地址471000河南省洛陽市西工區(qū)衡山路申請人中水華通工程有限公司(72)發(fā)明人魯向濤王曉楠霍林濤李華馬郁荻李佳霖李云龍毛建李新州王耀庭韓勇谷向陽王保影陳飛宇王曉鵬劉文翼G08B通過基于航行像素點(diǎn)與其多條預(yù)測線上的歷史誤差傳遞，提高高程數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠獲取礦區(qū)的高程地圖，以及用于在礦區(qū)執(zhí)行安全立2獲取礦區(qū)的高程地圖，以及用于在礦區(qū)執(zhí)行安全探查的無人機(jī)的本次航行的路徑，將將位于所述路徑上的像素點(diǎn)記為航行像素點(diǎn)，將任一航行像素點(diǎn)記為目標(biāo)像素點(diǎn)，基于目標(biāo)像素點(diǎn)與目標(biāo)像素點(diǎn)的下一航行像素點(diǎn)構(gòu)成的向量，獲取目標(biāo)像素點(diǎn)的多條預(yù)測將所述預(yù)測高程數(shù)據(jù)與目標(biāo)像素點(diǎn)的本次航行高程數(shù)據(jù)之間的差根據(jù)所有航行像素點(diǎn)的修正高程數(shù)據(jù)與最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的差值，以及目標(biāo)通過國家礦產(chǎn)資源庫和國家測繪地理信息局采集礦區(qū)內(nèi)所有所在區(qū)域進(jìn)行裁剪，將處理后的歷史高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為等高線圖，將目標(biāo)像素點(diǎn)與目標(biāo)像素點(diǎn)的下一航行像素點(diǎn)構(gòu)成的向量的相反方向作為預(yù)測角度5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法，其特征在于，所述預(yù)測值滿程數(shù)據(jù)，DEMa,la+1為航行像素點(diǎn)a在第l條預(yù)測線上的下一像素點(diǎn)的最近一次歷史高程34一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法及背景技術(shù)[0002]地質(zhì)安全監(jiān)測作為資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已形成多學(xué)科交叉的技術(shù)體系。傳統(tǒng)方法依賴人工巡檢、地面監(jiān)測設(shè)備與遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，雖能覆蓋較大區(qū)域，但存在監(jiān)分辨率數(shù)據(jù)采集能力，逐漸成為礦區(qū)監(jiān)測的核心手段，尤其在地形復(fù)雜或人員難以到達(dá)的區(qū)域優(yōu)勢顯著。[0003]在采礦工程領(lǐng)域，采空區(qū)治理是長期挑戰(zhàn)?；靥罴夹g(shù)(如膏體充填受地質(zhì)條件多變、材料老化(如硫酸鹽侵蝕、碳化反應(yīng))及地下水滲流影響，部分區(qū)域會存在潛在塌陷風(fēng)險。據(jù)統(tǒng)計，每年因采空區(qū)塌陷導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失超百億元，涉及農(nóng)田損毀、建筑物開裂、地表沉降等問題，嚴(yán)重威脅周邊居民安全與生態(tài)環(huán)境。[0004]在當(dāng)前礦井地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警中，高程數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確性始終面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有方法多采用單一方向?qū)ο袼攸c(diǎn)的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，這種局限性使得預(yù)測結(jié)果極易受到單個方向上像素點(diǎn)的誤差的干擾。由于礦區(qū)環(huán)境復(fù)雜多變，數(shù)據(jù)采集過程中不可避免地會產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差，單一方向的預(yù)測模式無法有效規(guī)避此類誤差，難以全面捕捉地形變化特征，導(dǎo)致預(yù)測精度低下。而基于低精度預(yù)測數(shù)據(jù)制定的監(jiān)測方案無法精準(zhǔn)判斷地表塌陷的潛在風(fēng)險，難以實(shí)現(xiàn)對塌陷隱患的早期識別；同時，不準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果會誤導(dǎo)礦區(qū)規(guī)劃、土地復(fù)墾等工作的開展，不僅可能造成資源浪費(fèi)，還會對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施和人員安全帶來不可預(yù)估的風(fēng)險，嚴(yán)重制約著礦區(qū)地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警工作的有效性和可靠性。發(fā)明內(nèi)容[0005]為了解決現(xiàn)有方法在高程數(shù)據(jù)預(yù)測的過程中采用單一方向?qū)ο袼攸c(diǎn)的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，使得預(yù)測結(jié)果極易受到單個方向上像素點(diǎn)的誤差的干擾，導(dǎo)致預(yù)測精度下降，進(jìn)而降低礦井的安全監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確性的問題，本發(fā)明提供一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法及系統(tǒng)。[0006]第一方面，本發(fā)明提供一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法，包括：獲取礦區(qū)的高程地圖，以及用于在礦區(qū)執(zhí)行安全探查的無人機(jī)的本次航行的路徑，將所述路徑在高程地圖上進(jìn)行定位；將位于所述路徑上的像素點(diǎn)記為航行像素點(diǎn)，將任一航行像素點(diǎn)記為目標(biāo)像素點(diǎn)，基于目標(biāo)像素點(diǎn)與目標(biāo)像素點(diǎn)的下一航行像素點(diǎn)構(gòu)成的向量，獲取目標(biāo)像素點(diǎn)的多條預(yù)測線，根據(jù)目標(biāo)像素點(diǎn)的每條預(yù)測線上的所有像素點(diǎn)的最近一次歷史高程數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)像素點(diǎn)基于每條預(yù)測線的預(yù)測值，將所述預(yù)測值的均值作為目標(biāo)像素點(diǎn)的預(yù)測高程數(shù)據(jù)；將所述預(yù)測高程數(shù)據(jù)與目標(biāo)像素點(diǎn)的本次航行高程數(shù)據(jù)之間的差異的歸一化結(jié)果，作為目標(biāo)像素點(diǎn)的修正需求5行的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行針對性修正，減少了由于環(huán)境變化或數(shù)據(jù)采集誤差引起的異6DEMa為航行像素點(diǎn)a的預(yù)測高程數(shù)據(jù)，DEM(a)為航行像素Pa為航行像素點(diǎn)a所屬局部序列的預(yù)測高程數(shù)據(jù)與最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的相似性，Pa為航行像素點(diǎn)a所屬局部序列的本次航行高程數(shù)據(jù)與最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的相;式中，Ra為航行像素點(diǎn)a的塌陷系數(shù)，△DEMa為航行像素點(diǎn)a的修正高程數(shù)據(jù)與最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的差值，△DEM為所有航行像素點(diǎn)的修正高程數(shù)據(jù)與最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的差值的均值，Δdema為航行像素點(diǎn)a的修正高程數(shù)據(jù)與多次歷史高程數(shù)據(jù)之間的[0017]有益效果在于：塌陷系數(shù)結(jié)合了單點(diǎn)高程變化與整個航行路徑高程變化的均以及該點(diǎn)的歷史多次高程變化，全面反映了局部將高程變化差值轉(zhuǎn)換為0到1范圍內(nèi)的風(fēng)險指標(biāo)，增強(qiáng)了對潛在塌陷風(fēng)險的敏感度和區(qū)分陷系數(shù)的均值最大的第一聚類簇內(nèi)的像素點(diǎn)記為塌陷7警，便于實(shí)施針對性的安全管理措施；明確劃分礦區(qū)的各風(fēng)險等級區(qū)域，有助于礦區(qū)管理人員優(yōu)先關(guān)注高風(fēng)險區(qū)域，合理調(diào)配資源，提高監(jiān)測效率和管理效果。[0020]第二方面，本發(fā)明提供一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法。[0021]通過采用上述技術(shù)方案，將上述的一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法生成計算機(jī)程序，并存儲于存儲器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而根據(jù)存儲器及處理器制作終端設(shè)備，方便使用。[0022]本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：(1)改變了單一方向預(yù)測高程數(shù)據(jù)的方式，基于目標(biāo)像素點(diǎn)與下一航行像素點(diǎn)構(gòu)成的向量獲取多條預(yù)測線，通過多條預(yù)測線的預(yù)測值均值確定目標(biāo)像素點(diǎn)的預(yù)測高程數(shù)據(jù)，降低了單個方向像素點(diǎn)誤差的干擾，更全面地捕捉地形變化特征，有效提高了高程數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確性。[0023](2)準(zhǔn)確的預(yù)測高程數(shù)據(jù)可使監(jiān)測方案精準(zhǔn)判斷地表塌陷潛在風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)對塌陷隱患的早期識別，避免基于低精度高程數(shù)據(jù)制定監(jiān)測方案，從而導(dǎo)致誤判。[0024](3)準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果避免了因低精度預(yù)測數(shù)據(jù)誤導(dǎo)礦區(qū)規(guī)劃、土地復(fù)墾等工作的開展，減少了資源浪費(fèi)，降低了對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施和人員安全帶來的風(fēng)險，提高了礦區(qū)地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警工作的有效性和可靠性，有利于礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。[0025](4)考慮到礦區(qū)環(huán)境復(fù)雜多變，數(shù)據(jù)采集易產(chǎn)生偏差的情況，本發(fā)明通過對高程數(shù)據(jù)的多次處理和修正，能夠有效規(guī)避數(shù)據(jù)偏差帶來的影響，在復(fù)雜環(huán)境下依然能夠提供準(zhǔn)確的監(jiān)測預(yù)警，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。附圖說明[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法中方法流程圖。[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法中步驟S2的預(yù)測角度方向示具體實(shí)施方式[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0029]本發(fā)明實(shí)施例公開一種基于地質(zhì)安全監(jiān)測預(yù)警方法，參照圖1,包括步驟S1-步驟S1:獲取礦區(qū)的高程地圖，以及用于在礦區(qū)執(zhí)行安全探查的無人機(jī)的本次航行的路徑，將所述路徑在高程地圖上進(jìn)行定位。通過國家礦產(chǎn)資源庫和國家測繪地理信息局獲取礦區(qū)內(nèi)所有位置的歷史高程數(shù)8據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)軟件對歷史高程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述處理包括去噪，填補(bǔ)空洞以及對礦區(qū)所在區(qū)域進(jìn)行裁剪，將處理后的歷史高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為等高線圖，再利用智慧地圖功能生成礦區(qū)的高程地圖。[0031]實(shí)施人員可根據(jù)具體實(shí)施情況選擇等高線圖中需要進(jìn)行平面校正的場景的校正方式，例如，使用高精度控制點(diǎn)(GCP)對等高線圖進(jìn)行校[0033]在另一個實(shí)施例中，所述地理信息系統(tǒng)軟件采用QGIS軟件。[0034]S2:將位于所述路徑上的像素點(diǎn)記為航行像素點(diǎn)，獲取航行像素點(diǎn)的多條預(yù)測線。[0035]需要說明的是，無人機(jī)在礦區(qū)上方利用監(jiān)測設(shè)備對經(jīng)過的每個區(qū)域的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時獲取時，會受到環(huán)境因素影響，導(dǎo)致高程數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，所以，需要基于無人機(jī)的航行路徑，對其航行路徑上的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。然而，在基于無人機(jī)的歷史高程數(shù)據(jù)對其航行路徑上對應(yīng)的礦區(qū)區(qū)域高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，若只將無人機(jī)前進(jìn)方向上的歷史高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，會忽略前進(jìn)方向的高程數(shù)據(jù)與周圍區(qū)域的高程數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，且若前進(jìn)方向上的歷史高程數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差時，會對預(yù)測值產(chǎn)生較大影響。因此，劃定航行像素點(diǎn)的周圍一定范圍內(nèi)的像素點(diǎn)，然后獲取多條預(yù)測線，方便后續(xù)計算預(yù)測值。[0036]將位于所述路徑上的像素點(diǎn)記為航行像素點(diǎn)，將任一航行像素點(diǎn)記為目標(biāo)像素點(diǎn)，基于目標(biāo)像素點(diǎn)與目標(biāo)像素點(diǎn)的下一航行像素點(diǎn)構(gòu)成的向量，獲取目標(biāo)像素點(diǎn)的多條預(yù)測線。如圖2所示，將目標(biāo)像素點(diǎn)與目標(biāo)像素點(diǎn)的下一航行像素點(diǎn)構(gòu)成的向量的相反方向作為預(yù)測角度方向(若目標(biāo)像素點(diǎn)為最后一個航行像素點(diǎn)，則選擇目標(biāo)像素點(diǎn)的上一航行像素點(diǎn)),以預(yù)測角度方向為基準(zhǔn)，將以目標(biāo)像素點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域均分多個部分，將所有相鄰的兩個部分的相接線記為預(yù)測線。[0038]實(shí)施人員可根據(jù)具體實(shí)施情況設(shè)置均分的角度，例如，以預(yù)測角度方向為基準(zhǔn)，繞[0039]若航行像素點(diǎn)靠近高程地圖的邊緣位置，無法構(gòu)成一個完整的圓，則根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置均分的角度，并獲取預(yù)測線(至少可以得到,即直角扇形，此時每轉(zhuǎn)動30°時進(jìn)行一次劃分，并將位于直角扇形的兩條邊也作為預(yù)測線，最終得到4條預(yù)測線)。[0040]S3:獲取航行像素點(diǎn)的預(yù)測高程數(shù)據(jù)。[0041]需要說明的是，基于目標(biāo)像素點(diǎn)周圍圓形范圍的多方位的高程數(shù)據(jù)，進(jìn)行聯(lián)合評估，即定位無人機(jī)航行路徑上的航行像素點(diǎn)，并基于這個航行像素點(diǎn)的周圍不同方向上的所有像素點(diǎn)對應(yīng)高程的變化趨勢，對位于圓心的航行像素點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。[0042]根據(jù)目標(biāo)像素點(diǎn)的每條預(yù)測線上的所有像素點(diǎn)的最近一次歷史高程數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)像素點(diǎn)基于每條預(yù)測線的預(yù)測值，將所述預(yù)測值的均值作為目標(biāo)像素點(diǎn)的預(yù)測高程數(shù)9式中，DEMa,l為航行像素點(diǎn)a基于第l條預(yù)測線的預(yù)測值，DEMa,ln與DEMa,ln_1分別為航行像素點(diǎn)a的第l條預(yù)測線上的第n個像素點(diǎn)與第n-1個像素點(diǎn)的[0047]將所述預(yù)測高程數(shù)據(jù)與目標(biāo)像素點(diǎn)的本次航行高程數(shù)據(jù)之間的差異的歸一化結(jié),fa<b,fa≥b;閾值為0.6;所屬局部序列的長度為以航行像素點(diǎn)a為中心，兩側(cè)各選取25個航行像素點(diǎn)構(gòu)成航行像素點(diǎn)a所屬局部序列，若航行像素點(diǎn)a次航行高程數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，因此直接將DEM(a)作為修正高程數(shù)據(jù)，不進(jìn)行額外調(diào)整；當(dāng)目標(biāo)像素點(diǎn)的修正高程數(shù)據(jù)與多次歷史高程數(shù)據(jù)之間的差值，確定目標(biāo)像素點(diǎn)的塌陷系最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的差值，△DEM為所有航行像素點(diǎn)的修正高程數(shù)據(jù)與最近一次歷史高程數(shù)據(jù)之間的差值的均值，△dema[0058]其中，表示航行像素點(diǎn)a近期高程變化幅度相較于整體近期高程變化幅度，該值越大，說明該航行像素點(diǎn)越可能處于塌陷變化過程中，則Ra越大；反之亦然。過sigmiod函數(shù)將計算結(jié)果映射到[0,1]區(qū)間，對數(shù)值進(jìn)行平滑處理，避免極端值干擾。0.5的作用是將sigmiod函數(shù)的中心點(diǎn)從0.5移至0,使Ra能區(qū)分高程上升(負(fù)值)和下降(正值)。2的作用是將輸出范圍縮放至(-1,1),增強(qiáng)異常變化的表現(xiàn)力。[0060]需要說明的是，礦區(qū)的沉降以及塌陷往往在平面空間上以塊狀的形態(tài)表現(xiàn)出11素點(diǎn)不是分散出現(xiàn)，而是呈現(xiàn)聚集的形態(tài)在高程地圖上的局部區(qū)域呈現(xiàn)，并且這些航行像素點(diǎn)的塌陷系數(shù)會相對接近。因此，本步驟根據(jù)航行像素點(diǎn)的塌陷系數(shù)在空間上的分布，對即將發(fā)生塌陷的礦區(qū)的區(qū)域進(jìn)行定位?；谒泻叫邢袼攸c(diǎn)的塌陷系數(shù)，對航行像素點(diǎn)進(jìn)行聚類，得到兩個第一聚類簇，獲取每個第一聚類簇內(nèi)塌陷系數(shù)的均值，將塌陷系數(shù)的均值最大的第一聚類簇內(nèi)的像素點(diǎn)記為塌陷像素點(diǎn)；基于所有塌陷像素點(diǎn)之間的空間距離，對塌陷像素