基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法及系统与流程

1.本技术涉及矿区生态修复技术领域，尤其涉及一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法及系统。


背景技术：

2.目前，自然生态环境退化是全球面临的共同挑战，在生态环境问题日益严峻、沙化问题突出的状况下，草原区的生态屏障作用凸显了出来。但由于草原区又通常是以露天开采为主的大型煤电基地，而高强度的煤炭开发会给原本美丽的草原带来地表塌陷、土地破坏、水土流失和土壤沙化等一系列问题。区域煤炭的长期高强度开发会引发草原生态退化，严重影响草原区的能源保障和生态屏障作用的发挥，因此需要在区域煤炭开采结束后，对矿区的地貌进行重建，恢复草原区的生态功能。
3.然而，由于某些区域内的草原区具有酷寒、半干旱、土壤贫瘠等生态脆弱特征，在此条件下通过相关技术中的修复技术对大型煤电基地进行生态修复的效果较差，修复后的土地的生态功能恢复较弱。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本技术的第一个目的在于提出一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法，该方法该根据采集的自然地理特征构建出与矿区周边原始生态环境地貌相似的模型，作为露天矿排土场进行地貌重塑的模型，从而使重塑后的矿区地貌与周围景观地貌一致，提高了重塑的地貌的协调性和稳定性，有利于最大限度的保蓄水土和实现自维护。
6.本技术的第二个目的在于提出一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑系统；
7.本技术的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
8.为达上述目的，本技术的第一方面实施例在于提出一种用于基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法，该方法包括以下步骤：
9.获取露天矿排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影响数据，并采集周边自然区域的自然地理特征，以生成露天矿排土场的重塑参数；
10.基于所述自然地理特征提取边坡剖面线和边坡特征参数，并对所述边坡特征参数进行正态检验和相关性分析；
11.对所述边坡特征参数进行曲线拟合，根据边坡特征参数曲线构建边坡模型，以模拟自然地貌构建所述露天矿排土场的地貌重塑模型；
12.根据所述重塑参数将所述露天矿排土场的地貌按照所述地貌重塑模型进行重塑。
13.可选地，在本技术的一个实施例中，采集周边自然区域的自然地理特征，包括：通过卫星遥感获取所述周边自然区域不同时段的地形特征和地貌特征；通过无人机对所述周边自然区域进行航空摄影，采集所述周边自然区域的地形高程数据；对所述周边自然区域
进行现场踏勘，现场采集所述周边自然区域的地形特征、地貌特征、水文特征、气象特征和气候特征。
14.可选地，在本技术的一个实施例中，获取露天矿排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影响数据,包括:调取矿区的历史开采资料，根据所述历史开采资料获取所述矿区开采数据；对所述露天矿排土场进行现场踏勘，现场采集所述露天矿排土场的地貌特征，核实所述历史开采资料中的关键信息和模糊信息，并对所述露天矿排土场的地质进行分析。
15.可选地，在本技术的一个实施例中，基于所述自然地理特征提取边坡剖面线和边坡特征参数,包括:将所述周边自然区域的遥感影像进行拼接，获取所述周边自然区域的正射影像图和数字地表模型dsm数据；去除所述数字地表模型dsm数据中的植被高度，以生成数字高程模型dem数据，并对所述数字高程模型dem数据进行填洼处理；对填洼处理后的所述数字高程模型dem数据进行表面分析，生成所述数字高程模型dem数据的等高线；根据正射影像图和等高线分布从所述数字高程模型dem数据中提取边坡剖面线，并根据所述边坡剖面线提取边坡特征参数。
16.可选地，在本技术的一个实施例中，根据正射影像图和等高线分布从所述数字高程模型dem数据中提取边坡剖面线，包括:将所述数字高程模型dem数据导入三维分析应用，以生成所述数字高程模型dem数据的剖面图；基于所述正射影像图和等高线分布，从所述剖面图的坡顶到坡底沿所述等高线的垂直方向插入直线；根据所述直线与所述数字高程模型dem数据的相交信息，生成从坡顶到坡底的边坡剖面线数据，并将所述边坡剖面线数据导出为点数据。
17.可选地，在本技术的一个实施例中，根据所述边坡剖面线提取边坡特征参数，包括：
18.根据所述边坡剖面线显示的坡顶点至坡底点的水平距离确定坡长，并根据坡顶点至坡底点的竖直距离确定坡高；
19.根据边坡形状判断边坡类型，若所述边坡类型为凸型边坡或凹型边坡，则生成与所述边坡形状贴合的圆弧，并计算所述圆弧的曲率以获得边坡的凸面曲率或凹面曲率；若所述边坡类型为反s型边坡、s型边坡或双凸型边坡，则计算所述边坡剖面线的拐点，在边坡类型为反s型边坡的情况下，根据拐点将所述反s型边坡划分为上凸面和下凹面；在边坡类型为s型边坡的情况下，根据拐点将所述s型边坡划分为上凹面和下凸面，在边坡类型为双凸型边坡的情况下，根据拐点将所述双凸型边坡为上凸面和下凸面。
20.为达上述目的，本技术的第二方面实施例还提出了一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑系统，包括以下模块:
21.获取模块，用于获取露天矿排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影响数据，并采集周边自然区域的自然地理特征，以生成露天矿排土场的重塑参数；
22.提取模块，用于基于所述自然地理特征提取边坡剖面线和边坡特征参数，并对所述边坡特征参数进行正态检验和相关性分析；
23.构建模块，用于对所述边坡特征参数进行曲线拟合，根据边坡特征参数曲线构建边坡模型，以模拟自然地貌构建所述露天矿排土场的地貌重塑模型；
24.重塑模块，用于根据所述重塑参数将所述露天矿排土场的地貌按照所述地貌重塑模型进行重塑。
25.可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块，具体用于：通过卫星遥感获取所述周边自然区域不同时段的地形特征和地貌特征；通过无人机对所述周边自然区域进行航空摄影，采集所述周边自然区域的地形高程数据；对所述周边自然区域进行现场踏勘，现场采集所述周边自然区域的地形特征、地貌特征、水文特征、气象特征和气候特征。
26.可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块，还用于：调取矿区的历史开采资料，根据所述历史开采资料获取所述矿区的开采数据；对所述露天矿排土场进行现场踏勘，现场采集所述露天矿排土场的地貌特征，核实所述历史开采资料中的关键信息和模糊信息，并对所述露天矿排土场的地质进行分析。
27.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本技术先获取露天矿排土场的地貌特征、开采数据和生态影响数据，并采集周边自然区域的自然地理特征，以生成露天矿排土场的重塑参数,再基于自然地理特征提取边坡剖面线和边坡特征参数，并对边坡特征参数进行正态检验和相关性分析,然后对边坡特征参数进行曲线拟合，根据边坡特征参数曲线构建边坡模型，以模拟自然地貌构建露天矿排土场的地貌重塑模型；根据重塑参数将露天矿排土场的地貌按照地貌重塑模型进行重塑。由此，本技术对包括待重塑的矿区和其周边的原始自然区域的研究区域，进行了自然地貌特征及生态影响调查，确定了排土场的重塑整治参数，再基于自然地理特征的数值模拟与构建技术，根据采集的自然地理特征构建出与矿区周边原始生态环境地貌相似的模型，作为露天矿排土场进行地貌重塑的模型，根据重塑整治参数确定整治方向和具体的重塑实施方式，将露天矿排土场的地貌按照地貌重塑模型进行重塑，从而使重塑后的矿区地貌与周围景观地貌一致，提高了重塑的地貌的协调性和稳定性，使重塑后的露天矿排土场的地貌具有最大限度保蓄水土、低养护和自维护能力。
28.为了实现上述实施例，本技术第三方面实施例还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法。
29.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
30.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
31.图1为本技术实施例提出的一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法的流程图；
32.图2为本技术实施例提出的一种具体的提取边坡剖面线和边坡特征参数的方法的流程图；
33.图3为本技术实施例提出的一种具体的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法的流程示意图；
34.图4为本技术实施例提出的一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑系统的结构示意图。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.需要说明的是，针对相关技术中的修复技术对大型煤电基地进行生态修复的效果较差，修复后的土地的生态功能恢复较弱的技术问题，本技术提出的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法，针对露天矿排土场周围的自然区域和矿山的的地形地貌特点，依托采矿设计、开采工艺和土地损毁方式，通过地貌重塑和土地整形等措施，重新塑造一个与周边景观协调的微地貌，最大限度地抑制水土流失，消除和缓解对植被恢复和土地生产力提高有影响的灾害性限制性因子。
37.本技术以自然地貌形态特征作为矿区的生态重建的参照体系和实践目标，模仿周围临近成熟的、未扰动的地貌，在复垦区建设自然式坡地，可以减少地表侵蚀的可能性，使矿区土地复垦与生态重建中，重塑后地形在水文、生态和视觉上与周围景观地貌要一致，并能保持长期相对稳定性。依据自然地貌形态设计的坡面和地形，使再造的土地景观更具有协调性和稳定性，可以取得良好视觉效果、生态的结构合理和经济性。
38.下面参考附图描述本发明实施例所提出的一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法、系统。
39.图1为本技术实施例提出的一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
40.步骤101，获取露天矿排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影响数据，并采集周边自然区域的自然地理特征，以生成露天矿排土场的重塑参数。
41.其中，自然地理特征包括但不限于矿区周边原始区域在自然条件下的微地形、地貌、水文、气象和气候等特征，地貌特征还包括规模相对比较微小的微地貌特征，比如土坡上的痕迹等。
42.其中，矿区开采数据是指矿区从设计、施工、采煤到闭矿等整个过程中与矿区相关的参数，比如，矿区开采数据可以包括矿井设计参数和矿井施工参数等。生态影响数据是指因煤碳开发引起的矿区中水、土、植被等生态因子的变化。
43.具体实施时，在本技术一个实施例中，采集周边自然区域的自然地理特征可以包括以下步骤：通过卫星遥感获取周边自然区域不同时段的地形特征和地貌特征；通过无人机对周边自然区域进行航空摄影，采集周边自然区域的地形高程数据；对周边自然区域进行现场踏勘，现场采集周边自然区域的地形特征、地貌特征、水文特征、气象特征和气候特征。在本示例中，可以通过多种方式采集一种自然地理特征，比如，通过卫星遥感和现场踏勘的方式采集自然区域的地貌特征，以便互相验证，提高数据采集的准确性，其中各步骤的先后关系不做限定。
44.具体而言，本技术通过卫星遥感技术获取研究区域不同时间阶段的遥感卫星影像，通过分析各时段的卫星影像图片，获取图像中显示的周边自然区域的地形特征和地貌特征，由于卫星遥感具有视点高、视域广、且可重复和连续观察的特点，因此，通过不同时间阶段的遥感卫星影像可以分析出整个研究区域的地貌的具体特征，以及地貌特征在不同阶段下的变化趋势。本技术通过无人机航测技术进行航空摄影测量，可以获取研究区域的实
时高清画面，通过无人机进行测距还可以快速获取研究区域高程地形数据。本技术对周边自然区域进行现场踏勘是指借助测量设备在现场进行实地踏勘、测量，从而可以充分掌握周边地貌现有的实际情况，比如，通过实时差分定位(real-time kinematic，简称rtk)仪器实时得到测量精度更高的自然区域中坡体的高程数据等。
45.需要说明的是，由于本技术的重塑方法是将复垦的矿区排土场整治为与周边景观协调一致，因此，本技术以包含露天矿排土场和矿区周围原始的、未被煤碳开发扰动的原自然区域的整体为研究区域，在本技术实施例中，采集研究区域的地貌等特征时，可以采用相同的方式同时采集矿区和周边自然区域的地貌。举例而言，通过卫星遥感和无人机航拍等方式获取整个研究区域的自然地理特征时，除了采集周边自然区域的自然地理特征，也可以通过上述方式获取露天矿排土场的地貌特征。
46.进一步的，在获取露天矿排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影响数据时，作为一种可能的实现方式，可以调取矿区的历史开采资料，根据历史开采资料获取矿区开采数据，并且对露天矿排土场进行现场踏勘，现场采集露天矿排土场的地貌特征，核实历史开采资料中的关键信息和模糊信息，并对露天矿排土场的地质进行分析。
47.具体而言，在本示例中，矿区的历史开采资料可以包括矿区地形图、矿井设计图和矿井施工记录等与矿区开采相关的资料，本技术通过调查分析矿井技术资料可以从现有的资料中获取矿井设计及施工参数，并分析出矿区排土场参数，便于后续根据排土场当前的状况确定进行地貌重塑的施工方式等。本技术还结合掌握的图纸资料，对露天矿排土场进行现场踏勘，以现场采集露天矿排土场的地貌特征，并对上述历史开采资料中记录的较为模糊的信息和关键性信息进行现场核实，保证获取的排土场的地貌特征和参数的准确性。其中，对露天矿排土场进行现场踏勘的实施方式可参照对周边自然区域进行现场踏勘的方式，与之不同的是，在对露天矿排土场进行现场踏勘时，还对排土场区域的生态影响进行调查，并且还可以现场收集排土场的地质采矿资料，以便对排土场的地质进行分析，举例而言，可以现场收集排土场上的排弃物或采集矿石，并分析采集的排弃物的物理性质和化学性质，通过对地质采矿资料的分析，掌握现在排土场的地形地貌的形成原因及主要影响因素，便于后续进行地貌重塑时推断仿自然微地貌的整治方向。
48.由此，本技术以采集周边自然区域的自然地理特征，结合调查和资料分析获得的排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影响数据为露天矿排土场的重塑参数，根据获取的重塑参数可以在后续确定整治方向和具体的整治实施方式。
49.步骤102，基于自然地理特征提取边坡剖面线和边坡特征参数，并对边坡特征参数进行正态检验和相关性分析。
50.需要说明的是，为了将排土场的地貌模仿重塑为周围临近成熟的、未扰动的自然区域的地貌，本技术在获取周边自然区域的自然地理特征后，基于自然地理特征进行数值模拟，构建出露天矿排土场进行地貌重塑的数学模型以进行重塑。其中，在排土场中建设模仿周围区域自然边坡的自然式坡地，可以减少地表侵蚀的可能性，因此，本技术以建立与自然的边坡对应的边坡模型为示例，描述本技术建立露天矿排土场的地貌重塑模型的方式。
51.具体的，由于自然的边坡模型较为复杂，无法在实际应用中根据它进行重塑工作，因此本技术基于自然地理特征抽象出边坡特征参数，来构建本技术提出的与自然边坡模型对应的结构更为简单的边坡模型。
analyst对将填洼处理后的数字高程模型dem数据进行表面分析，通过该工具进行表面分析可以确定dem数据中高程相等的点，并依次相连各点生成等值线，从而量化及可视化以数字高程模型表示的地形地貌。
65.步骤204，根据正射影像图和等高线分布从数字高程模型dem数据中提取边坡剖面线，并根据边坡剖面线提取边坡特征参数。
66.具体的，进行等高线提取后，从量化的高程模型dem数据表示的地形地貌中寻找到坡体，并提取从坡顶到坡底的边坡剖面线。具体实施时，作为一种可能的实现方式，可以将数字高程模型dem数据导入三维分析应用，以生成数字高程模型dem数据的剖面图，再基于正射影像图和等高线分布，从剖面图的坡顶到坡底沿等高线的垂直方向插入直线，然后根据直线与数字高程模型dem数据的相交信息，生成从坡顶到坡底的边坡剖面线数据，并将坡剖面线数据导出为点数据。
67.在本示例中，三维分析应用可以是gis软件中的3d analyst工具，其中，向3d analyst输入dem数据后，通过3d analyst工具中的剖面图创建功能可生成初始的剖面图，再根据上述步骤中获取的正射影像图和等高线分布作为边坡剖面线提取的依据，通过3d analyst工具中的插入线功能，从坡顶到坡底沿等高线的垂直方向插入直线，直线与dem数据相交生产剖面数据，由此可以获取从坡顶到坡底的边坡剖面线dem数据。在生成边坡剖面线数据后，将剖面线dem数据导出为点数据，可通过3d analyst工具的导出功能导出点数据，比如，导出的点数据信息中的x参数表示该点距离起始点的水平距离，graphic profile 1参数表示该点的高程。根据边坡剖面线数据的点数据便于提取边坡特征参数。
68.进一步的，根据边坡剖面线提取边坡特征参数。其中，边坡特征参数是用来模拟边坡形状的一组参数，不同的边坡类型有着不同的边坡特征参数。在本技术实施例中可以将导出的点数据输入至计算机辅助设计软件中，比如，autocad中，通过autocad根据点数据确定边坡类型并提取对应的边坡特征参数。
69.具体实施时，作为一种可能的实现方式，在autocad中根据边坡剖面线显示的坡顶点至坡底点的水平距离确定坡长，并根据坡顶点至坡底点的竖直距离确定坡高。然后根据边坡形状判断边坡类型，若边坡类型为凸型边坡或凹型边坡，则生成与边坡形状贴合的圆弧，并计算圆弧的曲率以获得边坡的凸面曲率或凹面曲率；若边坡类型为反s型边坡、s型边坡或双凸型边坡，则计算所述边坡剖面线的拐点，根据拐点将反s型边坡划分为上凸面和下凹面，或者将s型边坡划分为上凹面和下凸面，或者将双凸型边坡为上凸面和下凸面，最后计算上凸面的水平占比和竖直占比。
70.具体而言，在本示例中根据边坡形状判断边坡类型后，若为凸型边坡或凹型边坡，则选择与边坡线形状一致的圆弧进行贴合，计算出的圆弧的曲率即为该边坡的凸面曲率或凹面曲率，若边坡为反s型边坡、s型边坡或双凸型边坡，则将坡高分为多段，根据每段的长度变化求得边坡剖面线的拐点。再根据拐点将边坡剖面线分为上下两部分，其中，反s型边坡为上部的凸面与下部的凹面，s型边坡为上部的凹面与下部的凸面，双凸型边坡为上、下部的凸面。然后，通过上述圆弧与凹面或凸面进行贴合的方式，获取该段边坡的凸面曲率或凹面曲率，并计算反s型边坡与s型边坡的凸面部分在水平和竖直面上投影的长度，将凸面部分在水平和竖直面上投影的长度分别与对应与坡长和坡高进行相比，确定比值，即为凸面的水平和竖直占比，而双凸型边坡则通过该方式计算上凸面的水平与竖直占比。
71.由此，该方法提取出从坡顶到坡底的边坡剖面线，并根据边坡剖面线提取出当前的边坡形状对应的边坡特征参数。
72.更进一步的，对边坡特征参数进行正态检验和相关性分析。其中，正态检验是对数据是否符合正态分布进行检验。在本技术实施例中，可以通过相关的正态性检验方法，比如，可以在数据分析软件中，选择相应的图表进行正态曲线直方图分析、q-q图检验和夏皮洛-威尔克检验(shapiro—wilk test，简称s-w检验)等正态检验。然后，在确定了各边坡特征参数数据具有正态分布的特征后，对边坡特征参数数进行双变量的相关性分析，具体实施时，可以在数据分析软件中将呈正态分布的边坡特征参数导入至变量中，依次分析分析出两种变量间的相关性。
73.步骤103，对边坡特征参数进行曲线拟合，根据边坡特征参数曲线构建边坡模型，以模拟自然地貌构建露天矿排土场的地貌重塑模型。
74.在本技术一个实施例中，进行曲线拟合时，可以先分析相关的两组边坡特征参数，对数据进行回归后，通过候选的多个曲线拟合模型进行曲线估计，再选择相应的检测方式检测不同的模型对应的拟合公式的拟合优度，从候选的多个曲线拟合模型中选择拟合优度最佳的曲线拟合方式对边坡特征参数进行曲线拟合，以生成边坡特征参数曲线。
75.具体而言，在曲线拟合应用中依次选择分析、回归和曲线估计的功能，分别将相关的两组变量依次放入自变量和因变量中，再勾选符合当前数据特性的模型进行曲线估计，然后，根据实际需要选择t检验(student's t test)或方差比率检验(f-test，简称f检验)等检验方式，对不同模型拟合出的曲线的拟合程度进行检验，根据检测出的r方值的大小，确定r方值最大的目标模型的拟合公式为本技术对边坡特征参数进行曲线拟合的目标公式。
76.进一步的，根据边坡特征参数曲线构建边坡模型。具体的，可以根据对边坡特征参数进行曲线拟合得到的公式，作为边坡模型的拟合公式，进而根据边坡模型的拟合公式构建边坡模型。可以理解，当边坡特征参数确定后，可根据边坡特征参数构建出对应的边坡，由于自然的边坡模型较为复杂，因此本技术基于自然边坡的自然地理特征抽象出边坡特征参数，来构建模仿自然边坡模型但参数更为简单且易施工的边坡模型。即根据对边坡特征参数的曲线拟合得到公式作为自然边坡模型的拟合公式。
77.步骤104，根据重塑参数将露天矿排土场的地貌按照地貌重塑模型进行重塑。
78.具体的，在构建出与露天矿排土场周边原始生态环境地貌相似的边坡模型后，将露天矿排土场当前的地貌按照该边坡模型进行整治，通过对当前的地貌进行相应方式的施工，将当前地貌中的边坡重塑为该边坡模型对应的边坡样式。
79.在本技术实施例中，可以根据重塑整治参数确定整治方向和具体的重塑实施方式，举例而言，可以根据重塑参数中的地质采矿资料，确定现在排土场的地形地貌的形成原因及主要影响因素，进而确定仿自然微地貌的整治方向，又比如，根据重塑参数中的生态影响数据确定可以降低区域生态影响的施工方式，或者，根据重塑参数中露天矿排土场当前的地貌特征和计算出的边坡模型间的差值，确定出施工量最小的施工计划等。
80.由此，本技术基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法，通过复杂系统理论、应用数学和计算模拟等技术，根据研究区域的地貌特征的调查和资料分析等方式，建立露天矿排土场微地貌数学模型，并将露天矿排土场的地貌按照该模型进行重塑后，使得
重塑后的地貌与原始周边生态环境微地貌相似。
81.综上所述，本技术实施例的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法，通过对包括待重塑的矿区和其周边的原始自然区域的研究区域，进行了自然地貌特征及生态影响调查，确定了排土场的重塑整治参数，再基于自然地理特征的数值模拟与构建技术，根据采集的自然地理特征构建出与矿区周边原始生态环境地貌相似的模型，作为露天矿排土场进行地貌重塑的模型，根据重塑整治参数确定整治方向和具体的重塑实施方式，将露天矿排土场的地貌按照地貌重塑模型进行重塑，从而使重塑后的矿区地貌与周围景观地貌一致，提高了重塑的地貌的协调性和稳定性，使重塑后的露天矿排土场的地貌具有最大限度保蓄水土、低养护和自维护能力。
82.为了更加清楚地说明本技术实施例的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法，下面以一个具体的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法的实施例进行详细说明。图3为本技术实施例提出的一种具体的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法的流程示意图，如图3所示，在本实施例中，地貌重塑方法包括以下步骤：
83.第一步，对周边自然区域的自然地理特征，以及矿区的开采参数和生态影响进行调查。在本步骤中，可以通过卫星遥感技术、无人机航测技术和实地调查等方式，对周边自然区域在自然条件下微地形、微地貌、水文、气象、气候等特征开展调查。并且，以现场实际情况为依托，对露天矿采场、排土场等人为干预后的微地貌特征以及对区域生态影响进行调查，再利用矿井技术资料获取矿井设计及施工参数，最后，结合通过调查获取的自然地貌特征和通过资料分析获取的矿区排土场参数等矿区的开采参数作为矿区排土场仿自然地貌参数，即矿区排土场的整治参数。
84.第二步，基于获取的自然地理特征的进行数值模拟，构建出仿周围自然地貌的露天矿排土场微地貌数学模型。在本步骤中，具体包括(1)遥感影像拼接、(2)边坡剖面线提取、(3)检验数据正态性、(4)边坡特征参数相关性分析、(5)边坡特征参数曲线拟合和(6)边坡模型确定。其中，在进行参数相关性分析之前，首先要对数据是否符合正态分布进行检验。分别利用正态曲线直方图、q-q图和s-w检验。具体操作为：正态曲线直方图：分析—》描述统计—》频率，在图表中选中直方图及正态曲线；q-q图：分析—》描述统计—》q-q图；s-w检验：分析—》描述统计—》探索，在绘制中选中带检验的正态图。然后，进行边坡特征参数相关性分析，在确定了各边坡特征参数数据具有正态分布的特征后，对其进行双变量的相关性分析，具体操作为：分析—》相关—》双变量，将六种呈正态分布的边坡特征参数导入变量中。再进行边坡特征参数曲线拟合，根据r方值，参数的t检验和方差的f检验进行拟合公式的选择，具体操作为：分析—》回归—》曲线估计，分别将相关的两组变量分别放入自变量和因变量中，勾选适宜的模型进行曲线估计。最后确定边坡模型，根据对边坡特征参数的曲线拟合，得到公式作为自然边坡模型的拟合公式，还可通过边坡特征参数对确定边坡模型进行检验。
85.为了实现上述实施例，本技术还提出了一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑系统，图4为本技术实施例提出的一种基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括获取模块100、提取模块200、构建模块300和重塑模块400。
86.其中，获取模块100，用于获取露天矿排土场的地貌特征、矿区开采数据和生态影
响数据，并采集周边自然区域的自然地理特征，以生成露天矿排土场的重塑参数。
87.提取模块200，用于基于自然地理特征提取边坡剖面线和边坡特征参数，并对边坡特征参数进行正态检验和相关性分析。
88.构建模块，用于对边坡特征参数进行曲线拟合，根据边坡特征参数曲线构建边坡模型，以模拟自然地貌构建露天矿排土场的地貌重塑模型；
89.重塑模块，用于根据重塑参数将露天矿排土场的地貌按照地貌重塑模型进行重塑。
90.可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块100具体用于：通过卫星遥感获取周边自然区域不同时段的地形特征和地貌特征；通过无人机对周边自然区域进行航空摄影，采集周边自然区域的地形高程数据；对周边自然区域进行现场踏勘，现场采集周边自然区域的地形特征、地貌特征、水文特征、气象特征和气候特征。
91.可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块100还用于：调取矿区的历史开采资料，根据历史开采资料获取矿区开采数据；对露天矿排土场进行现场踏勘，现场采集露天矿排土场的地貌特征，核实历史开采资料中的关键信息和模糊信息，并对露天矿排土场的地质进行分析。
92.可选地，在本技术的一个实施例中，提取模块200具体用于：将周边自然区域的遥感影像进行拼接，获取周边自然区域的正射影像图和数字地表模型dsm数据；去除数字地表模型dsm数据中的植被高度，以生成数字高程模型dem数据，并对数字高程模型dem数据进行填洼处理；对填洼处理后的数字高程模型dem数据进行表面分析，生成数字高程模型dem数据的等高线；根据正射影像图和等高线分布从数字高程模型dem数据中提取边坡剖面线，并根据边坡剖面线提取边坡特征参数。
93.可选地，在本技术的一个实施例中，提取模块200还用于：将数字高程模型dem数据导入三维分析应用，以生成数字高程模型dem数据的剖面图；基于正射影像图和等高线分布，从剖面图的坡顶到坡底沿等高线的垂直方向插入直线；根据直线与数字高程模型dem数据的相交信息，生成从坡顶到坡底的边坡剖面线数据，并将边坡剖面线数据导出为点数据。
94.可选地，在本技术的一个实施例中，提取模块200还用于：根据边坡剖面线显示的坡顶点至坡底点的水平距离确定坡长，并根据坡顶点至坡底点的竖直距离确定坡高；根据边坡形状判断边坡类型，若边坡类型为凸型边坡或凹型边坡，则生成与边坡形状贴合的圆弧，并计算圆弧的曲率以获得边坡的凸面曲率或凹面曲率；若边坡类型为反s型边坡、s型边坡或双凸型边坡，则计算边坡剖面线的拐点，在边坡类型为反s型边坡的情况下，根据拐点将反s型边坡划分为上凸面和下凹面；在边坡类型为s型边坡的情况下，根据拐点将s型边坡划分为上凹面和下凸面，在边坡类型为双凸型边坡的情况下，根据拐点将双凸型边坡为上凸面和下凸面。
95.需要说明的是，前述对用于基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法的实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，此处不再赘述
96.综上所述，本技术实施例的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑系统，通过对包括待重塑的矿区和其周边的原始自然区域的研究区域，进行了自然地貌特征及生态影响调查，确定了排土场的重塑整治参数，再基于自然地理特征的数值模拟与构建技术，根据采集的自然地理特征构建出与矿区周边原始生态环境地貌相似的模型，作为露天矿排
土场进行地貌重塑的模型，根据重塑整治参数确定整治方向和具体的重塑实施方式，将露天矿排土场的地貌按照地貌重塑模型进行重塑，从而使重塑后的矿区地貌与周围景观地貌一致，提高了重塑的地貌的协调性和稳定性，使重塑后的露天矿排土场的地貌具有最大限度保蓄水土、低养护和自维护能力。
97.为了实现上述实施例，本技术还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中任一所述的基于自然地理特征的露天矿排土场的地貌重塑方法。
98.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
99.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
100.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
101.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
102.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离
散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
103.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
104.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
105.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。