三维空间传统方法资源储量可视化动态估算及应用

针对传统方法资源储量动态估算存在的可视化及分析程度低、估算精度有待提高等问题,以矿山日常勘探与开发工作流程为主线,运用三维可视化技术对传统资源储量估算实现方式、方法进行改造,借助真实的三维地质几何模型取代抽象的规则几何体,研究并实现了一种新的适合中国资源勘查及储量分类特点的资源储量三维可视化动态估算及分析方法,可使传统资源储量估算方法科学、可视地贯穿于矿山勘探与开采整个工作流程。经实际矿山应用对比表明：矿体动用储量估算结果较大程度上受矿体块段及采空区空间位置、形态及厚度分布影响,基于勘探工程实际空间位置构建三维矿体块段及采空区模型进行资源储量动态估算与核减可有效提高传统方法资源储量动态估算的科学性与估算精度。     

三维空间平行断面法可视化动态储量估算

 传统储量估算方法具有操作性简单、易于地质人员掌握的优点,但其储量估算工作可视化程度低、缺乏立体感、估算精度较低;而地质统计学很难适应中国矿产种类较多、类型复杂、形态呈现多样化的矿床特征。因此提出一种新的思路：以平行断面法为切入点,借助三维软件,利用真实三维地质模型取代简单抽象的二维规则几何体,实现矿体在真三维环境下的体积获取模式,科学、精准地获取矿体资源储量。经实际矿山应用对比表明：三维空间平行断面法有效地改善了储量估算模式,一定程度上提高了可视化程度,可达到快速获取高精度矿体储量的目的。     

三维矿体模型快速构建方法研究

三维矿体模型可为资源储量估算、矿山生产设计及资源管理提供可靠依据。然而,传统三维矿体模型的构建依赖于地质剖面图,需要大量的地质工作和地质经验,往往严重滞后于勘探进度。文章利用空间插值方法展开三维矿体模型的快速构建方法研究,能够很好地描述矿体的空间分布形态,适用于勘探初期矿体的基本圈定和三维模型构建。     

基于平行断面法的矿产资源储量可视化动态估算及应用

为了提高矿产资源储量动态估算的精度和可视化程度,借助DIMINE数字矿山软件,讨论了运用平行断面法对某金属矿进行地质建模和资源储量估算的方法。通过收集该矿的地质勘查、钻孔勘探等原始地质资料,完成了矿体三维地质空间和属性数据库的建立、块段的创建、储量的计算等过程。经实例计算对比表明:平行断面法是一种快速获得矿体储量的方法,估算精度满足矿山设计开采的要求,提高了可视化程度,为合理开发有限资源提供科学依据。     

基于棱柱体的三维地质建模方法

 矿体赋存条件复杂、地质构造多变。为探究真实地质体情况,通过对现有各类地质体建模方法的分析,尤其是对TIN模型构建、实体(solid)构模的特点进行探讨,提出一种基于工程棱柱体的三维地质建模方法。结合钻孔数据特点和地层分布规律,根据勘探工程的钻孔平面位置将勘探区域划分为若干棱柱体。对每个棱柱体侧面进行矿段对比连接,完成棱柱体线框图搭建,随之逐面、逐层、逐柱构建三角网,直至形成整个地质体的三角网。将实体构模方法结合其中,实现了三维地层实体模型的建立,既能充分反映矿体的三维形态,又能使所显示的三维矿体进行实体描述。使得矿体属性连续并可计算,同时模型能够结合工程师经验自动推理尖灭、分叉、断层和褶皱等复杂地层构造。其具有三维显示又具有实体描述的特点,尤其便于按储量级别进行储量估算等矿量计算,具有实际应用价值。     

基于地质统计学的采空区储量估算

采空区是固体矿产开采过程中已被开挖的所留下的采场、硐室等,采空区的储量编录是矿山储量动态管理的基本要求,准确的储量计算结果可有效指导矿山后续的生产工作,提高经济效益,但目前国内各矿山大多采用简单的几何计算方法求取采空区储量,无法准确、客观地评估矿山的资源储量情况,为了精确估算采空区储量,以新疆某矿区为例,首先分析了适合建立采空区的三维模型方法,以及固体矿产储量估算中采空区建模的2种方式:剖面法和中段法;建立模型后,将基于地质统计学建立的矿体三维模型和采空区模型进行布尔求交,根据切割后模型,体积加权计算采空区储量;最后通过实例对比采空区和剖面法三维矿体模型求交结果的储量信息,验证了基于地质统计学计算储量结果更为接近实际勘探储量,这对于矿山的数字化动态管理,矿山开采具有指导意义。     

矿床模型辅助建模工具及其开发

块段构模技术因构模简单、实用而广泛用于储量计算、开采设计和计划编制,但对于复杂矿体,则边界误差大,应用效果较差,常采用人工修正模型予以修正.作者通过研究地形模型、品位模型、方差模型和岩性模型的存储结构,采用面向对象方法和可视化技术,设计和开发了一个三维矿床模型全屏幕编辑器DME.DME实现了三维矿床模型任意层、行、列的全屏幕数据浏览、修改、编辑和统计,对矿床模型的平面、剖面估值数据进行可视化编辑.     

矿山三维实体建模

采用大型矿床三维软件Surpac构建了凡口铅锌矿深部矿床地质数据库,建立起了该矿的地表三维模型、深部矿体(-320以下)三维实体模型、主要断层三维模型、巷道工程三维模型以及矿体块体模型;分别采用普通克立格法和距离反比法对矿体金属元素品位进行了估值,运用估值结果分别按各金属元素和各中段进行了储量的统计计算,并将计算结果与矿山实际勘探获得的储量结果进行了对比分析.实践表明,所建模型和品位、储量计算结果可靠,从而有效地实现了该矿山深部矿体、岩层、断层、井巷工程等地下空间体的三维可视化,并为矿山深部矿床的有效开采和勘探设计及施工奠定了坚实的基础.     

基于SURPAC的千鹅冲钼矿三维模型构建

以千鹅冲钼矿为研究对象,利用SURPAC软件构建矿床三维实体模型和块体模型,直观的反映矿体空间形态、分布特征等,并估算矿床资源储量,为矿山资源合理开发和综合利用提供了科学依据。     

钨矿床三维建模和储量可视化计算

利用国际矿山软件Surpac对新田岭钨矿建立地质数据库、三维实体模型和块体模型,实现地表、断层、地层和矿体的地下三维可视化。根据地质统计学原理对钻孔样品数据进行组合分析,通过对三维变异函数的计算和拟合,构造出一个变异函数模型,对全部有效结构信息做出定量概括。分别采用普通克立格法和距离反比法对矿体金属元素品位进行了估值和储量统计,并将计算结果与矿山通过实际勘探运用的块体法储量计算的结果进行了对比分析。实践表明,三维建模可视化可以完整准确地表达出矿山地表、地下地质构造的空间位置关系以及相关矿岩信息,同时为矿床开采以及生产动态管理提供有效基础。所建模型和品位推估、储量计算结果可靠,可用于辅助矿山进行资源评估,这不仅促进了传统采矿手段的发展,也将对中国矿山企业的数字化进程起到巨大的推动作用。     

三维可视化环境下矿体空间数据插值

大部分地学中的空间数据插值基于二维空间,随着计算机三维可视化工具的出现和功能不断完善,三维空间的数据插值成为可能。矿体的品位、资源量估算以前大多由手工计算完成,在计算机三维可视化环境下,可以快速地实现矿体品位和资源量的高精度估算。其基本原理是首先应用矿体的三维可视化技术建立矿体的三维表面模型,精确地模拟矿体的形态;其次应用块模型方法对矿体内部进行剖分,建立体内部数据模型;最后应用距离反比法和Kriging方法对矿体内部的特性数据（如品位）进行插值估算,获得矿体内部所有块的特性数据,从而得到矿体的内部特征规律。实例研究表明,应用三维空间数据插值方法得到的矿体品位插值结果具有科学合理性,对矿山生产有现实指导意义。     

矿山的复合场理论、一体化模型及可视化技术

从矿山工程数字化及可视化的角度,提出了矿山复合场的概念及其内涵.基于矿山数字化和信息技术现状及发展趋势,阐述了建立矿山复合场的一体化数字模型的意义.面向"数字矿山"技术发展和系统建设的需求,归纳了矿山复合场的三维可视化仿真的研究内容和关键技术.以矿山复合场的钻孔、矿体和井巷工程子集为具体研究对象,建立了基于WEB的钻孔、矿体和井巷工程的三维可视化仿真系统原型,举例说明了构建矿山复合场的一体化数字模型和发展矿山复合场的三维可视化仿真系统的前景.     

河北承德黑山钒钛磁铁矿富矿床三维模型研究及储量估算

RDS为天津大学联合中核第四设计院尚在开发的三维模型软件。该文以河北承德某铁矿为研究对象,应用RDS软件,人机交互解译地质数据建立了三维动态钻孔数据库;构建了大庙铁矿矿床的可视化三维矿床模型,并总结一套RDS建立铁矿床的建模流程;在三维模型的基础上,应用块段法对矿床进行了储量估算,并对其可靠性进行了验证,验证结果表明,模型估算结果准确可靠。为矿山的进一步开发及综合利用提供了科学依据。     

贵州松桃道坨锰矿资源储量计算方法研究

贵州松桃道坨锰矿床是新发现的超大型全隐伏矿床,资源储量位居全国首位。为降低资源储量计算难度、提高精度,引入三维地质模拟技术,结合现代地质统计学法,构建数字化三维模型,建立真三维环境下深部矿产资源储量计算方法流程。该方法直观形象地表达矿体空间分布特征,以"可视"的方式科学合理地划分矿体块段及储量类别;并对比分析传统几何法,实现道坨锰矿资源储量分类计算。研究结果表明:该方法计算结果科学合理、高效准确,可用于对比验证传统几何方法;该方法具有推广性和适用性,可推广应用到深部矿产资源储量计算,尤其适用于贵州矿产资源深部找矿现状。     

SD法在磨山河铁矿Ⅱ号矿体资源储量估算中的应用

资源储量估算是矿产勘查工作中的一项重要任务。SD资源储量估算与审定方法,诞生于20世纪80年代,在资源储量估算领域具有一定的先进性。该文利用SD法对磨山河铁矿Ⅱ号矿体进行了资源储量的估算,与传统地质块段法的估算结果进行了对比。从单工程矿体圈定方式、矿体品位厚度计算方式及外推范围计算方式3方面分析了两种方法估算结果存在差异的原因。利用SD法的审定功能对Ⅱ号矿体工程控制程度进行了预测。     

基于钻孔编录信息可视化解译的矿床三维建模

运用大型三维矿业软件SURPAC创建某矿深部矿段的地质数据库,可视化解译地质钻孔编录包含的断层、地层和矿体信息,构建断层、地层和矿体的三维模型;在建立该矿段品位块体模型的基础上,采用普通克立格法对矿体有用元素品位进行估值,并对矿段有用元素的平均品位和地质储量进行统计计算.以所建立的地质数据库和断层、地层、矿体和井巷工程三维实体模型为基础,实现包含矿体、断层、地层、巷道、钻孔、坐标、比例尺、标题栏等多种图元信息的地质剖面自动成图.实际应用结果表明:基于钻孔编录信息可视化解译所建立的矿床三维模型可靠,地质剖面出图能满足工程应用要求,具有重要的应用价值.     

快速构建复杂矿体块段模型的算法

针对矿体表面模型转换为块段模型过程中遇到的两个关键问题,即矿体空间形态复杂导致相交计算量大和须筛选块段数量多(≥106),提出应用二维网格分割与种子填充思想实现快速构建三维复杂矿体的块段模型算法,其时间复杂度为O(n).通过实验证明:该算法能花费相对小的空间代价解决大量三角面与体素相交计算问题,同时将复杂矿体块段模型的体素划分为边界立方格和内部立方格两大类,便于后续定量计算及三维空间分析,特别是将flood-fill思想应用于空间复杂矿体块段构模,具有一定的创新性,其不仅适用于表面模型到块段模型的转换,也适用于空间任意非自相交曲面的块段构模.     

基于八叉树的复杂矿体块段模型高效构建

针对复杂矿体结构模型三角形面片数量大、模型几何质量不高,致使基于结构模型构建块段模型非常耗时、鲁棒性不高等问题,提出通过三维到二维的转换方式,将体元与多面体内外关系的三维判断转化为在二维面上进行多边形区域内外点集筛选的方法,并结合栅格扫描法,实现三维复杂矿体的块段模型快速构建算法;通过引入伪八叉树作为规则网格与八叉树模型的桥梁,实现基于八叉树的块段模型高效构建.实验结果表明:该算法可以处理任意复杂矿体模型构建基于八叉树的块段模型,速度快、鲁棒性高,不仅适用于基于矿体结构模型构建块段模型,也适用于同类三维矢量数据向三维栅格数据的转换.     

密集陡倾斜薄脉状矿体三维建模方法

轮廓线建模方式难以建立密集陡倾斜薄脉状矿体的三维模型,现在其空间信息特征的基础上,提出了一种针对薄脉状矿体的三维建模方法.该方法在矿脉精简的基础上,以品位高、走向及延伸稳定的主矿脉作为建模对象,采用三维曲面重构技术构建三维矿脉面模型,同时利用矿脉中段面约束矿体的走向和延伸,以保证矿脉面模型的合理性.实践表明:该方法建立的三维模型对陡倾斜薄矿脉群表达效果良好,可应用于矿山三维可视化和深部矿体预测等领域.     

三维数字管网地理信息系统

"数字管网"是"数字城市"的重要组成部分,传统的二维平面图形难以描述管网的复杂空间结构,在三维虚拟场景中对管网进行可视化管理是当前研究的热点。在参与某数字园区项目的基础上,本文系统地阐述了管网的测量、矢量化、三维建模及编程开发等技术的实现过程,研究了其中的关键技术,提出了三维数字管网地理信息系统的构建方法,实现了管网的可视化管理。