CN114429529B - 三维地质模型生成方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种三维地质模型生成方法、装置、电子设备和存储介质，其中，方法包括：通过获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置，实现根据各钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标，从而根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据，在根据矿山地表模型确定多个采样点位置的地表坐标之后，根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。由此，可实现与矿山地表模型融合的三维地质模型设计，得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型。

Description

三维地质模型生成方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本发明涉及地质建模技术领域，尤其涉及一种三维地质模型生成方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

在地质矿产勘探及其信息化过程中，三维地质建模一直是一个重要的研究方向。相关技术中，通常采用对矿床进行实地勘探后，采集地质勘探数据，进而通过导入地质勘探数据，制作基于矿床的三维地质模型。

但这种基于矿床的三维地质模型，携带的信息量有限，无法满足开采的需要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种三维地质模型生成方法，以实现基于采样点位置的地表坐标和煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型，便于开采过程中开采计划的设定和执行。

本发明的第二个目的在于提出一种三维地质模型生成装置。

本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。

本发明的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。

本发明的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种三维地质模型生成方法，包括：

获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在所述矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置；

根据各所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

根据各所述钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

根据所述矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标；

根据所述多个采样点位置的地表坐标，以及所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种三维地质模型生成装置，包括：

获取模块，用于获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在所述矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置；

处理模块，用于根据各所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

第一确定模块，用于根据各所述钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

第二确定模块，用于根据所述矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标；

生成模块，用于根据所述多个采样点位置的地表坐标，以及所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的方法。

为了实现上述目的，本发明第六方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面所述的方法。

为了实现上述目的，本发明第七方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

本发明实施例所提供的技术方案包含如下的有益效果：

通过获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置，实现根据各钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标，从而根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据，在根据矿山地表模型确定多个采样点位置的地表坐标之后，根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。由此，可实现与矿山地表模型融合的三维地质模型设计，得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型，便于开采过程中开采计划的设定和执行。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例所提供的一种三维地质模型生成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种三维地质模型生成方法的流程示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种钻孔中所含煤层的位置坐标的示意图；

图4为本发明实施例所提供的另一种三维地质模型生成方法的流程示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种三维地质模型生成装置的结构示意图；以及

图6为本发明实施例提供的一个电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的三维地质模型生成方法、装置、电子设备和存储介质。

图1为本发明实施例所提供的一种三维地质模型生成方法的流程示意图。

相关技术中，通常采用对矿床进行实地勘探后，采集地质勘探数据，进而通过导入地质勘探数据，制作基于矿床的三维地质模型。但这种基于矿床的三维地质模型，携带的信息量有限，无法满足开采的需要。

针对这一问题，本发明实施例提供了三维地质模型生成方法，以实现基于采样点位置的地表坐标和煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型，便于开采过程中开采计划的设定和执行，如图1所示，该三维地质模型生成方法包括以下步骤：

步骤101，获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置。

需要说明的是，本发明实施例提供的三维地质模型生成方法，可以由三维地质模型生成装置执行。该三维地质模型生成装置可以为电子设备，也可以被配置在电子设备中。其中，电子设备可以包括智能手机、个人计算机以及车载终端等，本实施例对此不进行限定。其中，上述车载终端是指可以安装在车辆中的终端设备，例如智能车载系统。

其中，矿山境界，即矿山开采境界，是指露天采场开采结束时的空间轮廓，可以用拐点坐标表示。矿山地表模型是指用于指示矿山地表形态的三维模型，包含矿山全貌地表坐标数据。钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的操作，本实施例中提及的钻孔可以理解为在地质勘查工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔。

作为一种可能的实现方式，矿山地表模型可以是矿山境界内地表的点云图，矿山地表模型基于XYZ直角坐标系建立，其中，X轴和Y轴平行于地平面，Z轴坐标表征地表的海拔高度，从而点云图中X轴和Y轴坐标可以对应到经纬度，Z轴坐标可以对应到海拔高度。

可选地，可以在预设时间周期内，采用无人机和/或车载终端设备对矿山境界内的矿山地表进行扫描，以得到用于指示矿山地表形态的矿山地表模型。其中，车载终端设备可以包括三维激光扫描设备、毫米波雷达、超声波雷达等等。例如，可以利用无人机周期性地对矿山境界内的矿山地表进行扫描，以得到矿山地表模型。需要说明的是，由于矿山境界可以用拐点坐标表示，从而可以将拐点坐标用表格的形式进行表示，如表1所示。

表1 拐点坐标表

拐点编号	X坐标	Y坐标	Z坐标
				xx	xx	xx	xx

可以理解的是，表1及后续各表格中“xx”，示意性表示取值。但“xx”并不表明对应位置仅包含两位字符，本领域技术人员知晓，可以为一位字符，也可以为三位或者更多位字符，本实施例中对此不作限定。

需要说明的是，拐点编号为地质勘探含煤区域边界的钻孔标号。也就是说，用于表示矿山境界的拐点坐标也是钻孔坐标。

可选地，各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置的获取方式可以为地质勘探部门依据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）、《固体矿产地质勘查规范总则》（GB/T13908-2002）等规范，采用钻孔的方式进行实地勘察，确定矿山境界，并记录矿山境界内的钻孔位置信息，从而确定各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置信息。可选地，各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置信息也可以用表格的形式进行表示，如表2所示。

表2 钻孔位置信息表

钻孔编号	X坐标	Y坐标	Z坐标	钻孔深度	钻孔倾角
						xx	xx	xx	xx	xx	xx

步骤102，根据各钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标。

其中，岩芯是指根据地质工作或工程的需要，使用取芯工具，如取芯环状筒式钻头等，从地下取出供测试用的大致呈圆柱形的地下物质试块。在本实施例中，可以基于各钻孔的钻孔位置信息，抽取各钻孔的岩芯，从而得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标。

作为一种可能的实现方式，可以通过抽取岩芯进行煤质化验，以确定岩芯所含煤层在岩芯中的位置，从而根据岩芯所含煤层在岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标。

步骤103，根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。

需要说明的是，由于不可能对矿山境界内的所有位置点进行钻孔，也就是说不可能通过钻孔和抽取岩芯的方式得到矿山境界内的所有位置点所含煤层在地下分布的煤层坐标数据。因此，还需要根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定矿山境界内的所有位置点所含煤层在地下分布的煤层坐标数据。也就是说，需要根据有限的位置点所含煤层的煤层位置坐标，确定矿山境界内的所有位置点所含煤层在地下分布的煤层坐标数据。作为一种可能的实现方式，可以针对有限的位置点所含煤层的煤层位置坐标进行插值，以得到矿山境界内的所有位置点所含煤层在地下分布的煤层坐标数据。在本实施例中，可以根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，采用空间插值算法确定矿山境界内所含煤层在地下分布的煤层坐标数据。例如，可以采用克里格方法对各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标进行插值，以得到对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。

步骤104，根据矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标。

其中，采样点为矿山地表模型中的任意一位置点，本实施例中对此不作限制。作为一种可能的实现方式，可以基于矿山地表模型所在的三维的坐标系进行采样，以得到多个采样点。在该三维的坐标系中可以确定出x轴和y轴所在的二维平面，从而这多个采样点可以在该二维平面上的投影等间隔分布，或者不等间隔分布，本实施例中对此不作限制。

由于矿山地表模型中包含矿山全貌地表坐标数据，从而可以基于矿山地表模型确定多个采样点位置的地表坐标，以便将各钻孔对应煤层在地下分布的煤层坐标数据与采样点位置的地表坐标进行对应，得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型。

步骤105，根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。

在本实施例中，可以将各钻孔对应煤层在地下分布的煤层坐标数据与采样点位置的地表坐标进行对应，以得到煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，从而根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型。

作为一种可能的实现方式，由于矿山地表模型中包含多个地表坐标数据，从而可以直接基于煤层坐标数据中的横坐标，确定与煤层坐标数据中的横坐标匹配的地表坐标数据，以及基于煤层坐标数据中的纵坐标，确定与煤层坐标数据中的纵坐标匹配的地表坐标数据，进而将煤层坐标数据与横坐标和纵坐标均匹配的地表坐标数据进行拼接，以得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型。相类似地，也可以基于矿山地表模型中采样点位置的地表坐标中的横纵坐标，确定煤层坐标数据中与矿山地表模型中的采样点位置的地表坐标中的横纵坐标匹配的煤层坐标，从而得到煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，将采样点位置的地表坐标与所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接，以得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型。需要说明的是，由于横纵坐标，即前述的X轴坐标和Y轴坐标，可以表征经纬度，从而矿山地表模型中的采样点，与煤层坐标数据中具有匹配经纬度的采样点相对应，即针对矿山地表模型中的采样点，和煤层坐标数据中的采样点需要在经纬度误差不超过设定阈值的情况下，确定为两者相互对应。其中，中，对于设定阈值的具体取值本实施例并没有做出限定，可选地，可以根据人工经验进行设定，例如，可以将设定阈值设定为1，或者，也可以根据实际应用需求进行动态调整，本实施例中对此不作限制。

本实施例中，通过获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置，实现根据各钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标，从而根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据，在根据矿山地表模型确定多个采样点位置的地表坐标之后，根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。由此，可实现与矿山地表模型融合的三维地质模型设计，得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型，便于开采过程中开采计划的设定和执行。

为了清楚说明上一实施例中是如何确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据的，本实施例提供了另一种三维地质模型生成方法，图2为本发明实施例所提供的另一种三维地质模型生成方法的流程示意图。

如图2所示，该三维地质模型生成方法可以包括以下步骤：

步骤201，获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置。

需要说明的是，步骤201的执行过程可以参见上一实施例中步骤101的执行过程，原理相同，在此不再赘述。

步骤202，针对任意的一个钻孔的钻孔位置，抽取岩芯进行煤质化验，以得到岩芯中各层的煤质属性数据。

其中，岩芯是指根据地质工作或工程的需要，使用取芯工具，如取芯环状筒式钻头等，从地下取出供测试用的大致呈圆柱形的地下物质试块。在本实施例中，可以针对任意的一个钻孔的钻孔位置，抽取该钻孔的岩芯，从而得到煤岩样本，进而对煤岩样本进行煤质化验，即进行化验水分、烘干制样，以及分析水、灰分、挥发分和发热量中的至少一个，以得到岩芯中各层的煤质属性数据。需要说明的是，为了区分岩芯中不同的煤层，可以对岩芯中各煤层进行编号，从而岩芯中各煤层都有其唯一的煤层编号。

步骤203，根据岩芯中各层的煤质属性数据，确定岩芯所含煤层在岩芯中的位置。

在本实施例中，可以基于岩芯中各层的煤质属性数据，确定岩芯所含煤层在岩芯中的位置。作为一种可能的实现方式，可以基于岩芯中各层的煤质属性数据，判断该层是否为煤层，在该层为煤层的情况下，记录该层在岩芯中的位置。

步骤204，根据岩芯所含煤层在岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标，其中，各钻孔中所含煤层的位置坐标包括煤层顶板坐标和煤层底板坐标。

在本实施例中，可以根据岩芯所含煤层在岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标，其中，各钻孔中所含煤层的位置坐标包括煤层顶板坐标和煤层底板坐标。作为一种可能的实现方式，针对任意的一个钻孔的钻孔位置，可以由地表开始往下依次记录各钻孔中所含煤层的煤层编号、煤层顶板坐标和煤层底板坐标，以确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标。可选地，各钻孔中所含煤层的煤层信息可以用表格的形式进行表示，如表3所示。

表3 煤层信息表

钻孔编号	煤层编号	顶板坐标	底板坐标	岩性	可采煤层
						xx	xx	xx	xx	xx	是/否

为了清楚说明各钻孔中所含煤层的位置坐标中煤层顶板坐标和煤层底板坐标之间的关系，本实施例提供了如图3所示的一种钻孔中所含煤层的位置坐标的示意图。如图3所示，距离地表较近的煤层坐标为煤层顶板坐标，距离地表较远的煤层坐标为煤层底板坐标。

步骤205，采用空间插值算法，将至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标进行插值以得到各钻孔的插值顶板坐标，以及将至少两个钻孔对应的煤层位置坐标中的煤层底板坐标进行插值以得到各钻孔的插值底板坐标。

在本实施例中，为了得到矿山境界内的所有位置点所含煤层在地下分布的煤层坐标数据，可以采用空间插值算法，将至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标进行插值以得到各钻孔的插值顶板坐标，以及将至少两个钻孔对应的煤层位置坐标中的煤层底板坐标进行插值以得到各钻孔的插值底板坐标。例如，可以采用克里格方法对至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标和煤层底板坐标进行插值，以得到各钻孔的插值顶板坐标和插值底板坐标。具体方法如下：

假设

是所研究区域内任意一点,

是该点的测量值，在所研究的区域内一共有n个实测点，即

，那么对于任意待估点或待估块段V的实测值

，其估计值

是通过该待估点或待估块段影响范围内的n个有效样本值

的线性组合来表示，即

式中，

为权重系数，是各已知样本

在估计

时影响大小的系数，而估计值

的好坏主要取决于怎样计算或选取

。

在求取权重系数时必须满足两个条件，一是使

的估计是无偏的，即偏差的数学期望为0；二是使

的估计是最优的，即使估计值

和实际值

之间的平方和最小，在数学上，这两个条件可表示为

步骤206，根据各钻孔的插值顶板坐标，以及各钻孔的插值底板坐标，生成对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。

由于可以采用空间插值算法得到各钻孔的插值顶板坐标，以及各钻孔的插值底板坐标，从而可以基于各钻孔的插值顶板坐标，以及各钻孔的插值底板坐标，生成矿山境界内的所有位置点所含煤层在地下分布的煤层坐标数据，即对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。可以理解的是，由于各钻孔中存在的煤层是不同的，从而采用空间插值算法得到的各钻孔的插值顶板坐标，以及各钻孔的插值底板坐标也是不同的。

步骤207，根据矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标。

步骤208，根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。

需要说明的是，步骤207-208的执行过程可以参见上一实施例中步骤104-105的执行过程，原理相同，在此不再赘述。

本实施例中，通过针对任意的一个钻孔的钻孔位置，抽取岩芯进行煤质化验，以得到岩芯中各层的煤质属性数据，实现根据岩芯中各层的煤质属性数据，确定岩芯所含煤层在岩芯中的位置，从而根据岩芯所含煤层在岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标，其中，各钻孔中所含煤层的位置坐标包括煤层顶板坐标和煤层底板坐标，进而在采用空间插值算法，将至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标进行插值以得到各钻孔的插值顶板坐标，以及将至少两个钻孔对应的煤层位置坐标中的煤层底板坐标进行插值以得到各钻孔的插值底板坐标后，根据各钻孔的插值顶板坐标，以及各钻孔的插值底板坐标，生成对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。由此，可得到矿山境界内所含煤层在地下分布的煤层坐标数据。

为了清楚说明上述实施例中是如何确定多个采样点位置的地表坐标，以及如何生成三维地质模型的，本实施例提供了另一种三维地质模型生成方法，图4为本发明实施例所提供的另一种三维地质模型生成方法的流程示意图。

如图4所示，该三维地质模型生成方法可以包括以下步骤：

步骤401，获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置。

步骤402，根据各钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标。

步骤403，根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。

需要说明的是，步骤401-403的执行过程可以参见上述实施例中步骤101-103的执行过程，原理相同，在此不再赘述。

步骤404，对矿山地表模型中的多个点云数据进行分块处理，以得到多个网格块，其中，各网格块的尺寸为设定尺寸。

在本实施例中，矿山地表模型中包含多个点云数据，可以对矿山地表模型中的多个点云数据进行分块处理，以得到多个网格块，其中，各网格块的尺寸为设定尺寸。可以理解的是，针对点云数据进行分块处理得到的网格块可以是规则的立方体，如长方体、正方体等，也可以是不规则的立方体，本实施例中对此不做限制。

步骤405，在网格块内有多个点云数据的情况下，确定点云数据的质心，以将质心的坐标数据作为网格块对应的采样点位置的地表坐标。

需要说明的是，一个网格块对应一个采样点。在本实施例中，响应于网格块内有多个点云数据，可以通过确定各点云数据的质心，来确定该网格块对应的采样点位置的地表坐标。例如，可以将确定的网格块内的多个点云数据的质心的坐标数据作为该网格块对应的采样点位置的地表坐标。

步骤406，在网格块内仅有一个点云数据的情况下，将一个点云数据的坐标数据作为网格块对应的采样点位置的地表坐标。

在本实施例中，响应于网格块内仅有一个点云数据，可以将这个点云数据的坐标数据确定为该网格块对应的采样点位置的地表坐标。

步骤407，针对任意的一个采样点位置的地表坐标，根据采样点位置的地表坐标中的横坐标，确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，以及根据采样点位置的地表坐标中的纵坐标，确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，以得到煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标。

由于上述步骤已经确定了各采样点的地表坐标，从而可以基于各采样点的地表坐标，确定煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标。具体地，可以针对任意的一个采样点位置的地表坐标，根据采样点位置的地表坐标中的横坐标，确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，也就是说，确定的煤层坐标中的横坐标与采样点位置的地表坐标中的横坐标一致。以及根据采样点位置的地表坐标中的纵坐标，确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，也就是说，确定的煤层坐标中的纵坐标与采样点位置的地表坐标中的纵坐标一致。

需要说明的是，上述基于采样点位置的地表坐标中的横坐标确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，和基于采样点位置的地表坐标中的纵坐标确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标的执行顺序，本实施例并没有做出限定，可选地，可以先基于采样点位置的地表坐标中的横坐标确定出煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，再针对煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，基于采样点位置的地表坐标中的纵坐标确定出其中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，从而得到煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，也可以先基于采样点位置的地表坐标中的纵坐标确定出煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，再针对煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，基于采样点位置的地表坐标中的横坐标确定出其中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，从而得到煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，还可以在基于采样点位置的地表坐标中的横坐标确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标的同时，基于采样点位置的地表坐标中的纵坐标确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，再从确定的煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标和煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标找到共存的煤层坐标，即为煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，等等。

步骤408，将采样点位置的地表坐标与煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接，以得到三维地质模型。

在本实施例中，可以采用将采样点位置的地表坐标与煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接的方式得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型。

本实施例中，通过对矿山地表模型中的多个点云数据进行分块处理，以得到多个网格块，其中，各网格块的尺寸为设定尺寸，从而在网格块内有多个点云数据的情况下，确定点云数据的质心，以将质心的坐标数据作为网格块对应的采样点位置的地表坐标，以及在网格块内仅有一个点云数据的情况下，将一个点云数据的坐标数据作为网格块对应的采样点位置的地表坐标，进而针对任意的一个采样点位置的地表坐标，根据采样点位置的地表坐标中的横坐标，确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，以及根据采样点位置的地表坐标中的纵坐标，确定煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，以得到煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，并将采样点位置的地表坐标与煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接，以得到三维地质模型。由此，可实现基于矿山地表模型确定多个采样点位置的地表坐标，以及基于多个采样点位置的地表坐标和煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标生成三维地质模型。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种三维地质模型生成装置。

图4为本发明实施例提供的一种三维地质模型装置生成的结构示意图。

如图5所示，该三维地质模型生成装置包括：获取模块51、处理模块52、第一确定模块53、第二确定模块54和生成模块55。

获取模块51，用于获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在所述矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置；

处理模块52，用于根据各所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

第一确定模块53，用于根据各所述钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

第二确定模块54，用于根据所述矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标；

生成模块55,用于根据所述多个采样点位置的地表坐标，以及所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述处理模块52，包括：

处理单元521，用于针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯进行煤质化验，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据；

第一确定单元522，用于根据所述岩芯中各层的煤质属性数据，确定所述岩芯所含煤层在所述岩芯中的位置；

第二确定单元523，用于根据所述岩芯所含煤层在所述岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述处理单元521，还用于：

针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到煤岩样本；

对所述煤岩样本进行化验水分、烘干制样，以及测量分析水、灰分、挥发分和发热量中的至少一个，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，各所述钻孔中所含煤层的位置坐标包括煤层顶板坐标和煤层底板坐标，所述第一确定模块53，包括：

插值单元531，用于采用空间插值算法，将至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标进行插值以得到各钻孔的插值顶板坐标，以及将至少两个钻孔对应的煤层位置坐标中的煤层底板坐标进行插值以得到各钻孔的插值底板坐标；

生成单元532，用于根据各钻孔的所述插值顶板坐标，以及各钻孔的所述插值底板坐标，生成对应煤层在地下分布的煤层坐标数据。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述矿山地表模型中包含多个点云数据，所述第二确定模块54，还用于：

对所述点云数据进行分块处理，以得到多个网格块；其中，各所述网格块的尺寸为设定尺寸；

在所述网格块内有多个所述点云数据的情况下，确定所述点云数据的质心，以将所述质心的坐标数据作为所述网格块对应的采样点位置的地表坐标；

在所述网格块内仅有一个所述点云数据的情况下，将一个所述点云数据的坐标数据作为所述网格块对应的采样点位置的地表坐标。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述生成模块55，包括：

第三确定单元551，用于针对任意的一个所述采样点位置的地表坐标，根据所述采样点位置的地表坐标中的横坐标，确定所述煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，以及根据所述采样点位置的地表坐标中的纵坐标，确定所述煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，以得到所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标；

拼接单元552，用于将所述采样点位置的地表坐标与所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接，以得到三维地质模型。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述获取模块51，还用于：

在预设时间周期内，采用无人机和/或车载终端设备对矿山地表进行扫描，以得到所述矿山地表模型。

本实施例中，通过获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置，实现根据各钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标，从而根据各钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据，在根据矿山地表模型确定多个采样点位置的地表坐标之后，根据多个采样点位置的地表坐标，以及煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型。由此，可实现与矿山地表模型融合的三维地质模型设计，得到同时反映矿山地下煤层分布和地表形状的三维地质模型，便于开采过程中开采计划的设定和执行。

需要说明的是，前述对三维地质模型生成方法实施例的解释说明也适用于该实施例的三维地质模型生成装置，此处不再赘述。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明上述任一实施例提出的三维地质模型生成方法。

图6为本发明实施例提供的一个电子设备的结构示意图，可以实现本发明图1-5所示实施例的流程，如图6所示，所述电子设备可以包括：壳体61、处理器62、存储器63、电路板64和电源电路65，其中，电路板64安置在壳体61围成的空间内部，处理器62和存储器63设置在电路板64上；电源电路65，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器63用于存储可执行程序代码；处理器62通过读取存储器63中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述任一实施例所述的三维地质模型生成方法。

处理器62对上述步骤的具体执行过程以及处理器62通过运行可执行程序代码来进一步执行的步骤，可以参见本发明图1-5所示实施例的描述，在此不再赘述。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明上述任一实施例提出的三维地质模型生成方法。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现本发明上述任一实施例提出的三维地质模型生成方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种三维地质模型生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在所述矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置，所述矿山地表模型基于XYZ直角坐标系建立，其中，X轴和Y轴平行于地平面， Z轴坐标表征地表的海拔高度；

根据各所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

根据各所述钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

根据所述矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标；

根据所述多个采样点位置的地表坐标，以及所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型；

所述根据各所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标，包括：

针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯进行煤质化验，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据；

根据所述岩芯中各层的煤质属性数据，确定所述岩芯所含煤层在所述岩芯中的位置；

根据所述岩芯所含煤层在所述岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

所述针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯进行煤质化验，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据，包括：

针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到煤岩样本；

对所述煤岩样本进行化验水分、烘干制样，以及测量分析水、灰分、挥发分和发热量中的至少一个，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据；

各所述钻孔中所含煤层的位置坐标包括煤层顶板坐标和煤层底板坐标，所述根据各所述钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据，包括：

采用空间插值算法，将至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标进行插值以得到各钻孔的插值顶板坐标，以及将至少两个钻孔对应的煤层位置坐标中的煤层底板坐标进行插值以得到各钻孔的插值底板坐标；

根据各钻孔的所述插值顶板坐标，以及各钻孔的所述插值底板坐标，生成对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

所述矿山地表模型中包含多个点云数据，所述根据所述矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标，包括：

对所述点云数据进行分块处理，以得到多个网格块，其中，各所述网格块的尺寸为设定尺寸；

在所述网格块内有多个所述点云数据的情况下，确定所述点云数据的质心，以将所述质心的坐标数据作为所述网格块对应的采样点位置的地表坐标；

在所述网格块内仅有一个所述点云数据的情况下，将一个所述点云数据的坐标数据作为所述网格块对应的采样点位置的地表坐标；

所述根据所述多个采样点位置的地表坐标，以及所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型，包括：

针对任意的一个所述采样点位置的地表坐标，根据所述采样点位置的地表坐标中的横坐标，确定所述煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，以及根据所述采样点位置的地表坐标中的纵坐标，确定所述煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，以得到所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标；

将所述采样点位置的地表坐标与所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接，以得到三维地质模型；

所述获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，包括：

在预设时间周期内，采用无人机和/或车载终端设备对矿山地表进行扫描，以得到所述矿山地表模型。

2.一种三维地质模型生成装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取矿山境界内用于指示矿山地表形态的矿山地表模型，以及获取各钻孔在所述矿山地表模型对应坐标系下的钻孔位置，所述矿山地表模型基于XYZ直角坐标系建立，其中，X轴和Y轴平行于地平面， Z轴坐标表征地表的海拔高度；

处理模块，用于根据各所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

第一确定模块，用于根据各所述钻孔中所含煤层的煤层位置坐标，确定对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

第二确定模块，用于根据所述矿山地表模型，确定多个采样点位置的地表坐标；

生成模块，用于根据所述多个采样点位置的地表坐标，以及所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标，生成三维地质模型；

所述处理模块，包括：

处理单元，用于针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯进行煤质化验，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据；

第一确定单元，用于根据所述岩芯中各层的煤质属性数据，确定所述岩芯所含煤层在所述岩芯中的位置；

第二确定单元，用于根据所述岩芯所含煤层在所述岩芯中的位置，以及对应钻孔的钻孔位置，确定对应钻孔中所含煤层的位置坐标；

所述处理单元，还用于：

针对任意的一个所述钻孔的钻孔位置，抽取岩芯，以得到煤岩样本；

对所述煤岩样本进行化验水分、烘干制样，以及测量分析水、灰分、挥发分和发热量中的至少一个，以得到所述岩芯中各层的煤质属性数据；

各所述钻孔中所含煤层的位置坐标包括煤层顶板坐标和煤层底板坐标，所述第一确定模块，包括：

插值单元，用于采用空间插值算法，将至少两个钻孔的煤层位置坐标中的煤层顶板坐标进行插值以得到各钻孔的插值顶板坐标，以及将至少两个钻孔对应的煤层位置坐标中的煤层底板坐标进行插值以得到各钻孔的插值底板坐标；

生成单元，用于根据各钻孔的所述插值顶板坐标，以及各钻孔的所述插值底板坐标，生成各所述钻孔对应煤层在地下分布的煤层坐标数据；

所述矿山地表模型中包含多个点云数据，所述第二确定模块，还用于：

对所述点云数据进行分块处理，以得到多个网格块；其中，各所述网格块的尺寸为设定尺寸；

在所述网格块内有多个所述点云数据的情况下，确定所述点云数据的质心，以将所述质心的坐标数据作为所述网格块对应的采样点位置的地表坐标；

在所述网格块内仅有一个所述点云数据的情况下，将一个所述点云数据的坐标数据作为所述网格块对应的采样点位置的地表坐标；

所述生成模块，包括：

第三确定单元，用于针对任意的一个所述采样点位置的地表坐标，根据所述采样点位置的地表坐标中的横坐标，确定所述煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的横坐标匹配的煤层坐标，以及根据所述采样点位置的地表坐标中的纵坐标，确定所述煤层坐标数据中与采样点位置的地表坐标中的纵坐标匹配的煤层坐标，以得到所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标；

拼接单元，用于将所述采样点位置的地表坐标与所述煤层坐标数据中对应采样点位置的煤层坐标进行拼接，以得到三维地质模型；

所述获取模块，还用于：

在预设时间周期内，采用无人机和/或车载终端设备对矿山地表进行扫描，以得到所述矿山地表模型。

3.一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1所述的方法。

4.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1所述的方法。

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