CN113946980A - 一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法及系统，包括获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；根据地形数据集高程特征点及地性约束线进行三角面建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；根据地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点进行和顶底三角网模型进行三角网同构，得到同构后的顶底三角网模型；根据同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到三棱柱实体模型体积；根据三棱柱实体模型体积与台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量。

Description

一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法及系统

技术领域

本发明涉及露天矿测绘工程技术领域，尤其涉及一种露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法和系统，特别是大型露天矿开挖台阶工程算量。

背景技术

在露天矿台阶开挖过程中，针对开挖工程台阶的土石方量计算是必要环节。目前，在土石方量计算过程中，广泛应用的主要是通过传统测绘方式获取数据，采用三角网法、格网法、断面法等传统方法算量。无人机摄影测量工程量计算有了实际应用，但因无人机受气象环境影响条件大及土石方量快速核算要求，不能完全替代传统外业数据测绘方式。三维激光扫描设备由于维护成本及作业环境约束要求，不便于长期稳定的服务于现阶段的生产作业需求。故发明基于新技术发展适应性阶段的大型露天矿开挖工程台阶快速高效的土石方量计算方法。现阶段土石方量计算方法不足之处主要体现在：

(1)精准算量要求下，需要进行外业采集台阶坡顶底线，外业工作量加大；

(2)外业采集台阶坡顶线数据时，台阶边帮存在一定的安全隐患，不易于测绘人员近距离的数据采集；

(3)采用传统的计算方法，需要分多个步骤计算，内业数据处理及交互繁琐。

(4)三维激光扫描、无人机测量维护成本高昂，不利于量的快速核算。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中的至少一个问题，提供一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法、系统。

为实现上述目的，本发明提供一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算方法，包括：

获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据所述地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；

根据所述地形数据集的高程特征点和地性约束线进行三角网建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；

根据所述地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点，得到同构后的顶底三角网模型；

根据所述同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到所述三棱柱实体模型体积；

根据所述三棱柱实体模型体积与所述台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量。

根据本发明的一个方面，所述构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型方法为：

根据所述地形数据集，构建同构顶底开挖边界；

通过顶部开挖边界内的三角剖分算法，将所述顶部开挖边界和开挖后的所述地性线数据作为约束条件，开挖后的所述高程特征点作为控制点，进行所述三角剖分算法，构建顶部三角网模型；

通过底部开挖边界内的所述三角剖分算法，将所述底部开挖边界和开挖前的所述地性线数据作为约束条件，开挖前的所述高程特征点作为控制点，进行所述三角剖分算法，构建底部三角网模型。

根据本发明的一个方面，所述得到同构后的顶底三角网模型方法为：

根据所述地形数据集中开挖前的所述离散高程点及所述地性线特征点，投影到所述底部三角网模型上；根据所述地形数据集中开挖后的所述离散高程点及所述地性线特征点，投影到所述顶部三角网模型上；汇总得到同构后的所述顶底三角网模型。

根据本发明的一个方面，所述运用DTM布尔运算方法为：

根据同构后的所述顶底三角网模型运用所述DTM布尔运算，提取填挖零线，将开挖前后的模型通过所述填挖零线，生成加密后的所述顶底三角网模型。

根据本发明的一个方面，所述构建填挖方三棱柱实体模型方法为：

同构所述顶底三角网模型，通过连接顶底三角面片对应的三个顶点构建直三棱柱。

根据本发明的一个方面，所述得到所述三棱柱实体模型体积方法为：

通过三棱柱体积的计算方法，计算每个三棱柱单元体积，得到填挖方三棱柱的体积。

根据本发明的一个方面，根据开挖前后的台阶坡底线得到开挖前后的所述台阶坡底线长度差和不同岩体类型开挖前后的台阶斜坡结构面坡面角，再利用断面法得到开挖前后的所述台阶坡面体积，通过开挖后的所述台阶坡面体积减去开挖前的所述台阶坡面体积得到本次开挖工程的所述台阶坡面体积，所述台阶坡面体积可为负值。

根据本发明的一个方面，所述构建同构顶底开挖边界方法为：

通过多线求交运算，得到有效开挖前后的所述台阶坡底线；

将开挖前后的所述台阶坡底线进行几何相交，通过相交运算形成所述底部开挖边界，未相交的可通过几何延伸、垂直延伸的方法使其相交；

根据所述高程特征点及所述地性线数据，根据现有地形特征，所述底部开挖边界通过不同的插值方法，得到顶部开挖边界，形成所述同构顶底开挖边界。

根据本发明的一个方面，所述多线求交运算包括以下方法：

方法一:通过一条所述台阶坡底线端点向另一条所述台阶坡底线做垂线，如果有实际的垂足，垂足为开挖前后的所述台阶坡底线的交点，否则使用方法二；

方法二:对每条开挖的所述台阶坡底线都按照其延伸方向无限延伸，如果有交点，交点为所述台阶坡底线的交点，否则使用方法三；

方法三:确定待延伸的所述台阶坡底线的端点，连接两端点形成直线段，以其中心点位圆心，其长度为直径做圆，垂直于连接线向所述台阶坡底线延伸发展方向进行偏移，交点为所述台阶坡底线的交点。

为实现上述目的，本发明提供一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算系统，包括：

数据获取模块：获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据所述地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；

三角网模型构建模块：根据所述地形数据集的高程特征点和地性约束线进行三角网建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；

三角网模型同构模块：根据所述地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点，得到同构后的顶底三角网模型；

实体模型构建模块：根据所述同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到所述三棱柱实体模型体积；

数据计算模块：根据所述三棱柱实体模型体积与所述台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量。

基于此，本发明的有益效果在于：

本发明提供的计算方法建立了基于大型露天矿台阶开挖工程土石方量外业测绘及其内业计算流程，实现了基于三角网的闭合圈立面法土石方量计算的实现。解决了大型露天矿开挖工程台阶便捷测绘算量问题，相对于传统的计算方法，保证精度要求的前提下，计算效率提升显著。

附图说明

图1示意性表示一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算方法的流程图；

图2示意性表示一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算方法的算法实现流程图；

图3示意性表示一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算系统的结构图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施方式来论述本发明的内容。应当理解，论述的实施方式仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施方式”和“一种实施方式”要被解读为“至少一个实施方式”。

图1示意性表示一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算方法的流程图。如图1所示，根据本发明的一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，包括以下步骤：

101：获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据所述地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；

102：根据所述地形数据集的高程特征点和地性约束线进行三角网建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；

103：根据所述地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点，得到同构后的顶底三角网模型；

104：根据所述同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到所述三棱柱实体模型体积；

105：根据所述三棱柱实体模型体积与所述台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量。

图2示意性表示一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算方法的算法实现流程图。

根据本发明的一种实施方式，所述大型露天矿开挖工程的开挖前后的数据源包括：开挖前台阶坡底线，开挖后台阶坡底线，开挖前高程点，开挖后高程点，开挖前地性线，开挖后地性线。

根据本发明的一种实施方式，所述构建大型露天矿开挖工程的顶底三角网模型包括：根据所述采集大型露天矿开挖工程的开挖前后的数据源，构建同构顶底开挖边界；通过顶部开挖边界内的三角剖分算法，将所述顶部开挖边界和所述开挖后地性线作为约束条件，所述开挖后高程点作为控制点，进行三角剖分算法，构建顶部三角网模型；通过底部开挖边界内的三角剖分算法，将所述底部开挖边界和所述开挖前地性线作为约束条件，所述开挖前高程点作为控制点，进行三角剖分算法，构建底部三角网模型。

根据本发明的一种实施方式，所述顶底三角网模型进行DTM布尔运算包括：所述顶底三角网模型，采用顶底三角网模型布尔运算算法，提取填挖零线，填挖零线即填方和挖方的分界线，将开挖前后的模型通过填挖零线进行切割，生成加密后的顶底三角网模型。

根据本发明的一种实施方式，所述构建大型露天矿开挖工程的填挖方三棱柱实体模型包括：根据所述加密后的顶底三角网模型，构建三棱柱实体模型根据加密后的顶底三角网模型，构建三棱柱实体模型。加密后的顶底三角网模型通过同构，顶底面具备同样的几何结构特征，在三维正视投影下，通过连接顶底三角面片对应的三个顶点构建直三棱柱。

根据本发明的一种实施方式，所述得到大型露天矿开挖工程的台阶坡面体积包括：根据所述开挖前后台阶坡底线得到开挖前后台阶坡底线长度差和开挖前后台阶斜坡结构面坡面角，再利用断面法得到开挖前后的台阶坡面体积，通过所述开挖后的台阶坡面体积减去所述开挖前的台阶坡面体积得到本次开挖工程台阶坡面体积，此值可以为负值。

根据本发明的一种实施方式，所述大型露天矿开挖工程的开挖工程量包括：所述填挖方三棱柱的体积与所述台阶坡面体积共同构成大型露天矿开挖工程的开挖工程量。

根据本发明的一种实施方式，所述构建同构顶底开挖边界包括：通过多线求交运算，得到有效的开挖前后台阶坡底线；将所述开挖前后的台阶坡底线进行几何相交，通过相交运算形成底部开挖边界，未相交的可通过几何延伸、垂直延伸的方法使其相交；根据所述开挖前高程点及地性线，根据现有地形特征，底部开挖边界通过不同的插值方法，得到顶部开挖边界，形成所述同构顶底开挖边界。

根据本发明的一种实施方式，所述多线求交运算包括：

因外业数据采集的不确定因素，导致开挖台阶坡底线在二维空间为相交和不相交两种状态，其中相交的情况下，直接用求交计算，不想交的情况下通过插值延伸使其相交；自动插值有：第一步先找点，第二步插值。

方法1：垂直延伸，用一条台阶坡底线端点(起始点、结束点)直接向另一条台阶坡底线直接做垂线，若有实际的垂足，即实相交，垂足则为开挖前后台阶坡底线的交点；若无实际的垂足，即虚相交，则无果，换其他方法。

方法2：几何延伸，对每条台阶坡底线都按照其延伸方向无限延伸，若有交点，则交点为最终台节点；若无交点，换用其他方法。

方法3：偏移延伸，确定待延伸台阶坡底线的端点，连接两端点形成直线段，以其中心点位圆心，其长度为直径做圆，垂直于连接线向台阶坡底线延伸发展方向进行偏移，找到切点，即为交点。

通过以上方法找到多段线交点后，对其按照一定搜索半径(一般为测量点采集点距)搜索高程特征点，进行插值。

实施方式的有益效果在于：

本发明提供的计算方法建立了基于大型露天矿台阶开挖工程土石方量外业测绘及其内业计算流程，实现了基于三角网的闭合圈立面法土石方量计算的实现。解决了大型露天矿开挖工程台阶便捷测绘算量问题，相对于传统的计算方法，保证精度要求的前提下，计算效率提升显著。

图3示意性表示一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算系统的结构图。

为实现上述目的，本发明还提供了一种大型露天矿开挖台阶土石方量计算系统，该系统包括：

数据获取模块：获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据所述地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；

三角网模型构建模块：根据所述地形数据集的高程特征点和地性约束线进行三角网建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；

三角网模型同构模块：根据所述地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点，得到同构后的顶底三角网模型；

实体模型构建模块：根据所述同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到所述三棱柱实体模型体积；

数据计算模块：根据所述三棱柱实体模型体积与所述台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量

根据本发明的一种实施方式，数据获取模块采集得到的大型露天矿开挖工程的开挖前后的数据源包括：开挖前台阶坡底线，开挖后台阶坡底线，开挖前高程点，开挖后高程点，开挖前地性线，开挖后地性线。

根据本发明的一种实施方式，三角网模型构建模块中构建大型露天矿开挖工程的顶底三角网模型的过程包括：根据所述采集大型露天矿开挖工程的开挖前后的数据源，构建同构顶底开挖边界，通过多线求交运算，得到有效的开挖前后台阶坡底线，将所述开挖前后的台阶坡底线进行几何相交，通过相交运算形成底部开挖边界，未相交的可通过几何延伸、垂直延伸的方法使其相交，根据所述开挖前高程点及地性线，根据现有地形特征，底部开挖边界通过不同的插值方法，得到顶部开挖边界，形成所述同构顶底开挖边界；通过顶部开挖边界内的三角剖分算法，将所述顶部开挖边界和所述开挖后地性线作为约束条件，所述开挖后高程点作为控制点，进行三角剖分算法，构建顶部三角网模型；通过底部开挖边界内的三角剖分算法，将所述底部开挖边界和所述开挖前地性线作为约束条件，所述开挖前高程点作为控制点，进行三角剖分算法，构建底部三角网模型。

根据本发明的一种实施方式，实体模型构建模块中构建大型露天矿开挖工程的填挖方三棱柱实体模型过程包括：将所述顶底三角网模型，采用顶底三角网模型布尔运算算法，提取填挖零线，将开挖前后的模型通过填挖零线进行切割，生成加密后的顶底三角网模型。根据所述加密后的顶底三角网模型，形成同构的开挖台阶顶底面三角网模型，对同构的顶底三角面片对应的三个顶点进行连接，形成三棱柱实体模型单元，从而表述整个台阶三棱柱实体模型。

根据本发明的一种实施方式，数据计算模块中通过计算得到大型露天矿开挖工程的开挖量的过程包括：通过三棱柱体积的计算方法，计算每个三棱柱单元体积，得到填挖方三棱柱的体积。根据所述开挖前后台阶坡底线得到开挖前后台阶坡底线长度差和开挖前后台阶斜坡结构面坡面角，再利用断面法得到开挖前后的台阶坡面体积，通过所述开挖后的台阶坡面体积减去所述开挖前的台阶坡面体积得到本次开挖工程台阶坡面体积，此值可以为负值。所述填挖方三棱柱的体积与所述台阶坡面体积共同构成大型露天矿开挖工程的开挖工程量。

根据本发明的一种实施方式，所述构建同构顶底开挖边界包括：

通过多线求交运算，得到有效的开挖前后台阶坡底线；

将所述开挖前后的台阶坡底线进行几何相交，通过相交运算形成底部开挖边界，未相交的可通过几何延伸、垂直延伸的方法使其相交；

根据所述开挖前高程点及地性线，根据现有地形特征，底部开挖边界通过不同的插值方法，得到顶部开挖边界，形成所述同构顶底开挖边界。

根据本发明的一种实施方式，所述多线就交运算包括

因外业数据采集的不确定因素，导致开挖台阶坡底线在二维空间为相交和不相交两种状态，其中相交的情况下，直接用求交计算，不相交的情况下通过插值延伸使其相交，自动插值有：第一步先找点，第二步插值。

方法1：垂直延伸，用一条台阶坡底线端点(起始点、结束点)直接向另一条台阶坡底线直接做垂线，若有实际的垂足，即实相交，垂足则为开挖前后台阶坡底线的交点；若无实际的垂足，即虚相交，则无果，换其他方法。

方法2：几何延伸，对每条台阶坡底线都按照其延伸方向无限延伸，若有交点，则交点为最终台节点；若无交点，换用其他方法。

方法3：偏移延伸，确定待延伸台阶坡底线的端点，连接两端点形成直线段，以其中心点位圆心，其长度为直径做圆，垂直于连接线向台阶坡底线延伸发展方向进行偏移，找到切点，即为交点。

通过以上方法找到多段线交点后，对其按照一定搜索半径搜索高程特征点，进行插值。

对不满足条件的开挖台阶坡底线、地性约束线等进行数据预处理，根据生产现场实际情况，通过自动插值进行垂直距离延伸、最近距离延伸。

对每条多段线各直线段两两计算，求交得到交点，再进行收尾点闭合追踪，形成多个闭合区域，选取指定实际的封闭区域，其边界线则为开挖边界。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的计算方法建立了基于大型露天矿台阶开挖工程土石方量外业测绘及其内业计算流程，实现了基于三角网的闭合圈立面法土石方量计算的实现。解决了大型露天矿开挖工程台阶便捷测绘算量问题，相对于传统的计算方法，保证精度要求的前提下，计算效率提升显著。

由此可知，本发明所提供的大型露天矿开挖台阶土石方量计算方法、系统，有效的解决了上述现有技术中的多个技术问题，通过深入研究国内外土石方工程量计算方法的基础上，结合大型露天矿对开挖工程台阶特点及其测算需求，建立了基于大型露天矿台阶开挖工程土石方量外业测绘及其内业计算流程，实现了基于三角网的闭合圈立面法土石方量计算的实现。解决了大型露天矿开挖工程台阶便捷测绘算量问题，相对于传统的计算方法，保证精度要求的前提下，计算效率提升显著。

最后说明的是，以上优选实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施方式已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，包括：

获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据所述地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；

根据所述地形数据集的高程特征点和地性约束线进行三角网建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；

根据所述地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点，得到同构后的顶底三角网模型；

根据所述同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到所述三棱柱实体模型体积；

根据所述三棱柱实体模型体积与所述台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量。

2.根据权利要求1所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型方法为：

根据所述地形数据集，构建同构顶底开挖边界；

通过顶部开挖边界内的三角剖分算法，将所述顶部开挖边界和开挖后的所述地性线数据作为约束条件，开挖后的所述高程特征点作为控制点，进行所述三角剖分算法，构建顶部三角网模型；

通过底部开挖边界内的所述三角剖分算法，将所述底部开挖边界和开挖前的所述地性线数据作为约束条件，开挖前的所述高程特征点作为控制点，进行所述三角剖分算法，构建底部三角网模型。

3.根据权利要求2所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述得到同构后的顶底三角网模型方法为：

根据所述地形数据集中开挖前的所述离散高程点及所述地性线特征点，投影到所述底部三角网模型上；根据所述地形数据集中开挖后的所述离散高程点及所述地性线特征点，投影到所述顶部三角网模型上；汇总得到同构后的所述顶底三角网模型。

4.根据权利要求1所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述运用DTM布尔运算方法为：

根据同构后的所述顶底三角网模型运用所述DTM布尔运算，提取填挖零线，将开挖前后的模型通过所述填挖零线，生成加密后的所述顶底三角网模型。

5.根据权利要求1所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述构建填挖方三棱柱实体模型方法为：

根据所述同构后的顶底三角网模型，连接顶底三角面片对应的三个顶点构建直三棱柱。

6.根据权利要求1所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述得到所述三棱柱实体模型体积方法为：

通过三棱柱体积的计算方法，计算每个三棱柱单元体积，得到填挖方三棱柱的体积。

7.根据权利要求3所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，根据开挖前后的台阶坡底线得到开挖前后的所述台阶坡底线长度差和不同岩体类型开挖前后的台阶斜坡结构面坡面角，再利用断面法得到开挖前后的所述台阶坡面体积，通过开挖后的所述台阶坡面体积减去开挖前的所述台阶坡面体积得到本次开挖工程的所述台阶坡面体积，所述台阶坡面体积可为负值。

8.根据权利要求7所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述构建同构顶底开挖边界方法为：

通过多线求交运算，得到有效开挖前后的所述台阶坡底线；

将开挖前后的所述台阶坡底线进行几何相交，通过相交运算形成所述底部开挖边界，未相交的可通过几何延伸、垂直延伸的方法使其相交；

根据所述高程特征点及所述地性线数据，所述底部开挖边界通过不同的插值方法，得到顶部开挖边界，形成所述同构顶底开挖边界。

9.根据权利要求8所述的大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算方法，其特征在于，所述多线求交运算包括以下方法：

方法一:通过一条所述台阶坡底线的端点向另一条所述台阶坡底线做垂线，如果有实际的垂足，垂足为开挖前后的所述台阶坡底线的交点，否则使用方法二；

方法二:对每条开挖的所述台阶坡底线都按照其延伸方向无限延伸，如果有交点，交点为所述台阶坡底线的交点，否则使用方法三；

方法三:确定待延伸的所述台阶坡底线的端点，连接两端点形成直线段，以其中心点位圆心，其长度为直径做圆，垂直于连接线向所述台阶坡底线延伸发展方向进行偏移，交点为所述台阶坡底线的交点。

10.一种大型露天矿开挖工程台阶土石方量计算系统，其特征在于，包括：

数据获取模块：获取大型露天矿开挖工程台阶开挖前后的地性线数据、地形和边界线数据，汇总形成地形数据集，根据所述地形数据集确定开采边界范围和台阶坡面体积；

三角网模型构建模块：根据所述地形数据集的高程特征点和地性约束线进行三角网建模，构建大型露天矿开挖工程前后的顶底三角网模型；

三角网模型同构模块：根据所述地形数据集中开挖前后的离散高程点及地性线特征点，得到同构后的顶底三角网模型；

实体模型构建模块：根据所述同构后的顶底三角网模型，运用DTM布尔运算，构建填挖方三棱柱实体模型，得到所述三棱柱实体模型体积；

数据计算模块：根据所述三棱柱实体模型体积与所述台阶坡面体积，确定大型露天矿开挖工程台阶体积，得到总的土石方填挖量。

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