一种基于矿体三维模型的矿产资源压覆查询方法及系统与流程

本发明属于矿产资源信息处理，尤其涉及一种基于矿体三维模型的矿产资源压覆查询方法及系统。

背景技术：

1、在科学指导矿产资源管理，建设项目压覆矿产资源查询、建设项目批复，完善查明储量的矿产资源保护管理中，以查询区为整体查询单元，查询地面及地下建设工程项目用地在三维空间压覆矿产资源状况，定性判别矿区保有矿产资源量的压覆状态(分为全部压覆、部分压覆和不压覆)，为矿产资源管理和建设项目批复提供基础信息。

2、目前对于建设项目压覆矿产资源调查，常用方法为传统地质调查评估方法，该方法技术繁琐、复杂，成果不够直观，运算过程容易出错且不易察觉，造成调查结果容易出现偏差。传统办法调查尺寸较长，不利于新形势下自然资源管理部门的高效率工作。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种基于矿体三维模型的矿产资源压覆查询方法及系统。

2、所述技术方案如下：基于矿体三维模型的矿产资源压覆查询方法，包括以下步骤：

3、s1，收集查询区域内所有矿区地质、矿产资料；

4、s2，对查询区域内所有矿区矿体进行三维建模；

5、s3，收集查询区dem数据，建立查询区域地表模型；

6、s4，根据矿体三维模型产状获得矿体最大保护范围三维模型；

7、s5，将矿体最大保护范围三维模型延伸至地表模型面上；

8、s6，确定被查询建设项目围护带范围，落到同一地表模型面上，如果建设项目为地下工程，构建建设项目围护带三维模型，导入同一地表模型空间中；

9、s7，建立查询系统，根据矿体最大保护范围三维模型与被查询建设项目围护带范围空间位置关系，获得被查询建设项目对查询区域内压覆矿产资源状态。

10、在步骤s2，对查询区域内所有矿区矿体进行三维建模，包括：对同一矿区的不同矿体通过剖面法、地表露头外推法、顶/底板等值线法和钻孔数据建模法中的一种进行三维建模。

11、在步骤s3中，建立查询区域地表模型运用arcgis软件或3dmine软件dem法建立，具体包括：

12、s3.1，收集查询区范围内dem数字高程信息数据；

13、s3.2，提取查询区内dem高程点云数据；

14、s3.3，使用3dmine软件或arcgis软件导入点云，建立地表模型。

15、在步骤s4中，根据矿体三维模型产状获得矿体最大保护范围三维模型，包括：将一个矿区所有矿体三维模型载入三维矿业建模软件中，对每个矿体分别构建最大保护范围三维模型，运用软件实体模块-布尔计算将所有矿体最大保护范围三维模型求合集，获得该矿区矿体最大保护范围三维模型。

16、进一步，运用软件实体模块-布尔计算将所有矿体最大保护范围三维模型求合集，获得该矿区矿体最大保护范围三维模型，包括：

17、1)在三维矿业建模软件中开启单个矿体模型的编辑状态；

18、2)判断矿体总体走向方位、倾向方位；

19、3)通过矿区地质资料，获取矿体及围岩岩性、层理、节理、破碎系数、变质程度特征参数，判断该矿区岩层移动角；

20、4)在矿体四周，倾向方位以矿体上山移动角，四个方位绘制线段的长度，应最低点至矿体最低标高、最高点至地表以上；

21、5)将四根线段在矿体的四个不同方位上分别复制，并逐一粘贴至相应方位矿体所有拐点和凸点相切处；

22、6)检查矿体四周切线段长度，是否最低点为矿体最低标高，最高点高出地表；

23、7)在三维矿业软件中选择捕捉点绘制多段线，以矿体四周所有切线段最低点和最高点分别绘制两条闭合线；

24、8)关闭矿体模型，软件界面中只保留矿体四周切线段和最低点和最高点闭合线；

25、9)以生成的两条闭合线内及闭合线间分别生成三角网，合并所有三角网，生成实体模型，验证实体，该实体模型为该单个矿体最大保护范围三维模型。

26、在步骤s5中，将矿体最大保护范围三维模型延伸至地表模型面上，包括：将所有矿区矿体最大保护范围三维模型和查询区地表模型加载入同一软件界面中，运用表面裁剪功能，将矿体最大保护范围三维模型高出地表范围，进行裁剪删除，获得地表以下矿体最大保护范围三维模型；

27、在步骤s7中，获得被查询建设项目对查询区域内压覆矿产资源状态，包括：将圈定的建设项目地表围护带或地下建设项目围护带实体模型与矿区矿体最大保护范围三维模型在三维空间中进行套合，分析判定矿区矿体压覆状态；具体判定步骤为：

28、s7.1，压覆单个矿区：查询区内只有单个矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型存在交集，则判定该建设项目在查询区内压覆单个矿区；

29、s7.2，压覆多个矿区：查询区内有两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型存在交集，则判定该建设项目在查询区内压覆多个矿区；

30、s7.3，不存在压覆：查询区内没有矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型存在交集，则判定该建设项目在查询区内没有压覆矿区。

31、步骤s7.2具体包括：

32、步骤一：对查询区内的两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型进行未交集区域分解和交集区域分解，得到不同的区域分量；

33、步骤二：利用图像灰度差异谱分析对每个固有区域分量进行去异值化，并计算各区域分量的多尺寸排列权重构造特征矢量；

34、步骤三：采用交集区域分析对特征矢量进行降阶处理，并采用支持向量机识别器实现两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型单个样本识别；

35、通过特征矢量做线性投影形成新的特征矢量，计算特征的交集区域，表达式为：

36、

37、式中，φ为交集区域特征，vk为协方差矩阵，为两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型需要降阶的特征，为训练样本的特征均值

38、交集区域特征φ取值按就高原则的保护等级确定，若为低保护等级，则为压覆矿区，若为高保护等级，则为未压覆矿区；

39、为协方差矩阵vk的计算公式：

40、

41、式中，x为两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型的总个数，x为两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型中任意一个单个样本，k为指数。

42、进一步，对两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型x(t)进行未交集区域分解，表达式为：

43、

44、式中，yx(t)为第x个区域分量，x为两个或两个以上矿区矿体最大保护范围三维模型全部或者部分与建设项目围护带范围或围护带实体模型的总个数，即需要分解区域总数，f(t)为余项；未交集区域分解方法中，通过分解得到的yx(t)分量和残余分量f(t)能够将原信号x(t)完全恢复。

45、所述步骤二中，计算各区域分量的多尺寸排列权重构造特征矢量，包括：

46、固有区域分量长度为m的一维尺寸序列粗粒化处理得到序列：

47、

48、式中，v为尺度因子，q＝1,2…[m/χ]，[m/χ]表示对m/χ取整；当χ＝1时，粗粒化序列为原始序列；为固有区域分量，m为固有区域分量的长度，e为一维尺寸序列，i为固有区域分量某个长度，为粗粒化序列，qχ为某尺度因子取整后数值，c为某尺度因子经线性计算后的长度值，i为尺度因子线性计算系数，q为对m/χ取整的值；

49、对粗粒化序列进行尺寸重构得：

50、

51、式中，为对粗粒化序列尺寸重构的序列，为对粗粒化序列尺寸重构的初始序列，为对粗粒化序列尺寸重构的在初始后延迟尺寸的序列，为对粗粒化序列尺寸重构的在初始后延迟n-1个嵌入维数尺寸的序列，ε为延迟尺度因子偏差，为延迟尺度因子偏差中延迟m-1维数后的偏差值，m为尺寸重构的维数；r为第r个重构分量，r＝1,2…m-(n-1)，n为嵌入维数，γ为延迟尺寸；用r1,r2…rn表示重构分量中各个元素所在列的索引，将按升序排列如下：

52、

53、式中，为将按升序排列的重构分量中各个元素所在列的第一延迟索引序列，为将按升序排列的重构分量中各个元素所在列的第而延迟索引序列，为将按升序排列的重构分量中各个元素所在列的第n延迟索引序列；

54、若重构分量中存在相等的值，则按先后顺序排列；对于任意一个粗粒化序列得到一组符号序列b(l)＝[c1,c2…cn]，其中，l＝1,2…n，且n≤n！；嵌入维数为n的尺寸重构序列共有n！种排列，符号序列b(l)其中一种排列，计算每一种符号序列出现的概率ol(l＝1,2…n)；b(l)为对于任意一个粗粒化序列得到一组符号序列，cn为符号序列，l为符号数，n为符号正整数，n为嵌入维数，ol为每一种符号序列出现的概率；

55、用信息熵的形式定义不同符号序列的排列熵rc(n)为：

56、

57、当or＝1/n！，rc(n)取最大值ln(n！)，将rc(n)归一化处理，得到：

58、rc＝rc(n)/ln(n！)

59、其中，rc为归一化处理后的排列权重值，0<rc<1，rc值能够反映并放大尺寸序列的微小变化；

60、计算出每个固有区域分量的多尺寸排列权重构建特征矢量为：

61、

62、式中，∧为每个固有区域分量的多尺寸排列权重构建特征矢量值，为第一个固有区域分量的多尺寸归一化处理后的排列权重，为第x个固有区域分量的多尺寸归一化处理后的排列权重，为第一个固有区域分量的多尺寸归一化处理重构建排列权重，为第x个固有区域分量的多尺寸归一化处理重构建排列权重。

63、本发明的另一目的在于提供一种基于矿体三维模型的矿产资源压覆查询系统，该系统实施所述的基于矿体三维模型的矿产资源压覆查询方法，该系统包括：

64、资料收集模块，用于收集查询区域内所有矿区地质、矿产资料；

65、三维建模模块，用于对查询区域内所有矿区矿体进行三维建模；

66、查询区域地表模型建立模块，用于收集查询区dem数据，建立查询区域地表模型；

67、矿体最大保护范围三维模型获取模块，用于根据矿体三维模型产状获得矿体最大保护范围三维模型；

68、三维模型延伸模块，用于将矿体最大保护范围三维模型延伸至地表模型面上；

69、围护带范围确定模块，用于确定被查询建设项目围护带范围，落到同一地表模型面上；

70、压覆矿产资源状态获取模块，用于建立查询系统，根据矿体最大保护范围三维模型与被查询建设项目围护带范围空间位置关系，获得被查询建设项目对查询区域内压覆矿产资源状态。

71、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：为提高矿产资源管理效率实行新形势下快速、高质量发展，本发明创新地提出一种矿产资源压覆查询方法。不估算压覆矿产资源数量，不编制压覆矿产资源报告，通过三维技术快速、直观地判定建设项目用地压覆矿产资源状态。

72、本发明提供的矿产资源压覆查询方法创新性的运用整合矿体三维建模、三维综合展示平台及dem数字高程技术，将查询区内所有查明资源储量的矿体三维模型进行整合，构建统一快速查询方法。本发明收集查询区内所有矿区地质矿产相关数据资料，对收集的资料进行可靠性分析。对存疑矿区资料进行科学系统论证，并开展实地补充调查核实，获取真实的调查结果，确保了选用地质矿产数据资料真实可靠，满足了矿体三维建模需求。对同一矿区存在多份不同时期资料情况，选择资料合理、真实有效、成果最全、接近目前实际现状的资料，作为矿体三维建模依据。