CN116977588B - 基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提出一种基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法和装置，该方法包括：获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有岩性属性，在三维体元栅格地质模型中确定截割平面，根据截割平面对多个体元栅格筛选以确定多个第一体元，根据岩性属性对多个第一体元筛选以确定多个第二体元，其中，第二体元具有坐标数据，根据坐标数据确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，并对其平滑处理后得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线，由此，能够基于体元栅格地质模型快速、准确地确定煤层顶板线和煤层底板线，提升截割曲线生成过程的自动化程度，降低人力成本，可以有效提升煤矿的开采效率和资源利用率。
Description
技术领域
本公开涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法和装置。
背景技术
煤层截割曲线可以表达三维地质模型中煤层在指定截割方向上的几何形状信息。通常包括煤层的顶板线和底板线，分别表示煤层的上表面和下表面在截割方向上的分布。煤层截割曲线可以用于描述煤层的厚度、倾角、走向等地质特征，对煤矿开采、资源评价和地质工程等方面具有重要意义。
相关技术中，在获取煤层截割曲线信息时，需要较高的人力成本，且无法保证所得截割曲线的准确性，影响煤矿的开采效率和资源利用率。
发明内容
本公开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，本公开的目的在于提出一种基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法和装置，能够基于体元栅格地质模型快速、准确地确定煤层顶板线和煤层底板线，提升截割曲线生成过程的自动化程度，降低人力成本，可以有效提升煤矿的开采效率和资源利用率。
为达到上述目的，本公开第一方面实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法，包括：
获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，所述三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，所述体元栅格具有对应的岩性属性；
在所述三维体元栅格地质模型中确定截割平面；
根据所述截割平面对所述多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元；
根据所述岩性属性对所述多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，所述第二体元具有对应的坐标数据；
根据所述坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线；
对所述初始煤层顶板线和所述初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
为达到上述目的，本公开第二方面实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置，包括：
获取模块，用于获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，所述三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，所述体元栅格具有对应的岩性属性；
第一确定模块，用于在所述三维体元栅格地质模型中确定截割平面；
第二确定模块，用于根据所述截割平面对所述多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元；
第三确定模块，用于根据所述岩性属性对所述多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，所述第二体元具有对应的坐标数据；
第四确定模块，用于根据所述坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线；
处理模块，用于对所述初始煤层顶板线和所述初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
本公开提供的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法和装置，通过获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性，在三维体元栅格地质模型中确定截割平面，根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元，根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，第二体元具有对应的坐标数据，根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线，由此，能够基于体元栅格地质模型快速、准确地确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，提升截割曲线生成过程的自动化程度，降低人力成本，可以有效提升煤矿的开采效率和资源利用率。
本公开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，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/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是本公开一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的流程示意图；
图2是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的流程示意图；
图3是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的流程示意图；
图4是根据本公开提出的煤层截割曲线生成算法示意图；
图5是本公开一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，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，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本公开一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的流程示意图。
其中，需要说明的是，本实施例的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的执行主体为基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置在计算机设备中，计算机设备可以包括但不限于终端、服务器端等，如终端可为手机、掌上电脑等。
如图1所示，该基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法，包括：
S101：获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性。
其中，目标区域，可以是指待确定其截割曲线的区域，例如可以是煤矿。
其中，三维体元栅格地质模型是一种使用体元栅格数据结构表示地质信息的方法。在该模型中，地质区域被分割成一个个规则的体元（或称为体素），每个体元代表一个三维空间中的小长方体。每个体元包含了与地质属性相关的信息，例如岩性、孔隙度、渗透率等。通过将这些地质属性在不同的体元之间进行插值和连接，可以生成整个地质区域的连续地质模型。
其中，体元栅格，则是指组成上述三维体元栅格地质模型的基本单元，也可以被称为体元。
其中，岩性属性，是指描述岩石类型和特征的属性。它主要用于描述岩石的组成、结构、质地、颜色、纹理、孔隙度、渗透性等方面的信息，以便更好地理解和解释岩石的物理、化学和力学性质。
本公开实施例中，在获取目标区域的三维体元栅格地质模型时，可以是基于如下步骤：
1）数据采集：收集区域内的地质实测数据，包括地质勘探孔、钻孔、地震勘探数据以及地表观测等；
2）数据处理和预处理：对采集到的原始数据进行处理和预处理，例如对地质勘探孔数据进行采样和插值，对不同数据类型进行格式转换和标准化，并进行数据质量检查和修正；
3）地质建模：将处理后的数据按照一定的规则和算法转化为三维体元栅格模型，生成具有地质属性的每个体元，例如岩性、孔隙度、渗透率等，同时还需要对体元之间的连接关系进行建模；
4）模型调整和验证：对建立的三维体元栅格模型进行调整和验证，包括数据可视化、地质属性分析和模型精度评估等，确保该模型能够准确地反映地下地质情况。
本公开实施例中，当获取目标区域的三维体元栅格地质模型时，可以为生成截割曲线提供可靠的分析对象。
S102：在三维体元栅格地质模型中确定截割平面。
其中，截割平面，可以是指三维体元栅格地质模型中待进行截割处理的平面。
可以理解的是，三维体元栅格地质模型中通常包含数量较多的体元栅格，而其中一些体元栅格可能不需要参与截割曲线的生成过程，由此，可以在三维体元栅格地质模型中确定截割平面，从而为后续对多个体元栅格进行筛选提供可靠的筛选依据。
S103：根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元。
其中，第一体元，可以是指基于截割平面对多个体元栅格进行筛选所得到的与截割平面具有较高关联性的体元。
即是说，本公开实施例中，可以基于截割平面对多个体元栅格进行初步筛选，以确定多个第一体元，从而缩小分析范围，降低计算成本。
S104：根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，第二体元具有对应的坐标数据。
其中，第二体元，可以是指基于岩性属性对多个第一体元进行二次筛选所得到的体元。
举例而言，本公开实施例中，在根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元时，可以是根据岩性属性从多个第一体元中确定属于煤层的体元作为上述第二体元。
其中，坐标数据，可以被用于指示第二体元的坐标信息。例如可以是指第二体元中任一个点的坐标。
本公开实施例中，当根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元时，可以实现对多个第一体元的二次筛选，从而为后续确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线提供准确的分析对象。
S105：根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线。
其中，煤层顶板线，是指煤层顶部与上方岩层（或顶板岩）交界处的水平线。它代表了煤层的上限，也被称为煤层的顶板或煤顶。初始煤层顶板线，则是指基于坐标数据获取的未经处理的煤层顶板线。
其中，煤层底板线，是指煤层底部与下方岩层（或底板岩）交界处的水平线。它代表了煤层的下限，也被称为煤层的底板或煤底。初始煤层底板线，则是指基于坐标数据获取的未经处理的煤层底板线。
本公开实施例中，在根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线时，可以是将多个坐标数据输入至预训练的机器学习模型中，以确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，或者，还可以是基于数形结合的方法，根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，对此不做限制。
S106：对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
其中，目标煤层顶板线和目标煤层底板线，是指对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理后所得到的煤层顶板线和煤层底板线。
本公开实施例中在对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理时，例如可以是采用移动平均法、Loess平滑法、小波平滑法等任意可能的平滑处理方法，对此不做限制。
可以理解的是，本公开实施例中所获取的初始煤层顶板线和初始煤层底板线可能是离散曲线，本公开实施例中，通过对其进行平滑处理，至少可以实现如下技术效果：
1）降低噪声：在实际数据采集过程中，由于测量误差或其他干扰因素的存在，曲线数据可能会包含噪声。离线曲线平滑可以有效地减少这些噪声的影响，使曲线更接近真实的形状；
2）提升可视化效果：平滑后的曲线具有更加连续和美观的形状，可以提升可视化效果。对于展示、演示或分析等需要呈现曲线的场景，离线曲线平滑可以使曲线更易读且更具吸引力；
3）减少不必要的细节：在某些情况下，原始曲线的细节过多可能不利于数据分析或模型建立。通过平滑处理，可以减少不必要的细节，使曲线更加简洁和易于理解；
4）提高数据处理效率：一些数据处理算法对于平滑曲线的输入更敏感，而非平滑曲线可能导致算法性能下降或结果不准确。离线曲线平滑可以提高数据处理算法的效率和准确性。
本实施例中，通过获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性，在三维体元栅格地质模型中确定截割平面，根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元，根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，第二体元具有对应的坐标数据，根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线，由此，能够基于体元栅格地质模型快速、准确地确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，提升截割曲线生成过程的自动化程度，降低人力成本，可以有效提升煤矿的开采效率和资源利用率。
图2是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的流程示意图。
如图2所示，该基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法，包括：
S201：获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性。
S201的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
S202：在三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组，其中，每个截割参数组包括以下至少两项：截割起点、截割终点和截割方向。
其中，截割参数组，可以是指被用于确定截割平面的参数所形成的组合。
其中，截割起点，可以是指截割处理的起点。而截割终点，则可以是指截割处理的终点。截割方向，可以是指截割处理的方向。
本公开实施例中，截割起点、截割终点和截割方向可以由用户确定，或者，还可以是基于其他任意可能的方法确定，对此不做限制。
可以理解的是，本公开实施例中可以在三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组，每个截割参数组可以确定对应的一个截割平面，即是说本公开实施例可以支持多方向截割。
本公开实施例中，当在三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组时，可以为后续确定截割平面提供可靠的数据支持。
S203：根据截割参数组，确定截割平面。
本公开实施例中，在根据截割参数组，确定截割平面时，可以是基于数形结合的方法根据截割参数组，确定截割平面，或者，还可以是采用工程学或数学的方法根据截割参数组，确定截割平面，对此不做限制。
可选的，一些实施例中，在根据截割参数组，确定截割平面时，可以是根据截割参数组，确定初始截割直线，其中，初始截割直线经过截割起点和截割终点，确定初始截割直线在目标坐标平面上的投影直线作为目标截割直线，其中，目标坐标平面是空间直角坐标系中横轴和纵轴所处的平面，根据目标坐标平面和目标截割直线，确定与截割参数组对应的截割平面，其中，目标截割直线属于截割平面，截割平面与目标坐标平面垂直相交，由此，可以基于截割参数组准确快速地确定截割平面，可以有效提升所得截割平面的实用性。
其中，初始截割直线，可以是指由截割起点、截割终点和截割方向所确定的直线。
其中，目标坐标平面，即是指空间直角坐标系的x轴和y轴所处的平面。
其中，目标截割直线，可以是指初始截割直线在目标坐标平面上的投影直线。
也即是说，本公开实施例中，在获取目标区域的三维体元栅格地质模型之后，可以在三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组，其中，每个截割参数组包括以下至少两项：截割起点、截割终点和截割方向，根据截割参数组，确定截割平面，由此，可以基于截割参数组准确指示截割平面的确定过程，从而有效提升所得截割平面与个性化应用场景的适用性。
S204：根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元。
S204的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
S205：如果岩性属性指示对应第一体元属于煤层，则将对应第一体元作为第二体元。
也即是说，本公开实施例中，在根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元之后，如果岩性属性指示对应第一体元属于煤层，则将对应第一体元作为第二体元，由此，可以有效所的第二体元在生成初始煤层顶板线和初始煤层底板线过程中的实用性。
S206：确定每个体元中心点坐标在目标坐标平面上的投影点。
其中，投影点，可以是指每个体元中心点坐标投影至目标坐标平面上所得到的点，也可以理解为将每个体元中心点坐标的z轴值置零。
本公开实施例中，当确定每个体元中心点坐标在目标坐标平面上的投影点时，可以为生成多个坐标集合提供可靠的分类对象和分类依据。
S207：根据投影点和多个体元中心点坐标，生成多个坐标集合，其中，坐标集合包括投影点重合的多个体元中心点坐标。
其中，坐标集合，可以是指由多个投影点重合的体元中心点坐标所组成的集合。即是说，坐标集合中每个体元中心点坐标的x轴坐标相同，且y轴坐标值相同。
可以理解的是，本公开实施例中，投影点重合的多个体元中心点坐标所对应的体元处在同一个沿z轴方向的直线上，因此坐标集合可以从准确指示煤层在z轴方向上的分布信息。
S208：确定每个坐标集合中的竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值。
其中，竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值，可以分别是指坐标集合中多个体元中心点坐标的最大z轴坐标值和最小z轴坐标值。
本公开实施例中，当确定每个坐标集合中的竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值时，可以为后续确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线提供可靠的数据支持。
S209：根据多个竖轴坐标最大值，生成初始煤层顶板线。
本公开实施例中，在根据多个竖轴坐标最大值，生成初始煤层顶板线时，可以是基于最小二乘法拟合、线性回归、分段线性拟合、B样条曲线拟合等任意可能的方法，对此不做限制。
S210：根据多个竖轴坐标最小值，生成初始煤层底板线。
本公开实施例中，根据多个竖轴坐标最小值生成初始煤层底板线的获取过程可以参见上述根据多个竖轴坐标最大值生成初始煤层顶板线的描述内容，在此不再赘述。
也即是说，本公开实施例中在确定多个第二体元之后，可以确定每个体元中心点坐标在目标坐标平面上的投影点，根据投影点和多个体元中心点坐标，生成多个坐标集合，其中，坐标集合包括投影点重合的多个体元中心点坐标，确定每个坐标集合中的竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值，根据多个竖轴坐标最大值，生成初始煤层顶板线，根据多个竖轴坐标最小值，生成初始煤层底板线，由此，可以有效基于竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值准确确定对应的初始煤层顶板线和初始煤层底板线。
S211：对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
S211的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
本实施例中，通过根据截割参数组，确定初始截割直线，其中，初始截割直线经过截割起点和截割终点，确定初始截割直线在目标坐标平面上的投影直线作为目标截割直线，其中，目标坐标平面是空间直角坐标系中横轴和纵轴所处的平面，根据目标坐标平面和目标截割直线，确定与截割参数组对应的截割平面，其中，目标截割直线属于截割平面，截割平面与目标坐标平面垂直相交，由此，可以基于截割参数组准确快速地确定截割平面，可以有效提升所得截割平面的实用性。在三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组，其中，每个截割参数组包括以下至少两项：截割起点、截割终点和截割方向，根据截割参数组，确定截割平面，由此，可以基于截割参数组准确指示截割平面的确定过程，从而有效提升所得截割平面与个性化应用场景的适用性。如果岩性属性指示对应第一体元属于煤层，则将对应第一体元作为第二体元，由此，可以有效所的第二体元在生成初始煤层顶板线和初始煤层底板线过程中的实用性。确定每个体元中心点坐标在目标坐标平面上的投影点，根据投影点和多个体元中心点坐标，生成多个坐标集合，其中，坐标集合包括投影点重合的多个体元中心点坐标，确定每个坐标集合中的竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值，根据多个竖轴坐标最大值，生成初始煤层顶板线，根据多个竖轴坐标最小值，生成初始煤层底板线，由此，可以有效基于竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值准确确定对应的初始煤层顶板线和初始煤层底板线。
图3是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的流程示意图。
如图3所示，该基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法，包括：
S301：获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性。
S302：在三维体元栅格地质模型中确定截割平面。
S301和S302的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
S303：确定截割平面与横轴和纵轴的位置关系。
其中，位置关系，可以被用于描述截割平面与横轴和纵轴在空间维度的相对位置关系，例如可以是相交或者平行等。
可以理解的是，截割平面与横轴和纵轴的位置关系可能会影响截割平面对体元栅格的提取，因为，本公开实施例中，可以确定截割平面与横轴和纵轴的位置关系，从而为从多个体元栅格中确定第一体元提供可靠的参考信息。
S304：根据截割平面和位置关系，从多个体元栅格中确定第一体元。
可选的，一些实施例中，在根据截割平面和位置关系，从多个体元栅格中确定第一体元，可以是如果位置关系满足预设条件，则将与截割平面相交的体元栅格作为第一体元，其中，预设条件包括：截割平面与横轴垂直相交，或者，截割平面与纵轴垂直相交，由此，可以在截割平面与横轴垂直相交或截割平面与纵轴垂直相交时，快速地将与截割平面相交的体元栅格作为第一体元，从而有效提升确定第一体元的效率。
本公开实施例中，当截割平面与横轴垂直相交时，或者，截割平面与纵轴垂直相交时，截割平面只会截割指定x轴坐标值或者指定y轴坐标值的体元，与其他体元的关联性较低，因此可以直接将与截割平面相交的体元栅格作为第一体元。
可选的，一些实施例中，在根据截割平面和位置关系，从多个体元栅格中确定第一体元，还可以是如果位置关系不满足预设条件，则基于目标截割直线确定目标矩形，其中，目标截割直线是目标矩形的对角线，目标矩形的边分别与横轴或纵轴平行，获取体元栅格在目标坐标平面上的投影矩形，并确定投影矩形的对角线长度，根据目标矩形、投影矩形和对角线长度从多个体元栅格中确定第一体元，由此，可以在位置关系不满足预设条件时，基于目标矩形、投影矩形和对角线长度准确地从多个体元栅格中确定第一体元。
即是说，本公开实施例中，当目标截割直线不与x轴平行且不与y轴平行时，可以将该目标截割直线作为对角线在目标坐标平面上确定一个目标矩形作为截割所涉及的区域，而后根据目标矩形、投影矩形和对角线长度从多个体元栅格中确定第一体元。
可选的，一些实施例中，在根据目标矩形、投影矩形和对角线长度从多个体元栅格中确定第一体元时，可以是将与目标矩形相交的投影矩形作为候选矩形，确定候选矩形的中心点与目标截割直线的垂直距离，如果垂直距离小于对角线长度与二分之一的乘积值，则将候选矩形对应的体元栅格作为第一体元，由此，可以基于垂直距离和乘积值的比对结果准确确定第一体元，从而有效提升所得第一体元的可靠性。
其中，候选矩形，可以是指与目标矩形存在相交区域的投影矩形。
即是说，本公开实施例中，可以确定第一体元中心点与截割平面的垂直距离，以及第一体元对应投影矩形的对角线长度值，而后将该垂直距离与对角线长度值的一半进行对比，并根据该对比结果确定该第一体元是否为第二体元。
也即是说，本公开实施例中，在三维体元栅格地质模型中确定截割平面之后，可以确定截割平面与横轴和纵轴的位置关系，根据截割平面和位置关系，从多个体元栅格中确定第一体元，由此，可以保证第一体元的确定过程能够适应个性化的应用场景。
S305：根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，第二体元具有对应的坐标数据。
S306：根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线。
S307：对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
S305-S307的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
本实施例中，通过确定截割平面与横轴和纵轴的位置关系，根据截割平面和位置关系，从多个体元栅格中确定第一体元，由此，可以保证第一体元的确定过程能够适应个性化的应用场景。如果位置关系满足预设条件，则将与截割平面相交的体元栅格作为第一体元，其中，预设条件包括：截割平面与横轴垂直相交，或者，截割平面与纵轴垂直相交，由此，可以在截割平面与横轴垂直相交或截割平面与纵轴垂直相交时，快速地将与截割平面相交的体元栅格作为第一体元，从而有效提升确定第一体元的效率。如果位置关系不满足预设条件，则基于目标截割直线确定目标矩形，其中，目标截割直线是目标矩形的对角线，目标矩形的边分别与横轴或纵轴平行，获取体元栅格在目标坐标平面上的投影矩形，并确定投影矩形的对角线长度，根据目标矩形、投影矩形和对角线长度从多个体元栅格中确定第一体元，由此，可以在位置关系不满足预设条件时，基于目标矩形、投影矩形和对角线长度准确地从多个体元栅格中确定第一体元。将与目标矩形相交的投影矩形作为候选矩形，确定候选矩形的中心点与目标截割直线的垂直距离，如果垂直距离小于对角线长度与二分之一的乘积值，则将候选矩形对应的体元栅格作为第一体元，由此，可以基于垂直距离和乘积值的比对结果准确确定第一体元，从而有效提升所得第一体元的可靠性。
举例而言，如图4所示，图4是根据本公开提出的煤层截割曲线生成算法示意图，其中，可以包括如下步骤：
1）数据来源
在生成截割曲线之前，预先获取一个三维体元栅格地质模型，该模型的每一个体元栅格都通过空间插值算法得到了岩性属性，用于空间插值的样本数据来源于钻孔数据、地质调查数据、实验室测试或者其他地质信息采集手段。
2）截割平面计算
在算法执行之前，需要用户指定截割起点、截割终点和截割方向。这些参数将用于确定一条投影于XOY平面上的截割直线L（如图4）。基于用户指定的截割直线L，计算经过直线L且与XOY平面垂直的截割平面α（如图4）。该截割平面将用于提取截割方向上的体元。用户输入的截割起点和截割方向可以是多个，即支持多方向截割。
3）筛选煤层截割面体元
首先，假设一个体元投影到XOY平面上形成一个矩形，该矩形的对角线长度为b。然后，遍历以截割直线L为对角线的矩形空间范围内所有体元，计算其中每个体元的中心点到截割平面α的垂直投影距离，记作a。如果距离a小于b/2，那么将该体元归为截割面体元，所有截割面体元记作集合A。进一步筛选集合A中所有属于煤层（如图4中以斑点标记的地层为煤层）的体元，这些属于煤层的体元组成集合B。然后将煤层体元中心点投影到截割平面α上的点集合记作集合C。
4）煤层顶底板线生成
遍历集合C中所有点，并根据点的坐标（坐标系的X、Y坐标）进行分组，将坐标相同的点归为一组。从每一组中选择Z值最大的点作为煤层顶板线经过的点，选择Z值最小的点作为煤层底板线经过的点。将所有顶板线经过的点保存到集合D，将所有底板线经过的点保存到集合E。通过连接集合D中的点，可以得到煤层的顶板线；通过连接集合E中的点，可以得到煤层的底板线。这一过程将生成煤层的截割曲线信息。最后将顶底板线进行平滑处理，即每两个点之间通过线性插值算法新增加一个点。
图5是本公开一实施例提出的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置的结构示意图。
如图5所示，该基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置50，包括：
获取模块501，用于获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性；
第一确定模块502，用于在三维体元栅格地质模型中确定截割平面；
第二确定模块503，用于根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元；
第三确定模块504，用于根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，第二体元具有对应的坐标数据；
第四确定模块505，用于根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线；
处理模块506，用于对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
需要说明的是，前述对基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法的解释说明也适用于本实施例的基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置，此处不再赘述。
本实施例中，通过获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，体元栅格具有对应的岩性属性，在三维体元栅格地质模型中确定截割平面，根据截割平面对多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元，根据岩性属性对多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，第二体元具有对应的坐标数据，根据坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，对初始煤层顶板线和初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线，由此，能够基于体元栅格地质模型快速、准确地确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，提升截割曲线生成过程的自动化程度，降低人力成本，可以有效提升煤矿的开采效率和资源利用率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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特定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，并且本公开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，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本公开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。例如，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，在本公开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。
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公开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一定是指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法，其特征在于，包括：
获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，所述三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，所述体元栅格具有对应的岩性属性；
在所述三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组，其中，每个所述截割参数组包括以下至少两项：截割起点、截割终点和截割方向；
根据所述截割参数组，确定初始截割直线；
确定所述初始截割直线在目标坐标平面上的投影直线作为目标截割直线，其中，所述目标坐标平面是空间直角坐标系中横轴和纵轴所处的平面；
根据所述目标坐标平面和所述目标截割直线，确定与所述截割参数组对应的截割平面，其中，所述目标截割直线属于所述截割平面，所述截割平面与所述目标坐标平面垂直相交；
根据所述截割平面对所述多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元；
根据所述岩性属性对所述多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，所述第二体元具有对应的坐标数据；
根据所述坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线；
对所述初始煤层顶板线和所述初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述截割平面对所述多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元，包括：
确定所述截割平面与所述横轴和所述纵轴的位置关系；
根据所述截割平面和所述位置关系，从所述多个体元栅格中确定所述第一体元。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述截割平面和所述位置关系，从所述多个体元栅格中确定所述第一体元，包括：
如果所述位置关系满足预设条件，则将与所述截割平面相交的所述体元栅格作为所述第一体元，其中，所述预设条件包括：所述截割平面与所述横轴垂直相交，或者，所述截割平面与所述纵轴垂直相交。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述截割平面和所述位置关系，从所述多个体元栅格中确定所述第一体元，包括：
如果所述位置关系不满足预设条件，则基于所述目标截割直线确定目标矩形，其中，所述目标截割直线是所述目标矩形的对角线，所述目标矩形的边分别与所述横轴或所述纵轴平行；
获取所述体元栅格在所述目标坐标平面上的投影矩形，并确定所述投影矩形的对角线长度；
根据所述目标矩形、所述投影矩形和所述对角线长度从所述多个体元栅格中确定所述第一体元。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标矩形、所述投影矩形和所述对角线长度从所述多个体元栅格中确定所述第一体元，包括：
将与所述目标矩形相交的所述投影矩形作为候选矩形；
确定所述候选矩形的中心点与所述目标截割直线的垂直距离；
如果所述垂直距离小于所述对角线长度与二分之一的乘积值，则将所述候选矩形对应的所述体元栅格作为所述第一体元。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩性属性对所述多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，包括：
如果所述岩性属性指示对应所述第一体元属于煤层，则将对应所述第一体元作为所述第二体元。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述坐标数据包括体元中心点坐标；其中，所述根据所述坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线，包括：
确定每个所述体元中心点坐标在目标坐标平面上的投影点；
根据所述投影点和多个所述体元中心点坐标，生成多个坐标集合，其中，所述坐标集合包括所述投影点重合的多个所述体元中心点坐标；
确定每个所述坐标集合中的竖轴坐标最大值和竖轴坐标最小值；
根据多个所述竖轴坐标最大值，生成所述初始煤层顶板线；
根据多个所述竖轴坐标最小值，生成所述初始煤层底板线。
8.一种基于体元栅格地质模型的截割曲线生成装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标区域的三维体元栅格地质模型，其中，所述三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，所述体元栅格具有对应的岩性属性；
第一确定模块，用于在所述三维体元栅格地质模型中确定至少一个截割参数组，其中，每个所述截割参数组包括以下至少两项：截割起点、截割终点和截割方向，根据所述截割参数组，确定初始截割直线，确定所述初始截割直线在目标坐标平面上的投影直线作为目标截割直线，其中，所述目标坐标平面是空间直角坐标系中横轴和纵轴所处的平面，根据所述目标坐标平面和所述目标截割直线，确定与所述截割参数组对应的截割平面，其中，所述目标截割直线属于所述截割平面，所述截割平面与所述目标坐标平面垂直相交；
第二确定模块，用于根据所述截割平面对所述多个体元栅格进行筛选，以确定多个第一体元；
第三确定模块，用于根据所述岩性属性对所述多个第一体元进行筛选，以确定多个第二体元，其中，所述第二体元具有对应的坐标数据；
第四确定模块，用于根据所述坐标数据，确定初始煤层顶板线和初始煤层底板线；
处理模块，用于对所述初始煤层顶板线和所述初始煤层底板线进行平滑处理，以得到目标煤层顶板线和目标煤层底板线。
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