礦井空間的分析方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種礦井空間的分析方法和裝置。該方法包括：根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型；對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到物理模型；按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到橫向一體化組織；采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將橫向一體化組織合并存入上述物理模型中；根據(jù)存儲(chǔ)的物理模型對(duì)礦井進(jìn)行空間分析。本發(fā)明解決了現(xiàn)有三維空間數(shù)據(jù)模型組織方法無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】礦井空間的分析方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空間數(shù)據(jù)組織方法領(lǐng)域，具體涉及礦井空間的分析方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井在開(kāi)采之前，通常利用地質(zhì)勘探手段獲取開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)條件數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要包括地面和井下勘探資料，如地質(zhì)地形圖、井上下對(duì)照?qǐng)D、地質(zhì)剖面圖、鉆孔圖等。然而這些數(shù)據(jù)通常是二維數(shù)據(jù)，存在如下問(wèn)題:1)從表達(dá)角度:無(wú)法完整且直觀的反映礦井地上、地表及地下的三維空間對(duì)象分布情況，以及上下各自層面及相互之間的空間關(guān)系；2)從分析角度:無(wú)法滿足礦井應(yīng)急救援時(shí)的三維空間分析(如地質(zhì)體剖切分析、巷道最短路徑分析等)。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，利用礦井二維勘探數(shù)據(jù)建立地上、地表、地下三維空間對(duì)象的關(guān)鍵技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，主要分為以下模型:
[0004]I)單一的面模型或體模型:采用面元或體元直接或間接分別對(duì)地上、地表或地下三維空間獨(dú)立對(duì)象的表面進(jìn)行幾何描述。
[0005]2)集成模型則:采用兩種或兩種以上的不同模型分別對(duì)地上、地表、地下不同層面的三維空間對(duì)象進(jìn)行幾何描述和建模，分步建立的三維模型集成起來(lái)即形成對(duì)地上下的完
整三維表示。
[0006]3)混合模型:采用兩種或兩種以上的面模型或體模型同時(shí)對(duì)地形、地表以上及地表以下空間對(duì)象進(jìn)行集成建模，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一表達(dá)。
[0007]然而，上述單一模型與集成模型雖通過(guò)描述三維空間對(duì)象及其空間關(guān)系，解決了表達(dá)問(wèn)題，但采用不同的模型組織與拓?fù)浔磉_(dá)，缺乏對(duì)三者之間集成建模，空間分析時(shí)需要考慮不同的分析實(shí)現(xiàn)方法；混合模型則采用集成建模，解決了空間分析問(wèn)題，但是無(wú)法對(duì)某個(gè)對(duì)象進(jìn)行單獨(dú)顯示分析，且該模型應(yīng)用于礦井時(shí)常局限于小場(chǎng)景少量對(duì)象情況。
[0008]因此這些模型在面對(duì)整個(gè)礦井大場(chǎng)景地質(zhì)條件時(shí)，提供的模型組織方法雖然可以較好地從整體上直觀地反映礦井的實(shí)際情況，但是無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析。
[0009]針對(duì)上述三維空間數(shù)據(jù)模型組織方法無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析的實(shí)際情況問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種礦井空間的分析方法和裝置，用以解決上述三維空間數(shù)據(jù)模型組織方法無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析的實(shí)際情況的問(wèn)題。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供了一種礦井空間的分析方法，包括:根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地表地形、地上對(duì)象和地下對(duì)象的三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型；對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的物理模型；按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織；采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將橫向一體化組織合并存入物理模型中；根據(jù)存儲(chǔ)的物理模型對(duì)礦井進(jìn)行空間分析。
[0012]優(yōu)選地，上述對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的物理模型包括:對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集成組織與存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的概念模型；采用點(diǎn)、邊界、面、體作為基本元素，對(duì)概念模型中的各個(gè)對(duì)象的位置與形狀進(jìn)行定義，得到縱向一體化組織的邏輯模型；采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)邏輯模型進(jìn)行縱向一體化存儲(chǔ)，得到物理模型。
[0013]優(yōu)選地，上述按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織包括:采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼；按照空間分區(qū)分塊法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引；根據(jù)分類(lèi)編碼和建立的多層次空間索引生成索引文件，將索引文件作為地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織。
[0014]優(yōu)選地，上述采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼包括:將縱向一體化組織的單個(gè)礦井作為第一級(jí)；將單個(gè)礦井中的地上對(duì)象、地表對(duì)象和地下對(duì)象作為第二級(jí)；將第二級(jí)的對(duì)象的類(lèi)別作為第三級(jí)；其中，類(lèi)別包括:地質(zhì)類(lèi)、采礦類(lèi)和構(gòu)造類(lèi)；為第三級(jí)中每類(lèi)對(duì)象中的各個(gè)對(duì)象設(shè)置具體標(biāo)識(shí)編碼，并將各個(gè)對(duì)象的具體標(biāo)識(shí)編碼作為第四級(jí)。
[0015]優(yōu)選地，上述按照空間分區(qū)分塊法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引包括:對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)處理；對(duì)整個(gè)礦井按照采區(qū)進(jìn)行分區(qū)劃分，采用CELL索引方法，對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象的位置建立一級(jí)索引；在一級(jí)索引的基礎(chǔ)上，以礦井開(kāi)采水平進(jìn)行垂直方向分塊，從三維立體的角度，對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象的位置建立二級(jí)R樹(shù)索引。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種礦井空間的分析裝置，包括:三維模型建立模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地表地形、地上對(duì)象和地下對(duì)象的三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型；物理模型構(gòu)建模塊，用于對(duì)三維模型建立模塊得到的地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的物理模型；編碼與索引設(shè)置模塊，用于按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織；合并存儲(chǔ)模塊，用于采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將編碼與索引設(shè)置模塊得到的橫向一體化組織合并存入物理模型構(gòu)建模塊得到的物理模型中；空間分析模塊，用于根據(jù)合并存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的物理模型對(duì)礦井進(jìn)行空間分析。
[0017]優(yōu)選地，上述物理模型構(gòu)建模塊包括:概念模型獲取單元，用于對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集成組織與存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的概念模型；邏輯模型獲取單元，用于采用點(diǎn)、邊界、面、體作為基本元素，對(duì)概念模型獲取單元得到的概念模型中的各個(gè)對(duì)象的位置與形狀進(jìn)行定義，得到縱向一體化組織的邏輯模型；物理模塊構(gòu)建單元，用于采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)邏輯模型獲取單元得到的邏輯模型進(jìn)行縱向一體化存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的物理模型。
[0018]優(yōu)選地，上述編碼與索引設(shè)置模塊包括:分類(lèi)編碼設(shè)置單元，用于采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼；多層次空間索引設(shè)置單元，用于按照空間分區(qū)分塊法對(duì)縱向一體化組織采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將橫向一體化組織合并存入上述物理模型中的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引；索引文件生成單元，用于根據(jù)分類(lèi)編碼設(shè)置單元設(shè)置的分類(lèi)編碼和多層次空間索引建立單元建立的多層次空間索引生成索引文件，將索引文件作為地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織。
[0019]本發(fā)明基于礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)建立井上下三維模型，采用集成表示的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的方式組織與存儲(chǔ)，構(gòu)建縱向一體化組織的模型，能夠?qū)⑸y的數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范的信息集成，實(shí)現(xiàn)井上下所有對(duì)象的可視化透明管理，并且滿足獨(dú)立對(duì)象的空間分析，同時(shí)，通過(guò)對(duì)該縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，便于了解井上下空間對(duì)象的整體關(guān)系，實(shí)現(xiàn)井上下無(wú)縫鏈接，解決了相關(guān)三維空間數(shù)據(jù)模型組織方法無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析實(shí)際情況的問(wèn)題，為礦井施工與救援過(guò)程提供了可靠和便捷的數(shù)據(jù)形式。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的礦井空間的分析方法的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的礦井空間數(shù)據(jù)的組織與管理的方法示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一體化數(shù)據(jù)庫(kù)的組織與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的礦井空間的分析裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0026]如圖1所示的礦井空間的分析方法流程圖，該方法包括以下步驟:
[0027]步驟S102，根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地表地形、地上對(duì)象和地下對(duì)象的三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型；
[0028]步驟S104，對(duì)上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)該縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到該縱向一體化組織的物理模型；
[0029]其中，對(duì)上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織也可以理解為對(duì)上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型建立縱向一體化組織結(jié)構(gòu)，即用統(tǒng)一的三維空間數(shù)據(jù)模型組織礦井上、下的對(duì)象模型；
[0030]步驟S106，按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為該縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織；
[0031]步驟S108，采用上述全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將該橫向一體化組織合并存入上述物理模型中；這樣就實(shí)現(xiàn)了采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)縱橫一體化組織的井上下三維空間數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)。
[0032]步驟S110，根據(jù)存儲(chǔ)的物理模型對(duì)礦井進(jìn)行空間分析。
[0033]本實(shí)施例的方法基于礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)建立井上下三維模型，采用集成表示的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的方式組織與存儲(chǔ)，構(gòu)建縱向一體化組織的模型，能夠?qū)⑸y的數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范的信息集成，實(shí)現(xiàn)井上下所有對(duì)象可視化透明管理，并且滿足獨(dú)立對(duì)象的空間分析，同時(shí)，通過(guò)對(duì)該縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，便于了解井上下空間對(duì)象的整體關(guān)系，實(shí)現(xiàn)井上下無(wú)縫鏈接，解決了相關(guān)三維空間數(shù)據(jù)模型組織方法無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析實(shí)際情況的問(wèn)題，為礦井施工與救援過(guò)程提供了可靠和便捷的數(shù)據(jù)形式。
[0034]具體地，上述采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)該縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到該縱向一體化組織的物理模型可以包括:對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集成組織與存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的概念模型；采用點(diǎn)、邊界、面、體作為基本元素，對(duì)概念模型中的各個(gè)對(duì)象的位置與形狀進(jìn)行定義，得到縱向一體化組織的邏輯模型；采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)該邏輯模型進(jìn)行縱向一體化存儲(chǔ)，得到縱向一體化組織的物理模型。這種縱向一體化組織的模型能夠?qū)⑸y的數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范的信息集成，實(shí)現(xiàn)井上下所有對(duì)象的可視化透明管理，并且滿足獨(dú)立對(duì)象的空間分析。
[0035]優(yōu)選地，上述按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為該縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織可以包括:采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼；按照空間分區(qū)法分塊對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引；根據(jù)分類(lèi)編碼和多層次空間索引生成索引文件，將該索引文件作為上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織。通過(guò)對(duì)各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼和多層次空間索弓丨，得到橫向一體化組織，可以很方便地了解井上下空間對(duì)象的整體關(guān)系，實(shí)現(xiàn)井上下無(wú)縫鏈接，較好地滿足整個(gè)礦井大場(chǎng)景范圍的空間分析。
[0036]在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，上述采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼包括:1)將縱向一體化組織的單個(gè)礦井作為第一級(jí)；2)將單個(gè)礦井中的地上對(duì)象、地表對(duì)象和地下對(duì)象作為第二級(jí)；3)將第二級(jí)的對(duì)象的類(lèi)別作為第三級(jí)；其中，該類(lèi)別包括:地質(zhì)類(lèi)、采礦類(lèi)和構(gòu)造類(lèi)等；4)為第三級(jí)中每類(lèi)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼，并將每類(lèi)對(duì)象中的各個(gè)對(duì)象設(shè)置具體標(biāo)識(shí)編碼作為第四級(jí)。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際對(duì)象的情況，各個(gè)對(duì)象的分級(jí)形式也可以采用其它方式，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限制。
[0037]上述按照空間分區(qū)分塊法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引包括:對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)處理，即連續(xù)對(duì)象不分區(qū)，離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)；對(duì)整個(gè)礦井按照采區(qū)進(jìn)行分區(qū)劃分，采用CELL索引方法(該方法為現(xiàn)有方法)，對(duì)縱向一體化的各個(gè)對(duì)象的位置建立一級(jí)索引；在一級(jí)索引基礎(chǔ)上，以礦井開(kāi)采水平進(jìn)行垂直方向分塊，從三維立體的角度，對(duì)縱向一體化的各個(gè)對(duì)象的位置建立二級(jí)R樹(shù)索引。 [0038]下面主要說(shuō)明面向礦井大尺度范圍的地上下三維空間數(shù)據(jù)一體化組織的具體方式，適用于整個(gè)礦井范圍的地上-地表-地下三維空間對(duì)象的一體化組織，實(shí)現(xiàn)地上要素和地下要素的無(wú)縫掛接。滿足三維可視化調(diào)度及空間分析的需求，為防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急救援提供技術(shù)支撐。如圖2所示的礦井空間數(shù)據(jù)的組織方法示意圖，該方法針對(duì)礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物、地形、地質(zhì)體、巷道和斷層等建模，基于這些所建模型進(jìn)行礦井地上下三維空間數(shù)據(jù)的一體化組織，主要是圖2中虛線框范圍內(nèi)的內(nèi)容，具體包括以下步驟:
[0039]第一、分別對(duì)整個(gè)礦井范圍的地表地形、地上三維對(duì)象(建筑物等)和地下三維對(duì)象(地質(zhì)體、巷道、斷層等)進(jìn)行建模；
[0040]第二、采用統(tǒng)一的三維空間數(shù)據(jù)模型對(duì)三個(gè)層面上的三維對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一的幾何描述與拓?fù)涿枋?，得到縱向上的地上-地表-地下一體化數(shù)據(jù)組織；
[0041]第三、對(duì)地上下三維空間對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一編碼，通過(guò)建立多層次空間索引，得到橫向上的地上-地表-地下一體化模型組織，實(shí)現(xiàn)縱橫向上的地上下的一體化組織。
[0042]上述步驟的具體說(shuō)明如下:
[0043]I)上述的地上下一體化的數(shù)據(jù)組織是將一體化分解為縱向和橫向兩個(gè)方向上的一體化?？v向上的一體化是指地上地下空間對(duì)象集成表示的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型作為地上下一體化三維空間數(shù)據(jù)模型的概念模型。即地上-地表-地下三個(gè)層面的三維空間對(duì)象雖然采用不同的空間構(gòu)模方法來(lái)構(gòu)建模型，但是對(duì)生成的模型采用統(tǒng)一的組織與存儲(chǔ)。其邏輯模型的方法是將所有三維空間對(duì)象的位置和形狀均采用點(diǎn)、邊界、面、體四種類(lèi)型的基本元素定義,每個(gè)對(duì)象視為體,而體由有限個(gè)三角面組成,每個(gè)面由有限條邊組成,每條邊由兩個(gè)端點(diǎn)來(lái)定義。每個(gè)體對(duì)象的內(nèi)部基本元素(點(diǎn)、邊界、面、體)之間的幾何拓?fù)潢P(guān)系及體對(duì)象之間的空間拓?fù)潢P(guān)系由空間分析的需求確定。基于上述邏輯模型，為了便于分析與可視化，物理模型的設(shè)計(jì)采用了全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的形式。
[0044]如圖3所示的一體化數(shù)據(jù)庫(kù)的組織與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括多個(gè)表，圖中以方框表示，如:地理空間參考系、幾何及拓?fù)湮募?、屬性文件、索引文件以及四者之間相互關(guān)聯(lián)。其中，幾何及拓?fù)湮募邪?對(duì)象編號(hào)、子對(duì)象序號(hào)、參考系索引、對(duì)象編碼、……、幾何及拓?fù)湫畔ⅰ⑺饕畔⒌?，幾何又由點(diǎn)集、線集、面集、體集組成，拓?fù)湫畔⒅父髟刂g的拓?fù)潢P(guān)系和體與體之間的相互之間的拓?fù)潢P(guān)系。屬性文件中包括對(duì)象編號(hào)、屬性序列等。索引文件包括:子場(chǎng)景編號(hào)、當(dāng)前距離、地表、地上要素、地下要素?cái)?shù)據(jù)集(R樹(shù)索引)等。這樣配上合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所組織的模型既減少顯示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)冗余，還便于三維顯示，又因統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)組織，對(duì)模型的空間分析方法實(shí)現(xiàn)單一如剖切等。且隨著礦井的開(kāi)采，揭露新的三維空間數(shù)據(jù)，加入其中，也不會(huì)破壞原有數(shù)據(jù)的組織。滿足礦井防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急救援的礦井地上下三維空間對(duì)象的三維可視化快速顯示及空間分析的需要。
[0045]2)縱向上的一體化數(shù)據(jù)組織滿足了三維空間對(duì)象的可視化以及獨(dú)立對(duì)象的空間分析如地質(zhì)體剖切、地質(zhì)體鉆孔提取信息、巷道最短路徑分析等。該組織考慮了獨(dú)立模型元素之間的拓?fù)潢P(guān)系、地上或地下同一層面內(nèi)模型的拓?fù)潢P(guān)系，并未考慮彼此孤立的地上、地下兩個(gè)層面模型之間的拓?fù)潢P(guān)系。因此，為了表達(dá)礦井地上下空間對(duì)象的整體關(guān)系，滿足更深層次的查詢和空間決策分析，采用橫向上的一體化數(shù)據(jù)組織。橫向上的一體化是指從整個(gè)礦井的尺度去組織地上下三維空間對(duì)象，利用統(tǒng)一的編碼與索引方法，建立各地上下對(duì)象之間的邏輯上的拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)現(xiàn)地上要素和地下要素的無(wú)縫鏈接，表達(dá)橫向上地上地下三維空間對(duì)象之間的邏輯關(guān)系。滿足礦井防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急救援時(shí)的空間分析，達(dá)到縱橫向一體化組織的目的。其主要可以采取下述方式實(shí)現(xiàn):
[0046]①針對(duì)礦井地上下對(duì)象分布復(fù)雜以及其不斷更新的特點(diǎn)，首先對(duì)地上下三維對(duì)象采用層級(jí)法進(jìn)行分類(lèi)組織及編碼。第一級(jí)以礦區(qū)內(nèi)的單個(gè)礦井為單元；第二級(jí)區(qū)分地上、地表及地下專(zhuān)題；第三級(jí)分別對(duì)每個(gè)空間的專(zhuān)題進(jìn)行分類(lèi)劃分，如地下專(zhuān)題又可分為地質(zhì)類(lèi)對(duì)象、采礦類(lèi)對(duì)象、構(gòu)造類(lèi)對(duì)象等；第四級(jí)為每類(lèi)對(duì)象的具體對(duì)象標(biāo)識(shí)。不同層次可采用分段的代碼結(jié)構(gòu)來(lái)表示分類(lèi)的編碼。通過(guò)這種編碼可以更好組織地上下對(duì)象，實(shí)現(xiàn)地上下無(wú)縫掛接編碼，快速識(shí)別地上下對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0047]②其次，從空間分層的角度將三維空間對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)組織，連續(xù)對(duì)象不分區(qū)組織，離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)。從空間分塊的角度，根據(jù)其地理分布建立統(tǒng)一的空間索引，將全礦井范圍尺度的空間對(duì)象按照某種空間索引的方法組織起來(lái)，從而可以快速調(diào)度場(chǎng)景中的任意范圍數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū)域的無(wú)縫漫游。其基本思想是首先根據(jù)整個(gè)礦井按照采區(qū)進(jìn)行劃分，采用CELL索引方法，建立一級(jí)索引，其次以開(kāi)采水平進(jìn)行垂直方向的劃分，從三維立體的角度進(jìn)行R樹(shù)索引。在上述編碼的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)空間數(shù)據(jù)按照不同區(qū)域、不同細(xì)節(jié)層次分割加工，將三維場(chǎng)景的空間數(shù)據(jù)組織成多細(xì)節(jié)層次的結(jié)果。建立索引文件，包含子場(chǎng)景編碼、最近距離、地表(地形及紋理)、地上要素、地下要素?cái)?shù)據(jù)集。地下要素集按照編碼進(jìn)行分類(lèi)組織。通過(guò)合理的索引機(jī)制將多個(gè)子場(chǎng)景根據(jù)空間關(guān)系組織起來(lái)，最終搭建成一個(gè)由不同層次的多個(gè)子場(chǎng)景結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0048]對(duì)應(yīng)于上述方法，本實(shí)施例還提供了一種礦井空間的分析裝置，如圖4所示，該裝置包括以下模塊:
[0049]三維模型建立模塊42，用于根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地表地形、地上對(duì)象和地下對(duì)象的三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型；
[0050]物理模型構(gòu)建模塊44，用于對(duì)三維模型建立模塊42得到的地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)該縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到物理模型；
[0051]編碼與索引設(shè)置模塊46，用于按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為上述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到上述地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織；
[0052]合并存儲(chǔ)模塊48，用于采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將上述編碼與索引設(shè)置模塊46得到的橫向一體化組織合并存入上述物理模型構(gòu)建模塊得到的物理模型中；
[0053]空間分析模塊50，用于根據(jù)上述合并存儲(chǔ)模塊48存儲(chǔ)的物理模型對(duì)礦井進(jìn)行空間分析。
[0054]本實(shí)施例的裝置基于礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)建立井上下三維模型，采用集成表示的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的方式組織與存儲(chǔ)，構(gòu)建縱向一體化組織的模型，能夠?qū)⑸y的數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范的信息集成，實(shí)現(xiàn)井上下所有對(duì)象的可視化透明管理，并且滿足獨(dú)立對(duì)象的空間分析，同時(shí)，通過(guò)對(duì)該縱向一體化組織的模型中的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，便于了解井上下空間對(duì)象的整體關(guān)系，實(shí)現(xiàn)井上下無(wú)縫鏈接，解決了相關(guān)三維空間數(shù)據(jù)模型組織方法無(wú)法較好地滿足整個(gè)礦井大尺度范圍的空間分析的實(shí)際情況的問(wèn)題，為礦井施工與救援過(guò)程提供了可靠和便捷的數(shù)據(jù)形式。
[0055]其中，物理模型構(gòu)建模塊44包括:概念模型獲取單元，用于對(duì)地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型采用相同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集成組織與存儲(chǔ)，得到上述縱向一體化組織的概念模型；邏輯模型獲取單元，用于采用點(diǎn)、邊界、面、體作為基本元素，對(duì)概念模型獲取單元得到的概念模型中的各個(gè)對(duì)象的位置與形狀進(jìn)行定義，得到該縱向一體化組織的邏輯模型；物理模塊構(gòu)建單元，用于采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)邏輯模型獲取單元得到的邏輯模型進(jìn)行縱向一體化存儲(chǔ)，得到該縱向一體化組織的物理模型。
[0056]上述編碼與索引設(shè)置模塊可以包括:分類(lèi)編碼設(shè)置單元，用于采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼；多層次空間索引建立單元，用于按照空間分區(qū)分塊法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引；索引文件生成單元，用于根據(jù)分類(lèi)編碼設(shè)置單元設(shè)置的分類(lèi)編碼和多層次空間索引建立單元建立的多層次空間索引生成索引文件，將該索引文件作為地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型的橫向一體化組織。
[0057]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，上述分類(lèi)編碼設(shè)置單元采用層級(jí)法對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼包括:將縱向一體化組織的單個(gè)礦井作為第一級(jí)；將單個(gè)礦井中的地上對(duì)象、地表對(duì)象和地下對(duì)象作為第二級(jí)；將第二級(jí)的對(duì)象的類(lèi)別作為第三級(jí)；其中，類(lèi)別包括:地質(zhì)類(lèi)、采礦類(lèi)和構(gòu)造類(lèi)等；為第三級(jí)中每類(lèi)對(duì)象中的各個(gè)對(duì)象設(shè)置具體標(biāo)識(shí)編碼，并將各個(gè)對(duì)象的具體標(biāo)識(shí)編碼作為第四級(jí)。
[0058]上述多層次空間索引設(shè)置單元按照空間分區(qū)分塊法對(duì)縱向一體化組織中的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引包括:對(duì)縱向一體化組織的各個(gè)離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)處理，即連續(xù)對(duì)象不分區(qū)，離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)；對(duì)整個(gè)礦井按照采區(qū)進(jìn)行劃分，采用CELL索引方法，對(duì)縱向一體化的各個(gè)對(duì)象的位置建立一級(jí)索引；在一級(jí)索引基礎(chǔ)上，以礦井開(kāi)采水平進(jìn)行垂直方向分塊，從三維立體的角度，對(duì)縱向一體化的各個(gè)對(duì)象的位置建立二級(jí)R樹(shù)索引。
[0059]上述實(shí)施例主要面向礦井大尺度范圍的地上下三維空間數(shù)據(jù)進(jìn)行的一體化組織與管理，主要采用在統(tǒng)一的時(shí)間和空間框架下，將礦井地上-地表-地下三維空間對(duì)象進(jìn)行三維建模，使這些散亂數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范的信息集成，實(shí)現(xiàn)礦井地上地下所有對(duì)象的可視化透明管理。通過(guò)采掘場(chǎng)景的三維可視化模擬，可以實(shí)現(xiàn)各種災(zāi)害的超前預(yù)警，避免災(zāi)害的發(fā)生；將內(nèi)容的不可見(jiàn)到透明管理，從危險(xiǎn)源的不可知到超前預(yù)警；從救援的無(wú)法分析下手到通過(guò)空間分析選擇最佳救援策略。提高了煤炭數(shù)據(jù)管理水平，滿足煤炭的三維可視化調(diào)度以及防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急救援的空間分析需求。
[0060]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0061]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井空間的分析方法，其特征在于，包括: 根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地表地形、地上對(duì)象和地下對(duì)象的三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型； 對(duì)所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)所述縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到所述縱向一體化組織的物理模型； 按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型的橫向一體化組織； 采用所述全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將所述橫向一體化組織合并存入所述物理模型中； 根據(jù)存儲(chǔ)的所述物理模型對(duì)所述礦井進(jìn)行空間分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)所述縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到所述縱向一體化組織的物理模型包括: 對(duì)所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型采用相同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集成組織與存儲(chǔ)，得到所述縱向一體化組織的概念模型； 采用點(diǎn)、邊界、面、體作為基本元素，對(duì)所述概念模型中的各個(gè)對(duì)象的位置與形狀進(jìn)行定義，得到所述縱向一體化組織的邏輯模型； 采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所述邏輯模型進(jìn)行縱向一體化存儲(chǔ)，得到物理模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型的橫向一體化組織包括: 采用層級(jí)法對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼； 按照空間分區(qū)分塊法對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引； 根據(jù)所述分類(lèi)編碼和所述建立的多層次空間索引生成索引文件，將所述索引文件作為所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型的橫向一體化組織。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，采用層級(jí)法對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼包括: 將所述縱向一體化組織的單個(gè)礦井作為第一級(jí)； 將所述單個(gè)礦井中的地上對(duì)象、地表對(duì)象和地下對(duì)象作為第二級(jí)； 將所述第二級(jí)的對(duì)象的類(lèi)別作為第三級(jí)；其中，所述類(lèi)別包括:地質(zhì)類(lèi)、采礦類(lèi)和構(gòu)造類(lèi)； 為所述第三級(jí)中每類(lèi)對(duì)象中的各個(gè)對(duì)象設(shè)置具體標(biāo)識(shí)編碼，并將所述各個(gè)對(duì)象的具體標(biāo)識(shí)編碼作為第四級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，按照空間分區(qū)分塊法對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引包括 : 對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)離散對(duì)象進(jìn)行空間分區(qū)處理； 對(duì)整個(gè)礦井按照采區(qū)進(jìn)行分區(qū)劃分，采用CELL索引方法，對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象的位置建立一級(jí)索引； 在所述一級(jí)索引的基礎(chǔ)上，以礦井開(kāi)采水平進(jìn)行垂直方向分塊，從三維立體的角度，對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象的位置建立二級(jí)R樹(shù)索引。
6.一種礦井空間的分析裝置，其特征在于，包括: 三維模型建立模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的礦井勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地表地形、地上對(duì)象和地下對(duì)象的三維建模，得到地表地形模型、地上對(duì)象模型和地下對(duì)象模型； 物理模型構(gòu)建模塊，用于對(duì)所述三維模型建立模塊得到的所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型采用相同的三維空間數(shù)據(jù)模型進(jìn)行縱向一體化組織，并對(duì)所述縱向一體化組織的數(shù)據(jù)采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一體化存儲(chǔ)，得到所述縱向一體化組織的物理模型； 編碼與索引設(shè)置模塊，用于按照相同的編碼和索引規(guī)則，并按照對(duì)象之間的邏輯拓?fù)潢P(guān)系，為所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置編碼與索引，得到所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型的橫向一體化組織； 合并存儲(chǔ)模塊，用于采用所述全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將所述編碼與索引設(shè)置模塊得到的所述橫向一體化組織合并存入所述物理模型構(gòu)建模塊得到的所述物理模型中； 空間分析模塊，用于根據(jù)所述合并存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的所述物理模型對(duì)所述礦井進(jìn)行空間分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述物理模型構(gòu)建模塊包括: 概念模型獲取單元，用于對(duì)所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型采用相同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集成組織與存儲(chǔ)，得到所述縱向一體化組織的概念模型；. 邏輯模型獲取單元，用于采用點(diǎn)、邊界、面、體作為基本元素，對(duì)所述概念模型獲取單元得到的所述概念模型中的各個(gè)對(duì)象的位置與形狀進(jìn)行定義，得到所述縱向一體化組織的邏輯模型； 物理模塊構(gòu)建單元，用于采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所述邏輯模型獲取單元得到的所述邏輯模型進(jìn)行縱向一體化存儲(chǔ)，得到所述縱向一體化組織的物理模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述編碼與索引設(shè)置模塊包括: 分類(lèi)編碼設(shè)置單元，用于采用層級(jí)法對(duì)所述縱向一體化組織的各個(gè)對(duì)象設(shè)置分類(lèi)編碼； 多層次空間索引建立單元，用于按照空間分區(qū)分塊法對(duì)所述縱向一體化組織采用全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將橫向一體化組織合并存入上述物理模型中的各個(gè)對(duì)象建立多層次空間索引；索引文件生成單元，用于根據(jù)所述分類(lèi)編碼設(shè)置單元設(shè)置的所述分類(lèi)編碼和所述多層次空間索引建立單元建立的所述多層次空間索引生成索引文件，將所述索引文件作為所述地表地形模型、所述地上對(duì)象模型和所述地下對(duì)象模型的橫向一體化組織。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103473428SQ201310438306
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】李英成, 任麗艷, 王恩泉, 胡特彧, 劉洪岐 申請(qǐng)人:中測(cè)新圖(北京)遙感技術(shù)有限責(zé)任公司