礦山地質勘查三維建模與定量預測研究

赫天樞

（黑龍江省齊齊哈爾地質勘查總院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

礦產資源作為全人類賴以生存、全世界賴以延續(xù)的物質基礎，是生產力的主要組成元素。工業(yè)化進程的長遠發(fā)展是以礦產資源的巨量損耗為基礎的，當代信息化社會的發(fā)展也離不開礦產資源，但其不可再生性、損耗性以及區(qū)域分布不均等特征，使其越來越難以發(fā)揮作用[1]。最近幾年，隨著信息技術的迅猛發(fā)展，GIS、GPS等地理信息技術的出現發(fā)揮了重要作用。其中，數字礦山中至關重要的構建部分——礦山地質勘查三維建模，其本質上就是通過計算機信息技術，在傳統三維建模的基礎上，把空間信息分析、地質構造解析以及圖文可視工具等工作進行有機結合，用于礦山實際地質勘查分析的新技術。其不單可以迅速還原出礦山地質實景的三維信息，還能將礦山綜合、全面的地質構造進行詳細的敘述。而其因更為精準這一優(yōu)勢，可以為礦山日常生產狀況提供科學、合理的空間數據以及定量分析，進而建構出多元化、跨學科以及多層次干預的礦山三維地質建模，為有關工程研究提供夯實的基礎。

1 礦山地質勘查三維建模

1.1 礦山空間信息特征搜集

礦山三維地質建模主要是用于礦山地質構造及人工建造工程的建模，進而有利于礦山全景三維立體的觀察、解析和管理[2]。比如，礦體、地質構造、斷裂帶、鉆孔等一系列工作中，均需要借助三維建模的方法來對其全景數據模擬提供一個立體化的基礎模型。靜態(tài)景觀的建模相較而言比較簡單便捷，然而絕大多數的礦山生產活動和工程建造都需要長時間的持續(xù)，其在空間上無法始終保持靜態(tài)實體，所以將其歸類為GIS不可直接進行敘述的數據模型，也為礦山地質三維建模添加了諸多困難?；谶@種情況，絕大多數狀況下選擇將地質建模外隨研究目標發(fā)生改變的模型和三維建模技術進行結合，使其可以朝著更科學、更合理的礦山動態(tài)三維建模方向深入發(fā)展，具體建模內容見下圖。

圖1 三維建模內容

1.2 三維空間交互操作

進行三維模型的建立另一個必須要實現的功能就是人機交互，三維空間交互操作的好壞與對三維立體模型的理解、掌握之間有著非常緊密的關聯。三維立體模型中的人機操作功能具體包括：滿足三維立體圖形在空間上完成幾何轉換、任意剖切顯示兩部分內容。

三維圖形空間幾何轉換。首先平移，圖像平移指的是三維立體模型圖像顯示出來的聚焦區(qū)域從一個區(qū)域轉移到其他區(qū)域，且發(fā)生位移后，其形狀與大小均不發(fā)生任何改變。

在三維建模設計中，利用調取對象類IDLgr Model中的關鍵字Translate來完成三維模型平移轉換的實時性效果。其次是旋轉，圖像旋轉指的是以坐標軸為中心，空間三維模型圍繞其中心以任意角度發(fā)生旋轉動作，且旋轉之后模型的尺寸、形狀依然保持不變。最后是縮放，圖像縮放即對立體三維模型進行放大或縮小操作，換句話說就是實現空間三維模型局部或全局的比例自由轉換，用于滿足對不同的視圖尺寸的要求。在建模設計中，選擇利用調取對象類IDLgr Model中的Scale方法來完成三維立體模型的放大和縮小。

任意剖切顯示。在實際建模設計過程中，可以完成三維立體模型的任意切剖面，滿足全方位、立體化地勘查地質體內部構造特征以及細節(jié)這個目的是極其重要的。通過對象類IDLgrVolume中的關鍵字Cutting_Plane來對三維模型切割面進行處理，當Cutting_Plane=0表示切割面消除，系統默認是不存在切割面的。

2 礦山地質勘查定量預測

通常來說，在對礦山三維立體模型進行定量預測時，其會產生相對應的預測結果，而這些結果有必要儲存在專門的數據庫內。在對礦化立體模型進行構建時只有科學的礦化立體模型，才可以高質量確保礦體立體定量預測模型構建的實時性和精確性。為了將三維空間內表示在地質人員操作繪制的平面圖中的數據預測處理，有必要將三維預測結果繪制為二維平面圖。二維平面化的具體操作辦法是：將立體部分根據其尺寸大小(50m)順著水平方向進行切割劃層，形成了一系列的每50m標高水平的單元結構，如此一來就完成了三維預測結果的二維平面化。這和礦床勘查工作中將三維礦床利用低段地質平面圖等二維圖畫來敘述的方法是一樣的。通過AutoCAD軟件的vBA二次研發(fā)功能，從預測數據庫中獲取到準確的預測結果，對每一單元結構依據單元實際垂直坐標繪制該單元層內立體單元的單元網格，并在每一一個單元格中精準標明單元部位的礦化指標求取值、礦化指標預測值、含礦指標預估。按該方法繪制的分層單元網格以及預測結果圖，一律統稱為礦體立體定量預測單元礦化指標預估圖，簡而言之，即單元預測圖。單元預測圖標注了每一個立體單元的實際位置、礦化指標以及含礦指標的預估值等數據，可用于直接預測礦區(qū)深遠部位的尋礦勘查，但因為區(qū)域地理的不同，地質操作人員在直接獲取預測結果概貌方面尚存有不便，但并不影響大局。

3 結論

本文對礦山地質勘查三維建模與定量預測進行分析，依托露天開采礦山勘查機制，根據三維建模的反饋與分析，對其進行定量預測，實現本文研究。希望本文的研究能夠為礦山地質勘查三維建模與定量預測的方法提供理論依據。