矿产资源储量数据二维向三维过度浅谈

陈炜 张淼 胡朝东

摘 要：矿产资源具有隐蔽性、复杂性、多变性等特点，在我们矿业工作者在矿山生产之前就通过普查、详查、勘探等方式对矿体进行缜密的勘查工作产生大量原始勘查数据，矿山开始生产后又有各类消耗储量、采矿工程数据的形成，怎样合理的使用这些数据才能更直观、更准确、更方便的服务于矿业工作者，才是矿业工作今后的重点努力方向。在GIS的应用过程中，三维 GIS 相比二维 GIS具有更加直观的优势，容易被更多的用户所接受。但是现今的相关三维软件存在学习成本高、所需数据与原来进行矿产勘查、矿山建设等工作积累下来的数据有很大不同。这个现状严重限制了三维这个在别的行业已近成熟开始大规模应用的技术，在矿业上遇到极大的阻力，只有在部分大型矿山中有小规模的应用。文本仅针对矿产行业中的一个小部分“储量”，简单分析储量数据的现状、管理方式以及简易的针对储量数据的三维应用。

关键词：矿产；资源储量；GIS；三维

1 制图方面的矿产资源储量数据现状

国内对矿产资源储量的表现方式多为MAPGIS格式或者CAD格式，主要有水平投影和垂直纵投影两种，这两种投影用以表示在矿区或者矿权内所涉及矿体的资源储量和探矿工程控制程度。这两种方式多用于计算矿区或矿权的资源储量，采取水平投影还是垂直纵投影取决于矿体倾角是大于60度还是小于60度。当图内涉及的矿体倾角大于60度时采用垂直纵投影，小于60度时采用水平投影进行表示。

垂直纵投影：涉及矿体采用垂直纵投影进行编制的情况下，图件的投影面垂直勘探线，方向基本与走向保持一致，垂直纵投影图的根本在勘探以及高程线。简单来说把矿体想象为一个柜子，我们在垂直纵投影图上看到的是这个柜子的正面或者反面的内容，无法感知后部的“柜体”。

水平投影：涉及矿体采用水平投影进行编制的情况下，实际上是想象矿体处在一个绝对平面上进行投影，图上的表现形式为矿体在绝对平面上的投影，水平投影图主要根据勘探线以及经纬线来进行控制。我们还是把矿体想象为一个柜子，我们在水平投影图上看到的是这个柜子的顶部内容，无法感知下部的“柜体”。

2 管理方面的矿产资源储量数据现状

目前采用的矿产资源储量数据管理依赖于“矿产资源储量数据库管理系统”以及“矿产资源登记管理系统”两个数据库进行储量管理，又在两个系统的基础上形成“统计库”和“登记库”。统计库可以生成我们熟知的储量简表，以年度和行政区为单位进行储量统计；而登记库主要反应当年的查明、占用、停办、压覆、地热矿泉水等内容的登记情况，是统计库数据变化的主要入口。再两库的基础上加上市县国土管理部门每年度提交的储量消耗情况形成一个完整储量管理方式。以储量管理的角度出发，更倾向于只管理宏观的储量数据，即只知道这个矿山原来大概查明多少储量，到现再还剩余多少储量。还是以柜子来进行比喻，宏观的储量管理只知道这个矿山大概有一个多大的柜子，至于柜子形状则无法感知。

3 三维数据应用前景

以矿山管理者的角度出发，宏观的储量管理数据只有指导意义，对矿山的开采无太大的实际效用；制图的储量数据也只有在进行储量分割时作为支撑的作用。那么如果形成了该矿山的储量三维数据，对于深埋地下的矿体，可以直接以三维的方式描述其空间产状、井下巷道的分布，看到的矿体不在是“柜子”的顶部或者侧面。

以前的矿业工作受限于技术只能采用上述的方式进行管理和分析，而当前三维相关的软件和技术都已相对成熟。主流的三维软件有3Dsmax、Rhino、Maya、Lightwave等，以及针对矿业开发的软件Micromine、3Dmine等。对比老的制图软件，三维软件的建模功能对于矿山工作者或者管理者来说恰到好处，其可视化对比水平投影和垂直纵投影更直观、更准确。

矿产资源具有隐蔽性、复杂性、多变性等特点，在我们矿业工作者在矿山生产之前就通过普查、详查、勘探等方式对矿体进行缜密的勘查工作产生大量原始勘查数据，矿山开始生产后又有各类消耗储量、采矿工程数据的形成，怎样合理的使用这些数据才能更直观、更准确、更方便的服务于矿业工作者，才是矿业工作今后的重点努力方向。

4 在现有资料的基础上构建简单的矿山三维模型

作为矿业工作者，在GIS的应用过程中，三维 GIS 相比二维 GIS具有更加直观的优势，容易被更多的用户所接受。但是现今的相关三维软件存在学习成本高、所需数据与原来进行矿产勘查、矿山建设等工作积累下来的数据有很大不同。

当前的二维和三维 GIS各具优势，二维 GIS 拥有成熟的数据结构、多种多样的专题图和统计图、丰富的查询、成熟的业务处理流程等等，三维GIS在继承二维GIS能力的同时更接近于人的视觉习惯而更加真实，同时三维能提供更多信息，能表现更多的空间关系、拥有强大的分析手段。如果原来工作中积累的数据可以成为建立三维 GIS 基础，如果可以使用原来熟悉的软件构建三维内容，那么是否由二维向三维数据的转变会更容易。

使用原勘查资料构建的三维矿山，相对由专业三维建模软件构建的矿山模型比较简单，然而其有不需要重新测量、数据容易获取等优势，且该方案通过对ArcGIS进行二次开发后，大部分内容可以做到软件自动构建的程度。有就是说通过标准的制定以及软件的干预，有可能实现大量矿山快速三维化。

5 储量数据三维化与储量管理

目前采用的矿产资源储量数据管理依赖于“统计库”和“登记库”，这两个库中内容的主要来源就是矿区或者矿山的勘查或核实工作所形成的储量勘查或核实报告。而报告编制单位往往在进行报告编制时，仅局限在自己的估算范围内，很少考虑自己的估算范围与原上表矿区或矿山之间的关系，致使矿山或矿区的矿产资源储量数据库在入库时的逻辑性、科学性、准确性不强。

6 结语

目前的三维GIS在国内还处于研究与探索阶段，这项技术逐渐深入后将对GIS产生很大的影响。然而因为各种各样的原因，现在的三维GIS发展方向更趋向于复杂化、专業化，感觉和老地质工作者产生出一条鸿沟。三维GIS的发展方向一定是复杂的？一定是专业的？本文试图提出一种可以使用相对容易获得数据的，不用重新测量，不用过多涉及专业三维建模知识的，简单的三维GIS应用方式。

当然本文只能就其中一些基本问题进行研究和探讨，还存在一些实际问题有待解决，矿山原有资料的完整程度、矿山提供的采矿工程数据的准确性、面对近百种上表矿种如何制定合理易执行的标准等都有待解决。但逐渐实现三维化任然是趋势，是通过建议的办法整合现有资料还是破而后立放弃现有资料从新进行三维化，只是方式问题，并不影响整个体系逐渐由文字和数字游戏过度到二维GIS再过度到三维GIS的发展。

参考文献

[1]《矿产资源储量管理现状分析及对策建议》 胡波、龙士清等 2014.2