固体矿产储量三维辅助评审系统设计与实现

彭 斌，陈志晓

(福建省地质测绘院，福建 福州 350011)

0 引言

储量评审是矿政管理的基础工作，是掌控资源家底的入口关，评审的质量直接关系到资源储量数据的真实性、准确性。但该项工作技术性强、工作量大，目前仍存在以下问题：(1)审查效率较低：提交储量评审的矿山储量报告由不同地质勘查单位编制，使用的制图软件也不尽相同，储量报告格式、图式、图例等很不规范。专家审查时，在审阅相关地质资料、校对地质报告、核算储量数据等重复劳动中耗费了大量的时间和精力，评审工作效率受到很大影响[1-2]。(2)会审效果不理想：召开储量评审会时，通过展示的少数主要纸质图件，每个专家根据自身的认识在头脑中形成各自的矿山空间模型，专家之间缺乏一个共同、直观、可视的三维模型，难以针对矿体的某一具体地质现象进行讨论并形成一致意见，会审效果不甚理想。(3)核实资料真实性难度大：目前，在进行储量评审时，因缺乏矿山地质矿产储量资料数据库，评审专家难以快速查询、调用矿山勘查开发中形成的历史地质资料及数据，对少数勘查单位篡改地质资料、虚报储量数据的现象很难进行有针对性的对比与核实[3-4]。为适应绿色矿政管理要求，提升矿产资源储量管理水平，促进储量管理方式的根本性转变，应用三维空间信息技术已成为矿政管理信息化的必然选择。本文开展了福建省固体矿产储量三维辅助评审系统的设计及应用研究，致力于实现资源储量估算、数据空间分析、储量评审的三维可视化、便捷化和精细化。

1 系统设计

1.1 系统建设思路

针对目前矿产资源储量评审工作中存在审查效率低，评审分歧大，核实资料真实性难度大的问题，结合储量评审管理部门的工作需求，基于矿山地质矿产储量三维数据库，以三维虚拟空间为背景开发固体矿产储量三维辅助评审系统。系统以满足储量管理及评审工作需要为前提，建立空间模型与相关技术规范之间的自动关联关系，实现对储量报告及相关图表的智能审查，同时以主流三维矿业软件生产的三维模型为主要输入数据，兼容AutoCAD、南方CASS、MapGIS等矿山常用软件的数据格式。

系统首先需建立矿山地质矿产储量三维空间数据库：通过建立储量三维空间数据库，实现对探(采)矿工程、分析数据、矿区地层、岩性、构造等数据的快速查询、对比与分析；实现对矿山勘查开发中形成的历史地质资料的快速查阅，并通过对比分析，核实送审地质资料的真实性。其次要建立矿产储量空间模型：在对矿区地质数据解译分析的基础上，通过人工监督方式，建立矿山储量三维空间信息模型，直观展现矿区地形、地质、构造及矿体形态等空间分布特征，辅助评审专家客观评判矿体圈连、储量类型确定、块段划分等具复杂性、多解性的问题,进一步提高评审工作质量。最后应建立相关空间关系：建立矿山储量三维空间模型与相应矿区地质资料、区域标准地层、相应矿种工业指标、勘查网度等规范标准信息的关联关系，实现对资源储量报告及相关图表的智能查错、纠错，减少重复劳动，以提高评审工作效率，确保评审质量。

1.2 系统体系架构

面向储量评估中心、储量处等相关管理部门的需求，基于三维地质建模与可视化技术，依托计算机软硬件环境与网络通信平台，以信息化标准规范体系及安全体系为保障，采用3DMine和ArcGIS平台开发福建省固体矿产储量三维辅助评审系统。如图1所示，系统采用网络层、数据层、平台层、应用层多层构架设计开发[4-5]。系统建设采用管理维护为主、共享应用为辅的网络模式。为保证系统安全性，系统以政务网为基础运行平台和内部业务办公环境。系统数据库和应用系统部署于Windows Server 2008 64位操作系统中，采用ArcGIS平台统一生产、管理空间数据库，采用主流关系型数据库Oracle存储空间、非空间数据。系统基于SOA架构实现异构系统之间的通信及数据交换，通过C/S模式提供储量评审项目流程化管理、数据汇交入库、图形操作等功能，同时集成数据三维可视、储量计算及空间分析等核心功能，提供较为丰富的储量数据检查功能，以满足储量评审及矿政管理工作的需要。系统同时兼容其他国内外主流三维建模软件生产的数据，解决矿山企业不同软件生成的数据格式不兼容问题。

图1 系统体系结构

1.3 系统功能

系统提供储量评审项目管理、图形操作、数据检查、储量计算、空间分析、评审记录6大功能。(1)项目管理：对具有数据管理权限的用户提供新建评审项目、创建评审初始流程、数据汇交入库功能，对具有数据下载权限的用户提供数据下载功能，对评审项目历史数据提供补录和管理功能，支持对相关地质编写标准规范、勘查技术标准规范、地层标准、图示图例标准的查询；(2)图形操作：提供图形浏览、图层管理、剖面切割及点线编辑等操作；(3)数据检查：这是系统的核心部分，提供数据完整性检查、图文一致性检查、矿权范围检查等数据检查功能，辅助专家开展储量评审工作；(4)储量计算：提供基于矿床储量三维空间模型的储量估算功能，可快速计算矿体储量，并支持计算结果输出；(5)空间分析：提供勘查类型参数分析、工业指标分析、涌水量分析等空间分析功能，为专家作出合理的判断提供参考；(6)评审记录：支持在评审的过程中对评审项目记录建议或意见，并对评审项目进行评分，支持对历史的评审记录进行查询。系统功能结构如图2所示。

图2 系统功能结构

2 系统实现及应用

2.1 系统实现

以计算机软硬件环境与网络通信平台为依托，以信息化标准规范体系、数据交换体系及安全体系为保障，采用C/S模式，以三维虚拟空间为背景，基于3DMine和ArcGIS平台开发了固体矿产储量三维辅助评审系统[6-11]。图2中涉及的系统功能模块均已实现。

图3 固体矿产储量三维辅助评审系统应用示例

2.2 系统应用效果

针对储量评审工作中审查效率低、评审分歧大、核实资料真实性难度大的问题，系统基于三维空间可视环境提供了一系列储量数据检查、计算分析功能辅助专家进行储量评审，此外实现了储量评审项目的流程管理、评审记录等业务功能。

(1)实现储量数据三维可视化：实现矿山地质体、探矿工程、矿区地形、开拓系统、矿床资源储量、矿石品位等空间信息的可视化展现，可直观地查看矿山整体地质情况，图3(a)所示为某铁矿2007年勘探矿体模型、钻孔工程及矿区地形模型。

(2)实现储量数据汇交入库及完整性检查：根据地质报告和储量数据汇交有关规定，系统提供将矿山企业构建的储量三维空间数据库汇交至服务器数据库中(图3(b))，数据上传过程中按照统一的汇交标准对该储量三维空间数据库进行资料完整性检查，并输出检查报告，如果提交的数据有缺失，数据入库流程中断，并向用户输出数据补充清单。

(3)实现储量数据精细核查：系统基于建立的储量三维空间数据库，集成空间叠合检查、剖面数据检查、图文一致性检查等丰富的数据检查功能，实现探(采)矿工程、分析数据、矿区地层、岩性、构造等数据的便捷检查、对比与分析，从不同专业角度辅助评审专家进行资料数据核实。如图3(c)所示为将矿体三维模型与中段平面图叠加，矿区F10断层对于矿体起到破坏作用，将矿体错断，如果发现矿体连接穿越断层，应引起检查人员的注意；图3(d)所示为剖面检查，针对以往剖面检查存在重复性检查的问题，借助系统提供的自动切割剖面和点击聚集功能，可以方便地检查探矿工程信息与地质解译之间的对应关系。由于数据间关系紧密，原始化验结果表、剖面显示的钻孔样品化验结果与地质解译之间如果出现不一致的地方，亦应引起注意。通过空间对比，结合系统提供的数据检查工具进行数据相互验证、检查，从而提高了数据可靠性。

(4)实现资源储量便捷计算：系统通过储量三维模型的空间运算，实现矿床储量的自动快速计算(如图3(e)所示)，可按照矿体、储量类型、水平中段等属性输出储量计算表，并与矿山经过盖章认可的资源储量数据报表进行自动比对，核实汇交数据的真实性与准确性，使评审专家从一步一步的检查计算中解放出来。

(5)实现储量三维空间分析：系统将事务性工作与专业评审相结合，提供勘查类型参数分析、工业指标分析、工程间距分析、涌水量分析等功能。以往这些工作是在文本和图件之间来回计算、分析进行的，常以一维的报告描述、二维的图件来表达三维的空间对象，相对比较抽象，且由于人与人之间的理解有一定偏差，因此容易造成评审分歧。利用系统提供的三维空间分析功能，节省了一些基本参数的计算时间，直接将评审所关注的数据以图形或表格的形式输出，为专家作出合理判断提供直观、统一的参考依据，减少评审分歧，提高评审工作效率。图3(f)为工程间距计算分析示意图，结合储量分类三维投影图和钻孔数据库，将矿体见矿点位置投射到分类投影图的法平面上，根据不同矿种按照储量分类标准检查投影图上钻孔的工程间距，对超出规范工程间距要求的储量类型高亮显示，为评审专家提供直观的超距情况及针对性的讨论位置，较好地辅助专家评估储量分类的合理性。

3 结论

矿产资源储量基础数据是真三维、多源异构、动态变化的信息，具有极高的几何形态和空间关系复杂性，依靠常规手段，难以达到直观、精细化和规范化的储量评审效果。目前数字矿山逐步由二维向三维发展，三维地质建模与可视化技术是构建数字矿山的关键技术之一。本文针对矿产储量评审工作中审查效率低、评审分歧大、核实资料真实性难度大的问题，根据储量评审管理部门的工作需求，以三维虚拟空间为背景开发建设了具有实用化前景的固体矿产储量三维辅助评审系统，提供储量三维空间数据的汇交入库及管理，支持三维空间环境下对圈定的矿体进行全方位的空间和属性检查、计算与分析，利用地质统计学和资源储量块体模型技术保证储量数据审查的精细度和准确性，同时系统较好地确保了对外部数据的兼容性。系统拓宽了储量报告评审思路，提高了储量评审工作效率，达到了地质矿产数据三维可视、储量估算便捷、审查分析高效的应用效果。

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