《数字矿山与大数据分析技术》课程实验指导书（采矿卓）.docx

《数字矿山与大数据分析技术》课堂实验指导书

课程中文名称：数字矿山与大数据分析技术

课程英文名称：DigitalMineandBigDataAnalysisTechnology

课程编号：021040060

适用专业：采矿工程专业

学时数：32学时（理论26学时，实验6学时）

学分数：2.0学分

课程类别：专业课程

应开课学期：第六学期

实验/实践一：遥感找矿与矿区环境遥感分析

实验/实践类型：操作型实验/实践学时：2学时

实验/实践要求：开展实验项目，并撰写实验报告

一、实验/实践目的

1．了解TM遥感影像的特点，掌握遥感影像目视解译基本方法；

2．学习遥感图像处理软件使用方法，用地质、地理知识结合影像分析矿区环境；

二、实验/实践内容

1．矿区土地利用状况分析；

2．矿山可能发展和开拓方向分析；

三、仪器设备

1．台式计算机；

2．ENV1遥感图像处理软件；

3．矿山TM遥感影像和同一地区数字地形图（比例尺1:10000）。

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

（1）向计算机输入TM影像参数，系统读取遥感影像，屏幕显示；

（2）屏幕显示数字地形图，选取5～10个同名点，从地形图上读取其坐标数据；

（3）以地形图上读取的同名点坐标数据，对TM影像进行几何校正，像元灰度重采样采用双线内插法；

（4）从TM影像上目视解译、结合地形图分析煤矿塌陷区的状况，包括新、旧塌陷区以及矿区整体生态环境状况，矿区土地利用状况；

（5）结合地学相关知识，分析该矿可能发展、开拓的方向。

五、实验/实践结果处理

遥感影像几何校正有两种方式：对于低几何分辨率遥感影像，则需要利用原始影像提供的数据进行校正，校正过程中还要在现有网格数据中进行内插，补充网格数据，这里不做具体介绍。对于高几何分辨率遥感影像，一般使用以下模型进行校正：

X

式中：x,y为原始影像上网格点的坐标；X，Y为校正后影像上该网格点的理想坐标；bo,a,,b1,a2,b2,a3,b3为待定系数。

使用该校正模型时，在图像处理软件支持下，用鼠标在屏幕图像上采集有明显地物特征的点，如道路交叉点、河流交汇点、田坎边角点，系统自动得到x、y数据；然后用地面测量方法获取这些点的准确坐标，在系统中输入这些准确坐标，由此得到X、Y数据。这种既有图面上x、y数据，又有X、Y准确数据的地物点，称作同名点。系统软件要求用户给出4个或4个以上的同名点坐标，由这些数据，系统解算式中这8个待定系数。模型这样建立以后，系统即可对待校正影像的每一个网格坐标代入式中进行校正，得到准确坐标。

影像几何校正后，需要根据原始影像数据对新生成网格阵列中的每一个网格重新赋予灰度值（DN），这一工作称作灰度重采样。一般遥感图像处理软件提供三种灰度重采样方法，即：最近邻域法、双线内插法以及三次卷积法。对于变形不大的影像，用前两种方法的一种果较好；而对于变形较大的影像，用后一种方法效果较好。

六、实验/实践注意事项

1．上机操作前，熟悉实验操作手册和实验的主要内容；

2．在电脑上不做与实验无关内容；

七、预习与思考题

（1）ENVI遥感图像处理软件显示遥感影像以及对影像几何校正的方法；

（2）目视解译影像获取的矿区有关生态环境的信息；

（3）用找矿知识，分析该矿体可能延伸的方向。

实验/实践二：矿山三维建模与可视化分析

实验/实践类型：操作型实验/实践学时：2学时

实验/实践要求：开展实验项目，并撰写实验报告

一、实验/实践目的

（1）了解利用剖面数据建立地层、矿体三维模型的基本方法；

（2）了解利用设计数据建立巷道三维模型的基本方法。

二、实验/实践内容

（1）建模数据组织与预处理；

（2）采用剖面法交互构建地层、矿体三维模型，并进行剖切分析；

（3）采用屏幕交互法构建三维巷道模型；

（4）将地层、矿体模型与巷道模型进行集成可视化。

三、仪器设备

（1）硬件要求；微机，推荐配置CPU3.0G，内存2G，显存256M，硬盘80G以上；

（2）建模软件：DIMINE数字矿山软件；

（3）数据资料：某矿山简单地质剖面、巷道设计图。

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

（1）交叉剖面法建模

交叉剖面建模又叫网格法建模，是使用平面矿体界线和剖面轮廓线结合建模，这样建立的模型因为有平面控制，与实际情况比较吻合。

交叉剖面法建模思想是：首先进行平、剖面的一致性处理，以保证所有平、剖面对应这样就在空间中形成一系列的单元网格（每个单元网格由2个平、剖面的部分线组成）；随即对每一个单元网格分别进行模型构建；最后合并所有单元网格内的模型形成最终地质模型。

交叉剖面法建模适用于矿区内生产勘探已结束的中段，将建立好的勘探线剖面矿体解译线、中段平面矿体解译线在三维软件中打开，按照勘探线剖面