探矿者软件Minexplorer的框架结构及技术流程

范建福，肖克炎，张婷婷，李 莹，李 楠，邹 伟

(1．中国地质大学(北京)，北京 100083;2．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;3．长江大学地球科学学院，湖北 荆州，434023)

探矿者软件Minexplorer的框架结构及技术流程

范建福1，肖克炎2，3，张婷婷2，李 莹2，李 楠2，邹 伟2

(1．中国地质大学(北京)，北京 100083;2．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;3．长江大学地球科学学院，湖北 荆州，434023)

探矿者软件Minexplorer是通过对地质统计学理论和三维地质建模技术的研究，结合我国地质勘查实际情况而开发的综合性三维地质勘查系统。介绍了探矿者软件Minexplorer的框架结构及技术流程。

地质勘查;三维地质建模;Minexplorer软件;储量估算;西藏

0 引言

20世纪80年代以来，随着地质统计学技术的成熟，利用计算机数值计算大大提高了储量估算的效率和精度。但这种计算是一种纯数值的，对储量估算的用户是一种近似“暗箱”的方式，很难进行直观、形象和可控的评价。这就需要将数字信息转换成直观、易于理解且可进行交互分析的图形方式给资源估算人员。和一般二维图形GIS处理(肖克炎等，2010)不一样，三维可视化问题是如何根据实际观测信息产生三维图形和表达三维问题。国外研制并相继推出了各种采矿软件，比较有影响的有Datamine、Micromine、Gemcom、Vulcan 和 Surpac。这些软件涉及领域包括：矿床模拟、开采评估、设计规划、生产管理等。国内对国外软件的应用案例并不鲜见，探索性的研发工作也逐渐兴起，但尚无成熟的三维勘探软件。

目前，地学三维空间信息分析与智能可视化软件的应用需求量较大，特别是在地质矿产勘查的钻孔资料管理、勘探设计和储量计算、矿山采矿设计和最优化设计、工程地质、地下水资源分析等领域(黄文斌等，2006;丁建华等，2009)。国际上一些著名的三维软件如Micromine、Surpac等在国内已开始使用，但由于价格昂贵，应用并不广泛。在吸取国内外同类先进技术的基础上，探矿者软件Minexplorer结合了我国地质勘探实际情况，以及在西藏、新疆具体矿山勘探的实际工作，不断加以完善以满足地质勘探三维数字化、可视化和科学分析的需求，将在矿产勘查中逐渐得到应用和发展(吴立新等，2002)。

1 探矿者软件框架结构

作为地质勘探三维信息系统，探矿者软件有工程管理、图层文件管理、勘探数据库管理、二维数据管理、三维建模、储量计算六大结构单元(图1)。

图1 探矿者软件框架结构单元

1．1 工程管理

系统工程管理有效地将储量估算的表数据、二维图形以及三维图形数据有机地管理起来，并保存工程三维建模工作的进程以及新建或打开已保存工程。

1．2 层文件管理

主要针对树形文件管理器管理表、二维图形、三维图形等多层次数据及数据表、二维专题文件、三维专题文件的显示、隐藏、编辑等操作;通过不同的视窗可以管理多个表、图形空间，用户可以在视窗下打开添加、删除表或图形文件。

1．3 数据库管理

对表数据的管理，新建数据库或打开一个已经存在的数据库。其中还需要对表数据与模型数据库建立字段映射。

1．4 二维数据管理

包括图形编辑、属性查询和等值线功能。以地质要素集为对象，提供丰富的图形绘制、删除、移动、拓扑分析、图案花纹填充、线型编辑等功能。编图符号库组件提供国家标准的地质符号库，用户也可根据需求定制所需的符号。通过数据转换可以很方便地将二维编辑数据展示在三维视窗中，同时还支持ArcGIS、MapGIS、AutoCAD等多种格式数据。

1．5 三维建模

使用DEM数据形成地表高程图形;将钻孔工程数据表形成三维钻孔柱状图;单工程矿体圈定、剖面编辑、曲面连接及体生成，各种三维结果如任意切面、栅栏图和虚拟飞行等;以剖面图编制为基础，提供地质勘查人员关于矿体三维真实形态，可以多角度任意观察矿体的三维展布趋势及精细变化。同时可以形成任意方向的投影图，高效快捷完成矿体单工程圈定、勘探剖面图交互制图、三维矿体圈定。

1．6 储量估算

预处理包括变量常用统计、统计分布、特异值处理等;组合样分析是为地质统计学准备数据;截面法计算储量和块段法是传统的估计方法，用户可以交互式进行参数和结果可视化操作;克里格储量估算包括变差函数计算与结构分析、交叉验证、克里格估计和条件模拟等;储量管理分析包括品位及吨位分析、盘区储量统计和制图、地质储量的经济分析等。

2 探矿者软件技术流程

2．1 数据输入与管理

矿区的山地工程资料成为最重要的原始资料(矿区的山地工程包括：钻孔、槽探、平硐、沿脉、穿脉等)，同时也有大量的地质物化探勘探资料，包括各种记录表、图件等。软件系统首先要能够处理这些复杂的多来源数据。最主要是各种表数据导入或录入，原始图形数据数字化或导入。

2．2 钻孔工程可视化分析

将地质勘探钻孔、槽探、坑探等成果进行三维表达，并将地表DEM、遥感影像形成地表三维场景，为三维建模提供真实的三维场景。

2．3 剖面或平面地质体编辑

按照勘探剖面对矿体及其他地质对象进行圈定连接，形成高质量勘探剖面图，同时为三维建模打下基础。在矿体圈定中单工程矿体圈定要根据国家储量估算有关标准考虑合理的圈定方法，其边界对储量估算影响较大。因此，首先要完成单工程矿体圈定工作，在单工程矿体圈定基础上，借助计算机交互辅助工具，地质专家进行矿体及其他地质体连接。

2．4 三维体建模

将剖面编辑图件在三维空间联结，使用三维建模技术建立地质体、断裂曲面、复杂矿体等的三维空间分布形态，形成三维地质模型。

图2 探矿者软件工作流程

2．5 三维勘探成果表达与管理

利用已建立的三维模型开展矿产勘查地质经济评价。(1)储量估算。在圈定矿体范围内使用多种储量估算方法计算资源量。考虑到传统的地质块段法是我国重要的储量估算方法，系统提供了在三维可视化环境下的地质块段法和截面法。同时，在结合传统的单工程圈矿、剖面矿体连接等基础上提供限定条件克立格估计方法。(2)辅助勘探设计。利用已建立的三维勘查模型，辅助地质勘查人员完成详细勘探工程设计。根据矿体空间分布特征及变化规律，结合以往勘探经验，确定勘探工程方案;使用虚拟钻孔设计确定钻孔准确位置和钻探方位及见矿位置，编制各种钻孔柱状图和勘探剖面图设计。(3)隐伏矿预测。将地质勘查模型与地球物理、地球化学信息综合形成三维综合勘查模型，开展隐伏矿预测。

3 应用实例

实例1：西藏某铜多金属斑岩矿床，矿区主矿体呈北西西走向，倾向北北东，走向方向矿体长3 400 m，沿倾向方向延伸大于2 000 m，呈层状、似层状、透镜状。勘探钻孔共计218个，探槽10个，化学样29 130件(唐菊兴等，2010)(图 3)。

图3 某铜多金属矿模型

实例2：某煤矿，上组煤夹石及顶板岩性由粗碎屑岩及砾岩组成，下组煤的碎屑物多为砂岩、粉砂岩和泥岩(图4)。

图4 某煤矿模型

丁建华，肖克炎，娄德波，等．2009．大比例尺三维矿产预测［J］．地质与勘探，(6)：729－734．

黄文斌，肖克炎，陈学工，等．2006．矿产勘查储量估算三维可视化原型系统的开发［J］．矿床地质，25(2)：207－212．

唐菊兴，王登红，汪雄武，等．2010．西藏甲玛铜多金属矿矿床地质特征及其矿床模型［J］．地球学报，31(4)：495－506．

吴立新，张瑞新，戚宜欣，等．2002．三维地学模拟与虚拟矿山系统［J］．测绘学报，31(1)：28 －33．

肖克炎，程松林，娄德波，等．2010．区域矿产定量评价的矿床综合信息评价模型［J］．地质通报，29(10)：1430－1444．

Structure and workflow of Minexplorer geological exploration software

FAN Jian-fu1，XIAO Ke-yan2，3，ZHANG Ting-ting2，LI Ying2，LI Nan2，ZOU Wei2

(1．China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China;2．Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China;3．School of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou 434023，Hubei)

Minexplorer was a comprehensive 3D geological exploration system based on the research of geological statistic theory and 3D modeling technology．The system tried to meet the requirement of mineral prospecting and exploration．The authors introduced its structure and workflow in the text．

Geological exploration;3D geological modeling;Minexplorer software;Reserves estimation;Tibet

TP311

A

1674－3636(2012)03－0313－03

10．3969/j．issn．1674-3636．2012．03．313

2012－05－20;编辑：陆李萍

国家863计划项目“空间信息获取与处理前沿技术”专题之空间信息智能分析领域“地学空间信息三维智能分析与可视化系统”(2002AA135160)重要成果

范建福(1979— )，男，博士研究生，曾先后就职于Micromine、GoldFields、AngloGold公司，现主要从事三维建模及矿产资源评价方面的研究工作，E-mail：justin．fan@hotmail．com