固體礦產(chǎn)儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

何貞健

(福州市國土資源測繪隊，福建 福州 350011)

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固體礦產(chǎn)儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

何貞健

(福州市國土資源測繪隊，福建 福州 350011)

針對礦產(chǎn)資源儲量管理中動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的問題，根據(jù)儲量管理部門對礦山日常勘探與開發(fā)工作的監(jiān)管需求，設(shè)計開發(fā)了固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)定位、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺實現(xiàn)了系統(tǒng)開發(fā)，并以龍巖市馬坑鐵礦資源儲量三維模型數(shù)據(jù)為例進行系統(tǒng)驗證，系統(tǒng)達到了數(shù)據(jù)直觀可視、儲量估算便捷、監(jiān)管比查有據(jù)的應(yīng)用效果。

三維地質(zhì)建模；三維可視化；資源儲量；動態(tài)管理

0 引言

近年來，我省在礦政管理信息化建設(shè)方面做了大量工作，具備了一定的基礎(chǔ)。但儲量管理仍存在動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的問題[1-2]，表現(xiàn)在：(1)礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)復雜，依靠常規(guī)管理手段，基層管理人員難以對礦山具體開采變化情況進行比對、核查；(2)“一帳三圖”的質(zhì)量難以保證，儲量年度統(tǒng)計和“三率”考核數(shù)據(jù)失真；(3)礦山提交的數(shù)據(jù)缺少連續(xù)性，可靠性較低，難以實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源儲量的動態(tài)、精細、規(guī)范化管理。礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有真三維、動態(tài)變化的特征，具有極高的幾何形態(tài)和空間關(guān)系復雜性，依靠常規(guī)管理手段，難以實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源儲量的動態(tài)、精細、規(guī)范化管理[3-6]。目前數(shù)字礦山逐步由二維向三維發(fā)展，三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)是構(gòu)建數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)之一[7-8]。為適應(yīng)綠色礦政管理要求，提升礦產(chǎn)資源儲量管理信息化水平，促進儲量管理方式的根本性轉(zhuǎn)變，運用三維地質(zhì)模型與可視化技術(shù)已成為必然選擇。本文基于龍巖市馬坑鐵礦地質(zhì)礦產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)計開發(fā)出固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)資源儲量估算、空間分析、儲量動態(tài)監(jiān)管的三維可視化、智能化和精細化。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)定位

固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)是面向相關(guān)儲量管理部門的需求，基于礦山三維資源儲量模型數(shù)據(jù)庫，以三維虛擬空間為背景，集成三維地質(zhì)建模、WebGIS等技術(shù)，采用3DMine和ArcGIS平臺二次開發(fā)出來的一個交互式半智能化的儲量三維空間信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)以主流三維礦業(yè)軟件生產(chǎn)的三維模型為主要輸入數(shù)據(jù)，同時兼容AutoCAD、南方CASS、MapGIS等礦山常用軟件的數(shù)據(jù)格式。系統(tǒng)首先能夠?qū)崿F(xiàn)三維模型可視化：直觀展現(xiàn)探礦程、礦區(qū)地形、礦山地質(zhì)體、礦產(chǎn)資源儲量、礦石質(zhì)量等空間信息；其次能夠輔助儲量動態(tài)監(jiān)管：通過礦山儲量三維空間模型，直觀展現(xiàn)礦體探采對比情況及儲量數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況，降低管理工作難度，提高儲量動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的可靠性、準確性，夯實儲量管理工作基礎(chǔ)；最后能夠提供數(shù)據(jù)支撐：集成礦山開采回采率和不同礦種綜合利用率的計算方法，為礦山年度統(tǒng)計、“三率”指標考核以及價款評估和資源補償費征收等礦政管理工作提供真實可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)定位，將系統(tǒng)功能劃分為數(shù)據(jù)匯交、動態(tài)核查、統(tǒng)計分析、報表輸出、綜合查詢、系統(tǒng)管理6個功能模塊。(1)數(shù)據(jù)匯交：實現(xiàn)對礦山提交儲量動態(tài)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)匯交；(2)動態(tài)核查：是本系統(tǒng)的重點部分，實現(xiàn)對礦山提交的儲量動態(tài)數(shù)據(jù)進行詳細的核查；(3)統(tǒng)計分析：可對某個行政區(qū)域內(nèi)的儲量變化情況進行統(tǒng)計，同時也可對某個礦山的歷年儲量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；(4)報表輸出：主要是對礦山提交的儲量報表從數(shù)據(jù)庫中查詢調(diào)閱；(5)綜合查詢：可對相關(guān)的礦山的基本信息、儲量評審情況及礦山分布情況進行查詢；(6)系統(tǒng)管理：用于系統(tǒng)用戶權(quán)限管理與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

1.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

以計算機軟硬件環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)通信平臺為依托，以礦產(chǎn)(礦山)資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用B/S模式架構(gòu)，基于3DMine、ArcGIS、.NET技術(shù)平臺，構(gòu)建固體礦產(chǎn)儲量動態(tài)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享、數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)監(jiān)管，通過局域網(wǎng)和政務(wù)網(wǎng)進行信息發(fā)布，同時為礦政管理相關(guān)應(yīng)用提供服務(wù)接口，與礦政綜合管理進行有效銜接。系統(tǒng)以信息化標準規(guī)范體系、數(shù)據(jù)交換體系及安全體系為保障，標準體系包括數(shù)據(jù)規(guī)范、服務(wù)規(guī)范和應(yīng)用規(guī)范，交換體系則包括數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)的綜合交換。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示，可劃分為基礎(chǔ)層(網(wǎng)絡(luò)層)、核心數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層4個層次：(1)基礎(chǔ)層(網(wǎng)絡(luò)層)為硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施；(2)核心數(shù)據(jù)層則由基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)庫、專業(yè)類數(shù)據(jù)庫、管理類數(shù)據(jù)庫、文檔資料數(shù)據(jù)庫等組成；(3)平臺層是基于關(guān)鍵軟件技術(shù)平臺對各類業(yè)務(wù)功能需求進行服務(wù)封裝，以服務(wù)的方式提供給應(yīng)用層服務(wù)支撐，并與之交互；(4)應(yīng)用層則是基于平臺層開發(fā)各項業(yè)務(wù)應(yīng)用，應(yīng)用范圍包括固體礦產(chǎn)三維儲量動態(tài)管理系統(tǒng)、相關(guān)礦政管理應(yīng)用接口等。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)

以計算機軟硬件環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)通信平臺為依托，以信息化標準規(guī)范體系、數(shù)據(jù)交換體系及安全體系為保障，采用B/S模式，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺開發(fā)出了固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)[9-11]。圖1中涉及的系統(tǒng)功能模塊已都實現(xiàn)。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用效果

針對資源儲量管理中動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的問題，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計、動態(tài)核查三大部分功能。(1)能夠?qū)崿F(xiàn)三維模型可視化：直觀展現(xiàn)礦山地質(zhì)體、探礦工程、開拓系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源儲量、礦石質(zhì)量等空間信息。圖3(a)所示為2014年馬坑鐵礦儲量動用信息，而疊加巷道工程可為必要的現(xiàn)場核實提供準確的位置信息。(2)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化匯交：對資料管理、數(shù)據(jù)分析、評審備案、動態(tài)監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)化集成。圖3(b)所示為在礦山分布圖上掌握宏觀礦山分布信息，明確礦山地理分布位置，可以查看礦山基本信息，還可以調(diào)出本礦山的三維模型信息。(3)能夠輔助儲量動態(tài)監(jiān)管：通過礦山儲量三維空間模型，直觀展現(xiàn)礦體探采對比情況及儲量數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況，對空間實體、資源儲量、地測資料進行精細化核查，降低管理工作難度，提高儲量動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的可靠性、準確性，夯實儲量管理工作基礎(chǔ)。圖3(c)、(d)所示為對儲量的增減情況從三維上和中斷面上進行對比核查，甚至可以加載坑內(nèi)鉆等探礦工程數(shù)據(jù)(如圖3(e)所示)，查找儲量增加/減少的原因。圖3(f)為三維空間下的礦權(quán)范圍檢查。(4)能夠提供數(shù)據(jù)支撐：集成礦山開采回采率和不同礦種綜合利用率的計算方法，為礦山年度統(tǒng)計、“三率”指標考核以及價款評估和資源補償費征收等礦政管理工作提供真實可靠的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)通過儲量動態(tài)三維模型的空間運算，實現(xiàn)資源保有量、動用量、采損量和回采率的自動計算及結(jié)果三維可視分析。圖3(g)所示為對馬坑鐵礦2014年資源保有量的計算，在輸出窗口中自動生成保有礦體的位置、形態(tài)，同時將各個儲量級別的資源量進行圖文展現(xiàn)。將研究區(qū)資源儲量數(shù)據(jù)三維模型應(yīng)用于該系統(tǒng)進行功能驗證，能夠滿足要求，同時驗證了系統(tǒng)具有三維直觀可視、儲量估算便捷、數(shù)據(jù)比查有據(jù)的應(yīng)用效果。

圖3 固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)應(yīng)用示例

3 結(jié)論

礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)復雜，依靠常規(guī)管理手段難以實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源儲量的動態(tài)、精細、規(guī)范化管理。隨著地球空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)成為構(gòu)建數(shù)字礦山的一個重要研究方向。本文針對礦產(chǎn)資源儲量管理中動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的狀況，根據(jù)礦產(chǎn)(礦山)日?？碧脚c開發(fā)工作中儲量動態(tài)管理需求，基于龍巖市馬坑鐵礦地質(zhì)礦產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以三維虛擬空間為背景開發(fā)出了具有實用化前景的固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計、空間分析、動態(tài)核查、回采率考核等功能，達到了數(shù)據(jù)三維可視、儲量估算便捷、動態(tài)監(jiān)管比查有據(jù)的應(yīng)用效果。該成果可為提升礦產(chǎn)資源儲量管理水平、促進儲量管理方式的根本性轉(zhuǎn)變提供科學支持與實踐參考。

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Design and implementation of 3D dynamic management system for resources/reserves of solid fuels and mineral commodities

He Zhenjian

(Fuzhou Territorial Resources Surveying and Mapping Team， Fuzhou 350000， China)

Aiming at the problem that dynamic supervision is difficult and the data quality is low in mineral resource reserves management, based on the demand for related reserves management department to supervise mine exploration and development, we designed and developed a 3D dynamic management system for resources/reserves of solid fuels and mineral commodities. First of all, this paper introduceed the basic system requirement, system functions and system architecture.Then we developed the system based on the 3DMine and ArcGIS platform in the background of 3D virtual space. The mineral resource reserve data in Makeng iron deposit has been applied in this system. The result shows the effects of 3D visualization and convenient reserves estimation, and fully substantiated supervision are achieved.

3D geological modeling; 3D visualization; resources/reserves; dynamic management

TP39; P628

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2016.20.026

何貞健. 固體礦產(chǎn)儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機與應(yīng)用，2016,35(20)：93-95.

2016-05-24)

何貞健(1962-)，通信作者，男，本科，高級工程師，主要研究方向：信息化建設(shè)與測繪工作。E-mail：jiangjunwhisper@qq.com。