MapGIS中的DTM模塊在非金屬礦資源儲量計算中的應用

摘要：結(jié)合工作實例，介紹了基于MapGIS的數(shù)字地面模型（Digital Terrain Model，DTM）分析技術(shù)在非金屬礦山資源儲量計算的應用方法。簡要介紹白云巖礦體GRD模型建模過程，分類分級估算白云巖礦體資源量，與剖面法資源量估算結(jié)果進行對比。MapGIS中的DTM技術(shù)應用于非金屬礦的資源儲量估算后，結(jié)果準確，方法簡便實用，提高工作效率，是建立數(shù)字化礦山和綠色礦山，實現(xiàn)礦山企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理的信息化、智能化的方法之一。

關(guān)鍵詞：非金屬；MapGIS；融安縣

中圖分類號：TD17 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）09-0-03

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Application of DTM Module in MapGIS in the Calculation of Reserves of Non-Metallic Mineral Resources

—Take the Dolomite Mine at the Foot of the Cliff in Rong’an， Guangxi as an Example

ZHONG Heli1， WANG Xueni2， WEI Xinqiu1， ZHANG Yunhe3

（1.The Seventh Geological Team of Guangxi Zhuang Autonomous Region， Liuzhou 545100， China;

2.Guangxi 215 Geological Team Co.， Ltd.， Liuzhou 545000， China;

3.Henan Seventh Geological Brigade Co.， Ltd.， Zhengzhou 450016， China）

Abstract： This article introduces the application method of Digital Terrain Model （DTM） analysis technology based on MapGIS in the calculation of non-metallic mine resource reserves， combined with work examples. Brief modeling process of GRD model for dolomite ore body， classification and grading estimation of dolomite ore body resources， and comparison with the results of profile method resource estimation. After applying DTM technology in MapGIS to estimate the resource reserves of non-metallic minerals， the results are accurate， the methods are simple and practical， and work efficiency is improved. It is one of the methods to establish digital mines and green mines， and to achieve informationization and intelligence in the production， operation， and management of mining enterprises.

Keywords： non-metal; MapGIS; Rong’an county

廣西壯族自治區(qū)在第十四個五年規(guī)劃中提出，適當支持自治區(qū)及市縣大型石灰?guī)r、大理巖、白云巖及方解石等碳酸鈣資源勘查項目。碳酸鹽巖在國家的基建中承擔著重要作用。目前，地質(zhì)工作報告的圖件主要使用MapGIS 6.7軟件制作，編寫地質(zhì)勘查報告需要準確的資源量估算。

碳酸鹽巖的地貌以峰林、峰叢為主，形態(tài)復雜，采用剖面法將形態(tài)復雜的礦體分割成若干簡單的幾何體（塊段），估算礦體平均品位、平均厚度、面積，從而得到礦體資源量，計算過程十分煩瑣、工作量大，效率低下且精度不高。MapGIS是武漢中地信息工程有限公司研究的基礎地理信息系統(tǒng)軟件，其數(shù)字地面模型（Digital Terrain Model，DTM）可以較為準確地估算指定空間范圍的體積。

1 DTM簡介

DTM是要素的平面坐標（X，Y）和其他性質(zhì)的數(shù)據(jù)集合，如果此屬性為高程，又稱為數(shù)字高程模型。該數(shù)據(jù)集合從數(shù)學模型的角度描述該區(qū)域地形地貌的空間分布。MapGIS的DTM分析技術(shù)將離散數(shù)據(jù)處理成基礎的數(shù)字模型，自動生成各類專業(yè)地形圖件并進行各類專業(yè)分析處理，是分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具。

DTM主要有GRD模型和TIN模型。GRD模型即網(wǎng)格化數(shù)據(jù)模型，??通過離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，?將離散的地理數(shù)據(jù)點轉(zhuǎn)換為規(guī)則的網(wǎng)格形式，?便于進一步的空間分析和可視化。TIN模型，即不規(guī)則三角網(wǎng)模型，是一種表示數(shù)字高程模型的方法。其通過不規(guī)則分布的測點來劃分區(qū)域，形成連續(xù)的三角面網(wǎng)絡，從而精確表達地形特征如山脊、山谷等。GRD模型其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，因此在工程中的使用較多[1-2]。

2 DTM分析在資源量估算中的應用方法

隨著技術(shù)要求的提高，DTM數(shù)據(jù)獲取摒棄了誤差較大的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），目前主要有2種方法：一是利用全站儀、無人機等電子儀器進行野外地面測量，獲得地形數(shù)據(jù)；二是若無儀器，向測繪部門購買服務，即測繪部門提供大比例尺的地形圖[3-5]。

運用MapGIS的DTM分析對野外實測數(shù)據(jù)進行柵格化處理，建立勘查區(qū)地形GRD模型，根據(jù)地表工程及鉆孔建立礦體底板數(shù)字GRD模型。打開勘查區(qū)地形GRD模型，通過模型應用中的“蓄積量/表面積計算”功能，根據(jù)設計可采標高，計算指定區(qū)域的搬去方量，數(shù)據(jù)截圖，同樣處理礦體底板數(shù)字GRD模型。同一可采標高空間體積差值即為礦體資源量。

3 應用實例

以廣西壯族自治區(qū)融安縣崖腳白云巖礦詳查控制資源量為例，介紹地理信息系統(tǒng)MapGIS中DTM分析功能在資源量估算的應用。

3.1 DTM法資源量估算

3.1.1 建立數(shù)字地面GRD模型

采用CASS成圖軟件進行地形圖繪制，效率高、成圖質(zhì)量好，產(chǎn)品準確美觀。實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)（Real-Time Kinematic，RTK）測量的地形點的點號、X坐標、Y坐標、高程、代碼（點名或類別）以及電子草圖數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)傳輸線直接傳輸至計算機，并展繪到CASS成圖軟件進行圖形數(shù)據(jù)處理，成圖比例1∶1 000。

將實測高程點從設備導出，在DTM分析模塊的處理點線菜單中，使用“高程點/線柵格化”功能建立整個勘查區(qū)及周邊數(shù)字地面GRD模型，建議稍大于勘查區(qū)范圍，柵格化參數(shù)：DX為10，DY為10（根據(jù)范圍大小確定，數(shù)據(jù)過大可能導致無法讀?。?。

同樣方法，根據(jù)鉆孔底板高程（見表1）建立礦體底板數(shù)字GRD模型，使用“處理點線/點數(shù)據(jù)提取高程功能”，柵格化參數(shù)保持一致。

3.1.2 資源量估算

打開勘查區(qū)地面GRD模型，通過模型應用菜單中的“蓄積量/表面積計算”功能，選擇需要計算資源量的范圍（需要造區(qū)），同樣打開底板數(shù)字GRD模型，分別得到兩組搬去方量的數(shù)據(jù)。

頂板（原地形）與底板之差即為白云巖的資源量，如表2所示?？偟目刂瀑Y源量為11 543 010.3 m3。

3.2 剖面法資源量估算

3.2.1 剖面法計算體積公式

設S1、S2為相鄰兩剖面上的礦體面積，且S1gt;S2。

當相鄰平行斷面面積相對面積差（S1-S2）/S1lt;40%時，采用式（1）棱柱體積公式計算體積。

V=（S1+S2）L/2（1）

式中：V為礦石體積；S為剖面上礦體面積；L為相鄰兩剖面的距離。

當相鄰平行斷面面積相對面積差（S1-S2）/S1≥40%時，采用式（2）截錐體積公式計算塊段體積。

（2）

當相鄰兩個平行斷面中1個斷面為近似于點尖滅時，將其等同一個錐體，采用式（3）角錐體積公式計算體積。

V=S1×L/3（3）

當單剖面向外平推估算資源量時，采用式（4）長方體公式計算體積。

V=S×L（4）

3.2.2 資源量估算

礦區(qū)內(nèi)有3個山頭，地形復雜。傳統(tǒng)剖面法需要加多條輔助線進行控制資源量的估算，估算結(jié)果如表3所示。

3.3 DTM法與剖面法估算對比

誤差計算結(jié)果如表4所示。可以看出，DTM法估算與剖面法估算，兩種方法估算結(jié)果誤差為3.0%，遠小于規(guī)范要求的10%。

4 結(jié)論

非金屬礦山傳統(tǒng)的資源儲量計算過程耗時較長、工作量較大，阻礙非金屬礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)的進展。將MapGIS 6.7軟件中的DTM模塊的分析技術(shù)應用于非金屬礦產(chǎn)的資源儲量計算，DTM估算方法與傳統(tǒng)剖面法結(jié)果誤差在允許范圍，且方法簡便，數(shù)學模型結(jié)構(gòu)嚴謹合理，整體考慮，不易形成錯漏，能夠有效提高工作效率，促進非金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用和社會經(jīng)濟的發(fā)展，值得推廣。

參考文獻

1 朱 虹.DTM分析在礦山治理工程量計算中的應用[J].西部探礦工程，2015（2）：164-166.

2 徐國良，王秀鳳，韓代成，等.基于MapGIS數(shù)字地面模型DTM的各類地球化學圖件的繪制[J].山東國土資源，2013（7）：59-62.

3 吳信才.MapGIS使用手冊：數(shù)字制圖篇[M].武漢：中國地質(zhì)大學出版社，2001：46-48.

4 鄭志文.MAPGIS軟件在礦區(qū)重金屬元素環(huán)境累積效應研究的應用[J].華南地震，2019（3）：141-145.

5 邢延安，楊 靜，朱 航，等.使用MAPGIS中的DTM功能處理化探數(shù)據(jù)[J].吉林地質(zhì)，2012（2）：147-150.