专利名称：煤田矿区开采量测方法及装置和数据处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及勘探领域，具体而言，涉及一种煤田矿区开采量测方法及装置和数据处理设备。
背景技术：
随着煤炭资源开发越来越快，经常需要在煤田矿区开采过程中快速、准确地对矿区剥挖、排工程量的大小进行量测。传统的方法是利用人工野外实测的离散点进行分析核算，这种离散点测量数据很难重建目标原态的三维模型，特别是对于各种大型的、复杂的、不规则的等实体的三维测量很难实现。在煤田矿山开发中变化频率高的土石方计算、矿山地形、体积、塌陷等测量工作，传统的测量手段很难达到测量数据的同时性，且耗费的人力物力较大。 而且，在现有的三维立体量测技术方法中，测量的精度与测量人员技术水平有很大关系，特别是对于大范围的非规则体的量测，传统的测量技术方法很难实现全面精确量测，尤其是对于变化范围大、变化频率高的地区，传统的测量手段不能达到测量数据的实时性。针对现有技术中煤田矿区开采量测方法实时性比较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种煤田矿区开采量测方法及装置和数据处理设备，以解决现有技术中煤田矿区开采量测方法实时性比较低的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤田矿区开采量测方法。根据本发明的煤田矿区开采量测方法包括获取卫星遥感数据；提取卫星遥感数据中的三维立体数据；以及获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。进一步地，获取卫星遥感数据包括获取线阵遥感数据，提取卫星遥感数据中的三维立体数据包括对线阵遥感数据进行预处理，以对卫星遥感数据进行三维数据提�。扇⑻迨�。进一步地，对线阵遥感数据进行预处理包括利用共线方程模型，对线阵遥感数据中的三线阵影像数据进行内定向、外定向以及影像金字塔文件生成处理。进一步地，提取卫星遥感数据中的三维立体数据包括对线阵遥感数据进行控制点选取处理；对选取控制点进行空三解算过程计算，提取线阵遥感数据中的数字高程模型数据；以及通过数字高程模型数据提取数字高程模型影像，生成三维立体数据。进一步地，获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测包括获取煤田矿区的立体分析量测模型；以及利用立体分析量测模型获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种煤田矿区开采量测装置，该装置用于执行本发明提供的任意一种煤田矿区开采量测方法。根据本发明的另一方面，提供了一种煤田矿区开采量测装置，该装置包括获取�？椋糜诨袢∥佬且８惺荩惶崛∧？椋糜谔崛∥佬且８惺葜械娜⑻迨荩灰约傲坎饽？椋糜诨袢∪⑻迨葜械拿禾锟笄墒菀远悦禾锟笄山辛⑻辶坎�。进一步地，获取�？橛糜诨袢∠哒笠８惺荩崛∧？橛糜诙韵哒笠８惺萁性ご恚远晕佬且８惺萁腥萏崛。扇⑻迨�。进一步地，获取�？橛糜诓捎靡韵路绞蕉韵哒笠８惺萁性ご砝霉蚕叻匠棠Ｐ停韵哒笠８惺葜械娜哒笥跋袷萁心诙ㄏ�、外定向以及影像金字塔文件生成处理。进一步地，提取�？榘ㄑ∪∽幽？椋糜诙韵哒笠８惺萁锌刂频阊∪〈� 理；提取子�？椋糜诙匝∪】刂频憬锌杖馑愎碳扑悖崛∠哒笠８惺葜械氖指叱棠Ｐ褪荩灰约吧勺幽？椋糜谕ü指叱棠Ｐ褪萏崛∈指叱棠Ｐ陀跋瘢扇⑻迨�。进一步地，量测�？榘ɑ袢∽幽？椋糜诨袢∶禾锟笄牧⑻宸治隽坎饽Ｐ停灰约傲坎庾幽？椋糜诶昧⑻宸治隽坎饽Ｐ突袢∪⑻迨葜械拿禾锟笄墒菀远悦禾锟笄山辛⑻辶坎�。为了实现上述目的，根据本发明的再一个方面，提供了一种数据处理设备，该设备包括本发明的任一种煤田矿区开采量测装置。通过采用本发明提供的煤田矿区开采量测方法及装置和数据处理设备，由于采用对卫星获取的遥感影像数据进行处理，获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测的方法，从而解决了现有了技术中的煤田矿区开采量测方法难以达到快速准确的量测需求的问题，进而达到了快速准确对煤田矿区开采进行量测的效果。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据本发明实施例的煤田矿区开采量测装置的结构框图；图2是根据本发明第一优选实施例的煤田矿区开采量测装置的结构框图；图3是根据本发明第二优选实施例的煤田矿区开采量测装置的结构框图；图4是根据本发明实施例的煤田矿区开采量测方法的流程图；图5是根据本发明实施例的露天排矸场地立体分析量测示意图；以及图6是根据本发明优选实施例的煤田矿区开采量测方法的流程图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明实施例提供了一种煤田矿区开采量测装置。图I是根据本发明实施例的煤田矿区开采量测装置的结构框图。
如图I所示，该煤田矿区开采量测装置包括获取�？�11、提取模块12和量测�？�13。获取�？�11用于获取卫星遥感数据。提取�？�12用于提取获取�？�11获取的卫星遥感数据中的三维立体数据。量测�？�13用于获取提取�？�12提取的三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。在本实施例中，通过对卫星获取的遥感影像数据进行处理，获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测的方法，达到了快速准确对煤田矿区开采进行量测的效果。为了使得提取�？�12能够方便的从卫星遥感数据中提取三维立体数据，优选地，获取�？�11用于获取线阵遥感数据，提取�？�12用于对线阵遥感数据进行预处理，以对卫 星遥感数据进行三维数据提�。扇⑻迨�。优选地，获取�？�11用于采用以下方式对线阵遥感数据进行预处理利用共线方程模型，对线阵遥感数据中的三线阵影像数据进行内定向、外定向以及影像金字塔文件生成处理。在本实施例中，通过对线阵遥感数据进行预处理，实现三维数据的自动提�。芄皇迪址奖愕靥崛∪�。图2是根据本发明第一优选实施例的煤田矿区开采量测装置的结构框图。该实施例可以作为上述实施例的优选实施方式。如图2所示，该煤田矿区开采量测装置包括获取�？�11、提取模块12和量测�？�13，其中，提取�？�12包括选取子�？�121、提取子�？�122和生成子�？�123。选取子�？�121用于对线阵遥感数据进行控制点选取处理。提取子模块122用于对选取子�？�121选取的选取控制点进行空三解算过程计算，提取线阵遥感数据中的数字高程模型数据。生成子�？�123用于通过提取子�？�122提取的数字高程模型数据进一步提取数字高程模型影像，生成三维立体数据。通过本实施例，可以完成对卫星遥感数据中三维立体数据的提取，为矿区开采的立体量测提供了数据基础。图3是根据本发明第二优选实施例的煤田矿区开采量测装置的结构框图。该实施例可以作为上述实施例的优选实施方式。如图3所示，该煤田矿区开采量测装置包括获取�？�11、提取�？�12和量测�？�13，其中，量测�？�13包括获取子�？�131和量测子�？�132。获取子模块131用于获取煤田矿区的立体分析量测模型。量测子�？�132用于利用获取子�？�131获取的立体分析量测模型进一步获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据，以对煤田矿区开采进行立体量测。在本实施例中，通过获取煤田矿区的立体分析量测模型，然后利用该立体分析量测模型进一步获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据，以对煤田矿区开采进行立体量测，不仅能够实现煤田矿区中的面积、高程以及相对高差等二维信息的获�。彝ü傻牧⑻迥Ｐ涂墒迪侄嘟嵌鹊娜畔⑹莸姆治隽坎獾裙ぷ鳎杂诳笄氖档毓こ谭治鎏峁┯辛Φ目墒踊募际跻谰�。本发明提供了一种数据处理设备，该数据处理设备中可以包括本发明实施例所提供的任意一种煤田矿区开采量测装置，或者，使得该煤田矿区开采量测运行于该数据处理设备之上，以使得该数据处理设备能够获取卫星遥感数据，并通过获取的卫星遥感数据提取三维立体数据，从而达到获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测的目的。本发明还提供了一种煤田矿区开采量测方法，该方法可以基于上述的煤田矿区开采量测装置来执行。图4是根据本发明实施例的煤田矿区开采量测方法的流程图。如图4所示，该煤田矿区开采量测方法包括如下的步骤S402至步骤S406。 步骤S402，获取卫星遥感数据。卫星对待测区域(例如，在需要对待测区域A进行矿区环境测量时，则首先获取待测区域A的卫星遥感数据)进行扫描后，会生成卫星遥感数据，煤田矿区开采量测装置通过与卫星建立通信，接收来自卫星的遥感数据。优选地，本实施例中获取卫星遥感数据可以进一步的包括获取线阵遥感数据。本实施例中选用的遥感数据为国产天绘卫星遥感三线阵数据。步骤S404，提取卫星遥感数据中的三维立体数据。优选地，当获取的卫星遥感数据中包括线阵遥感数据时，对线阵遥感数据进行预处理，以对卫星遥感数据进行三维数据提�。扇⑻迨荨Ｓ捎谥圃既⑻辶坎獾暮诵奈侍馐侨绾位袢〉孛娴娜畔⑹荩虼耍绾位袢〉孛娴娜畔⑹菔俏侍獾墓丶１痉⒚魇凳├霉饣嫖佬堑南哒笠８惺� 据，采用ERDAS专业遥感数据处理软件，完成线阵遥感数据的预处理，实现三维数据的自动提�。筛呔鹊娜⑻迨荩迪置禾锟笄�、排工程等不规则体的三维立体量测。对线阵遥感数据进行预处理包括利用共线方程模型，对线阵遥感数据中的三线阵影像数据进行内定向、外定向以及影像金字塔文件生成处理。在本实施例中，选择空间分辨率为5. O米的国产天绘卫星遥感三线阵数据，通过ERDAS专业遥感数据处理软件，利用共线方程模型，完成遥感数据的预处理，创建三维信息提取工程文件。根据天绘卫星遥感三线阵数据提供的RPC (有理函数)参数文件，完成三线阵影像数据的内定向、外定向以及影像金字塔文件生成等前期处理工作。通过上述的一系列操作过程，完成影像数据的预处理工作，创建生成三维信息提取工程文件。优选地，步骤S404可以包括如下的步骤S4042至步骤S4046。S4042，对线阵遥感数据进行控制点选取处理。首先将获取的天绘卫星数据，在ERDAS软件LPS中建立一个新的block文件，选择的模型是“Rational Functions” (有理函数模型)，传感器的类型为“ IK0N0S”卫星，经过上述设定后对工程文件进行坐标系统的设置，其参数根据不同工作区其投影参数设置不同，本次设定的参数为北京54坐标系，6度分带，19度带，高程为1985高程基准。其次将建立好的block文件中先后填加天绘卫星三线阵数据，将填加好的数据进行金字塔层的计算、内、外方位元素的计算等操作。具体操作如下金字塔层的计算在LPS�？橹醒≡馝dit/Compute Pyramid Layers,系统自动完成影像金字塔层的计算。内、外方位元素计算在LPS模块中点击interioy按钮,在弹出的菜单中,选择天绘数据提供的“.PRC”格式的文本文件，点击完成按钮，系统自动完成影像数据的内、外方位元素的计算。最后对完成上述操作的影像数据进行控制点选取工作，控制点的选取参照基础控制资料(地形图、正摄影像图、GPS控制点等测绘资料)，选取控制点工作其目的一是保证提取的数字高程模型数据平面的几何精度，二是修正高程值，使其在提取的数字高程模型数据高程绝对值与实地高程值一致。经过影像数据的金字塔层计算、内外方位元素计算和控制点选取等处理流程，完成三维信息提取工程文件的创建等于处理工作。S4044，对选取控制点进行空三解算过程计算，提取线阵遥感数据中的数字高程模型数据。通过创建的工程文件，设置合理的参数，提取生成DEM (数字高程模型)影像数据，完成高精度的三维信息数据的生成。采用ERDAS软件中的LPS功能�？榻刑崛EM影像数据，利用LPS�？橹刑峁┑囊陨阌安饬吭砦厦艿睦砺鬯惴Ｐ停莸哪诙ㄏ蚝涂杖馑愎蹋⒍允指叱棠Ｐ褪萏崛〉牟问泻侠淼纳柚茫缡涑龈袷�、存储路径、文件名称以及像素大小等参数的设置，完成DEM影像数据的提�。筛呔鹊娜畔⑹�。S4046，通过数字高程模型数据提取数字高程模型影像，生成三维立体数据。利用生成的高精度DEM数据，采用ARCGIS软件分析�？椋瓿芍付ㄇ蚍段У牟还嬖蛱宓牧⑻辶坎�。通过生成的高精度三维信息数据，以及前期建立好的block工程文件，利用ERDASStereoAnalyst模块建立立体分析量测模型，实现对煤田矿区剥挖、排场地的多角度三维重现，进行多角度立体分析量测。在该步骤中，首先利用生成的DEM数据来实现三维的体积等量算工作，然后实现三维重建，进而能够实现多角度的立体量测，如体积、相对高差，不同角度的观测等。步骤S406，获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。其中，煤田矿区开采数据为用于表征煤田矿区开采相关的数据。本发明实施例采用天绘卫星提供的5. O米分辨率同轨三线阵立体成像数据，进行立体观察和立体量测工作。通过提取的高精度DEM数据，可以实现三维显示分析以及立体量测。本实施例以露天排矸场为例，图5是根据本发明实施例的露天排矸场地立体分析量测示意图，如图5所示，进行三维立体分析和立体量测，不仅能够实现排矸场地的面积、高程以及相对高差等二维信息的获�。彝ü傻牧⑻迥Ｐ涂墒迪侄嘟嵌鹊娜畔⑹� 据的分析量测等工作，对于矿区的实地工程分析提供有力的可视化的技术依据。优选地，在本实施例中，可以先获取煤田矿区的立体分析量测模型，然后利用立体分析量测模型获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。在执行完上述步骤后，可以编制煤田矿区剥挖、排工程量立体量测成果分析报告。
图6是根据本发明优选实施例的煤田矿区开采量测方法的流程图，如图6所示，煤田矿区开采量测方法包括如下的步骤S601至步骤S607。步骤S601，接收来自天绘一号的卫星遥感数据。步骤S602，获取基础控制资料，例如地形图、正摄影像图以及GPS控制点等测绘资料。步骤S603，参照基础控制资料，对卫星遥感数据进行预处理。步骤S604，从经过预处理的卫星遥感数据中提出DEM三维信息数据。步骤S605，利用DEM三维信息数据进行三维立体模型分析与量测。步骤S606，利用DEM三维信息数据进行三维立体量测。
步骤S607，根据从步骤S605和步骤S606中获取的结果，进行成果分析报告。与现有技术相比，本发明实施例的优点在于，采用国产测绘卫星数据进行煤田矿区剥挖、排工程三维立体分析与量测遥感技术方法，能够为矿区及时准确、客观、同时、全面、多角度的量测煤田矿区剥挖、排工程提供了有效的技术支持，在矿区生产中产生直接的经济价值。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各�？榛蚋鞑街杩梢杂猛ㄓ玫募扑阕爸美词迪郑强梢约性诘ジ龅募扑阕爸蒙希蛘叻植荚诙喔黾扑阕爸盟槌傻耐缟希裳〉兀强梢杂眉扑阕爸每芍葱械某绦虼肜词迪郑佣梢越谴娲⒃诖娲⒆爸弥杏杉扑阕爸美粗葱校蛘呓欠直鹬谱鞒筛鞲黾傻缏纺？椋蛘呓侵械亩喔瞿？榛虿街柚谱鞒傻ジ黾傻缏纺？槔词迪帧Ｕ庋痉⒚鞑幌拗朴谌魏翁囟ǖ挠布腿砑岷�。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种煤田矿区开采量测方法，其特征在于，包括 获取卫星遥感数据； 提取所述卫星遥感数据中的三维立体数据；以及 获取所述三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。
2.根据权利要求I所述的煤田矿区开采量测方法，其特征在于， 获取卫星遥感数据包括获取线阵遥感数据， 提取所述卫星遥感数据中的三维立体数据包括对所述线阵遥感数据进行预处理，以对所述卫星遥感数据进行三维数据提�。扇⑻迨�。
3.根据权利要求2所述的煤田矿区开采量测方法，其特征在于，对所述线阵遥感数据进行预处理包括 利用共线方程模型，对所述线阵遥感数据中的三线阵影像数据进行内定向、外定向以及影像金字塔文件生成处理。
4.根据权利要求2所述的煤田矿区开采量测方法，其特征在于，提取所述卫星遥感数据中的三维立体数据包括 对所述线阵遥感数据进行控制点选取处理； 对选取控制点进行空三解算过程计算，提取所述线阵遥感数据中的数字高程模型数据；以及 通过数字高程模型数据提取数字高程模型影像，生成所述三维立体数据。
5.根据权利要求I所述的煤田矿区开采量测方法，其特征在于，获取所述三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测包括 获取煤田矿区的立体分析量测模型；以及 利用所述立体分析量测模型获取所述三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。
6.一种煤田矿区开采量测装置，其特征在于，包括 获取�？椋糜诨袢∥佬且８惺荩� 提取�？椋糜谔崛∷鑫佬且８惺葜械娜⑻迨荩灰约� 量测�？椋糜诨袢∷鋈⑻迨葜械拿禾锟笄墒菀远悦禾锟笄山辛⑻辶坎�。
7.根据权利要求6所述的煤田矿区开采量测装置，其特征在于，所述获取�？橛糜诨袢∠哒笠８惺荩鎏崛∧？橛糜诙运鱿哒笠８惺萁性ご恚远运鑫佬且８惺萁腥萏崛。扇⑻迨�。
8.根据权利要求7所述的煤田矿区开采量测装置，其特征在于，所述获取�？橛糜诓捎靡韵路绞蕉运鱿哒笠８惺萁性ご� 利用共线方程模型，对所述线阵遥感数据中的三线阵影像数据进行内定向、外定向以及影像金字塔文件生成处理。
9.根据权利要求7所述的煤田矿区开采量测装置，其特征在于，所述提取�？榘� 选取子�？椋糜诙运鱿哒笠８惺萁锌刂频阊∪〈恚� 提取子模块，用于对选取控制点进行空三解算过程计算，提取所述线阵遥感数据中的数字高程模型数据；以及生成子�？椋糜谕ü指叱棠Ｐ褪萏崛∈指叱棠Ｐ陀跋瘢伤鋈⑻迨�。
10.根据权利要求6所述的煤田矿区开采量测装置，其特征在于，所述量测模块包括 获取子�？椋糜诨袢∶禾锟笄牧⑻宸治隽坎饽Ｐ停灰约� 量测子�？椋糜诶盟隽⑻宸治隽坎饽Ｐ突袢∷鋈⑻迨葜械拿禾锟笄墒菀远悦禾锟笄山辛⑻辶坎�。
11.一种数据处理设备，其特征在于，包括权利要求6至10中任一项所述的煤田矿区开采量测装置。
全文摘要
本发明公开了一种煤田矿区开采量测方法及装置和数据处理设备，该煤田矿区开采量测方法包括获取卫星遥感数据；提取卫星遥感数据中的三维立体数据；以及获取三维立体数据中的煤田矿区开采数据以对煤田矿区开采进行立体量测。通过本发明，达到了快速准确对煤田矿区开采进行量测的效果。
文档编号G01V8/02GK102707326SQ20121009192
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者刘拭熙, 孟淑英, 李晓琴, 王瑞国, 管海晏, 肖金榜, 赵磊 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华地质勘查有限责任公司
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