權(quán)利要求

1.基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

對礦山原始實景進行三維建模，得到礦山原始實景模型；

使用計算機輔助設(shè)計軟件將礦山開采設(shè)計文件由二維圖紙轉(zhuǎn)為礦山開采三維設(shè)計模型；

使用三維地理信息平臺軟件，將礦山原始實景模型和礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期相融合，得到礦山分區(qū)分期開采模型；

將礦山開采后的綠化設(shè)計文件與礦山分區(qū)分期開采模型相融合，得到分期綠化方案；

根據(jù)分期綠化方案，結(jié)合復綠工程量和費用的映射關(guān)系表，計算礦山開采每個階段的復綠工程量和費用；

根據(jù)礦山復綠預算，判斷礦山開采每個階段的復綠工程量和費用是否合理；

得出綠色礦山開采立體規(guī)劃方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述對礦山原始實景進行三維建模，具體按以下流程進行：

S11.采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山原始實景進行多視角傾斜影像采集，得到礦山原始實景影像；

S12.根據(jù)礦山原始實景影像，使用三維實景建模軟件建模，得到礦山原始實景模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述將礦山開采設(shè)計文件由二維圖紙轉(zhuǎn)為礦山開采三維設(shè)計模型，具體按以下流程進行：

S21.使用計算機輔助設(shè)計軟件讀取礦山開采二維設(shè)計圖紙的開采平臺信息，包括開采平臺的平面位置信息和標高信息；

S22.使用計算機輔助設(shè)計軟件對開采平臺進行重采樣，生成開采平臺上、下邊緣的離散點，分別獲取所述離散點的平面位置信息和標高信息；

S23.使用計算機輔助設(shè)計軟件讀取礦山開采設(shè)計文件中預設(shè)的第一開采坡面坡度和各級開采平臺寬度；

S24.使用計算機輔助設(shè)計軟件根據(jù)所述第一開采坡面坡度和各級開采平臺寬度，結(jié)合步驟(2)中的離散點，將相鄰兩級開采平臺的上、下邊緣連接并閉合，生成第二開采坡面；所述第二開采坡面有多個；

S25.使用計算機輔助設(shè)計軟件連接第二開采坡面與各級開采平臺，得到含有多個多邊形的圖形文件；

S26.使用三維地理信息平臺軟件，對通過步驟S25得到的圖形文件進行多邊形拓撲關(guān)系檢查；將完成檢查的圖形文件保存為空間數(shù)據(jù)格式文件，得到礦山開采三維設(shè)計模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述將礦山原始實景模型和礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期相融合，具體按以下流程進行：

S31.將礦山開采三維設(shè)計模型和礦山原始實景模型的坐標系轉(zhuǎn)換為同一坐標系；

S32.按照開采設(shè)計文件，將礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期進行分解；

S33.使用三維地理信息平臺軟件，將分解后的礦山開采三維設(shè)計模型導入礦山原始實景模型；

S34.使用三維地理信息平臺軟件，將分解后的礦山開采三維設(shè)計模型、礦山原始實景模型進行疊加，對平面位置進行微調(diào)，得到礦山分區(qū)分期開采模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述將礦山開采后的綠化設(shè)計文件與礦山分區(qū)分期開采模型相融合，具體按以下流程進行：

S51.根據(jù)礦山每個開采階段所對應的綠化設(shè)計文件，使用三維動畫渲染制作軟件進行建模，得到礦山每個開采階段所對應的綠化模型；

S52.將綠化模型分別存放，設(shè)置綠化時間屬性；

S53.使用三維地理信息平臺軟件將所述綠化模型分別導入到礦山分區(qū)分期開采模型中；

S54.使用三維地理信息平臺軟件將所述綠化模型、礦山分區(qū)分期開采模型進行疊加，對平面位置進行微調(diào)，得到分期綠化方案。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，還包括：

根據(jù)礦山復綠預算，判斷礦山開采每個階段的復綠工程量和費用是否合理時，如果判斷結(jié)果為不合理，重新生成分期綠化方案。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，還包括：

根據(jù)所述礦山分區(qū)分期開采模型，使用三維地理信息平臺軟件對礦山分區(qū)分期開采進行三維實景可視化展示。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述對礦山分區(qū)分期開采進行三維實景可視化展示，具體按以下流程進行：

S41.根據(jù)礦山開采三維設(shè)計模型中開采坡面和開采平臺的空間位置，在三維地理信息平臺軟件中使用二次開發(fā)程序，將礦山原始實景依據(jù)所述空間位置進行修改；

S42.根據(jù)各區(qū)各期開采設(shè)計，依次轉(zhuǎn)變礦山原始實景的地形后，依據(jù)開采時間屬性存儲修改后的礦山地形；

S43.根據(jù)展示需要，依據(jù)時間節(jié)點在三維地理信息平臺軟件中對礦山分區(qū)分期開采進行三維實景可視化展示。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，還包括：

根據(jù)所述綠化時間屬性，按時間節(jié)點分階段在三維地理信息平臺軟件中進行分期綠化方案的三維可視化展示。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，還包括：

根據(jù)礦山開采各階段現(xiàn)狀實景，結(jié)合綠色礦山開采立體規(guī)劃方案，對礦山實際開采情況進行監(jiān)管。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述對礦山實際開采情況進行監(jiān)管，具體按以下流程進行：

S51.在礦山每一個開采階段，采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山開采現(xiàn)狀實景進行多視角傾斜影像采集；

S52.根據(jù)采集的影像，建立礦山開采現(xiàn)狀實景模型；

S53.將礦山開采現(xiàn)狀實景模型和礦山分區(qū)分期開采模型進行融合；

S54.對比分析兩種模型融合后沒有完全重疊的位置，得出礦山開采規(guī)劃方案和礦山開采實際情況的差異。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，其特征在于，所述對礦山實際開采情況進行監(jiān)管，包括：

越界開采監(jiān)督，根據(jù)經(jīng)審批后的開采范圍線進行監(jiān)督；

超層開采監(jiān)督，根據(jù)高程方向上沒有完全重疊的位置進行監(jiān)督；

超量開采監(jiān)督，根據(jù)所述越界開采、超層開采情況，通過計算機輔助設(shè)計軟件和三維地理信息平臺軟件計算出違章開采的開采方量。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山開發(fā)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

近年來，礦區(qū)無序開采和違章開采造成的安全隱患增多和環(huán)境破壞問題日益突出，制定和有效評估合理的礦產(chǎn)資源開采及開采后的生態(tài)恢復方案，對于指導綠色礦山建設(shè)、礦區(qū)有序作業(yè)，以及礦山后期的生態(tài)修復，有著非常重要的意義。綠色礦山規(guī)劃方案與礦區(qū)現(xiàn)狀的融合程度、立體化、直觀性、定量化等方面，對于規(guī)劃方案的有效評估會起到重要作用。在制定礦區(qū)開采進度規(guī)劃方案時，如果采用AUTOCAD的傳統(tǒng)工作方式，作業(yè)流程繁瑣，方量計算誤差較大。為了提高工作效率和進度計劃的準確性，企業(yè)和科研單位逐漸開始采用三維信息化軟件開展相關(guān)工作。

現(xiàn)有技術(shù)中，CN109635340A-一種基于傾斜攝影和BIM的礦山加工系統(tǒng)設(shè)計方法，采用的技術(shù)方案為：利用BIM(建筑信息模型)建立三維的礦山加工系統(tǒng)設(shè)備庫、參數(shù)化結(jié)構(gòu)庫和輔助構(gòu)件庫；根據(jù)無人機傾斜攝影技術(shù)獲取加工系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)用地高精度傾斜攝影模型；在BIM系統(tǒng)內(nèi)形成綜合三維地理信息模型；對綜合地理信息模型進行初步場地平整和規(guī)劃分區(qū)；標示出外部限制因素影響區(qū)域，和內(nèi)部限制因素影響區(qū)域；進行專項協(xié)同設(shè)計；進行礦山加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備布置；對礦山加工系統(tǒng)布置進行檢查調(diào)整；檢查布置完成的礦山加工系統(tǒng)BIM模型；對礦山加工系統(tǒng)BIM模型進行平面出圖或三維出圖。上述技術(shù)方案利用傾斜攝影和BIM，提供一種高效，準確多專業(yè)協(xié)同設(shè)計的大型綠色礦山加工系統(tǒng)設(shè)計方法，其三維可視化和模擬性能夠協(xié)助建設(shè)單位確定方案，同時幫助設(shè)計人員優(yōu)化設(shè)計節(jié)約設(shè)備、材料和人員投入。設(shè)計成果交付后也能夠?qū)IM模型運用于建設(shè)和運營管理，從而實現(xiàn)綠色礦山建設(shè)的全生命周期管理。

但是，因為BIM模型是虛擬的建筑工程三維模型，上述技術(shù)方案采用的虛擬現(xiàn)實方法是依靠構(gòu)建虛擬三維場景，實現(xiàn)礦山的數(shù)字化管理和規(guī)劃方案展示。虛擬建模方法在展示客觀實景和定量評價方面有一定缺陷，按照這一技術(shù)構(gòu)建的虛擬場景，在礦山的真實地理位置和礦山開采量上均與現(xiàn)實有很大差異，難以對客觀的真實場景進行表達，無法進行精準定量分析，決策者從而無法準確判斷礦山開采規(guī)劃方案是否適宜。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的采用虛擬現(xiàn)實方法構(gòu)建的虛擬場景難以對客觀的真實場景進行表達，無法進行精準定量分析，決策者從而無法準確判斷礦山開采規(guī)劃方案是否適宜的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法；

在第一種可實現(xiàn)方式中，包括以下步驟：

對礦山原始實景進行三維建模，得到礦山原始實景模型；

使用計算機輔助設(shè)計軟件將礦山開采設(shè)計文件由二維圖紙轉(zhuǎn)為礦山開采三維設(shè)計模型；

使用三維地理信息平臺軟件，將礦山原始實景模型和礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期相融合，得到礦山分區(qū)分期開采模型；

將礦山開采后的綠化設(shè)計文件與礦山分區(qū)分期開采模型相融合，得到分期綠化方案；

根據(jù)分期綠化方案，結(jié)合復綠工程量和費用的映射關(guān)系表，計算礦山開采每個階段的復綠工程量和費用；

根據(jù)礦山復綠預算，判斷礦山開采每個階段的復綠工程量和費用是否合理；

得出綠色礦山開采立體規(guī)劃方案。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第二種可實現(xiàn)方式中，對礦山原始實景進行三維建模，具體按以下流程進行：

S11.采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山原始實景進行多視角傾斜影像采集，得到礦山原始實景影像；

S12.根據(jù)礦山原始實景影像，使用三維實景建模軟件建模，得到礦山原始實景模型。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第三種可實現(xiàn)方式中，

將礦山開采設(shè)計文件由二維圖紙轉(zhuǎn)為礦山開采三維設(shè)計模型，具體按以下流程進行：

S21.使用計算機輔助設(shè)計軟件讀取礦山開采二維設(shè)計圖紙的開采平臺信息，包括開采平臺的平面位置信息和標高信息；

S22.使用計算機輔助設(shè)計軟件對開采平臺進行重采樣，生成開采平臺上、下邊緣的離散點，分別獲取離散點的平面位置信息和標高信息；

S23.使用計算機輔助設(shè)計軟件讀取礦山開采設(shè)計文件中預設(shè)的第一開采坡面坡度和各級開采平臺寬度；

S24.使用計算機輔助設(shè)計軟件根據(jù)第一開采坡面坡度和各級開采平臺寬度，結(jié)合步驟(2)中的離散點，將相鄰兩級開采平臺的上、下邊緣連接并閉合，生成第二開采坡面；第二開采坡面有多個；

S25.使用計算機輔助設(shè)計軟件連接第二開采坡面與各級開采平臺，得到含有多個多邊形的圖形文件；

S26.使用三維地理信息平臺軟件，對通過步驟S25得到的圖形文件進行多邊形拓撲關(guān)系檢查；將完成檢查的圖形文件保存為空間數(shù)據(jù)格式文件，得到礦山開采三維設(shè)計模型。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第四種可實現(xiàn)方式中，將礦山原始實景模型和礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期相融合，具體按以下流程進行：

S31.將礦山開采三維設(shè)計模型和礦山原始實景模型的坐標系轉(zhuǎn)換為同一坐標系；

S32.按照開采設(shè)計文件，將礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期進行分解；

S33.使用三維地理信息平臺軟件，將分解后的礦山開采三維設(shè)計模型導入礦山原始實景模型；

S34.使用三維地理信息平臺軟件，將分解后的礦山開采三維設(shè)計模型、礦山原始實景模型進行疊加，對平面位置進行微調(diào)，得到礦山分區(qū)分期開采模型。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第五種可實現(xiàn)方式中，

將礦山開采后的綠化設(shè)計文件與礦山分區(qū)分期開采模型相融合，具體按以下流程進行：

S51.根據(jù)礦山每個開采階段所對應的綠化設(shè)計文件，使用三維動畫渲染制作軟件進行建模，得到礦山每個開采階段所對應的綠化模型；

S52.將綠化模型分別存放，設(shè)置綠化時間屬性；

S53.使用三維地理信息平臺軟件將綠化模型分別導入到礦山分區(qū)分期開采模型中；

S54.使用三維地理信息平臺軟件將綠化模型、礦山分區(qū)分期開采模型進行疊加，對平面位置進行微調(diào)，得到分期綠化方案。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第六種可實現(xiàn)方式中，還包括：

根據(jù)礦山復綠預算，判斷礦山開采每個階段的復綠工程量和費用是否合理時，如果判斷結(jié)果為不合理，重新生成分期綠化方案。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第七種可實現(xiàn)方式中，還包括：

根據(jù)礦山分區(qū)分期開采模型，使用三維地理信息平臺軟件對礦山分區(qū)分期開采進行三維實景可視化展示。

結(jié)合第七種可實現(xiàn)方式，在第八種可實現(xiàn)方式中，對礦山分區(qū)分期開采進行三維實景可視化展示，具體按以下流程進行：

S41.根據(jù)礦山開采三維設(shè)計模型中開采坡面和開采平臺的空間位置，在三維地理信息平臺軟件中使用二次開發(fā)程序，將礦山原始實景依據(jù)空間位置進行修改；

S42.根據(jù)各區(qū)各期開采設(shè)計，依次轉(zhuǎn)變礦山原始實景的地形后，依據(jù)開采時間屬性存儲修改后的礦山地形；

S43.根據(jù)展示需要，依據(jù)時間節(jié)點在三維地理信息平臺軟件中對礦山分區(qū)分期開采進行三維實景可視化展示。

結(jié)合第五種可實現(xiàn)方式，在第九種可實現(xiàn)方式中，還包括：

根據(jù)綠化時間屬性，按時間節(jié)點分階段在三維地理信息平臺軟件中進行分期綠化方案的三維可視化展示。

結(jié)合第一種可實現(xiàn)方式，在第十種可實現(xiàn)方式中，還包括：

根據(jù)礦山開采各階段現(xiàn)狀實景，結(jié)合綠色礦山開采立體規(guī)劃方案，對礦山實際開采情況進行監(jiān)管。

結(jié)合第十種可實現(xiàn)方式，在第十一種可實現(xiàn)方式中，對礦山實際開采情況進行監(jiān)管，具體按以下流程進行：

S51.在礦山每一個開采階段，采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山開采現(xiàn)狀實景進行多視角傾斜影像采集；

S52.根據(jù)采集的影像，建立礦山開采現(xiàn)狀實景模型；

S53.將礦山開采現(xiàn)狀實景模型和礦山分區(qū)分期開采模型進行融合；

S54.對比分析兩種模型融合后沒有完全重疊的位置，得出礦山開采規(guī)劃方案和礦山開采實際情況的差異。

結(jié)合第十一種可實現(xiàn)方式，在第十二種可實現(xiàn)方式中，對礦山實際開采情況進行監(jiān)管，包括：

越界開采監(jiān)督，根據(jù)經(jīng)審批后的開采范圍線進行監(jiān)督；

超層開采監(jiān)督，根據(jù)高程方向上沒有完全重疊的位置進行監(jiān)督；

超量開采監(jiān)督，根據(jù)越界開采、超層開采情況，通過計算機輔助設(shè)計軟件和三維地理信息平臺軟件計算出違章開采的開采方量。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：

1.依托無人機傾斜攝影技術(shù)和三維地理信息技術(shù)(3D GIS)，將礦山原始的真實場景與礦山開采設(shè)計文件進行立體化融合，以實景三維的方式進行礦山分區(qū)分期開采的三維實景可視化展示?？陀^對礦山真實場景隨著開采進展的演化進行表達，便于決策者對礦山開采規(guī)劃方案的適宜性做出更加準確的判斷。

2.根據(jù)綠色礦山的綠化設(shè)計文件，結(jié)合礦山原始實景模型中的地形信息得到綠化模型。將綠化模型與礦山開采三維設(shè)計模型結(jié)合，得到分期綠化方案，判斷礦山開采規(guī)劃方案是否符合“邊開采邊復綠”的綠色礦山要求，從而對礦山開采規(guī)劃方案的適宜性做出進一步的判斷。

3.根據(jù)分期綠化方案，結(jié)合礦山復綠預算，計算復綠工程量和費用的合理性。通過先行驗證分期綠化方案的實際合理性，進一步來判斷礦山開采規(guī)劃方案的適宜性，最終得出合適的綠色礦山開采立體規(guī)劃方案。綠色礦山開采立體規(guī)劃方案可以在客觀評估和比選最優(yōu)的礦山開采及恢復治理方案方面，給決策者提供更加直觀、更加可靠的定性和定量分析。

4.在礦山每一個開采階段，采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山開采現(xiàn)狀實景進行多視角傾斜影像采集，建立礦山開采現(xiàn)狀實景模型，將礦山開采現(xiàn)狀實景模型和礦山分區(qū)分期開采模型進行融合。驗證礦山開采實際情況和礦山開采規(guī)劃方案的一致性，對礦山的開采進度、開采監(jiān)管提供更加符合實際情況的三維實景可視化展示和精準定量分析。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的礦山原始實景模型效果圖；

圖3為本發(fā)明的礦山開采設(shè)計模型二維轉(zhuǎn)三維的轉(zhuǎn)換效果示意圖；

圖4為本發(fā)明的依據(jù)礦山開采三維設(shè)計模型對礦山原始實景模型進行地形修改后的效果圖；

圖5為邊開采邊復綠的三維可視化展示效果圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學術(shù)語應當為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供一種基于三維實景的綠色礦山立體規(guī)劃方法，包括以下步驟：

對礦山原始實景進行三維建模，得到礦山原始實景模型；

使用計算機輔助設(shè)計軟件將礦山開采設(shè)計文件由二維圖紙轉(zhuǎn)為礦山開采三維設(shè)計模型；

使用三維地理信息平臺軟件，將礦山原始實景模型和礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期相融合，得到礦山分區(qū)分期開采模型；

將礦山開采后的綠化設(shè)計文件與礦山分區(qū)分期開采模型相融合，得到分期綠化方案；

根據(jù)分期綠化方案，結(jié)合復綠工程量和費用的映射關(guān)系表，計算礦山開采每個階段的復綠工程量和費用；

根據(jù)礦山復綠預算，判斷礦山開采每個階段的復綠工程量和費用是否合理；

得出綠色礦山開采立體規(guī)劃方案。

以下對本實施例的工作原理進行詳細闡述：

1.礦山原始實景模型三維建模

礦山原始實景是進行后期開采設(shè)計三維實景化和復綠規(guī)劃的基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)。在本實施例中，對礦山原始實景進行三維建模，具體步驟如下：

(1)采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山原始實景進行多視角傾斜影像采集。無人機傾斜攝影時，根據(jù)區(qū)域內(nèi)地形和地物的空間布局，以及模型精度來選擇地面控制點。通常情況下依照技術(shù)規(guī)范選點，具體采用《CHZ-3004-2010-低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》中的“4.2全野外布點”進行選點。如果遇特殊情況，比如地形條件不允許，可視情況調(diào)整地面控制點的選址。

(2)根據(jù)無人機傾斜攝影采集到的礦山原始實景影像，使用三維實景建模軟件(比如context capture)建模，得到礦山原始實景模型，如圖2所示。此處礦山原始實景模型反映的是礦山開采前的現(xiàn)狀實景。

2.礦山原始實景模型和礦山開采設(shè)計文件相融合

在實際工程中，礦山開采設(shè)計文件一般是使用計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)繪制的二維圖紙，圖紙的數(shù)據(jù)為二維多邊形數(shù)據(jù)。礦山原始實景模型為三維模型，模型里的數(shù)據(jù)為三維數(shù)據(jù)。為了能夠讓礦山原始實景模型嚴格依據(jù)礦山開采設(shè)計模型進行地形的演變，給決策者分階段展示規(guī)劃方案，礦山開采設(shè)計文件與礦山原始實景模型必須精準融合，這樣就需要將礦山開采設(shè)計文件由二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型。模型融合的具體步驟如下：

2.1礦山開采二維設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)三維設(shè)計模型

(1)使用計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)讀取礦山開采二維設(shè)計圖紙的開采平臺信息，包括開采平臺的平面位置信息和標高信息。開采平臺可看作多個點的組合，每個點都有自身對應的平面位置信息和標高信息。開采平臺有多級，按照不同的標高信息進行分級，表明開采平臺有高有低。

(2)使用計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)對開采平臺進行重采樣，生成開采平臺上、下邊緣的離散點，分別獲取這些離散點的平面位置信息和標高信息。

(3)使用計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)讀取開采設(shè)計文件中預設(shè)的第一開采坡面坡度和各級開采平臺寬度。其中，某一級開采坡面的下邊緣，就是下一級開采平臺的上邊緣；開采平臺的下邊緣，就是再下一級開采坡面的上邊緣。

(4)使用計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)根據(jù)第一開采坡面坡度和各級開采平臺寬度，重新組織步驟(2)中的離散點，即將相鄰兩級開采平臺的上、下邊緣連接并閉合，生成第二開采坡面。第二開采坡面有多個。

(5)使用計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)連接多個第二開采坡面與原設(shè)計文件中的各級開采平臺，得到含有多個多邊形的圖形文件。

(6)使用三維地理信息平臺軟件(比如ArcGIS)進行多邊形拓撲關(guān)系檢查，主要是檢查圖形是否有重疊。檢查完成后，將含有多個多邊形的圖形文件保存為空間數(shù)據(jù)格式文件(比如shapefile文件)，得到礦山開采三維設(shè)計模型，即完成了礦山開采二維設(shè)計模型到礦山開采三維設(shè)計模型的轉(zhuǎn)換。如圖3所示，圖3左側(cè)為礦山開采二維設(shè)計圖紙，右側(cè)為礦山開采三維設(shè)計模型。

2.2礦山開采三維設(shè)計模型與礦山原始實景模型分區(qū)分期進行融合

(1)將礦山開采三維設(shè)計模型和礦山原始實景模型的坐標系轉(zhuǎn)換為同一坐標系。具體的，對于這兩個三維模型，利用重合的公共點，通過布爾莎模型(也可以采用其它模型)進行計算，得到從一個坐標系轉(zhuǎn)換到另一個坐標系中的平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子，根據(jù)平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子完成坐標系的轉(zhuǎn)換。

(2)按照開采設(shè)計文件，將礦山開采三維設(shè)計模型分區(qū)分期分解，即按不同的開采階段、不同的開采區(qū)域進行分解。具體的，按照各開采設(shè)計階段的開采標高，分解不同的開采區(qū)域各開采階段的礦山開采三維設(shè)計模型中的開采平臺和開采坡面數(shù)據(jù)。比如，對于一區(qū)一期開采，開采設(shè)計文件中的開采標高為400米，則將礦山開采三維設(shè)計模型中標高400米以上的開采平臺和開采坡面保存為礦山一區(qū)一期開采設(shè)計三維模型；在保存的模型中加入開采時間屬性，開采時間屬性為開采階段，即第幾期開采。

(3)利用三維地理信息平臺軟件(比如skyline)，將分解后的礦山開采三維設(shè)計模型導入礦山原始實景模型，

(4)使用三維地理信息平臺軟件(比如skyline)，將分解后的礦山開采三維設(shè)計模型、礦山原始實景模型進行疊加后，對平面位置進行微調(diào)，以使這兩種模型的平面位置精準配準，完成礦山開采三維設(shè)計模型與礦山原始實景模型的分區(qū)分期融合，得到礦山分區(qū)分期開采模型。

3.礦山分區(qū)分期開采三維可視化展示

利用礦山分區(qū)分期開采模型，對礦山分區(qū)分期開采的情況進行三維可視化展示，供決策者對規(guī)劃方案進行判斷。具體步驟如下：

(1)根據(jù)礦山開采三維設(shè)計模型中開采坡面和開采平臺的空間位置，在三維地理信息平臺軟件中(比如ArcGIS)使用二次開發(fā)程序，將礦山原始的地形，即礦山原始實景依據(jù)礦山開采三維設(shè)計模型的空間位置進行修改，如圖4所示。修改時，嚴格按照礦山開采設(shè)計模型轉(zhuǎn)換礦山原始實景的空間信息。

(2)根據(jù)各區(qū)各期開采設(shè)計，依次轉(zhuǎn)變礦山原始實景的地形后，依據(jù)開采時間屬性存儲修改后的礦山地形。

(3)根據(jù)展示需要，依據(jù)時間節(jié)點在三維地理信息平臺軟件(比如skyline)中對礦山分區(qū)分期的開采情況進行展示，完成礦山分區(qū)分期開采的三維實景可視化展示。

在本實施例中，基于無人機傾斜攝影技術(shù)建立了礦山原始實景三維模型，結(jié)合地理信息技術(shù)，通過二次開發(fā)將礦山開采設(shè)計的二維圖紙轉(zhuǎn)化成三維模型后，再與礦山原始實景三維模型進行立體化融合，實現(xiàn)礦山分區(qū)分期開采的三維可視化展示。本實施例采用的技術(shù)方案，和傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實是完全不同的，三維可視化展示時，展示的不是虛擬現(xiàn)實而是真實場景。

通過三維可視化展示，可將開采設(shè)計進度分階段呈現(xiàn)在礦山原始實景模型上，客觀對礦山真實場景隨著開采進展的演化進行表達。能夠通過融合后的模型，更加精確的計算各階段的開采方量和每一級開采臺階與坡面的開采量，進行精準定量分析，以便于決策者對礦山開采規(guī)劃方案的適宜性做出更加準確的判斷。

隨著人們對環(huán)境保護意識的加強，“綠色礦山”的理念和要求也基本成型。綠色礦山是指在礦產(chǎn)資源開發(fā)全過程中，實施科學有序開采，對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境擾動控制在可控制范圍內(nèi)，實現(xiàn)環(huán)境生態(tài)化、開采方式科學化、資源利用高效化、管理信息數(shù)字化和礦區(qū)社區(qū)和諧化的礦山。

在本實施例中，步驟1到步驟3沒有涉及到礦山開采后的復綠問題，這樣決策者僅僅根據(jù)步驟1到步驟3提供的技術(shù)方案，對規(guī)劃方案的適宜性進行判斷，是不夠全面的。為實現(xiàn)綠色礦山的理念，根據(jù)“邊開采邊復綠”的思想，在步驟3之后，繼續(xù)采取以下技術(shù)方案：

4.將礦山開采后的綠化設(shè)計文件與實施例1中得到的礦山分區(qū)分期開采模型相融合，得到分期綠化方案，對分期綠化方案進行三維可視化展示，供決策者判斷。

具體步驟如下：

(1)按照礦山開采的分期規(guī)劃，根據(jù)礦山每個開采階段所對應的綠化設(shè)計文件，使用三維動畫渲染制作軟件(比如3d Max)進行建模，得到礦山每個開采階段所對應的綠化模型。綠化設(shè)計文件是根據(jù)國家對綠色礦山要求的相關(guān)標準(比如DZ/T 0312～0320-2018,各行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范)，結(jié)合礦山原始實景模型中的地形信息制定的，是一種設(shè)計文件；礦山原始實景模型中的地形信息為礦山綠化的設(shè)計提供了參考。綠化模型是一種三維模型。

(2)將建好的綠化模型分別存放，設(shè)置綠化時間屬性。綠化時間屬性代表礦山需要進行綠化的時間段。

(3)根據(jù)綠化模型在礦山中應處于的空間位置，使用三維地理信息平臺軟件(比如skyline)將礦山每個開采階段所對應的綠化模型分別導入到對應階段的礦山分區(qū)分期開采模型。

(4)使用三維地理信息平臺軟件(比如skyline)將礦山每個開采階段所對應的綠化模型、礦山分區(qū)分期開采模型進行疊加后，對平面位置進行微調(diào)，以使兩種模型的平面位置精準配準，得到分期綠化方案。

(5)根據(jù)步驟(1)設(shè)置的綠化時間屬性，按時間節(jié)點分階段在三維地理信息平臺軟件中(比如ArcGIS)進行分期綠化方案的三維可視化展示。如圖5所示，圖中一個個的小圓點代表給礦山復綠時種的一棵棵樹。

通過本實施例的技術(shù)方案，可以采用三維可視化展示的方式，使決策者很直觀的看到礦山開采過程中各階段分別對應的分期綠化效果，根據(jù)分期綠化方案來判斷礦山開采規(guī)劃方案是否符合“邊開采邊復綠”的綠色礦山要求，從而對礦山開采規(guī)劃方案的適宜性做出進一步的判斷。

礦山綠化方案從源頭上來看，是依據(jù)國家對綠色礦山要求的相關(guān)標準制定出來的，僅僅是結(jié)合國家標準從理論方面制定的方案，沒有考慮到實際情況中礦山綠化方案可能會受到工程預算的制約，從而不能完全達到國家標準的要求。在步驟4之后，繼續(xù)采取以下技術(shù)方案：

5.根據(jù)分期綠化方案，結(jié)合復綠工程量和費用的映射關(guān)系表，計算礦山開采每個階段的復綠工程量和費用；根據(jù)礦山復綠預算，判斷礦山開采每個階段的復綠工程量和費用是否合理；根據(jù)判斷結(jié)果，確定是否需要再次生成新的分期綠化方案。

具體的，礦山復綠費用的計算，是根據(jù)礦山開采當?shù)氐墓こ藤M用核算標準來進行的。在不同的地域(比如省、市、區(qū)縣)，工程費用核算標準是不一樣的，有高有低。結(jié)合實際情況可以得出一張映射關(guān)系表，表中寫明了各個省、市、區(qū)縣的工程費用核算標準，這個工程費用核算標準可以根據(jù)時間的變化而調(diào)整更新，在本實施例中采用人工的方式進行更新。

下面舉例說明礦山復綠工程量和費用的計算過程。比如：根據(jù)分區(qū)分期復綠規(guī)劃方案可以得出，在礦山完成某一個階段的開采后，在礦山上的該區(qū)域內(nèi)進行：

(1)種樹：需要隔多少米種一棵樹(工程量)，種什么樹種，根據(jù)樹的單價，算出種樹所需要的工程量和費用；

(2)種草：種草的面積(工程量)乘以種草的單價，算出種草所需要的工程量和費用；

(3)修路：先把場地填平(工程量)，加上運輸修路材料的費用，再加上鋪路的費用，算出修路所需要的工程量和費用。

上述種樹、種草、修路的工程量和費用的合計，就是礦山某一個開采階段的復綠工程量和費用。

當計算出了礦山每一個開采階段的復綠工程量和費用后，決策者可以根據(jù)當期所對應的預算，判斷分期綠化方案是否合理。如果復綠工程量和費用大于當期預算，說明當期的綠化方案不滿足實際情況的需要，不合理，需要重新生成。重新生成綠化方案的原則是減少復綠工程量，比如：減少種樹的棵數(shù)、減少種草的面積、縮短修路的長度，等等；以實現(xiàn)在預算不足的情況下，礦山開采后的部分復綠工作。

采用本實施例的技術(shù)方案，可以供決策者結(jié)合實際預算情況，通過先行驗證分期綠化方案的實際合理性，進一步來判斷礦山開采規(guī)劃方案的適宜性，最終得出合適的綠色礦山開采立體規(guī)劃方案。綠色礦山開采立體規(guī)劃方案可以在客觀評估和比選最優(yōu)的礦山開采及恢復治理方案方面，給決策者提供更加直觀、更加可靠的定性和定量分析。

實施例2

在礦山實際開采時，會因為各種工程實際情況或者意外，使得開采的實際范圍和預先規(guī)劃的不完全一致。比如：在礦山某一段山體滑坡后，該段山體就不能再進行開采了；又或者，在開采過程中發(fā)現(xiàn)了初步勘探時沒有發(fā)現(xiàn)的地下暗流，需要繞開。通過實施例1可得到綠色礦山開采立體規(guī)劃方案，但是這種方案是否符合實際情況，還需要根據(jù)礦山實際開采情況進行后續(xù)驗證。

為解決上述技術(shù)問題，在實施例1基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，采取以下技術(shù)方案：

在礦山每一個開采階段，采用無人機傾斜攝影技術(shù)對礦山開采現(xiàn)狀實景進行多視角傾斜影像采集。

根據(jù)采集的影像，建立礦山開采現(xiàn)狀實景模型。此處礦山開采現(xiàn)狀實景模型，反映的是礦山已經(jīng)開始開采后，在某一個開采階段礦山的現(xiàn)狀實景。建模的方法和實施例1中礦山原始實景模型的建模方法相同。

將礦山開采現(xiàn)狀實景模型和礦山分區(qū)分期開采模型進行融合。融合的方法和實施例1中礦山原始實景模型和礦山開采設(shè)計模型相融合的方法相同。

對比分析這兩種模型融合后，沒有完全重疊的位置，得出礦山開采規(guī)劃方案和礦山開采實際情況的差異。

決策者可以根據(jù)礦山開采規(guī)劃方案和礦山開采實際情況的差異，對前期制定的礦山開采規(guī)劃方案進行總結(jié)復盤，為后續(xù)判斷類似的礦山開采規(guī)劃方案積累經(jīng)驗，以便于在后續(xù)工作中，對礦山開采規(guī)劃方案的適宜性做出更為準確的判斷。

同時，通過本實施例的技術(shù)方案，還可以實現(xiàn)對礦山的實際開采情況，比如開采進度、開采范圍、開采方量進行監(jiān)管，具體如下：

(1)越界開采監(jiān)督：將經(jīng)審批后的開采范圍線與礦山開采現(xiàn)狀實景模型進行疊加，找出沒有完全重疊的位置，以發(fā)現(xiàn)越界開采的行為。

(2)超層開采監(jiān)督：將礦山分區(qū)分期開采模型與礦山開采現(xiàn)狀實景模型進行疊加，對比分析在高程方向上沒有完全重疊的地方，得出超層開采結(jié)論，加以監(jiān)督。

(3)超量開采監(jiān)督：在完成越界開采和超層開采監(jiān)督后，對超出開采范圍的開采量，通過計算機輔助設(shè)計軟件(比如Autocad)和三維地理信息平臺軟件(比如ArcGIS)，根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀實景模型和礦山開采三維設(shè)計模型，可計算出違章開采的開采方量。

通過上述步驟(1)、(2)、(3)的技術(shù)方案，可以在礦山開采監(jiān)管方面實現(xiàn)三維實景可視化展示，并對違章開采的開采方量進行精確定量分析。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。