三维地质建模及可视化在固体矿产储量估算中的应用

进入21世纪，经济和科技发展进入快车道，计算机技术迅猛发展，促进了计算机图形学技术和三维GIS技术的发展，间接推动固体矿产储量估算技术的发展。以往在地质学领域的研究中，通过平面图、剖面图等传统技术手段进行固体矿产储量研究，如今已经无法满足现下的找矿需求和对信息化和智能化应用的需求。通过新兴技术手段提高矿产储量估计的精确度和矿产管理智能化水平对矿场开发具有重大意义。本文将针对三维地址建模和可视化技术的结合，探讨其在固体矿产储量估计中的重要应用。

水下混凝土配合比需要结合理论计算以及相关实验来进行验证，当前混凝土实验强度要高于设计强度，实际坍落度需要控制在18～20cm之间，水灰比控制在0.5～0.6m，粗骨料可以选用砾石。目前水下混凝土输送方式较多，比如混凝土输送泵进行灌注，此类技术措施在目前高速公路以及桥梁工程中应用范围较广。导管实际分节长度需要进行控制，这样便于后续拆卸与运输，对焊缝质量进行控制。导管在吊装之前需要进行试拼，确保接口位置连接具有良好的牢固性。

由于地理信息系统在各个行业中的应用日益广泛，人们需要在一个统一的GIS系统中进行多种空间分析。目前GIS技术的发展经历了从以空间数据为主的应用到以决策支持为主的应用。地理信息系统的技术优势，不仅是空间数据采集、存储、管理、显示、输出等方面的技术优势，还应该包括信息综合、空间分析、预测预报和辅助决策等方面。将地质统计分析与GIS软件包结合起来，将地质统计学的方法和GIS的空间分析方法结合起来，使GIS具有更好的应用前景。通过对矿体形态、质量、品位、伴生元素分布、矿石量、金属量等方面的科学估计，是一项比较复杂的系统工程。

运用计算机技术对传统的地质矿产勘探技术进行更新与升级，是实现矿产资源储量评估与管理的智能化、自动化，提高工作效率的关键。随着计算机图形学、三维地理信息系统、数据库技术的迅速发展和日趋成熟，将三维地理信息技术、三维地质建模技术和可视化技术与固体矿产资源储量评估技术有机地结合起来，形成了一套先进实用的储量估算软件。同时，矿山企业急需一套三维GIS应用软件，将三维矿体的建模与可视化、矿山信息管理相结合。

以往学者将孟子性善论理解为“孟子认为人性是善的”，实际上《孟子》一书中只说“孟子道性善”“言性善”，而后者是不能等同于“人性是善的”。如果一定要用命题表述的话，也应表述为：人皆有善性；人应当以此善性为性；人的价值和意义即在于充分扩充与实现自己的性。

从某种程度上说，地质统计是从一个特定的点和一定区域中各个点的品位的空间相关关系出发，以区域变量为理论依据，以变异函数为基本手段，采用克利格法，解决了具有随机和结构性特征的自然现象。在我国现有的“固体矿产资源储量分级”准则下，与其它储量评估方法相比，采用地质统计方法更为有效。首先，从地质与采矿工作的实践出发，通过对概率统计的某些概念的选择、改造和创新，使之更符合矿产勘查、开采与评价的要求。

1 三维地质建模及可视化

2)扩孔钻头切削齿磨损严重不均匀，其领眼段切削齿的切削能力几乎全部丧失，而扩孔段切削齿磨损较小，还具备较强的切削能力；

GIS是从20世纪60年代开始兴起的一种基于地理空间数据的地理信息处理技术。目前已出现了ARC/INFO、TIGRIS、SICAD、MAPINFO等具有代表性的应用。在这些软件中，三维地质体或属性体是以二维的方式表现的，也就是使用点、线、多边形或带有栅格数据结构的像素，如：将地形模型表示为网格，将第3维坐标与高度坐标用数字模式DEM进行处理：专题地图由数字层取代，通过数字组合记录及电脑辅助叠加分析，能有效提高专题地图的空间分析；真实世界中的物体通常是立体的，即除了高度和宽度之外，还包含了深度信息，若能将其表达出来，可以极大地提高图像的真实感，并使其内容更加丰富。随着地理信息系统在地质、地质、石油等领域的应用不断深化，对地质、石油等领域的问题提出了更高的要求。

实体模型实际就是外框图，在地层带、矿体、煤层、采场设计中应用广泛。在三维地质建模中应用较多的三种模型是地层实体模型、矿体模型和岩体模型等。实体模型通过剖面多边形对物体加以定义，这里的物体既可以是空心的也可以是实心的。三维实体表面的构造是以剖面信息作为依据，并且以此为基础进行可视化、体积计算等。准确的定义各剖面的地质解译是实体模型得意准确构建的关键所在。

矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，是实现工业化的必需品，是提高国家整体实力、参与国际竞争的重要手段。一个国家的矿产资源丰富度与开发利用程度，直接关系到国民经济各个领域的发展和人民的生活质量。在当今信息技术飞速发展的今天，数字矿山、矿山信息化已经是时代发展的必然趋势，许多大中型矿山已经初步实现了利用计算机进行矿井管理的技术飞跃。其中，对采集到的原始地质数据进行综合，对资源储量进行估计，是现代矿产勘探的一个重要环节。

目前，我国已经初步形成了两个主要的资源储量评价系统和矿业权评价系统。在储量评价中，除采用传统的几何分析方法外，还引入了国外的地质统计方法，并结合国内科研工作者首创的SD法，逐步推广到储量评价中。传统的储量估计方法经过数十年的发展，与地质统计方法相比，已趋于完善，具有省工省时、计算简单等特点。但是，由于它常常忽略了矿体的地质剖面上的分布特征及其相互关系，将各井的品位看作是孤立的、没有联系的。因此，它的可信度较低，计算结果常常会产生难以预料的错误，尤其是矿体的形状、矿化程度和工程控制不够严密的情况下，很难用常规的估算方法求出高精度的储量。

地质解译工作完成后，把主要勘查区域的所有勘查路线剖面布置在三维空间，按照具体矿床的特征,根据岩层模式和岩体模型，分析断面结构特征，并运用轮廓线重构面技术在主要勘查线路中间，用三角形网连通三维矿体表面;在矿体的二段闭合出来后，即构成了矿体的实物。利用矿体实物建模,人们能够真实形象直接地认识矿山矿体的产状、几何形状、空间结构布局,从而深入研究了矿体与围岩、土层、空间结构内部的相互关系以及矿体产生的规律性,从而可以对临近地区进行更为精确的预报,也就给资源储量预测约束了更具体的适用范围。如图是在SURPAC软件环境下构建实体模拟的效果图。

我国数理地质学家在地质统计储量的计算上也做出了很大的贡献，中国地质调查局李裕伟院士主持研制了KPX矿产资源勘查与评价软件。北京科学技术大学侯景儒教授还研制了一套三维地质统计软件.该工作使储量的科学计算方法更加完善，为今后的工作打下了坚实的基础。因此，对中国具有自主产权的、实用的三维计算机仿真和可视化软件进行研究和发展是十分必要的。

2 基于钻孔数据的固体矿产储量估算过程

对固体矿产储量的估计过程实际是一个非常复杂的系统工程，需要将勘查所获得的基础的地质信息在三维模型与可视化结合的基础上对矿藏的含量、元素种类、矿体形态的重要信息进行科学估算。

2.1 基于钻孔地质数据库的建立与显示

矿产储量的估算需要以勘查数据结果作为估算的依据，通常需要的数据种类复杂繁多、数据量巨大。以上所需数据通常以钻探的形式获得，除此之外还有坑探、槽探也是获取数据的常用方法。将获得的钻孔定位信息、轨迹数据、岩石的基本信息等进行综合数据分析。随着矿产开发的进行和勘查工作的推进，需要根据实际情况对数据进行增加和更新。由于数据量巨大且复杂，因此以上获得的数据需要通过地址数据库进行存储，为查阅和管理提供便利，提高工作效率和准确性，为矿产储量估计提供数据保障。

语文课外拓展阅读是语文课堂教学中一项重要而艰巨的任务，老师应该充分利用课外阅读的特点和优势来丰富小学课堂的形式和内容，做到真正以学生为本为学生考虑，努力培养小学生从小阅读的好习惯，让读书真正成为学生的乐趣源泉。

数据具有冗余性、参照完整性等基本性质，因此将数据库通过关系模式实现地址数据之间的关联，并形成四个表格，分别是基本关联表，钻孔表，测斜表,岩性表和样品表。钻孔表主要用于储存开口的位置，包括钻孔的标号、三维坐标位置、钻孔的最大深度，钻孔的孔迹。钻孔的孔迹实际是通过数学方法表示钻孔特征，钻孔的轨迹一般包括直线、曲线和垂直三种类型。在钻孔描述中一个非常重要的信息是钻孔测斜信息，其主要作用是通过钻孔号、测斜深度、钻孔的方位角和倾角等基础信息，经过计算机系统的精确运算，从而得到科学的钻孔位置。地质岩性信息存储于岩性表中，而样品表的主要作用是存储样品的化验数据。四个数据表之间通过钻孔号建立联系，实现数据的相互调用。以上四个表的钻孔信息是最为基本的信息，根据项目的实际情况和需求，可以增加数据表格，更加详尽的表示钻孔有关信息。根据钻孔数据信息，可以建立三维地质模型，将以上的信息通过三维模型直观的显示出来。通过计算机进行数据分析以及认为的经验分析，从而得出有关结论。在建立模型的过程中还需要注意一些细节问题，例如为了区分不用钻孔可以功过软件功能设计不同的钻孔风格，不同岩性选用不同的颜色作为标识，方便观察和区分，为地质解释工作提供更多便利。

2.2 地质解译及矿体实体建模

三维地质建模是一个多学科、多领域的综合应用。三维地址模型的构建和运用是以数据为基础，建立三维立体模型。在三维立体模型的基础上通过运用恰当的数据结构，结合现代空间信息理论和计算机技术等将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等有机结合。该技术主要用于地质内部物理和化学性质的研究，在能源储量研究方面也有广泛应用。作为一项新兴技术手段，三维地质模型是Houlding首次于1993年提出的。三维地址模型相较于传统的二维模型，在诸多方面都取得了巨大进步，对于地址现象的表示更加的精确、形象，可以更加直观的体现各种地质单元之间的位置关系和空间分布，有利于发现隐藏的地质信息。以上进步可以为矿产的开发提供更加科学、准确的理论依据，提高开发的效率和决策的科学性，也为地质工作从业者提供更多的便利，方便地质分析和制图工作，最终实现提高矿产储量估算的准确性的目的。

在岩性或钻孔分析样品等数据的基础上，并以此作为控制特征条件，通过数学方法对信息进行离散话处理，最终得到地质、矿体边界等相关性质特征。地质解译需要综合运用各种地质学知识和分析手段，通过已有的数据进行深入研究，得到所需要的地质信息的过程。矿床模型需要将矿床工业指标与地层、构造及岩体等有关信息进行结合，从而实现对地层产状、地质构造的推测分析。通过对钻孔数据进行分析研究最终确定矿体的形态、厚度和位置。

三维地质信息的表现形式被称作“三维地质仿真”，是指由地质勘探，数学，地球物理，矿山测量，矿井地质，地理信息，图形图像学，科学可视化等学科的交叉。在90年代中叶，没过动态图形公司发布了eadthVision的全新版本，搭载的空间地质建模系统。该系统中的VULCAN模块可在矿山环境等复杂环境进行信息统计，对市政管理、三维空间信息仿真、可视化和分析等功能的完善也收到广泛好评。该系统主要实现了以下几个方面：地质模型；矿山设计和规划；矿产资源开发；国外的矿山地质储量三维分析软件已经形成了澳大利亚VULCAN、美国DATAMING、EVISION等价格昂贵的计算机软件。我国目前还没有自主研发的产品，长期下去，将会被国外企业所束缚。随着我国地质勘查技术的不断发展与进步，现代地理信息系统所采用的数据库类型及信息处理算法也在不断完善，高精度的系统可以对地质空间信息（点、线、面、体）的三维可视化数字模型进行任意需求的建模，目前已经成为中国地质信息领域的一个重要课题。

2.3 地质统计及品位块体建模

地质解译工作完成后,把主要勘查区域的所有勘查路线剖面布置在三维空间,按照具体矿床的特征,根据岩层模式和岩体模型,分析断面结构特征,并运用轮廓线重构面技术在主要勘查线路中间,用三角形网连通三维矿体表面;在矿体的二段闭合出来后,即构成了矿体的实物。利用矿体实物建模,人们能够真实形象直接地认识矿山矿体的产状、几何形状、空间结构布局,从而深入研究了矿体与围岩、土层、空间结构内部的相互关系以及矿体产生的规律性,从而可以对临近地区进行更为精确的预报,也就给资源储量预测约束了更具体的适用范围。如图是在SURPAC软件环境下构建实体模拟的效果图。

通过离散化钻孔实物建模方法得到了矿体的空间几何形态资料信息数据结果,但如何确立矿体实物建模方法和数据结果之间的密切联系呢？这就是正确进行资源储量评价的关键问题。随着估算体积方式的差异和划分计算单位方式的不同,就产生了几种不同的资源储量评价方式，比较常见的方法有算术平均法、地质块段法、开釆块段法和断面法(包含垂直于切面法和水平断面法)等。在这里采用了三个矿体的资料品质块体建模方式。三维块体建模是把矿体分割为由多个单位块所组成的离散化模式。单位块通常为长度相同的正方体。随着计算机技术在矿山的普遍运用以及电子计算机的容量和速率的日益增加，三维块状模拟在国际上获得日益普遍的使用。

多媒体时代下的美术教育不但可以培养学生的创新能力，还可以增强学生的主动性和自信心。学生在上美术课之前，可以搜集大量的图片资料，并将这些图片资料进行筛选、整理出自己所需的美术信息，从而增强学生的主动性。学生在上美术课之后，可以在宿舍、在自习室、在家里通过手机、平板电脑、ipad等设备连接平台获取教学资源、提交课堂作业、和老师、同学们进行交流互动，从而提高学生的胆量，增强学生的自信心。

(2)高磁、激电两种地球物理方法是寻找隐伏、半隐伏接触交代矽卡岩矿体的常用方法，但在物探异常解释过程中，需对获取的叠加异常进行处理。通过向上、向下延拓，正确区分深、浅部异常，综合各类异常特征，进行综合评价和解释，推测成矿富集的有利地段。

把矿体分成单元区块之后,就必须使用一定办法对每一小区块的一般品位加以估算。目前使用的办法大致有三类,即最近样品法、平均距离的N次方反比法和地理统计法。三者方法都采用了试样质量加权平均的概念。但三者方法的根本差异就是所用连接权值不同,其中最重要也应用的最广泛的是地质统计学法。

3 结论

矿区信息化、智能化水平显著提高，促进三维地质模型可视化技术的问世并逐步走向成熟，成为越来越多学者研究的重点领域。三维地质模型与可视化技术的联合使用极大的提高矿产储量估计得科学性和准确性，同时可视化技术的使用能够更加直观的显示地质特征，更加有利于矿区成矿规律的研究，为矿产的开采方法提供有效依据，减少勘探风险和开采意外的发生。提高开采的效率和安全性，因此，对于三维地质模型和可视化技术的研究十分必要，希望以此文的研究结果，为我国矿产产业发展起到促进作用。

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