CN117610436B - 一种三维矿产开采模型构建方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维矿产开采模型构建方法及系统，涉及矿产开采模型技术领域，包括：获取目标巷道的若干剖面图；识别剖面图中剖面轮廓的中点并标记为第一目标点，确定第一目标点的目标海拔高度；获取开采区域中对应于目标海拔高度的平面图，确定第一目标点在平面图中的位置；从目标巷道内选择一个点并将其作为三维坐标系的原点；以此为基准，将各个平面图对应至三维坐标系中，得到各第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；将各个剖面图对应至三维坐标系；在相邻两个剖面图之间生成连接线，得到三维巷道单元。上述方法能够简单且准确的在三维坐标系中生成三维巷道，刻画出区域巷道的相对位置分布，便于后续工程处理应用。
Description
技术领域
本发明一般涉及煤矿工程技术领域，具体涉及一种三维矿产开采模型构建方法及系统。
背景技术
为了提升煤矿开采的安全性，往往需要在开采前对煤层和巷道分布进行分析和进一步处理。在现有的开采准备工作中，开采单位均会通过巷道的挖掘，获取待开采区域的平面图和用于表征煤层与巷道各横截面之间的剖面图，其中巷道的相关数据会以投影的方式表示在上述图中。现有技术中，可以直接使用上述图纸进行数据分析，但分析过程较为复杂且不直观，因此如何利用煤层和巷道的二维图纸生成较为直观的三维模型已成为本领域亟待解决的问题。
在中国专利文件（CN110689612A）中，针对构建煤层三维模型问题，公开了一种构建方法，其通过获取地表三维等值线、煤层底板等高线、工作面数据和煤层厚度等数据，得到煤层三维模型。然而，其数据获取上需要通过额外的测量，构建煤层三维模型的方式较为复杂，且对该区域巷道的相对位置分布不能做出刻画，不便于后续工程处理时应用。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供可解决上述技术问题的一种三维矿产开采模型构建方法及系统。
本发明第一方面提供一种三维矿产开采模型构建方法，包括如下步骤：
获取目标巷道的若干剖面图，所述剖面图所在剖视平面垂直于所述目标巷道的延伸方向，所述剖面图上具有目标巷道的剖面轮廓；
识别各个所述剖面图中剖面轮廓的中点并将其标记为第一目标点，确定所述第一目标点所在位置的目标海拔高度；
获取开采区域中对应于所述目标海拔高度的平面图，确定所述第一目标点在所述平面图中的位置；
建立三维坐标系，从所述目标巷道内选择一个基准点并将其作为所述三维坐标系的原点，所述三维坐标系的x轴、y轴所在平面平行于所述开采区域的水平平面，所述三维坐标系的z轴平行于竖直方向；
以所述基准点为基准，将各个平面图对应至所述三维坐标系中，得到各个第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；
以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系；
在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元。
根据本发明提供的技术方案，所述剖面图上还具有煤层轮廓线；
将各个剖面图对应至所述三维坐标系之后，还包括以下步骤：
获取相邻的煤层轮廓线之间的第二目标点的三维坐标，所述第二目标点包括插值点和煤层的钻孔点，所述插值点通过插值法计算得到；
将所述第二目标点投影至x、y轴所在平面得到投影点，将所述煤层轮廓线投影至x、y轴所在平面得到投影线；
沿所述投影线的延伸方向上，每隔预设步长范围识别与所述投影线最近的投影点，将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接，得到第1轮廓线；
沿第j-1轮廓线的延伸方向，每隔预设步长范围识别与第j-1轮廓线最近且位于所述第j-1轮廓线远离所述第1轮廓线一侧的投影点，将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接，得到第j轮廓线，+1；
在相邻的轮廓线之间生成煤层面，所述轮廓线包括煤层轮廓线以及第1轮廓线至第m轮廓线。
根据本发明提供的技术方案，所述每隔预设步长范围识别与所述投影线最近的投影点步骤之后，且在将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接之前，还包括：判断所识别得到的投影点与所述投影线的距离大于设定阈值时，将所述识别得到的投影点删除；
每隔预设步长范围识别与第j-1轮廓线最近且位于所述第j-1轮廓线远离所述第1轮廓线一侧的投影点之后，且在将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接之前，还包括：判断所识别得到的投影点与所述第j-1轮廓线的距离大于设定阈值时，将所述识别得到的投影点删除。
根据本发明提供的技术方案，在相邻的轮廓线之间生成煤层面具体包括以下步骤：
将相邻的两个轮廓线标记为第一目标轮廓线和第二目标轮廓线；
在所述第一目标轮廓线上任选一个第一标记点，从所述第二目标轮廓线上选取与所述第一标记点距离最近的第二标记点，从所述第一目标轮廓线上选取与所述第二标记点距离最近的第三标记点；
由所述第一标记点、第二标记点和第三标记点生成三角平面；
重复上述步骤，在相邻的轮廓线之间生成若干连续的三角平面，若干连续的三角平面形成所述煤层面。
根据本发明提供的技术方案，所述插值点的计算方法包括以下步骤：
在相邻钻孔点之间设置插值点，所述插值点的x轴、y轴坐标被配置为预设值；
计算所述插值点与各个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离；
根据所述投影距离，计算各个钻孔点对于所述插值点的拟合权重；
根据各个钻孔点的拟合权重以及各个钻孔点的z轴坐标，计算所述插值点的z轴估算值，得到所述插值点的三维坐标。
根据本发明提供的技术方案，根据所述投影距离，计算各个钻孔点对于所述插值点的拟合权重具体包括以下步骤：
根据公式（一）计算插值点与第i个钻孔点的半变异函数值：
公式（一）；
其中，h i表示所述插值点与第i个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离；C与a为参数，其通过给定初始值，并采用梯度下降法更新得到；
根据公式（二）计算第i个钻孔点的拟合权重：
公式（二）。
根据本发明提供的技术方案，根据各个钻孔点的拟合权重以及各个钻孔点的z轴坐标，计算所述插值点的z轴估算值具体包括以下步骤：
根据公式（三）计算z轴估算值z0：
公式（三）；
其中，zi表示第i个钻孔点的z轴坐标值。
根据本发明提供的技术方案，参数C与a的更新步骤具体为：
根据公式（四）确定目标函数：
公式（四）；
设定初始值C 0和a 0；
根据公式（五）更新所述参数C和a；
公式（五）；
其中，k+1为更新次数，为学习率。
根据本发明提供的技术方案，在相邻钻孔点之间设置插值点具体为：在相邻钻孔点之间等间隔的设置插值点。
本发明第二方面提供一种三维矿产开采模型构建系统，包括：获取模块，识别模块以及三维图像生成模块；
所述获取模块配置用于：获取目标巷道的若干剖面图，所述剖面图所在剖视平面垂直于所述目标巷道的延伸方向，所述剖面图上具有目标巷道的剖面轮廓；
所述识别模块配置用于：识别各个所述剖面图中剖面轮廓的中点并将其标记为第一目标点，确定所述第一目标点所在位置的目标海拔高度；
所述获取模块还配置用于：获取开采区域中对应于所述目标海拔高度的平面图，确定所述第一目标点在所述平面图中的位置；
所述三维图像生成模块配置用于：
建立三维坐标系，从所述目标巷道内选择一个基准点并将其作为所述三维坐标系的原点，所述三维坐标系的x轴、y轴所在平面平行于所述开采区域的水平平面，所述三维坐标系的z轴平行于竖直方向；
以所述基准点为基准，将各个平面图对应至所述三维坐标系中，得到各个第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；
以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系；
在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元。
本发明的有益效果在于：本发明通过获取目标巷道的剖面图，确定剖面图中第一目标点的海拔高度，进而获取对应于该海拔高度的平面图；而后通过选取基准点并将其作为三维坐标系的原点，使得各个平面图可以对应至三维坐标系中，如此确定出各个第一目标点的三维坐标，得到目标向量；以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系，在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元；上述步骤不难看出，在目标巷道的构建过程中，其中所涉及的坐标之间的换算、目标向量的计算以及剖面图的位置定位均较为简单，无需复杂的运算处理；同时，基于该简便的方法下能够在三维坐标系中生成三维巷道，简单且准确的刻画出区域巷道的相对位置分步，便于后续工程处理应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的一种三维矿产开采模型构建方法的流程图；
图2为第一目标轮廓线A和第二目标轮廓线B间生成三角平面的示意图。
图中标号：
1、第一标记点；2、第二标记点；3、第三标记点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本实施例提供一种三维矿产开采模型构建方法，如图1所示，包括如下步骤：
S100：获取目标巷道的若干剖面图，所述剖面图所在剖视平面垂直于所述目标巷道的延伸方向，所述剖面图上具有目标巷道的剖面轮廓；
S200：识别各个所述剖面图中剖面轮廓的中点并将其标记为第一目标点，确定所述第一目标点所在位置的目标海拔高度；
S300：获取开采区域中对应于所述目标海拔高度的平面图，确定所述第一目标点在所述平面图中的位置；
S400：建立三维坐标系，从所述目标巷道内选择一个基准点并将其作为所述三维坐标系的原点，所述三维坐标系的x轴、y轴所在平面平行于所述开采区域的水平平面，所述三维坐标系的z轴平行于竖直方向；
S500：以所述基准点为基准，将各个平面图对应至所述三维坐标系中，得到各个第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；
S600：以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系；
S700：在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元。
进一步的，步骤S400中，在选择所述基准点时，将目标巷道的进口位置作为基准点，即设定基准点(进口位置)的坐标为（0,0,0）；
进一步的，步骤S500中，各个平面图的尺寸保持一致，即都是对应于同一个开采区域内的某一个目标海拔高度的平面图纸，由此以所述基准点为基准，根据各个平面图所对应着的目标海拔高度，将各个平面图定位至三维坐标系的z轴上，进而得到各个第一目标点的三维坐标；
进一步的，步骤S600中，目标向量所在方向垂直于所述剖面图所在平面，因此通过计算目标向量，使得可以将各个剖面图对应至三维坐标系中。换句话说，通过目标向量可以得到两个剖面图之间对应的巷道段的走向，以便于进一步确定各个剖面的三维位置，进而生成连接线，得到三维巷道单元；
进一步的，步骤S700中，三维巷道单元所对应的实际巷道的横截面多为正方形，矩形或其他多边形；因此将相邻两个剖面图的剖面轮廓上的各个端点连接并生成连接线，即可得到三维巷道单元；
工作原理：本发明通过获取目标巷道的剖面图，确定剖面图中第一目标点的海拔高度，进而获取对应于该海拔高度的平面图；而后通过选取基准点并将其作为三维坐标系的原点，使得各个平面图可以对应至三维坐标系中，如此确定出各个第一目标点的三维坐标，得到目标向量；以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系，在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元；上述步骤不难看出，在目标巷道的构建过程中，其中所涉及的坐标之间的换算、目标向量的计算以及剖面图的位置定位的运算逻辑均较为简单，无需复杂的运算处理；同时，基于该简便的方法下能够在三维坐标系中生成三维巷道，简单且准确的刻画出区域巷道的相对位置分布，便于后续工程处理应用。
在一些实施例中，所述剖面图上还具有煤层轮廓线；
将各个剖面图对应至所述三维坐标系之后，还包括以下步骤：
获取相邻的煤层轮廓线之间的第二目标点的三维坐标，所述第二目标点包括插值点和煤层的钻孔点，所述插值点通过插值法计算得到；
将所述第二目标点投影至x、y轴所在平面得到投影点，将所述煤层轮廓线投影至x、y轴所在平面得到投影线；
沿所述投影线的延伸方向上，每隔预设步长范围识别与所述投影线最近的投影点，将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接，得到第1轮廓线；
沿第j-1轮廓线的延伸方向，每隔预设步长范围识别与第j-1轮廓线最近且位于所述第j-1轮廓线远离所述第1轮廓线一侧的投影点，将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接，得到第j轮廓线，+1；
在相邻的轮廓线之间生成煤层面，所述轮廓线包括煤层轮廓线以及第1轮廓线至第m轮廓线。
可以理解的，所述煤层轮廓线包括上煤层轮廓线和下煤层轮廓线；相邻的煤层轮廓线具体是指相邻的两个上煤层轮廓线或者相邻的两个下煤层轮廓线；
可以理解的，在上煤层轮廓线以及与其相邻的第1轮廓线至第m轮廓线之间的煤层面为上煤层面；在下煤层廓线以及与其相邻的第1轮廓线至第m轮廓线之间的煤层面为下煤层面；
进一步的，所述预设步长范围可根据实际需求进行设置，例如所述预设步长范围为，R为钻孔半径；即每隔/>识别与所述投影线/第j-1轮廓线最近的投影点。
上述步骤中，首先通过获取煤层的钻孔点，并以此为基础对煤层面进行绘制；为了使煤层面绘制更为精准，因此本发明通过插值法获取插值点，以此丰富基础数据；其次基于所有插值点以及钻孔点，在轮廓线的延伸方向每隔预设步长范围识别与轮廓线相邻的投影点，以得到下一条轮廓线，以此类推得到位于两条煤层轮廓线之间的第1轮廓线至第m轮廓线，最后通过在相邻的轮廓线之间生成煤层面，进一步提高煤层面绘制的精确度。
在一些实施例中，在相邻钻孔点之间设置插值点具体为：在相邻钻孔点之间等间隔的设置插值点。等间隔的设置插值点，有利于提高基础数据的准确度，同时也便于后续绘制第1轮廓线至第m轮廓线。
在一些实施例中，所述每隔预设步长范围识别与所述投影线最近的投影点步骤之后，且在将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接之前，还包括：判断所识别得到的投影点与所述投影线的距离大于设定阈值时，将所述识别得到的投影点删除；
每隔预设步长范围识别与第j-1轮廓线最近且位于所述第j-1轮廓线远离所述第1轮廓线一侧的投影点之后，且在将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接之前，还包括：判断所识别得到的投影点与所述第j-1轮廓线的距离大于设定阈值时，将所述识别得到的投影点删除。
可以理解的，所述预设距离可根据实际需求进行设置；
在一些实例中，识别出所需要的投影点时，生成识别点序列，以便于后续步骤的进行；将所述投影点删除具体是指，将所述识别点序列中的所对应的投影点删除。
上述步骤中，通过将所识别的到的投影点中与轮廓线距离过大的点删除，使得最终得到的第1轮廓线至第m轮廓线的分布更为均匀，有利于提高所生成的煤层面的精准度。
在一些实施例中，在相邻的轮廓线之间生成煤层面具体包括以下步骤：
将相邻的两个轮廓线标记为第一目标轮廓线和第二目标轮廓线；
在所述第一目标轮廓线上任选一个第一标记点，从所述第二目标轮廓线上选取与所述第一标记点距离最近的第二标记点，从所述第一目标轮廓线上选取与所述第二标记点距离最近的第三标记点；
由所述第一标记点、第二标记点和第三标记点生成三角平面；
重复上述步骤，在相邻的轮廓线之间生成若干连续的三角平面，若干连续的三角平面形成所述煤层面。
为了便于理解，以第一目标轮廓线A和第二目标轮廓线B为例进行说明，如图2所示，从第一目标轮廓线A上任选一个第一标记点1，从第二目标轮廓线B上选取与所述第一标记点1距离最近的第二标记点2，从所述第一目标轮廓线A上选取与所述第二标记点2距离最近的第三标记点3；第一标记点1、第二标记点2和第三标记点3共同组成一个三角平面。其中，可以理解的，当选取的与所述第二标记点距离最近的点为第一标记点时，则忽略该第一标记点，继续进行选取。可以理解的，通过在相邻的轮廓线之间生成若干连续的三角平面，由此得到的煤层面更加接近真实的煤层结构。
在一些实施例中，所述插值点的计算方法包括以下步骤：
在相邻钻孔点之间设置插值点，所述插值点的x轴、y轴坐标被配置为预设值；
计算所述插值点与各个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离；
根据所述投影距离，计算各个钻孔点对于所述插值点的拟合权重；
根据各个钻孔点的拟合权重以及各个钻孔点的z轴坐标，计算所述插值点的z轴估算值，得到所述插值点的三维坐标。
可以理解的，在设置插值点时，对所述插值点的x轴和y轴坐标配置预设值，该预设值为开采区域所对应坐标范围内中选取的任意值，插值点的z轴坐标即为上述的z轴估算值；优选的，各插值点所对应的x轴和y轴坐标等间隔布置，即以钻孔x轴、y轴最小值到最大值为区间，生成等间隔的一系列x轴、y轴坐标值；
可以理解的，所述插值点与各个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离具体为：插值点在x轴、y轴所在平面的第一投影点（x0，y0）与第i钻孔点在x轴、y轴所在平面的第二投影点（xi，yi）之间的距离h i，可用公式（六）表示：
公式（六）；
在一些实施例中，根据所述投影距离，计算各个钻孔点对于所述插值点的拟合权重具体包括以下步骤：
根据公式（一）计算插值点与第i个钻孔点的半变异函数值：
公式（一）；
其中，h i表示所述插值点与第i个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离；C与a为参数，其通过给定初始值，并采用梯度下降法更新得到；
根据公式（二）计算第i个钻孔点的拟合权重：
公式（二）。
在一些实施例中，根据各个钻孔点的拟合权重以及各个钻孔点的z轴坐标，计算所述插值点的z轴估算值具体包括以下步骤：
根据公式（三）计算z轴估算值z0：
公式（三）；
其中，zi表示第i个钻孔点的z轴坐标值。
在一些实施例中，参数C与a的更新步骤具体为：
根据公式（四）确定目标函数：
公式（四）；
设定初始值C 0和a 0；
根据公式（五）更新所述参数C和a；
公式（五）；
其中，k+1为更新次数，为学习率；优选的，学习率/>为0.001。
进一步的，更新所述参数C和a的过程中，直至梯度趋于0时停止，如公式（七）所示：
公式（七）；
进一步的，表示对参数C求偏导数，如公式（八）所示：
公式（八）；
进一步的，表示对参数a求偏导数，如公式（九）所示：
公式（九）。
实施例2
本实施例提供的一种三维矿产开采模型构建系统，包括获取模块，识别模块以及三维图像生成模块；
所述获取模块配置用于：获取目标巷道的若干剖面图，所述剖面图所在剖视平面垂直于所述目标巷道的延伸方向，所述剖面图上具有目标巷道的剖面轮廓；
所述识别模块配置用于：识别各个所述剖面图中剖面轮廓的中点并将其标记为第一目标点，确定所述第一目标点所在位置的目标海拔高度；
所述获取模块还配置用于：获取开采区域中对应于所述目标海拔高度的平面图，确定所述第一目标点在所述平面图中的位置；
所述三维图像生成模块配置用于：
建立三维坐标系，从所述目标巷道内选择一个基准点并将其作为所述三维坐标系的原点，所述三维坐标系的x轴、y轴所在平面平行于所述开采区域的水平平面，所述三维坐标系的z轴平行于竖直方向；
以所述基准点为基准，将各个平面图对应至所述三维坐标系中，得到各个第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；
以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系；
在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取目标巷道的若干剖面图，所述剖面图所在剖视平面垂直于所述目标巷道的延伸方向，所述剖面图上具有目标巷道的剖面轮廓；
识别各个所述剖面图中剖面轮廓的中点并将其标记为第一目标点，确定所述第一目标点所在位置的目标海拔高度；
获取开采区域中对应于所述目标海拔高度的平面图，确定所述第一目标点在所述平面图中的位置；
建立三维坐标系，从所述目标巷道内选择一个基准点并将其作为所述三维坐标系的原点，所述三维坐标系的x轴、y轴所在平面平行于所述开采区域的水平平面，所述三维坐标系的z轴平行于竖直方向；
以所述基准点为基准，将各个平面图对应至所述三维坐标系中，得到各个第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；
以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系；
在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元。
2.根据权利要求1所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，所述剖面图上还具有煤层轮廓线；
将各个剖面图对应至所述三维坐标系之后，还包括以下步骤：
获取相邻的煤层轮廓线之间的第二目标点的三维坐标，所述第二目标点包括插值点和煤层的钻孔点，所述插值点通过插值法计算得到；
将所述第二目标点投影至x、y轴所在平面得到投影点，将所述煤层轮廓线投影至x、y轴所在平面得到投影线；
沿所述投影线的延伸方向上，每隔预设步长范围识别与所述投影线最近的投影点，将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接，得到第1轮廓线；
沿第j-1轮廓线的延伸方向，每隔预设步长范围识别与第j-1轮廓线最近且位于所述第j-1轮廓线远离所述第1轮廓线一侧的投影点，将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接，得到第j轮廓线，+1；
在相邻的轮廓线之间生成煤层面，所述轮廓线包括煤层轮廓线以及第1轮廓线至第m轮廓线。
3.根据权利要求2所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，所述每隔预设步长范围识别与所述投影线最近的投影点步骤之后，且在将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接之前，还包括：判断所识别得到的投影点与所述投影线的距离大于设定阈值时，将所述识别得到的投影点删除；
每隔预设步长范围识别与第j-1轮廓线最近且位于所述第j-1轮廓线远离所述第1轮廓线一侧的投影点之后，且在将识别得到的投影点所对应的第二目标点连接之前，还包括：判断所识别得到的投影点与所述第j-1轮廓线的距离大于设定阈值时，将所述识别得到的投影点删除。
4.根据权利要求2所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，在相邻的轮廓线之间生成煤层面具体包括以下步骤：
将相邻的两个轮廓线标记为第一目标轮廓线和第二目标轮廓线；
在所述第一目标轮廓线上任选一个第一标记点，从所述第二目标轮廓线上选取与所述第一标记点距离最近的第二标记点，从所述第一目标轮廓线上选取与所述第二标记点距离最近的第三标记点；
由所述第一标记点、第二标记点和第三标记点生成三角平面；
重复上述步骤，在相邻的轮廓线之间生成若干连续的三角平面，若干连续的三角平面形成所述煤层面。
5.根据权利要求2所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，所述插值点的计算方法包括以下步骤：
在相邻钻孔点之间设置插值点，所述插值点的x轴、y轴坐标被配置为预设值；
计算所述插值点与各个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离；
根据所述投影距离，计算各个钻孔点对于所述插值点的拟合权重；
根据各个钻孔点的拟合权重以及各个钻孔点的z轴坐标，计算所述插值点的z轴估算值，得到所述插值点的三维坐标。
6.根据权利要求5所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，根据所述投影距离，计算各个钻孔点对于所述插值点的拟合权重具体包括以下步骤：
根据公式（一）计算插值点与第i个钻孔点的半变异函数值：
公式（一）；
其中，h i表示所述插值点与第i个钻孔点在x轴、y轴所在平面上的投影距离；C与a为参数，其通过给定初始值，并采用梯度下降法更新得到；
根据公式（二）计算第i个钻孔点的拟合权重：
公式（二）。
7.根据权利要求6所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，根据各个钻孔点的拟合权重以及各个钻孔点的z轴坐标，计算所述插值点的z轴估算值具体包括以下步骤：
根据公式（三）计算z轴估算值z0：
公式（三）；
其中，zi表示第i个钻孔点的z轴坐标值。
8.根据权利要求6所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，参数C与a的更新步骤具体为：
根据公式（四）确定目标函数：
公式（四）；
设定初始值C 0和a 0；
根据公式（五）更新所述参数C和a；
公式（五）；
其中，k+1为更新次数，为学习率。
9.根据权利要求5所述的三维矿产开采模型构建方法，其特征在于，在相邻钻孔点之间设置插值点具体为：在相邻钻孔点之间等间隔的设置插值点。
10.一种三维矿产开采模型构建系统，其特征在于，包括：获取模块，识别模块以及三维图像生成模块；
所述获取模块配置用于：获取目标巷道的若干剖面图，所述剖面图所在剖视平面垂直于所述目标巷道的延伸方向，所述剖面图上具有目标巷道的剖面轮廓；
所述识别模块配置用于：识别各个所述剖面图中剖面轮廓的中点并将其标记为第一目标点，确定所述第一目标点所在位置的目标海拔高度；
所述获取模块还配置用于：获取开采区域中对应于所述目标海拔高度的平面图，确定所述第一目标点在所述平面图中的位置；
所述三维图像生成模块配置用于：
建立三维坐标系，从所述目标巷道内选择一个基准点并将其作为所述三维坐标系的原点，所述三维坐标系的x轴、y轴所在平面平行于所述开采区域的水平平面，所述三维坐标系的z轴平行于竖直方向；
以所述基准点为基准，将各个平面图对应至所述三维坐标系中，得到各个第一目标点的三维坐标，计算相邻两个第一目标点之间的目标向量；
以所述第一目标点和目标向量为基准，将各个剖面图对应至所述三维坐标系；
在相邻两个剖面图的剖面轮廓之间生成连接线，得到三维巷道单元。
Priority Applications (1)
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102520450A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-27 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种煤矿充水采空区检测方法 |
| CN103226844A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-07-31 | 北京建筑工程学院 | 一种基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法 |
| CN104700207A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于物联网的矿山开采动态实时监测方法与系统 |
| CN113593030A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 长春工程学院 | 基于三维模型的地质剖面图生成方法、系统、终端及介质 |
| CN116384112A (zh) * | 2023-04-06 | 2023-07-04 | 重庆移通学院 | 一种用于矿山灾害模拟和预警的方法及系统 |
-
2024
- 2024-01-23 CN CN202410090216.5A patent/CN117610436B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102520450A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-27 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种煤矿充水采空区检测方法 |
| CN103226844A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-07-31 | 北京建筑工程学院 | 一种基于空间数据结构体系的三维地质巷道建模方法 |
| CN104700207A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于物联网的矿山开采动态实时监测方法与系统 |
| CN113593030A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 长春工程学院 | 基于三维模型的地质剖面图生成方法、系统、终端及介质 |
| CN116384112A (zh) * | 2023-04-06 | 2023-07-04 | 重庆移通学院 | 一种用于矿山灾害模拟和预警的方法及系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| AutoCAD中矿井巷道三维建模及其意义;陈安国;李福柱;;矿山测量;20110215(01);全文 * |
| 三维矿体线框模型构建技术研究;吴世平;李角群;郭进平;刘益超;;矿业工程;20200715(03);全文 * |
| 巷道自动成图及三维建模;周智勇;陈建宏;汤其旺;舒学军;;测绘科学;20100720(04);全文 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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