基于三维模型的计算方法、系统和存储介质与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种基于三维模型的计算方法、系统和存储介质。

背景技术：

1、传统的矿山地形地质信息表达以地形地质平面图和地质剖面图为主，不能形象、直观的展示矿山地形和矿岩体赋存状态，难以满足矿山数字化、信息化建设的更高要求。随着矿山三维软件的发展，越来越多的矿山企业开始重视矿山三维建模工作。矿山三维模型不仅可以直观形象的展示矿山地形和矿岩体赋存状态，而且便于优化开采境界、计算矿岩量、科学管理利用矿山资源，为数字化智能矿山和绿色矿山建设打下基础。而现有技术中只能针对某一类型的矿山进行仿真模拟，而且过程复杂，仿真效果差。

2、在实际矿山研究中，不同的工程问题需要不同的数值软件来模拟分析，因此建模方法因软件的不同而有所不同。因此本发明针对不同类型的矿山选择不同的子模型进行组合三维模拟仿真，简洁高效，仿真效果突出。

技术实现思路

1、为了更准确的计算，本发明提供了一种基于三维模型的计算方法、系统和存储介质。

2、获取第一数据，构建三维矿山表面模型；所述第一数据包括：矿山遥感影像、正射影像、定向与定位系统数据、相机参数；

3、获取第二数据，构建矿体模型与矿区道路模型；所述第二数据包括：原始地质数据的矿体交叉轮廓线数据、矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息以及道路外缘线高程数据或根据地形地质图获得的道路中心线高程点数据；

4、获取第三数据，构建矿区地底模型；所述第三数据包括：根据地底传感器获取的岩层数据，历史地底勘测数据；

5、根据三维地表表面模型得到地表三维表面模型；

6、根据三维地表表面模型、矿体模型、道路模型通过数字化建模得到矿体三维模型；

7、获取矿山各岩层上下分界面空间坐标集，根据所述各岩层上下分界面空间坐标集分层拟合岩层分界面，并对拟合得到的岩层分界面进行切割，结合地底传感器获取的岩层数据、历史地底勘测数据进一步处理后，得到地下三维地质模型，通过数字化建模得到岩层地质三维模型；

8、根据不同的矿山分类，经过仿真模拟评估后，选择对应的矿区三维地质模型作为最终三维地质模型；其中，所述矿山分类包括：露天矿山、浅部地下矿山、深部地下矿山，分别对应地表三维表面模型；矿体三维模型；岩层地质三维模型；所述仿真模拟评估为：根据矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息，选择合适的子模型或者子模型之间的组合，基于modelica数字化建模得到的模型进行仿真模拟评估；

9、根据建模得到的模型、矿区范围、采矿权标高，进行矿体储量计算。

10、进一步地，所述获取第一数据，构建三维地表表面模型，包括：

11、采集无人机航拍获取的矿山正射影像和定向与定位系统数据，进行空中三角测量处理及控制点匹配，通过空中三角解析法进行图像解析将二维航拍图像转换为矿山的三维密集点云，基于矿山的三维密集点云，获取矿山的等高线，建立矿山的数字表面模型；

12、其中，在空中三角测量前，对矿山正射影像进行预处理：对矿山正射影像进行色彩、亮度和对比度的调整及匀色处理；

13、进行空中三角测量处理及控制点匹配，通过空中三角解析法进行图像解析具体为：将相机参数、矿山正射影像、定向与定位系统数据进行多视角影像特征点密集匹配，再进行区域网的多视角影像约束平差解算，建立在空间尺度可自由变形的立体模型，完成相对定向；将测定的像片控制点进行转刺，基于转刺点对已有区域网模型进行约束平差解算，将区域网纳入到精确的大地坐标系统中，完成绝对定向。

14、进一步地，所述获取第二数据，构建矿体模型，包括：

15、构建三角网；对不同颜色不同体号的三角网进行处理，合并同一种颜色的实体号所代表的颜色体；

16、根据各矿段的采矿许可证标高，得到矿体实体模型，再利用生成的地表三维表面模型与初步的矿体实体模型进行布尔运算，保留面以下的实体，得到初步矿体模型。

17、进一步地，所述获取第二数据，构建矿体模型，包括：

18、获取基于原始地质数据的矿体交叉轮廓线；求取轮廓线的交叉点法向向量；基于深度学习的插值法求取单条多段线的法向估计量；基于法向传播，对多段线进行法向朝向一致化处理；对法向朝向一致化处理后的多段线进行建模得到矿体模型；

19、其中，基于深度学习的插值法求取单条多段线的法向估计量包括：采用循环神经网络进行学习训练后计算单条多段线的法向估计量。通过采用基于深度学习的插值法求取单条多段线的法向估计量；基于法向传播，对多段线进行法向朝向一致化处理，避免需要更多测量数据，而且估计参数准确，仿真准确度较高。

20、进一步地，所述获取第二数据，构建矿区道路模型，包括：

21、获取道路外缘线高程，闭合线内生成数字地面模型；

22、或者，根据地形地质图获得道路中心线高程点，将道路两侧外缘线赋高程，闭合线内生成数字地面模型。

23、进一步地，所述获取第二数据，构建矿区道路模型，包括：

24、获取矿山道路网的gps点数据；计算得到矿山的栅格道路网；通过栅格图像矢量化方法，将所述矿山的栅格道路网矢量化得到矿山道路的拓扑关系网络。

25、进一步地，所述矿体储量计算，包括：

26、采取先计算各断面上矿体面积，再计算各个矿段的体积和储量，然后将各个块段储量相加。

27、进一步地，所述方法中，获取遥感影像时，对异常的数据进行处理，包括：将待检测的遥感图像进行矩阵格式处理，得到图像信息；根据图像信息中的波段信息，绘制散点图，并计算所述散点图的平均值和标准差；计算得到比较阈值；根据平均值和比较阈值，确定所述遥感图像是否存在数据异常；针对异常的图像，重新获取。通过比较散点图的平均值和标准差；计算得到比较阈值；根据平均值和比较阈值，确定所述遥感图像是否存在数据异常。此种方法仅需绘制散点图并进行阈值比较即可准确确定所述遥感图像是否存在数据异常，相比于其他数据异常确定方法简单高效准确。

28、第二方面，本发明提供一种基于三维模型的计算系统，所述系统包括：

29、存储器，用于存储程序；

30、处理器，用于执行所述存储器中存储的程序，当所述存储器中存储的程序被执行时，所述处理器用于执行上述方法。

31、第三方面，本发明提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述方法。

32、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

33、本发明解决了传统矿山建模依靠单一三维仿真软件不能满足不同类型矿山需求的问题，大大提高了仿真的效率和准确度。

技术特征：

1.一种基于矿山三维子模型的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述获取第一数据，构建三维地表表面模型，包括：

3.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述获取第二数据，构建矿体模型，包括：

4.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述获取第二数据，构建矿体模型，包括：

5.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述获取第二数据，构建矿区道路模型，包括：

6.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述获取第二数据，构建矿区道路模型，包括：

7.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述矿体储量计算，包括：

8.如权利要求1所述的基于三维模型的计算方法，其特征在于，所述方法中，获取遥感影像时，对异常的数据进行处理，包括：将待检测的遥感图像进行矩阵格式处理，得到图像信息；根据图像信息中的波段信息，绘制散点图，并计算所述散点图的平均值和标准差；计算得到比较阈值；根据平均值和比较阈值，确定所述遥感图像是否存在数据异常；针对异常的图像，重新获取。

9.一种基于三维模型的计算系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1-8中任一项所述计算方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于矿山三维子模型的计算方法、系统和存储介质，所述方法包括：获取第一数据，构建三维矿山表面模型；获取第二数据，构建矿体模型与矿区道路模型；获取第三数据，构建矿区地底模型；本发明根据不同的矿山分类，经过仿真模拟评估后，选择对应的矿区三维地质模型作为最终三维地质模型，矿山分类包括：露天矿山、浅部地下矿山、深部地下矿山；分别对应地表三维表面模型；矿体三维模型；岩层地质三维模型；所述仿真模拟评估为：根据矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息，基于modelica数字化建模得到的模型进行仿真模拟评估；根据岩层地质三维模型、矿区范围、采矿权标高，进行矿体储量计算。

技术研发人员：潘世炳,金建华,文云波,吴学锋,徐宇初,王亮,李爽
受保护的技术使用者：武汉永业赛博能规划勘测有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31