岩界线圈定成果图无法及时提供，或无法及时更新，进而爆破和铲装时存在盲目性，矿山开采损失率和贫化率难以控制。
发明内容
针对上述现象，亟需提出一种技术方案实现露天矿山矿岩界线的精准快速简单地圈定。基于此，本发明提出了一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置及存储介质。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法、装置和存储介质。
本发明提出一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法，包括以下步骤:
S1、根据岩粉样的X、Y、Z坐标属性构成点集，创建所述点集的外轮廓；并将所述外轮廓向外偏移，构成需要圈定矿岩界线的范围线框；利用所述点集对所述范围线框进行Voronoi图划分，构成Voronoi 图单元集合；
S2、根据影响距离参数和调整距离参数自动调整所述Voronoi图中的单元；
S3、根据岩粉样的岩性属性将调整后的所述Voronoi图中每个单元对应的岩粉样岩性属性相同的合并，自动提取出矿岩界线。
优选地，在步骤S2中，自动调整所述Voronoi图中的单元的过程如下：计算所述Voronoi图中每个单元中的长度大于影响距离参数的边的个数为x，若x为2，该单元需要调整，否则该单元不需要调整。
优选地，在步骤S2中，根据需要调整的单元中的长度大于影响距离参数的两条边的位置关系进行调整。
优选地，在步骤S2中，所述两条边的位置关系相邻，调整过程如下：设单元中的两条边交点为ci,j，即两条边的集合为 {ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j-1,ci,j,ci,j+1,...,ci,m,ci,1}，设边ci,j-1ci,j中到点ci,j-1的距离为调整距离参数的点为ci,o，设边ci,jci,j+1中到点ci,j+1的距离为调整距离参数的点为ci,q，则将Vi调整为{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j-1,ci,o,ci,q,ci,j+1,...,ci,m,ci,1}。
优选地，在步骤S2中，所述两条边的位置关系不相邻，设长度大于影响距离参数的所述两条边为ci,j,ci,k和ci,l,ci,h，即 {ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l,ci,h,...ci,m,ci,1}，则ci,j,ci,k和ci,l,ci,h将该单元分为两段，即{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,h,...ci,m,ci,1}和{ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l}，设该单元对应的岩粉样位置Pi到{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,h,...ci,m,ci,1}中的各边的最短垂直距离为e1，Pi到{ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l}中的各边的最短垂直距离为e2，根据e1和e2的大小关系调整该单元。
优选地，在步骤S2中，当e1≥e2时，设边ci,jci,k中到点ci,k的距离为调整距离参数的点为ci,o，设边ci,lci,h中到点ci,l的距离为调整距离参数的点为ci,q，则将该单元调整为{ci,o,ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l,ci,q,ci,o}，当e1＜e2时，设边ci,jci,k中到点ci,j的距离为调整距离参数的点为ci,o，设边ci,lci,h中到点ci,h的距离为调整距离参数的点为ci,q，则将Vi调整为 {ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,o,ci,q,ci,h,...ci,m,ci,1}。
优选地，在步骤S2中，所述影响距离参数为孔间距a和排间距b 之和a+b；和/或，所述调整距离参数为(a+b)/3。
优选地，在步骤S1中，根据岩粉样的X、Y、Z属性构成点集，利用二维α-Shape法创建所述点集的外轮廓；和/或，根据矿山爆破的孔间距a和排间距b将所述外轮廓向外偏移(a+b)/2。
本发明还提出一种采用露天矿山矿岩界线自动圈定方法的装置，包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
另外本发明还提出一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：根据岩粉样的三维坐标构成点集，创建点集的外轮廓，所述外轮廓向外偏移，构成需要圈定矿岩界线的范围线框，所有的点集都在范围线框内，利用点集和范围线框构成Voronoi图单元集合，根据影响距离参数和调整距离参数自动调整所述Voronoi图中的单元，确保没有炮孔覆盖区域的矿岩界线圈定结果精确，例如未知区域的圈定，根据岩粉样的岩性属性将调整后的所述Voronoi图中每个单元对应的岩粉样岩性属性一样的合并，自动提取出矿岩界线。本发明提供的露天矿山矿岩界线自动圈定方法，自动化程度高、操作简便、不受制于技术人员的个人经验，可实现精准快速简单地圈定出露天矿山矿岩界线。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明具体实施方式中露天矿山矿岩界线自动圈定方法的流程图。
图2为实施例1露天矿山台阶上的炮孔岩粉样坐标示意图。
图3为实施例1中需要圈定矿岩界线的范围线框示意图。
图4为实施例1中对需要圈定矿岩界线的范围线框进行Voronoi图划分的示意图。
图5为实施例1中按第一种情况进行Voronoi图单元调整的示意图。
图6为实施例1中按第二种情况进行Voronoi图单元调整的示意图。
图7为实施例1中Voronoi图调整后的示意图。
图8为实施例1中露天矿山矿岩界线自动圈定成果的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本具体实施方式提出一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法，包括以下步骤:
结合图1，本具体实施方式提出一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法，包括以下步骤：
101、设定矿岩界线圈定影响距离参数和调整距离参数。设矿山爆破设计孔间距为a，排间距为b，影响距离参数y初始值为a+b，调整距离参数t初始值为(a+b)/3，影响距离参数和调整距离参数均可重新设置。
102、设n个岩粉样的X、Y、Z坐标属性构成点集为{P1,P2,...,Pn}，每个岩粉样都具有编号、坐标和岩性属性，利用二维α-Shape法创建点集{P1,P2,...,Pn}的外轮廓S1；并将S1向外偏移(a+b)/2，构成需要圈定矿岩界线的范围线框S2；利用点集{P1,P2,...,Pn}对S2进行Voronoi图划分，构成Voronoi图单元集合{V1,V2,...,Vn}。每个岩粉样都具有编号、坐标和岩性属性，岩粉样的岩性属性包含斑岩、褐铁矿、碳酸盐和黄铁矿。
103、对于集合{V1,V2,...,Vn}中的任意Voronoi图单元Vi，设Vi为 {ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,m,ci,1}，自动调整Voronoi图的过程如下：计算Vi中长度大于y的边的个数为x，若x≠2，则Vi不需要调整；否则，根据长度大于y的2条边的相邻关系，分两种情况进行调整，第一种情况，2 条边相邻，设交点为ci,j，即 {ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j-1,ci,j,ci,j+1,...,ci,m,ci,1}，设边ci,j-1ci,j中到点ci,j-1的距离为t 的点为ci,o，设边ci,jci,j+1中到点ci,j+1的距离为t的点为ci,q，则将Vi调整为{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j-1,ci,o,ci,q,ci,j+1,...,ci,m,ci,1}；第二种情况，两条边不相邻，设长度大于y的两条边为ci,j,ci,k和ci,l,ci,h，即 {ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l,ci,h,...ci,m,ci,1}，则ci,j,ci,k和ci,l,ci,h将Vi分为两段，即{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,h,...ci,m,ci,1}和{ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l}，设该单元对应的岩粉样的位置Pi到{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,h,...ci,m,ci,1}中的各边的最短垂直距离为e1，Pi到{ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l}中的各边的最短垂直距离为e2，当e1≥e2时，设边ci,jci,k中到点ci,k的距离为t的点为ci,o，设边ci,lci,h中到点ci,l的距离为t的点为ci,q，则将Vi调整为 {ci,o,ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l,ci,q,ci,o}，当e1＜e2时，设边ci,jci,k中到点ci,j的距离为t的点为ci,o，设边ci,lci,h中到点ci,h的距离为t的点为ci,q，则将Vi调整为{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,o,ci,q,ci,h,...ci,m,ci,1}。
104、根据岩粉样的岩性属性，将调整后的Voronoi图单元对应的岩粉样岩性属性相同的合并，提取出边界线得到矿岩界线。
本具体实施方式还包括一种采用的露天矿山矿岩界线自动圈定方法的装置，该装置包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
此外，本具体实施方式还提出了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
为说明本具体实施方式中的露天矿山矿岩界线自动圈定，下面进一步详细列举相关实施例。
实施例1
A1：某露天矿山爆破设计孔间距为4.5m，排间距为6m，影响距离参数y初始值为10.5m，调整距离参数t初始值为3.5m，不作调整。
A2：设n个岩粉样的X、Y、Z属性构成点集为{P1,P2,...,Pn}，岩粉样分布情况如图2所示，每个岩粉样都具有编号、坐标和岩性属性，岩粉样的岩性属性包含斑岩、褐铁矿、碳酸盐和黄铁矿，利用二维α-Shape法创建岩粉样的外轮廓；并向外偏移5.25m，构成需要圈定矿岩界线的范围线框，如图3所示，对需要圈定矿岩界线的范围线框进行Voronoi图划分，构成Voronoi图单元集合{V1,V2,...,Vn}，划分结果如图4所示。
A3：对Voronoi图各单元进行调整，对于Voronoi图单元V1，V1中长度大于10.5m的边的个数为0，故V1不需要调整；对于Voronoi图单元 V2，V2中长度大于10.5m的边的个数为2，故V2需要调整，V2中2条长度大于10.5m的边相邻，按第一种情况调整，交点为c1,5，即 {c1,1,c1,2,c1,3,c1,4,c1,5,c1，6,c1,7,c1,1}，将V2调整为{c1,1,c1,2,c1,3,c1,4,c1,5,c1，6,c1,7,c1,1}，如图5所示；对于Voronoi图单元V3，V3中长度大于10.5m的边的个数为 2，故V3需要调整，V3中两条长度大于10.5m的边不相邻，按第二种情况调整，两条边为c2,4,c2,5和c2,7,c2,8，即 {c2,1,c2,2,c2,3,c2,4,c2,5,c2，6,c2,7,c2,8,c2,9,c2,1}，c2,4,c2,5和c2,7,c2,8将V3分为2段，即{c2,1,c2,2,c2,3,c2,4,c2,8,c2,9,c2,1}和{c2,5,c2，6,c2,7}，该单元对应的岩粉样的位置P2到{c2,1,c2,2,c2,3,c2,4,c2,8,c2,9,c2,1}中的各边的最短垂直距离小于P2到 {c2,5,c2，6,c2,7}中的各边的最短垂直距离，将V3调整为 {c2,1,c2,2,c2,3,c2,4,c2,o,c2,q,c2,8,c2,9,c2,1}，如图6所示；Voronoi图各单元均调整后的效果如图7所示。
A4：岩粉样的岩性属性包含斑岩、褐铁矿、碳酸盐和黄铁矿，根据岩粉样的岩性属性，将调整后的Voronoi图单元对应的岩粉样岩性属性一样的合并，并提取出边界线得到矿岩界线，如图8所示，实现了不同岩性属性的岩粉样的圈出。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (5)

1.一种露天矿山矿岩界线自动圈定方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、根据岩粉样的X、Y、Z坐标属性构成点集，创建所述点集的外轮廓；并将所述外轮廓向外偏移，构成需要圈定矿岩界线的范围线框；利用所述点集对所述范围线框进行Voronoi图划分，构成Voronoi图单元集合；
S2、根据影响距离参数和调整距离参数自动调整所述Voronoi图中的单元，自动调整所述Voronoi图中的单元的过程如下：计算所述Voronoi图中每个单元中的长度大于影响距离参数的边的个数为x，若x为2，该单元需要调整，否则该单元不需要调整，根据需要调整的单元中的长度大于影响距离参数的两条边的位置关系进行调整，调整过程具体如下，
所述两条边的位置关系相邻时，设单元中的两条边交点为ci,j，即两条边的集合为{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j-1,ci,j,ci,j+1,...,ci,m,ci,1}，设边ci,j-1ci,j中到点ci,j-1的距离为调整距离参数的点为ci,o，设边ci,jci,j+1中到点ci,j+1的距离为调整距离参数的点为ci,q，则将Vi调整为{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j-1,ci,o,ci,q,ci,j+1,...,ci,m,ci,1}；
所述两条边的位置关系不相邻，设长度大于影响距离参数的所述两条边为ci,j,ci,k和ci,l,ci,h，即
{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l,ci,h,...ci,m,ci,1}，则ci,j,ci,k和ci,l,ci,h将该单元分为两段，即
{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,h,...ci,m,ci,1}和
{ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l}，设该单元对应的岩粉样位置Pi到
{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,h,...ci,m,ci,1}中的各边的最短垂直距离为e1，Pi到{ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l}中的各边的最短垂直距离为e2，根据e1和e2的大小关系调整该单元；
所述e1≥e2时，设边ci,jci,k中到点ci,k的距离为调整距离参数的点为ci,o，设边ci,lci,h中到点ci,l的距离为调整距离参数的点为ci,q，则将该单元调整为{ci,o,ci,k,ci,k+1,...,ci,i-1,ci,l,ci,q,ci,o}，当e1＜e2时，设边ci,jci,k中到点ci,j的距离为调整距离参数的点为ci,o，设边ci,lci,h中到点ci,h的距离为调整距离参数的点为ci,q，则将Vi调整为{ci,1,ci,2,ci,3,...,ci,j,ci,o,ci,q,ci,h,...ci,m,ci,1}；
S3、根据岩粉样的岩性属性将调整后的所述Voronoi图中每个单元对应的岩粉样岩性属性相同的合并，自动提取出矿岩界线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述影响距离参数为孔间距a和排间距b之和a+b；和/或，所述调整距离参数为(a+b)/3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，根据岩粉样的X、Y、Z属性构成点集，利用二维α-Shape法创建所述点集的外轮廓；和/或，根据矿山爆破的孔间距a和排间距b将所述外轮廓向外偏移(a+b)/2。
4.一种采用露天矿山矿岩界线自动圈定方法的装置，包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
5.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
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