数字地质调查系统从野外数据采集到矿体三维可

视化的无缝一体化技术研究与实现

RGMap-RGMapGIS-MEMap-MEMapGIS-MEExplo

中国地质调查局发展研究中心 李超岭

汇报提纲

1 引言2 RGMap-RGMapGIS-MEMap-MEMapGIS-MEExplo 软件构架与功能组成3 基于业务流程的无缝一体化数据模型建模技术4 基于无缝一体化技术的数据采集、管理、综合处理与成果表达5 基于无缝一体化技术的实体或矿块的矿床建模技术与品位估计和储量估算6 应用成果示范7 结论

1 引言

目前，国外矿业界虽然在矿山的储量计算、矿山生产的三维可视化技术、形成一系列技术含量高、价格昂贵的计算机软件系统，具有代表性的有 MINMINE （澳大利亚），Minesight （英国）、 DATAMINE （美国）、 Surpac ， Mircomine, Vulcan 等。 但目前国内几乎没有考虑贯穿整个地质矿产资源调查完整全过程的软件，包括覆盖贯穿于矿床预查前（矿调、填图）、预查、普查、详查、勘探和开采的各个阶段的软件，集地质填图、地质剖面法、地质块段法、地质统计学法等三种储量计算方法为一体的三维可视化软件系统。

1 引言 数字地质调查系统就是基于 MapGIS 、 VC++6.0 开发平台，面向国内需求旺盛、面向广大地质人员，面向数字地质矿产调查与数字矿山的解决方案而开发的，实现了从矿产资源野外调查到地质成图、矿体圈定、矿床地质建模、品位估计和储量估算全过程的数字化。各子系统覆盖整个矿产资源量评价流程的关系见下图

2 数字地质调查系统软件构架与功能组成

3 基于业务流程的无缝一体化数据模型建模技术

数字地质调查系统与其他软件最大的不同点是软件把业务流程数字化，即数字地质调查系统体系要把整个地质调查过程数字化与无缝的一体化。换句话说，如果每个阶段的数据和系统不能连通，都需要靠交换才能整合，不但会丢失大量的信息，而且也提高了应用的门坎，因此，工作流程的无缝是整个软件系统的关键和难点。

为解决这一问题，数字地质调查系统采用了数据数据”层”模型、数据流”池”技术、不同阶段数据模型继承技术、数据互操作技术。

各子系统与无缝一体化数据模型建模技术的关系图

3.1 数据”层”模型及其关系

原始数据层

工程数据层

模型数据层

成果数据层

不同阶段数据模型

室内

野外

知识

信息

数据冻结数据

不同的工作阶段具有不同的数据模型，不同的工作阶段不同的数据模型具有具有继承性，是数据建模的一个准则。

原始数据库

综合研究

可视化储量估算

工程数据库 成果数据库模型数据库

综合研究集成估算结果

评价模型基础数据

发布

数据标准化

3.2 数据流”池”技术

数据流“池”是野外路线观测所获得的各种数据，从野外手图，到图幅库，到实际材料图、到编稿地质图直至到地质图与专题图空间数据库流向的“逻辑渠道”。该“逻辑渠道”为不同阶段数据库的互通，实现数字地质调查全流程的一体化数字化提供保证。

3.3 不同阶段数据模型继承技术不同阶段数据模型应遵循数据流池的约束关系，在描述粒度上应由客观到主观的循序渐进的过程，在同一业务流程数据模型应具有继承性和连续性，不能出现父子同辈的矛盾问题。

3.4 数据互操作技术 基于具有时间（工作阶段）、空间（同一空间域的专业垂直分层）的属性的空间域（目录）结构的互操作技术。

在数据互操作中，空间域的操作不能倒置，换句话说，后工作阶段的空间域可以操作前工作阶段的空间域。

不同比例尺数据的互操作 在数字填图系统中检索工程数据

4 基于无缝一体化技术的数据采集、

管理、综合处理与成果表达 通过基于业务流程的无缝一体化数据模型建模技术，实现了从矿产资源野外调查到地质成图、矿体圈定、储量计算、品位估计、矿床建模的全过程数字化。

在数据流“池”技术的支持下，实现了全流程数据资源的互连互通，从数据采集到成果提交基本是零数据交换。

4 基于无缝一体化技术的数据采集、

管理、综合处理与成果表达

4 基于无缝一体化技术的数据采集、

管理、综合处理与成果表达

4 基于无缝一体化技术的数据采集、

管理、综合处理与成果表达

槽井坑钻数据编录

4 基于无缝一体化技术的数据采集、

管理、综合处理与成果表达

矿区平面图

自定义图式图例和压缩功能的组合式钻孔综合柱状图生成工具

空间与属性交互式单工程矿体圈定

空间与属性交互式矿体连接

5 基于无缝一体化技术的实体或矿块的矿床建模技术与品位估计和储量估算

该软件体系根据用户需求和对象，本系统在矿床地质建模、品位估计和储量估算模块开发上充分考虑了适用性、可操作性、便利性和习惯性。

对采矿优化与设计、矿山生产进度计划、出矿控制等功能将放在后一阶段设计开发。

但利用本系统提供的方便边界条件约束的品位估计和储量估算功能，可以在一定程度上指导矿山的设计与生产工作。下面主要介绍本系统的两种矿床建模技术。

5.1 基于实体的矿床建模技术

该建模流程与传统方法的业务模型比较一致 ,也易于一般地质人员掌握 ,采用传统的储量计算方法 ,可以采用此方法比较快速的显示三维矿体。 矿体的实体建模可以从勘探线剖面图为基础 ,采用基于轮廓线重构面的方法来对矿体进行连接。该方法通过剖面上的矿体截面形态来构建三维矿体表面。

矿体封闭的方式可以分为轮廓线直接封闭和矿体尖灭两种方式。根据地质条件和工程要求，矿体尖灭方式可分为多边形尖灭、线尖灭和点尖灭等。

5.1 基于实体的矿床建模技术

5.2 基于矿块的矿床建模技术

通过基于轮廓线重构算法连成的矿体表面是一个矢量模型，它不能够反映矿体内部的品位分布。它们简单地把部分的钻孔品位当作一个块段的品位，或把若干样品延伸到一个大的体积上去，这些方法对于品位变化不大、矿体形态简单的矿床是可行的，但是对于品位分布不均匀，矿体形态复杂的矿床肯定会有较大的误差。基于矿块的矿床建模技术可以解决该问题。

5.2 基于矿块的矿床建模技术

矿块角度水平

矿块角度与矿体倾向一致

5.2 基于矿块的矿床建模技术

为了将地质统计学能够被一线地质人员掌握和应用，该软件系统设计了非常友好的界面，使用户可以灵活选择：

5.3 品位估计和储量估算

本次系统处理提供传统储量品位估计的加权方法外（长度加权法、多边形加权法） , 还提供了地质统计学方法进行储量估算 .

品位估计是以矿床的各个方向变异函数为基础计算 ,该方法充分考虑了矿体形态的空间变化及其品位空间变化特征 ,并且采用了无偏 \误差最小的数理统计方法计算样品的加权因子和矿块的品位。该软件系统提供的品位估计方法有

（ 1）距离加权反比法；（ 2）简单克立格法；（ 3）普通克立格法；（ 4）对数克立格法；（ 5）泛克立格法；（ 6）指示克立格法；

采用距离加权反比法的品位估计在勘探线剖面图上的视图，块体大小为 12*12*12 （ m ）。

紫金山矿区

储量分级确定 经济的可行性和地质的可靠性是储量分级的基本准则。本系统提供了以下几种的储量分类方法 :1.在传统储量计算中 ,MEExplo可提供矿体在水平方向或垂直方向上的投影 ,然后由用户根据国家分类标准 ,进行储量分级并输入各块段的标识 ,后由计算机自动按储量分级汇总计算。

储量分级确定 2.在地质统计学储量计算中，本系统给出了两种方式进行储量分级：（ 1）搜索椭球是用来确定估计邻域的，可用六个参数来定义这个搜索椭球：主轴半径，次轴半径和垂直轴半径，方位角，倾角和旋转角度。通常椭球半径采用变差函数的变程或是勘探线间距的 1.5 倍。我们知道，克里格估值个数范围是用来制约评估时候有几个最近的样品，利用这一特点，可以用来储量分级或分类，本系统采用下列原则，并与用户交互式进行确定：331 ：工程穿过的个数≥ 2，搜索椭球体内 1/2 或多或 1/3 半径哪有 15个样品以上。332 ：工程穿过的个数≥ 2，搜索椭球体内 2/3 半径哪有 15个样品以上。333 ：除了以上情况之外。

储量分级确定

（ 2）地质统计学是一种最佳线性无偏估计方法 ,不仅可以给出待估矿块的平均品位和资源量，而且能够给出衡量估计精度的标志 --- 克里格方差。目前系统正在开发 :

•模拟克里格方差分类

•真实克里格方差分类的实验。

传统储量估算

地质统计学储量估算

紫金山矿区

6 应用成果示范

有关数字填图与探矿工程数据采集已在全国区域地质调查、矿调、矿产资源评价项目广泛应用，其中数字填图面积已超过 150 万平方公里 .

以下展示成果的原始数据分别由：西藏中胜矿业公司，云南迪庆有色金属有限责任公司云南地矿资源股份有限公司和云南地矿局信息中心紫金矿业集团股份有限公司西藏自治区地质矿产勘查开发局区域地质调查大队提供。

本次实验对比的方法有：地质块段法、地质剖面法、 SD 法、MINMINE（澳大利亚）， Minesight（英国）、 DATAMINE（美国）、 IDS（距离平方反比法，紫金矿业集团股份有限公司）。

6.1 三维矿区工程分布图

紫金山矿区

6.2 勘探线储量计算剖面图

紫金山矿区

驱龙矿区

6.3 三维矿体图 紫金山矿区、邦布矿区

矿体块体模型的剖切

7 总结 数字地质调查系统与其他软件最大的不同点在于数字地质调查系统体系已把整个地质调查过程数字化 (零数据交换 ) 与无缝的一体化，不但为地质人员应用高新技术降低了门坎，而且极大地提高了研究精度和效率，丰富了成果表现形式和服务形式。随着数字地质调查系统完善和应用，数字地质调查系统将成为中国地质调查的主流软件体系。

上述软件均可在数字地质调查技术网站免费下载 :

WWW.DGST.CGS.GOV.CN