【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及煤矿工程，具体涉及一种三维矿产开采模型构建方法及系统。
技术介绍
1、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。
2、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。
技术实现思路
1、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。
2、本专利技术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：
3、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；
4、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；
5、获取开采区
6、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；
7、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；
8、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；
9、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。
10、根据本专利技术提供的技术方案，所述剖面图上还具有煤层轮廓线；
11、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：
12、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；
13、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；
14、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；
15、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；
16、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。
17、根据本专利技术提供的技术方案，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；
18、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。
19、根据本专利技术提供的技术方案，在相邻的轮廓线之间生成煤层面具体包括以下步骤：
20、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；
21、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；
22、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；
23、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。
24、根据本专利技术提供的技术方案，所述插值点的计算方法包括以下步骤：
25、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；
26、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；
27、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；
28、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。
29、根据本专利技术提供的技术方案，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：
30、根据公式（一）计算插值点与第 i个钻孔点的半变异函数值：
31、公式（一）；
32、其中， hi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；
33、根据公式（二）计算第 i个钻孔点的拟合权重：
34、公式（二）。
35、根据本专利技术提供的技术方案，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：
36、根据公式（三）计算z轴估算值z0：
37、公式（三）；
38、其中，zi表示第 i个钻孔点的z轴坐标值。
39、根据本专利技术提供的技术方案，参数 c与 a的更新步骤具体为：
40、根据公式（四）确定目标函数：
41、公式（四）；
42、设定初始值 c0和 本文档来自技高网...
【技术保护点】
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：
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；
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；
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：
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：
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：
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：
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：
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；
...【技术特征摘要】
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：
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；
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；
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：
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：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：付继兴，王鹏，高健翔，王岩松，耿佳宝，
申请(专利权)人：天津矿智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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