CN112069571A - 一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，包括以下步骤：对矿山原始实景进行三维建模；使用计算机辅助设计软件将矿山开采设计文件二维转三维；使用三维地理信息平台软件将矿山原始实景模型和矿山开采三维设计模型分区分期相融合；将绿化设计文件与矿山分区分期开采模型相融合；结合复绿工程量和费用的映射关系表，计算矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用；根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理；得出绿色矿山开采立体规划方案。本发明可以解决采用虚拟现实方法构建的虚拟场景，难以对客观真实场景进行表达，无法进行精准定量分析，决策者无法准确判断开采规划方案是否适宜的技术问题。

Description

一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法

技术领域

本发明涉及矿山开发规划技术领域，具体涉及一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法。

背景技术

近年来，矿区无序开采和违章开采造成的安全隐患增多和环境破坏问题日益突出，制定和有效评估合理的矿产资源开采及开采后的生态恢复方案，对于指导绿色矿山建设、矿区有序作业，以及矿山后期的生态修复，有着非常重要的意义。绿色矿山规划方案与矿区现状的融合程度、立体化、直观性、定量化等方面，对于规划方案的有效评估会起到重要作用。在制定矿区开采进度规划方案时，如果采用AUTOCAD的传统工作方式，作业流程繁琐，方量计算误差较大。为了提高工作效率和进度计划的准确性，企业和科研单位逐渐开始采用三维信息化软件开展相关工作。

现有技术中，CN109635340A-一种基于倾斜摄影和BIM的矿山加工系统设计方法，采用的技术方案为：利用BIM(建筑信息模型)建立三维的矿山加工系统设备库、参数化结构库和辅助构件库；根据无人机倾斜摄影技术获取加工系统规划建设用地高精度倾斜摄影模型；在BIM系统内形成综合三维地理信息模型；对综合地理信息模型进行初步场地平整和规划分区；标示出外部限制因素影响区域，和内部限制因素影响区域；进行专项协同设计；进行矿山加工系统结构和设备布置；对矿山加工系统布置进行检查调整；检查布置完成的矿山加工系统BIM模型；对矿山加工系统BIM模型进行平面出图或三维出图。上述技术方案利用倾斜摄影和BIM，提供一种高效，准确多专业协同设计的大型绿色矿山加工系统设计方法，其三维可视化和模拟性能够协助建设单位确定方案，同时帮助设计人员优化设计节约设备、材料和人员投入。设计成果交付后也能够将BIM模型运用于建设和运营管理，从而实现绿色矿山建设的全生命周期管理。

但是，因为BIM模型是虚拟的建筑工程三维模型，上述技术方案采用的虚拟现实方法是依靠构建虚拟三维场景，实现矿山的数字化管理和规划方案展示。虚拟建模方法在展示客观实景和定量评价方面有一定缺陷，按照这一技术构建的虚拟场景，在矿山的真实地理位置和矿山开采量上均与现实有很大差异，难以对客观的真实场景进行表达，无法进行精准定量分析，决策者从而无法准确判断矿山开采规划方案是否适宜。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，以解决现有技术中存在的采用虚拟现实方法构建的虚拟场景难以对客观的真实场景进行表达，无法进行精准定量分析，决策者从而无法准确判断矿山开采规划方案是否适宜的技术问题。

本发明采用的技术方案是，一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法；

在第一种可实现方式中，包括以下步骤：

对矿山原始实景进行三维建模，得到矿山原始实景模型；

使用计算机辅助设计软件将矿山开采设计文件由二维图纸转为矿山开采三维设计模型；

使用三维地理信息平台软件，将矿山原始实景模型和矿山开采三维设计模型分区分期相融合，得到矿山分区分期开采模型；

将矿山开采后的绿化设计文件与矿山分区分期开采模型相融合，得到分期绿化方案；

根据分期绿化方案，结合复绿工程量和费用的映射关系表，计算矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用；

根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理；

得出绿色矿山开采立体规划方案。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，对矿山原始实景进行三维建模，具体按以下流程进行：

S11.采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集，得到矿山原始实景影像；

S12.根据矿山原始实景影像，使用三维实景建模软件建模，得到矿山原始实景模型。

结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，

将矿山开采设计文件由二维图纸转为矿山开采三维设计模型，具体按以下流程进行：

S21.使用计算机辅助设计软件读取矿山开采二维设计图纸的开采平台信息，包括开采平台的平面位置信息和标高信息；

S22.使用计算机辅助设计软件对开采平台进行重采样，生成开采平台上、下边缘的离散点，分别获取离散点的平面位置信息和标高信息；

S23.使用计算机辅助设计软件读取矿山开采设计文件中预设的第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度；

S24.使用计算机辅助设计软件根据第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度，结合步骤(2)中的离散点，将相邻两级开采平台的上、下边缘连接并闭合，生成第二开采坡面；第二开采坡面有多个；

S25.使用计算机辅助设计软件连接第二开采坡面与各级开采平台，得到含有多个多边形的图形文件；

S26.使用三维地理信息平台软件，对通过步骤S25得到的图形文件进行多边形拓扑关系检查；将完成检查的图形文件保存为空间数据格式文件，得到矿山开采三维设计模型。

结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，将矿山原始实景模型和矿山开采三维设计模型分区分期相融合，具体按以下流程进行：

S31.将矿山开采三维设计模型和矿山原始实景模型的坐标系转换为同一坐标系；

S32.按照开采设计文件，将矿山开采三维设计模型分区分期进行分解；

S33.使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山开采三维设计模型导入矿山原始实景模型；

S34.使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山开采三维设计模型、矿山原始实景模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到矿山分区分期开采模型。

结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，

将矿山开采后的绿化设计文件与矿山分区分期开采模型相融合，具体按以下流程进行：

S51.根据矿山每个开采阶段所对应的绿化设计文件，使用三维动画渲染制作软件进行建模，得到矿山每个开采阶段所对应的绿化模型；

S52.将绿化模型分别存放，设置绿化时间属性；

S53.使用三维地理信息平台软件将绿化模型分别导入到矿山分区分期开采模型中；

S54.使用三维地理信息平台软件将绿化模型、矿山分区分期开采模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到分期绿化方案。

结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，还包括：

根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理时，如果判断结果为不合理，重新生成分期绿化方案。

结合第一种可实现方式，在第七种可实现方式中，还包括：

根据矿山分区分期开采模型，使用三维地理信息平台软件对矿山分区分期开采进行三维实景可视化展示。

结合第七种可实现方式，在第八种可实现方式中，对矿山分区分期开采进行三维实景可视化展示，具体按以下流程进行：

S41.根据矿山开采三维设计模型中开采坡面和开采平台的空间位置，在三维地理信息平台软件中使用二次开发程序，将矿山原始实景依据空间位置进行修改；

S42.根据各区各期开采设计，依次转变矿山原始实景的地形后，依据开采时间属性存储修改后的矿山地形；

S43.根据展示需要，依据时间节点在三维地理信息平台软件中对矿山分区分期开采进行三维实景可视化展示。

结合第五种可实现方式，在第九种可实现方式中，还包括：

根据绿化时间属性，按时间节点分阶段在三维地理信息平台软件中进行分期绿化方案的三维可视化展示。

结合第一种可实现方式，在第十种可实现方式中，还包括：

根据矿山开采各阶段现状实景，结合绿色矿山开采立体规划方案，对矿山实际开采情况进行监管。

结合第十种可实现方式，在第十一种可实现方式中，对矿山实际开采情况进行监管，具体按以下流程进行：

S51.在矿山每一个开采阶段，采用无人机倾斜摄影技术对矿山开采现状实景进行多视角倾斜影像采集；

S52.根据采集的影像，建立矿山开采现状实景模型；

S53.将矿山开采现状实景模型和矿山分区分期开采模型进行融合；

S54.对比分析两种模型融合后没有完全重叠的位置，得出矿山开采规划方案和矿山开采实际情况的差异。

结合第十一种可实现方式，在第十二种可实现方式中，对矿山实际开采情况进行监管，包括：

越界开采监督，根据经审批后的开采范围线进行监督；

超层开采监督，根据高程方向上没有完全重叠的位置进行监督；

超量开采监督，根据越界开采、超层开采情况，通过计算机辅助设计软件和三维地理信息平台软件计算出违章开采的开采方量。

由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

1.依托无人机倾斜摄影技术和三维地理信息技术(3D GIS)，将矿山原始的真实场景与矿山开采设计文件进行立体化融合，以实景三维的方式进行矿山分区分期开采的三维实景可视化展示。客观对矿山真实场景随着开采进展的演化进行表达，便于决策者对矿山开采规划方案的适宜性做出更加准确的判断。

2.根据绿色矿山的绿化设计文件，结合矿山原始实景模型中的地形信息得到绿化模型。将绿化模型与矿山开采三维设计模型结合，得到分期绿化方案，判断矿山开采规划方案是否符合“边开采边复绿”的绿色矿山要求，从而对矿山开采规划方案的适宜性做出进一步的判断。

3.根据分期绿化方案，结合矿山复绿预算，计算复绿工程量和费用的合理性。通过先行验证分期绿化方案的实际合理性，进一步来判断矿山开采规划方案的适宜性，最终得出合适的绿色矿山开采立体规划方案。绿色矿山开采立体规划方案可以在客观评估和比选最优的矿山开采及恢复治理方案方面，给决策者提供更加直观、更加可靠的定性和定量分析。

4.在矿山每一个开采阶段，采用无人机倾斜摄影技术对矿山开采现状实景进行多视角倾斜影像采集，建立矿山开采现状实景模型，将矿山开采现状实景模型和矿山分区分期开采模型进行融合。验证矿山开采实际情况和矿山开采规划方案的一致性，对矿山的开采进度、开采监管提供更加符合实际情况的三维实景可视化展示和精准定量分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的矿山原始实景模型效果图；

图3为本发明的矿山开采设计模型二维转三维的转换效果示意图；

图4为本发明的依据矿山开采三维设计模型对矿山原始实景模型进行地形修改后的效果图；

图5为边开采边复绿的三维可视化展示效果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，包括以下步骤：

对矿山原始实景进行三维建模，得到矿山原始实景模型；

使用计算机辅助设计软件将矿山开采设计文件由二维图纸转为矿山开采三维设计模型；

使用三维地理信息平台软件，将矿山原始实景模型和矿山开采三维设计模型分区分期相融合，得到矿山分区分期开采模型；

将矿山开采后的绿化设计文件与矿山分区分期开采模型相融合，得到分期绿化方案；

根据分期绿化方案，结合复绿工程量和费用的映射关系表，计算矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用；

根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理；

得出绿色矿山开采立体规划方案。

以下对本实施例的工作原理进行详细阐述：

1.矿山原始实景模型三维建模

矿山原始实景是进行后期开采设计三维实景化和复绿规划的基础模型数据。在本实施例中，对矿山原始实景进行三维建模，具体步骤如下：

(1)采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集。无人机倾斜摄影时，根据区域内地形和地物的空间布局，以及模型精度来选择地面控制点。通常情况下依照技术规范选点，具体采用《CHZ-3004-2010-低空数字航空摄影测量外业规范》中的“4.2全野外布点”进行选点。如果遇特殊情况，比如地形条件不允许，可视情况调整地面控制点的选址。

(2)根据无人机倾斜摄影采集到的矿山原始实景影像，使用三维实景建模软件(比如context capture)建模，得到矿山原始实景模型，如图2所示。此处矿山原始实景模型反映的是矿山开采前的现状实景。

2.矿山原始实景模型和矿山开采设计文件相融合

在实际工程中，矿山开采设计文件一般是使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)绘制的二维图纸，图纸的数据为二维多边形数据。矿山原始实景模型为三维模型，模型里的数据为三维数据。为了能够让矿山原始实景模型严格依据矿山开采设计模型进行地形的演变，给决策者分阶段展示规划方案，矿山开采设计文件与矿山原始实景模型必须精准融合，这样就需要将矿山开采设计文件由二维图纸转化为三维模型。模型融合的具体步骤如下：

2.1矿山开采二维设计图纸转三维设计模型

(1)使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)读取矿山开采二维设计图纸的开采平台信息，包括开采平台的平面位置信息和标高信息。开采平台可看作多个点的组合，每个点都有自身对应的平面位置信息和标高信息。开采平台有多级，按照不同的标高信息进行分级，表明开采平台有高有低。

(2)使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)对开采平台进行重采样，生成开采平台上、下边缘的离散点，分别获取这些离散点的平面位置信息和标高信息。

(3)使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)读取开采设计文件中预设的第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度。其中，某一级开采坡面的下边缘，就是下一级开采平台的上边缘；开采平台的下边缘，就是再下一级开采坡面的上边缘。

(4)使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)根据第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度，重新组织步骤(2)中的离散点，即将相邻两级开采平台的上、下边缘连接并闭合，生成第二开采坡面。第二开采坡面有多个。

(5)使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)连接多个第二开采坡面与原设计文件中的各级开采平台，得到含有多个多边形的图形文件。

(6)使用三维地理信息平台软件(比如ArcGIS)进行多边形拓扑关系检查，主要是检查图形是否有重叠。检查完成后，将含有多个多边形的图形文件保存为空间数据格式文件(比如shapefile文件)，得到矿山开采三维设计模型，即完成了矿山开采二维设计模型到矿山开采三维设计模型的转换。如图3所示，图3左侧为矿山开采二维设计图纸，右侧为矿山开采三维设计模型。

2.2矿山开采三维设计模型与矿山原始实景模型分区分期进行融合

(1)将矿山开采三维设计模型和矿山原始实景模型的坐标系转换为同一坐标系。具体的，对于这两个三维模型，利用重合的公共点，通过布尔莎模型(也可以采用其它模型)进行计算，得到从一个坐标系转换到另一个坐标系中的平移参数、旋转参数和比例因子，根据平移参数、旋转参数和比例因子完成坐标系的转换。

(2)按照开采设计文件，将矿山开采三维设计模型分区分期分解，即按不同的开采阶段、不同的开采区域进行分解。具体的，按照各开采设计阶段的开采标高，分解不同的开采区域各开采阶段的矿山开采三维设计模型中的开采平台和开采坡面数据。比如，对于一区一期开采，开采设计文件中的开采标高为400米，则将矿山开采三维设计模型中标高400米以上的开采平台和开采坡面保存为矿山一区一期开采设计三维模型；在保存的模型中加入开采时间属性，开采时间属性为开采阶段，即第几期开采。

(3)利用三维地理信息平台软件(比如skyline)，将分解后的矿山开采三维设计模型导入矿山原始实景模型，

(4)使用三维地理信息平台软件(比如skyline)，将分解后的矿山开采三维设计模型、矿山原始实景模型进行叠加后，对平面位置进行微调，以使这两种模型的平面位置精准配准，完成矿山开采三维设计模型与矿山原始实景模型的分区分期融合，得到矿山分区分期开采模型。

3.矿山分区分期开采三维可视化展示

利用矿山分区分期开采模型，对矿山分区分期开采的情况进行三维可视化展示，供决策者对规划方案进行判断。具体步骤如下：

(1)根据矿山开采三维设计模型中开采坡面和开采平台的空间位置，在三维地理信息平台软件中(比如ArcGIS)使用二次开发程序，将矿山原始的地形，即矿山原始实景依据矿山开采三维设计模型的空间位置进行修改，如图4所示。修改时，严格按照矿山开采设计模型转换矿山原始实景的空间信息。

(2)根据各区各期开采设计，依次转变矿山原始实景的地形后，依据开采时间属性存储修改后的矿山地形。

(3)根据展示需要，依据时间节点在三维地理信息平台软件(比如skyline)中对矿山分区分期的开采情况进行展示，完成矿山分区分期开采的三维实景可视化展示。

在本实施例中，基于无人机倾斜摄影技术建立了矿山原始实景三维模型，结合地理信息技术，通过二次开发将矿山开采设计的二维图纸转化成三维模型后，再与矿山原始实景三维模型进行立体化融合，实现矿山分区分期开采的三维可视化展示。本实施例采用的技术方案，和传统的虚拟现实是完全不同的，三维可视化展示时，展示的不是虚拟现实而是真实场景。

通过三维可视化展示，可将开采设计进度分阶段呈现在矿山原始实景模型上，客观对矿山真实场景随着开采进展的演化进行表达。能够通过融合后的模型，更加精确的计算各阶段的开采方量和每一级开采台阶与坡面的开采量，进行精准定量分析，以便于决策者对矿山开采规划方案的适宜性做出更加准确的判断。

随着人们对环境保护意识的加强，“绿色矿山”的理念和要求也基本成型。绿色矿山是指在矿产资源开发全过程中，实施科学有序开采，对矿区及周边生态环境扰动控制在可控制范围内，实现环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化和矿区社区和谐化的矿山。

在本实施例中，步骤1到步骤3没有涉及到矿山开采后的复绿问题，这样决策者仅仅根据步骤1到步骤3提供的技术方案，对规划方案的适宜性进行判断，是不够全面的。为实现绿色矿山的理念，根据“边开采边复绿”的思想，在步骤3之后，继续采取以下技术方案：

4.将矿山开采后的绿化设计文件与实施例1中得到的矿山分区分期开采模型相融合，得到分期绿化方案，对分期绿化方案进行三维可视化展示，供决策者判断。

具体步骤如下：

(1)按照矿山开采的分期规划，根据矿山每个开采阶段所对应的绿化设计文件，使用三维动画渲染制作软件(比如3d Max)进行建模，得到矿山每个开采阶段所对应的绿化模型。绿化设计文件是根据国家对绿色矿山要求的相关标准(比如DZ/T 0312～0320-2018,各行业绿色矿山建设规范)，结合矿山原始实景模型中的地形信息制定的，是一种设计文件；矿山原始实景模型中的地形信息为矿山绿化的设计提供了参考。绿化模型是一种三维模型。

(2)将建好的绿化模型分别存放，设置绿化时间属性。绿化时间属性代表矿山需要进行绿化的时间段。

(3)根据绿化模型在矿山中应处于的空间位置，使用三维地理信息平台软件(比如skyline)将矿山每个开采阶段所对应的绿化模型分别导入到对应阶段的矿山分区分期开采模型。

(4)使用三维地理信息平台软件(比如skyline)将矿山每个开采阶段所对应的绿化模型、矿山分区分期开采模型进行叠加后，对平面位置进行微调，以使两种模型的平面位置精准配准，得到分期绿化方案。

(5)根据步骤(1)设置的绿化时间属性，按时间节点分阶段在三维地理信息平台软件中(比如ArcGIS)进行分期绿化方案的三维可视化展示。如图5所示，图中一个个的小圆点代表给矿山复绿时种的一棵棵树。

通过本实施例的技术方案，可以采用三维可视化展示的方式，使决策者很直观的看到矿山开采过程中各阶段分别对应的分期绿化效果，根据分期绿化方案来判断矿山开采规划方案是否符合“边开采边复绿”的绿色矿山要求，从而对矿山开采规划方案的适宜性做出进一步的判断。

矿山绿化方案从源头上来看，是依据国家对绿色矿山要求的相关标准制定出来的，仅仅是结合国家标准从理论方面制定的方案，没有考虑到实际情况中矿山绿化方案可能会受到工程预算的制约，从而不能完全达到国家标准的要求。在步骤4之后，继续采取以下技术方案：

5.根据分期绿化方案，结合复绿工程量和费用的映射关系表，计算矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用；根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理；根据判断结果，确定是否需要再次生成新的分期绿化方案。

具体的，矿山复绿费用的计算，是根据矿山开采当地的工程费用核算标准来进行的。在不同的地域(比如省、市、区县)，工程费用核算标准是不一样的，有高有低。结合实际情况可以得出一张映射关系表，表中写明了各个省、市、区县的工程费用核算标准，这个工程费用核算标准可以根据时间的变化而调整更新，在本实施例中采用人工的方式进行更新。

下面举例说明矿山复绿工程量和费用的计算过程。比如：根据分区分期复绿规划方案可以得出，在矿山完成某一个阶段的开采后，在矿山上的该区域内进行：

(1)种树：需要隔多少米种一棵树(工程量)，种什么树种，根据树的单价，算出种树所需要的工程量和费用；

(2)种草：种草的面积(工程量)乘以种草的单价，算出种草所需要的工程量和费用；

(3)修路：先把场地填平(工程量)，加上运输修路材料的费用，再加上铺路的费用，算出修路所需要的工程量和费用。

上述种树、种草、修路的工程量和费用的合计，就是矿山某一个开采阶段的复绿工程量和费用。

当计算出了矿山每一个开采阶段的复绿工程量和费用后，决策者可以根据当期所对应的预算，判断分期绿化方案是否合理。如果复绿工程量和费用大于当期预算，说明当期的绿化方案不满足实际情况的需要，不合理，需要重新生成。重新生成绿化方案的原则是减少复绿工程量，比如：减少种树的棵数、减少种草的面积、缩短修路的长度，等等；以实现在预算不足的情况下，矿山开采后的部分复绿工作。

采用本实施例的技术方案，可以供决策者结合实际预算情况，通过先行验证分期绿化方案的实际合理性，进一步来判断矿山开采规划方案的适宜性，最终得出合适的绿色矿山开采立体规划方案。绿色矿山开采立体规划方案可以在客观评估和比选最优的矿山开采及恢复治理方案方面，给决策者提供更加直观、更加可靠的定性和定量分析。

实施例2

在矿山实际开采时，会因为各种工程实际情况或者意外，使得开采的实际范围和预先规划的不完全一致。比如：在矿山某一段山体滑坡后，该段山体就不能再进行开采了；又或者，在开采过程中发现了初步勘探时没有发现的地下暗流，需要绕开。通过实施例1可得到绿色矿山开采立体规划方案，但是这种方案是否符合实际情况，还需要根据矿山实际开采情况进行后续验证。

为解决上述技术问题，在实施例1基础上进一步优化，采取以下技术方案：

在矿山每一个开采阶段，采用无人机倾斜摄影技术对矿山开采现状实景进行多视角倾斜影像采集。

根据采集的影像，建立矿山开采现状实景模型。此处矿山开采现状实景模型，反映的是矿山已经开始开采后，在某一个开采阶段矿山的现状实景。建模的方法和实施例1中矿山原始实景模型的建模方法相同。

将矿山开采现状实景模型和矿山分区分期开采模型进行融合。融合的方法和实施例1中矿山原始实景模型和矿山开采设计模型相融合的方法相同。

对比分析这两种模型融合后，没有完全重叠的位置，得出矿山开采规划方案和矿山开采实际情况的差异。

决策者可以根据矿山开采规划方案和矿山开采实际情况的差异，对前期制定的矿山开采规划方案进行总结复盘，为后续判断类似的矿山开采规划方案积累经验，以便于在后续工作中，对矿山开采规划方案的适宜性做出更为准确的判断。

同时，通过本实施例的技术方案，还可以实现对矿山的实际开采情况，比如开采进度、开采范围、开采方量进行监管，具体如下：

(1)越界开采监督：将经审批后的开采范围线与矿山开采现状实景模型进行叠加，找出没有完全重叠的位置，以发现越界开采的行为。

(2)超层开采监督：将矿山分区分期开采模型与矿山开采现状实景模型进行叠加，对比分析在高程方向上没有完全重叠的地方，得出超层开采结论，加以监督。

(3)超量开采监督：在完成越界开采和超层开采监督后，对超出开采范围的开采量，通过计算机辅助设计软件(比如Autocad)和三维地理信息平台软件(比如ArcGIS)，根据矿山开采现状实景模型和矿山开采三维设计模型，可计算出违章开采的开采方量。

通过上述步骤(1)、(2)、(3)的技术方案，可以在矿山开采监管方面实现三维实景可视化展示，并对违章开采的开采方量进行精确定量分析。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (12)

1.一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

对矿山原始实景进行三维建模，得到矿山原始实景模型；

使用计算机辅助设计软件将矿山开采设计文件由二维图纸转为矿山开采三维设计模型；

使用三维地理信息平台软件，将矿山原始实景模型和矿山开采三维设计模型分区分期相融合，得到矿山分区分期开采模型；

将矿山开采后的绿化设计文件与矿山分区分期开采模型相融合，得到分期绿化方案；

根据分期绿化方案，结合复绿工程量和费用的映射关系表，计算矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用；

根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理；

得出绿色矿山开采立体规划方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述对矿山原始实景进行三维建模，具体按以下流程进行：

S11.采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集，得到矿山原始实景影像；

S12.根据矿山原始实景影像，使用三维实景建模软件建模，得到矿山原始实景模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述将矿山开采设计文件由二维图纸转为矿山开采三维设计模型，具体按以下流程进行：

S21.使用计算机辅助设计软件读取矿山开采二维设计图纸的开采平台信息，包括开采平台的平面位置信息和标高信息；

S22.使用计算机辅助设计软件对开采平台进行重采样，生成开采平台上、下边缘的离散点，分别获取所述离散点的平面位置信息和标高信息；

S23.使用计算机辅助设计软件读取矿山开采设计文件中预设的第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度；

S24.使用计算机辅助设计软件根据所述第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度，结合步骤(2)中的离散点，将相邻两级开采平台的上、下边缘连接并闭合，生成第二开采坡面；所述第二开采坡面有多个；

S25.使用计算机辅助设计软件连接第二开采坡面与各级开采平台，得到含有多个多边形的图形文件；

S26.使用三维地理信息平台软件，对通过步骤S25得到的图形文件进行多边形拓扑关系检查；将完成检查的图形文件保存为空间数据格式文件，得到矿山开采三维设计模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述将矿山原始实景模型和矿山开采三维设计模型分区分期相融合，具体按以下流程进行：

S31.将矿山开采三维设计模型和矿山原始实景模型的坐标系转换为同一坐标系；

S32.按照开采设计文件，将矿山开采三维设计模型分区分期进行分解；

S33.使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山开采三维设计模型导入矿山原始实景模型；

S34.使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山开采三维设计模型、矿山原始实景模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到矿山分区分期开采模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述将矿山开采后的绿化设计文件与矿山分区分期开采模型相融合，具体按以下流程进行：

S51.根据矿山每个开采阶段所对应的绿化设计文件，使用三维动画渲染制作软件进行建模，得到矿山每个开采阶段所对应的绿化模型；

S52.将绿化模型分别存放，设置绿化时间属性；

S53.使用三维地理信息平台软件将所述绿化模型分别导入到矿山分区分期开采模型中；

S54.使用三维地理信息平台软件将所述绿化模型、矿山分区分期开采模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到分期绿化方案。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，还包括：

根据矿山复绿预算，判断矿山开采每个阶段的复绿工程量和费用是否合理时，如果判断结果为不合理，重新生成分期绿化方案。

7.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，还包括：

根据所述矿山分区分期开采模型，使用三维地理信息平台软件对矿山分区分期开采进行三维实景可视化展示。

8.根据权利要求7所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述对矿山分区分期开采进行三维实景可视化展示，具体按以下流程进行：

S41.根据矿山开采三维设计模型中开采坡面和开采平台的空间位置，在三维地理信息平台软件中使用二次开发程序，将矿山原始实景依据所述空间位置进行修改；

S42.根据各区各期开采设计，依次转变矿山原始实景的地形后，依据开采时间属性存储修改后的矿山地形；

S43.根据展示需要，依据时间节点在三维地理信息平台软件中对矿山分区分期开采进行三维实景可视化展示。

9.根据权利要求5所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，还包括：

根据所述绿化时间属性，按时间节点分阶段在三维地理信息平台软件中进行分期绿化方案的三维可视化展示。

10.根据权利要求1所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，还包括：

根据矿山开采各阶段现状实景，结合绿色矿山开采立体规划方案，对矿山实际开采情况进行监管。

11.根据权利要求10所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述对矿山实际开采情况进行监管，具体按以下流程进行：

S51.在矿山每一个开采阶段，采用无人机倾斜摄影技术对矿山开采现状实景进行多视角倾斜影像采集；

S52.根据采集的影像，建立矿山开采现状实景模型；

S53.将矿山开采现状实景模型和矿山分区分期开采模型进行融合；

S54.对比分析两种模型融合后没有完全重叠的位置，得出矿山开采规划方案和矿山开采实际情况的差异。

12.根据权利要求11所述的一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其特征在于，所述对矿山实际开采情况进行监管，包括：

越界开采监督，根据经审批后的开采范围线进行监督；

超层开采监督，根据高程方向上没有完全重叠的位置进行监督；

超量开采监督，根据所述越界开采、超层开采情况，通过计算机辅助设计软件和三维地理信息平台软件计算出违章开采的开采方量。

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