在礦山勘查開發(fā)中利用Surpac軟件進行三維建模與可視化應用研究

董楠+劉學偉

（黑龍江省地質(zhì)測繪院 哈爾濱 150030 黑龍江省國土資源勘測規(guī)劃院 哈爾濱 150056）

摘要：在礦山勘探中運用三維建模和可視化技術，對認識礦區(qū)礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀及指導礦山后續(xù)探礦等具有重要作用。本文借助于Surpac軟件，對礦山勘探工程進行三維建模，將可視化仿真技術應用于礦山勘查開發(fā)領域，從而科學地反映礦床資源，直觀形象地分析出礦山地質(zhì)各要素在空間分布上對礦體的影響，并在簡化和精確礦山儲量計算，布置探礦工程以及開發(fā)技術設計上發(fā)揮重要作用。

關鍵詞：可視化技術；三維建模；Surpac軟件

1概述

隨著計算機軟硬件技術的快速發(fā)展，計算機圖形學技術、數(shù)據(jù)庫技術和3S技術（RS，GIS，GPS）已經(jīng)廣泛應用于各個行業(yè)領域，在地質(zhì)找礦和礦山開采設計中，以平面圖和剖面圖為主的傳統(tǒng)地質(zhì)信息表達逐漸被以地質(zhì)統(tǒng)計學為核心的三維地質(zhì)建模及可視化技術應用所取代，滿足了現(xiàn)代礦山數(shù)字化、信息化發(fā)展的需要。

三維建模及可視化技術是由統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫將地質(zhì)勘探開發(fā)工作中所獲得的海量地質(zhì)信息融入其中，能做到快速直觀地展現(xiàn)礦體的空間展布，快速挖掘地質(zhì)資料中的找礦信息，從而大大提高礦山設計的速度和質(zhì)量及礦山勘探工程工作效率。

在眾多地質(zhì)三維建模及可視化軟件中，Surpac軟件憑借先進的數(shù)據(jù)庫技術、三維可視化圖形技術、基于Java語言的圖形用戶界面以及網(wǎng)絡技術等，廣泛應用于礦山的勘探工程布置、礦產(chǎn)儲量估算和礦山開采設計等眾多方面。Surpac軟件中有三個主要模塊，依據(jù)工作流程分別是建立數(shù)據(jù)庫、構模和賦值。建立數(shù)據(jù)庫是構模與礦量計算的基礎，提供著最基本的地質(zhì)信息；構模是完成三維可視化的關鍵模塊；賦值是對建立的模體予以量化，用以儲量計算及完善計劃編制。

2 建立數(shù)據(jù)庫

三維建模和可視化的前提是根據(jù)已有的勘探工程資料建立起勘探數(shù)據(jù)庫。Access數(shù)據(jù)表是Surpac軟件數(shù)據(jù)庫建立的基礎，通過空間數(shù)據(jù)表和屬性數(shù)據(jù)表來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的構建，空間數(shù)據(jù)表由系統(tǒng)自動生成，為強制表，屬性數(shù)據(jù)表有3種類型，分別為間隔型、點型和離散型?？臻g數(shù)據(jù)表一般由4個表組成，即鉆孔表、測斜表、轉換表及風格表，借助于Surpac軟件的圖形顯示系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)表用來直觀展示勘探工程的位置、軌跡等空間信息。屬性數(shù)據(jù)表用來記錄空間圖形的屬性內(nèi)容，由巖性表、樣品表、構造表等組成，屬性數(shù)據(jù)表借助Surpac數(shù)據(jù)庫的邏輯關聯(lián)，顯示出勘探工程的屬性信息。Surpac軟件支持開放式數(shù)據(jù)庫（ODBC），用大范圍的管理力量來存儲和操作地質(zhì)勘探信息，使用簡單的連接方式與存在的數(shù)據(jù)庫如Access，SQLserver，Oracle相連。Surpac軟件具有靈活的數(shù)據(jù)輸入及編輯功能，用戶操作方便。Surpac數(shù)據(jù)庫管理方式科學嚴謹，系統(tǒng)能夠自動檢查和提示數(shù)據(jù)輸入過程中的遺漏和錯誤所在。Surpac軟件建立數(shù)據(jù)庫后，數(shù)據(jù)共享更容易、無需轉換數(shù)據(jù)格式、方便對數(shù)據(jù)文件的有效管理。

3 構建三維可視化模型及其在礦山勘查開發(fā)中的應用

將收集得到的礦山資料錄入到相應的數(shù)據(jù)庫表格內(nèi)，通過掛接導入到數(shù)據(jù)庫里，在礦山勘探地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立完成后，通過三維建模與可視化技術，獲取礦體與周圍地質(zhì)要素間的相互關系。Surpac軟件主要采用不規(guī)則三角網(wǎng)法進行模型構建，從而具有強大的三維繪圖及可視化仿真功能，通過使用控制線建模技術，使得三維可視化建模結果更為合理準確。Surpac軟件在勘探工程中的三維可視化模型構建主要有以下幾種方式：

3.1地層三維可視化建模

地層三維可視化建模主要依據(jù)勘探工程數(shù)據(jù)庫和解譯剖面圖，通過提取數(shù)據(jù)庫內(nèi)勘探工程地層數(shù)據(jù)，建立起解譯剖面圖上的地質(zhì)界線，將各個地層的地質(zhì)界線連接形成實體模型，即地層三維可視化模型。地層三維可視化模型會受到地表及構造等影響，要對地層三維可視化模型應用布爾運算進行修飾。在建模時，通過提取勘探工程數(shù)據(jù)庫中巖性數(shù)據(jù)及其化驗結果，統(tǒng)計出各種巖性對應的不同礦石品位，進而對不同巖性間的相互關系展開分析，形象直觀的尋找地層成礦線索。

3.2 構造三維可視化建模

構造三維可視化建模通過不規(guī)則三角網(wǎng)產(chǎn)生構造的形態(tài)模型，以逼近構造的空間展布狀態(tài)。先將勘探工程數(shù)據(jù)庫解譯，得出構造剖面圖，再將構造圖形連接形成可視化模型?？碧絽^(qū)內(nèi)的構造穿插次序可以通過構造建模予以揭露，從而掌握礦體和構造的位置關系，以及構造對礦體的導礦和控礦作用。

3.3 巷道三維可視化建模

巷道三維可視化模型建立是通過巷道底板中線和巷道斷面來實現(xiàn)的，采用實際的巷道斷面，結合勘探工程數(shù)據(jù)庫中的巷道軌跡，生成巷道三維可視化模型，并實現(xiàn)巷道三維可視化模型和取樣數(shù)據(jù)的有機結合，達到通過對巷道測量和編錄取樣來控制礦體。采用巷道實際數(shù)據(jù)建立起巷道三維可視化模型，能直觀反映礦體工程的空間位置和相應的礦體品位，對后續(xù)勘探工程的合理布置起到指引作用。

3.4采場三維可視化建模

采場三維可視化建模依據(jù)礦山實際生產(chǎn)情況，先對采場進行測量進行數(shù)據(jù)采集，或者對原有數(shù)據(jù)進行收集整理，完善制作采場數(shù)據(jù)庫所需要的表格，進而利用采場輪廓線建立起采場三維可視化模型，通過與巷道可視化模型的有機結合，重現(xiàn)采礦工程的布置和開采情況，礦體的展布規(guī)律和礦石品位情況一目了然，有利于指導下一步的探礦和采礦工作。通過采場三維可視化建?？梢粤私獾V區(qū)開采現(xiàn)狀，指導制訂后期探礦和采礦計劃，從而避免因探礦工程布置不合理而出現(xiàn)的資源浪費和生產(chǎn)安全事故。

4塊體模型賦值

通過剖面法建立起礦區(qū)實體模型，三維可視化建模形成的實體模型只是一個空間實體，對實體量化賦值之后才能應用于礦山工程研究和實施的技術設計。運用地質(zhì)統(tǒng)計學等方法，根據(jù)空間位置和范圍進行數(shù)據(jù)的計算和統(tǒng)計，建立起礦區(qū)塊體模型，對塊體進行品位、比重等屬性賦值，通過塊體建模的賦值及計算實現(xiàn)了對礦體空間分布到礦體品位分布的掌握，還能快速準確的計算出礦區(qū)的資源儲量。通過塊體模型建立實現(xiàn)了由勘探數(shù)據(jù)向礦體空間數(shù)據(jù)的拓展，實現(xiàn)了對礦體的認識由點、線到體的真正跨越。

5結論

礦體建模與可視化實現(xiàn)了對龐大地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一有效管理，通過數(shù)據(jù)庫的建設，并加以直觀形象地展示，軟件模型的運用降低了礦山品位分析上的技術難度，普通技術人員就可以掌握礦體的形態(tài)及其在空間上的展布規(guī)律。真正實現(xiàn)了礦產(chǎn)勘查手段向系統(tǒng)化、數(shù)字化和多樣化方向發(fā)展，大幅度提高礦山勘查和生產(chǎn)效率。

Surpac軟件提供了功能強大的三維可視化建設的工具和模塊，有多種建模方式供選擇，輕松實現(xiàn)動態(tài)操作。礦體建模與可視化完成后，對進一步探礦工程布置和采礦設計起到重要的指導作用。

礦體的建立和塊體的賦值簡化和精確了礦山儲量計算，可有效地保護礦產(chǎn)資源，使之合理利用，延長礦山服務年限。

參考文獻：

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