一种露天矿采场台阶自动更新方法与流程

本发明涉及矿山图形绘制
技术领域：
，尤其涉及一种露天矿采场台阶自动更新方法。
背景技术：
：随着gps-rtk(realtimekinematic)、全站仪等高效、自动化的矿山测量设备在大多数露天矿采场测量中的使用，产生了大量的露天矿采场测量数据，大大增加了绘图工作量。随着高效、自动、数字化的矿山测量技术的广泛应用，我国数字化和信息化进程的加快，产生了大量的露天矿采场测量数据，目前主要采用两种方法对产生的测量数据进行处理，一种方法是在外业数据采集时设置各类编码，这种方法能最大限度实现内业自动化，但大大的增加了外业的工作量，同时降低外业数据采集的效率；另一种方法是简化外业数据采集时的编码设置，在内业时对数据进行编辑处理，这需要对测量现场非常熟悉的专业人员对数据进行分类和处理，大大的增加了内业数据处理的难度和工作量。所以目前采用的这两种主要方法各有优缺点。如何利用大量的矿山数据本身的特点实现矿山的高效、自动测量已成为一大难题。技术实现要素：针对现有技术的缺陷，本发明提供一种露天矿采场台阶自动更新方法，实现对露天矿采场台阶的自动更新。一种露天矿采场台阶自动更新方法，包括以下步骤：步骤1：利用空间聚类方法，将露天矿采场新测量的台阶数据点进行台阶线连接，并从中找出高程最低的台阶线，具体方法为：步骤1.1：将露天矿采场同一平盘上的测量数据点进行聚类；由露天矿采场已知的标准台阶的高程建立聚类中心集c＝{c1、c2、…、cj、…、cm}，其中，cj为第j个标准台阶的高程，j＝1、…、m，m为露天矿采场已知的标准台阶总数；对所有新测量的台阶数据点根据如下公式所示的聚类条件进行台阶聚类，并由所属的聚类中心作为新台阶的分类号；|zi-cj|≤λ其中，λ为由台阶的高度确定的聚类范围，zi为第i个新测量的台阶数据点的高程，i＝1、2、…、n，n为露天矿采场新测量的台阶数据点的总数；步骤1.2：将露天矿采场的台阶线自动连接，具体方法为：在同一平盘分类的测量数据点集内，根据露天矿台阶推进的特点，从高程最大的台阶或高程最小的台阶线开始，按照台阶高程的大小顺序进行台阶连接；每一条台阶线根据同一台阶的测量点之间的位置关系进行连接，最终完成所有台阶线自动连接；从这些台阶线中得到以cl为聚类中心的新台阶线中最低台阶测量数据点和新的最低台阶测量数据点构成的链表pnl，如下所示：pnl＝pnl1(x1,y1,z1)→pnl2(x2,y2,z2)→…→pnll(xl,yl,zl)其中，pnlj′(xj′,yj′,zj′)为新的最低台阶中第j′个测量数据点，j′＝1,2…l，l为新的最低台阶中测量数据点总个数，xj′、yj′和zj′均为第j′个测量数据点的空间位置坐标；步骤2：从原台阶点中找出相应位置被推移的最低台阶点，具体方法为：新的最低台阶上的每一个测量数据点都能在原台阶中找到一个高程相似，距离最近的数据点，设这个最近距离为limin，设为新的最低台阶上所有点的最近距离的平均值，取为位置条件值；判断原台阶中的任意一点是否为原台阶中最低台阶上的点，首先判断该点是否满足聚类中心为cl的聚类条件，其次求出它与新的最低台阶点的最近距离，然后用如下公式所示的位置条件判定式判断它是否满足位置条件；其中，poi′为原台阶中的任意一数据点，为误差范围；将原台阶上所有的数据点进行聚类条件和位置条件的判定，得到原台阶中最低台阶点的链表pol，如下所示：pol＝pol1(x1,y1,z1)→pol2(x2,y2,z2)→…→polk(xk,yk,zk)其中，poli″(xi″,yi″,zi″)为原台阶中第i″个最低台阶点，i″＝1,2…k，k为原台阶中最低台阶点的总数，xi″、yi″和zi″均为原台阶中第i″个最低台阶点的空间位置坐标；步骤3：建立原台阶数据点的更新域，具体方法为：将新台阶中的测量数据点和原台阶中被推移的最低台阶测量数据点一起进行三角剖分，形成更新的原台阶数据点的三角形域范围，并根据三角形域范围建立如下所示的剖分三角形链表ptr：ptr＝{ptr0(p00,p01,p02)→ptr1(p10,p11,p12)→…→ptrn(pn0,pn1,pn2)}其中，ptrt(pt0,pt1,pt2)为第t个剖分三角形，t＝0、1、…、n，n+1为构建的剖分三角形的总个数，pt0、pt1、pt2分别为第t个剖分三角形的三个顶点；步骤4：将在步骤3得到的剖分三角形内或三角形边上的原台阶上的数据点去掉，并将新测量到的数据点加入露天矿采场已有的采场数据链表中，实现对露天矿采场数据链表的更新。由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种露天矿采场台阶自动更新方法，实现了在内业对原台阶的自动识别和删除以及新台阶的自动连接，大大提高了内业的成图速度，为露天矿的采场测量自动化提供了一个有效的解决办法。同时，该方法既减轻露天矿测量的外业工作量，又减轻了现场测绘人员的劳动强度，大大提高测量效率。附图说明图1为本发明实施例提供的一种露天矿采场台阶自动更新方法的流程图；图2为本发明实施例提供的新测量的台阶数据点的分布示意图；图3为本发明实施例提供的将新测量的台阶数据点连接成台阶的示意图；图4为本发明实施例提供的原台阶数据点的分布示意图；图5为本发明实施例提供的更新域三角形范围的示意图；图6为本发明实施例提供的去除更新域三角形范围中的原台阶的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本实施例以某露天矿采场为例，使用本发明的露天矿采场台阶自动更新方法对该露天矿采场的台阶进行更新。一种露天矿采场台阶自动更新方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：利用空间聚类方法，将露天矿采场新测量的台阶数据点进行台阶线连接，并从中找出高程最低的台阶线，具体方法为：步骤1.1：将露天矿采场同一平盘上的测量数据点进行聚类；由露天矿采场已知的标准台阶的高程建立聚类中心集c＝{c1、c2、…、cj、…、cm}，其中，cj为第j个标准台阶的高程，j＝1、…、m，m为露天矿采场已知的标准台阶总数；对所有新测量的台阶数据点根据如下公式所示的聚类条件进行台阶聚类，并由所属的聚类中心作为新台阶的分类号；|zi-cj|≤λ其中，λ为由台阶的高度确定的聚类范围，zi为第i个新测量的台阶数据点的高程，i＝1、2、…、n，n为露天矿采场新测量的台阶数据点的总数；本实施例中，该露天矿采场共有119个新台阶测量数据点，如图2所示，图中的十字符号表示测量数据点所在的平面位置，十字符号上面和下面的数字均表示测量数据点的高程(单位：m)。台阶的高度hstep约为12m，由台阶的高度确定的聚类范围λ＝3m，在该聚类范围内，聚类中心集为c＝{815,803,791,779}。对新测量数据点进行聚类，并由所属的聚类中心作为新台阶的分类号，新台阶测量数据点的部分聚类结果如表1所示。表1新测量数据的部分数据聚类结果表序号xyz分类号1557.70198.13803.738032531.61197.62801.868033489.64199.93802.76803……………119553.2058.59789.86791步骤1.2：将露天矿采场的台阶线自动连接，具体方法为：在同一平盘分类的测量数据点集内，根据露天矿台阶推进的特点，从高程最大的台阶或高程最小的台阶线开始，按照台阶高程的大小顺序进行台阶连接；每一条台阶线根据同一台阶的测量点之间的位置关系进行连接，最终完成所有台阶线自动连接；从这些台阶线中得到以cl为聚类中心的新台阶线中最低台阶测量数据点和新的最低台阶测量数据点构成的链表pnl，如下所示：pnl＝pnl1(x1,y1,z1)→pnl2(x2,y2,z2)→…→pnll(xl,yl,zl)其中，pnlj′(xj′,yj′,zj′)为新的最低台阶中第j′个测量数据点，j′＝1,2…l，l为新的最低台阶中测量数据点总个数，xj′、yj′和zj′均为第j′个测量数据点的空间位置坐标；本实施中，从从分类号为815的台阶开始进行台阶线连接，按照分类号从大到小对所有台阶线进行连接，完成对新测量点的台阶自动连接。最终完成的连接台阶如图3所示，其中最低台阶的数据点为24个，最低台阶的聚类中心cl＝779。步骤2：从原台阶点中找出相应位置被推移的最低台阶点，具体方法为：新的最低台阶上的每一个测量数据点都能在原台阶中找到一个高程相似，距离最近的数据点，设这个最近距离为limin，设为新的最低台阶上所有点的最近距离的平均值，取为位置条件值；判断原台阶中的任意一点是否为原台阶中最低台阶上的点，首先判断该点是否满足聚类中心为cl的聚类条件，其次求出它与新的最低台阶点的最近距离，然后用如下公式所示的位置条件判定式判断它是否满足位置条件；其中，poi′为原台阶中的任意一数据点，为误差范围；将原台阶上所有的数据点进行聚类条件和位置条件的判定，得到原台阶中最低台阶点的链表pol，如下所示：pol＝pol1(x1,y1,z1)→pol2(x2,y2,z2)→…→polk(xk,yk,zk)其中，poli″(xi″,yi″,zi″)为原台阶中第i″个最低台阶点，i″＝1,2…k，k为原台阶中最低台阶点的总数，xi″、yi″和zi″均为原台阶中第i″个最低台阶点的空间位置坐标；本实施例共有107个原台阶测量数据点，如图4所示，图中的十字符号表示测量点所在平面位置，十字符号上面和下面的数字表示测量点的高程(单位：m)，原测量点已连接成台阶线。在这107个原测量台阶点中，以新的最低台阶的聚类中心cl＝779进行聚类，得到17个原台阶聚类点，聚类结果如表2所示。表2原始最低台阶的部分数据聚类结果表计算24个新的最低台阶数据点到这17个原台阶最低数据点的最小距离，得到最近距离为limin＝{33.34,33.53,…,35.22}和取误差范围为计算得到这17个原台阶最低点均是被推移的最低台阶点，得到原台阶的最低台阶的数据点链表为：pol＝pol1(24.39,6.27,779.99)→pol2(36.01,7.33,778.77)→…→pol17(550.35,17.10,779.91)步骤3：建立原台阶数据点的更新域，具体方法为：将新台阶中的测量数据点和原台阶中被推移的最低台阶测量数据点一起进行三角剖分，形成更新的原台阶数据点的三角形域范围，并根据三角形域范围建立如下所示的剖分三角形链表ptr：ptr＝{ptr0(p00,p01,p02)→ptr1(p10,p11,p12)→…→ptrn(pn0,pn1,pn2)}其中，ptrt(pt0,pt1,pt2)为第t个剖分三角形，t＝0、1…、n，n+1为构建的剖分三角形的总个数，pt0、pt1、pt2分别为第t个剖分三角形的三个顶点；本实施例中，将119个新台阶测量点和17个原台阶被推移最低台阶点一起进行三角剖分，形成如图5所示更新域三角形范围。步骤4：将在步骤3得到的剖分三角形内或三角形边上的原台阶上的数据点去掉，并将新测量到的数据点加入露天矿采场已有的采场数据链表中，实现对露天矿采场数据链表的更新。本实施中，如图6所示，使用虚线圈起来的三处原台阶数据点在更新域三角形范围内，将这些原台阶数据点和台阶线去除，再将新测量数据点和台阶线加入到露天矿采场的数据链表中，就实现了露天矿采场台阶的自动更新。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权利要求所限定的范围。当前第1页12