煤田矿区开采量测方法及装置和数据处理设备

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。

说明书

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 取，生成三维立体数据。

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 模块，用于获取卫星遥感数据；提取模块，用于提取卫星遥感数据中的三维立体数据； 以及量测模块，用于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，获取模块用于获取线阵遥感数据，提取模块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取，生成三维立体数据。

进一步地，获取模块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。

进一步地，提取模块包括：选取子模块，用于对线阵遥感数据进行控制点选取处 理；提取子模块，用于对选取控制点进行空三解算过程计算，提取线阵遥感数据中的 数字高程模型数据；以及生成子模块，用于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，量测模块包括：获取子模块，用于获取煤田矿区的立体分析量测模型； 以及量测子模块，用于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。

附图说明

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1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1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1所示，该煤田矿区开采量测装置包括获取模块11、提取模块12和量测模 块13。

获取模块11用于获取卫星遥感数据。

提取模块12用于提取获取模块11获取的卫星遥感数据中的三维立体数据。

量测模块13用于获取提取模块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。

为了使得提取模块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， 获取模块11用于获取线阵遥感数据，提取模块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取，生成三维立体数据。

优选地，获取模块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取，能 够实现方便地提取三维数据。

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模块11、提取模块12和量测模 块13，其中，提取模块12包括选取子模块121、提取子模块122和生成子模块123。

选取子模块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用于对选取子模块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。

生成子模块123用于通过提取子模块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模块11、提取模块12和量测模 块13，其中，量测模块13包括获取子模块131和量测子模块132。

获取子模块131用于获取煤田矿区的立体分析量测模型。

量测子模块132用于利用获取子模块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取，而且 通过生成的立体模型可实现多角度的三维信息数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。

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取，生成三维立体数据。

由于制约三维立体量测的核心问题是如何获取地面的三维信息数据，因此，如何 获取地面的三维信息数据是问题的关键。本发明实施例利用国产测绘卫星的线阵遥感 数据，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 数据的自动提取，生成高精度的三维立体数据，实现煤田矿区剥挖、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5.0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“IKONOS”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模块中选择Edit/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功能模块进行提取DEM影像数据，利用LPS模块中 提供的以摄影测量原理为严密的理论算法模型，经过数据的内定向和空三解算过程， 并对数字高程模型数据提取的参数进行合理的设置，如输出格式、存储路径、文件名 称以及像素大小等参数的设置，完成DEM影像数据的提取，生成高精度的三维信息 数据。

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软件分析模块，完成指定区域范围 的不规则体的立体量测。

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ERDAS  StereoAnalyst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5.0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取，而且通过生成的立体模型可实 现多角度的三维信息数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，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所 组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以 将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模 块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明 不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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。