復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)研制及應(yīng)用

馬 駿

（桓仁滿族自治縣自然資源局，遼寧 本溪 117200）

我國(guó)地域廣闊，但礦產(chǎn)資源相對(duì)短缺。隨著近些年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種礦產(chǎn)資源消耗量的不斷增加，礦產(chǎn)資源已經(jīng)成為影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。因此，大力發(fā)展勘查開發(fā)，實(shí)現(xiàn)找礦工作重大突破，對(duì)為查明的大型、特大型礦床進(jìn)行勘查，在保有現(xiàn)有礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的同時(shí)，改變資源儲(chǔ)量不斷下滑的局面，提高我國(guó)礦產(chǎn)資源保障力[1]。復(fù)雜地質(zhì)勘查作為礦山工程中一項(xiàng)前期性、基礎(chǔ)性工作,為后續(xù)礦山開采工作提供重要開采依據(jù)。因此，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)勘查的數(shù)字化、信息化、現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著近些年來(lái)全球定位系統(tǒng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、現(xiàn)代遙感技術(shù)等各種新型技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用，極大程度上推動(dòng)了地質(zhì)勘查技術(shù)的現(xiàn)代化進(jìn)程[2]。盡管如此，在復(fù)雜地質(zhì)勘查過(guò)程中仍不斷出現(xiàn)新的情況與問(wèn)題需要解決。在復(fù)雜地質(zhì)勘查工作中，需要最大程度地表以下地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)特征及其空間分布，并且礦區(qū)地質(zhì)結(jié)果與礦體進(jìn)行綜合分析和理解。因此，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)研制及應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 三維可視化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化技術(shù)不僅拓展了人們?cè)诘V山地質(zhì)勘查工作中的觀測(cè)視野和思維空間，并且能夠?qū)⒛切﹤鹘y(tǒng)勘查工作中難以想象與感受的環(huán)境與事物直觀的展現(xiàn)在人們面前，使地形數(shù)據(jù)與空間信息能夠更加有效的進(jìn)行傳遞。復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)研制主要通過(guò)建立三維可視化模型對(duì)地形勘查、工程選址、規(guī)劃設(shè)計(jì)等領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[3]。

三維可視化模型主要針對(duì)地表特征與地面特征進(jìn)行模擬，從而建立三維地形環(huán)境。模型的建立主要通過(guò)一定數(shù)據(jù)結(jié)果與算法對(duì)地表形態(tài)曲面模型進(jìn)行表達(dá)。根據(jù)實(shí)際需求，地形三維可視化系統(tǒng)中地形數(shù)據(jù)處理、三維地形顯示等功能，其三維可是模型，如圖1所示。

2.3.2 病蟲害防治目標(biāo)不明確 主要反映在秦安椒農(nóng)用藥針對(duì)性不明確和防治時(shí)期掌握不準(zhǔn)上。部分椒農(nóng)把蟲與病、殺蟲劑與殺菌劑分不開，經(jīng)常單一使用一種或兩種農(nóng)藥長(zhǎng)年防治多種病蟲，不限時(shí)、不限量使用，超量使用化學(xué)農(nóng)藥，不但使害蟲的抗藥性增強(qiáng)，防治效果欠佳，還使椒皮有害成分殘留量大，內(nèi)在品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響了花椒的產(chǎn)量和質(zhì)量。

1.2 地質(zhì)三維分類與描述

復(fù)雜地質(zhì)勘查工作中，地質(zhì)體主要包含鉆孔對(duì)象、控制點(diǎn)、采樣點(diǎn)、勘查界面等不同認(rèn)為生成空間對(duì)象。地質(zhì)體之間無(wú)論成因、規(guī)模以及結(jié)構(gòu)形態(tài)上都有著較大的差別，但想對(duì)整體地質(zhì)進(jìn)行三維分類與描述，將整體構(gòu)造歸納成為點(diǎn)、線、面、體四類形態(tài)[4]。其中點(diǎn)主要包括鉆孔點(diǎn)、地球化學(xué)采樣點(diǎn)、控制點(diǎn)等，將其生成數(shù)據(jù)。例如，鉆孔數(shù)據(jù)作為三維可視化模型中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其作為工作人員將專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)將各類信息以數(shù)據(jù)形式進(jìn)行記錄，如表1所示。

圖1 三維可視化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

表1 鉆孔信息表

自然景物作為三維可視化過(guò)程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)礦山自然進(jìn)行進(jìn)行模擬。與其他幾何體不同，自然景物表面往往包含豐富的細(xì)節(jié)與隨機(jī)變化形狀。因此，采用紋理貼圖技術(shù)能夠有效對(duì)自然景物紋理細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬[5]。但是，對(duì)其水流、云、天空等自然景象想要進(jìn)行模擬，需要對(duì)其過(guò)程紋理進(jìn)行分析后，對(duì)其進(jìn)行分型理論與動(dòng)態(tài)隨機(jī)生長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)模型對(duì)自然景物進(jìn)行模擬，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行模擬，以格網(wǎng)做渲染。其背景圖像公式為。

表2 鉆孔節(jié)點(diǎn)表

1.3 自然景物三維可視化

鉆孔信息表中，對(duì)鉆孔類型、鉆孔集數(shù)據(jù)等進(jìn)行相適應(yīng)。鉆孔信息表作為地質(zhì)三維可視化數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，考慮到數(shù)據(jù)冗余的減少，其數(shù)據(jù)主要經(jīng)鉆孔節(jié)點(diǎn)表進(jìn)行整理，如表2所示。

許沁被迫無(wú)奈地找了葛局長(zhǎng)。果如許沁所料，葛局長(zhǎng)臉色變了，說(shuō)話也生硬。葛局長(zhǎng)冷冷地說(shuō)，什么鉆戒，我不知道你在說(shuō)什么。許沁又說(shuō)了一遍。葛局長(zhǎng)說(shuō)，你誣陷啊，誣陷國(guó)家公務(wù)人員是犯法的。就掛電話了。

其次，在情境創(chuàng)設(shè)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)由選擇性，不能濫用情境教學(xué)的方法，對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)多進(jìn)行情境的創(chuàng)設(shè)，不要每一個(gè)小的問(wèn)題都采用情境創(chuàng)設(shè) 的方法，比如在教學(xué)《長(zhǎng)方形與正方形》的時(shí)候，采用教學(xué)樓引入是非常好的例子，但是后面要將同學(xué)們拉回來(lái)，不能在將“長(zhǎng)、寬、高”的時(shí)候還用教學(xué)樓進(jìn)行比喻，這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該情境喪失了興趣。

2 仿真應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)的有效性，因此對(duì)選擇某一復(fù)雜地質(zhì)礦山作為檢測(cè)樣本，在各個(gè)數(shù)據(jù)中建立三維可視化模型。通過(guò)建立地質(zhì)三維可視化模型，將復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)勘查方法作為對(duì)照組，在控制變量條件下，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)勘查精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比。為保證實(shí)驗(yàn)的公平性，參數(shù)始終保持一致。

其中，Srxy為自然景物網(wǎng)格數(shù)；H為場(chǎng)景中自然景物高等；自然景物亮度為p（0≤p≤1），自然景物高度變量為y（0≤y≤H）。

2.2 勘查精準(zhǔn)度對(duì)比

通過(guò)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)勘查，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)勘查過(guò)程中地質(zhì)三維可視化。在測(cè)試中，針對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的不同，對(duì)勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對(duì)其勘查精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果，如圖2所示。

分析圖2可知，在對(duì)復(fù)雜地質(zhì)進(jìn)行勘查過(guò)程中，利用三維可視化系統(tǒng)其勘查結(jié)果精準(zhǔn)度具有明顯優(yōu)勢(shì)，且能夠保持在較高水準(zhǔn)，因此證明其系統(tǒng)應(yīng)用具有較好的有效性。

圖2 三維可視化系統(tǒng)勘查精準(zhǔn)度

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，三維可視化技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)勘查中的應(yīng)用也不斷蓬勃發(fā)展。在對(duì)復(fù)雜地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)研制及應(yīng)用研究過(guò)程中，通過(guò)建立三維可視化系統(tǒng)，從而有效提高復(fù)雜地質(zhì)勘查精準(zhǔn)度。