基于Voxler 的礦區(qū)三維信息顯示方法

楊 超，李紅超

（1.河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北 唐山 063000；2.河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，河北 石家莊 050011）

隨著對一個(gè)礦區(qū)調(diào)查的不斷深入，物探、化探和地質(zhì)方面的信息不斷的積累，對該礦區(qū)的認(rèn)識(shí)也應(yīng)該由量變轉(zhuǎn)化為質(zhì)變。面對著豐富的信息和龐大的數(shù)據(jù)，往往會(huì)使得原來的一維曲線統(tǒng)計(jì)規(guī)律更加可信，二維剖面更加精細(xì)，但如果沒有更有效便捷的手段，則無法將對這數(shù)據(jù)些認(rèn)識(shí)上升到三維空間。Voxler 可為數(shù)據(jù)資料的三維可視化成圖提供一條便捷的途徑。

由于Voxler 操作界面友好、成圖快捷、三維可視等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸受到廣大學(xué)者注意。在金屬探礦方面，王家俊和楊炳南[1]在探測礦區(qū)深部是否具有鉛鋅礦體時(shí)，利用Voxler 對數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模和三維網(wǎng)格化，識(shí)別和區(qū)分孤立閉合假異常，達(dá)到了解不同高程的電性變化規(guī)律和異常體的空間展布特征的目的。王增科[2]利用Voxler 針對富家塢銅鉬礦床鉆探巖性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理及快速成圖分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。此外，Voxler 在其他領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，有學(xué)者利用其進(jìn)行三維分析功能，實(shí)現(xiàn)了煤礦礦井中瞬變電磁超前探測異常解釋三維可視化，提高了超前探測資料的解釋精度，為礦井水害治理提供了保證[3，4]。在地質(zhì)構(gòu)造探測解釋方面，利用Voxler 可將研究區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維插值，利用三維等值面形象的刻畫地質(zhì)體在三維空間上的電性差異，從而提高地質(zhì)研究的精度[5，6]。

1 軟件介紹與實(shí)例應(yīng)用

1.1 Voxler 軟件介紹

Voxler，與suffer 同源于Golden Software 公司。其功能強(qiáng)大，界面簡單，易于掌握。Voxler 與suffer 對比有與suffer 類似的功能，可以進(jìn)行二維的插值和剖面及平面的顯示，但Voxler 增加了三維的插值功能，以及在3D 基礎(chǔ)上的平移變換和運(yùn)算疊加，對于插值后的三維數(shù)據(jù)體的顯示方式就比二維的更加豐富了也更加直觀了。

如圖1～4，在處理物、化探數(shù)據(jù)處理時(shí)比較實(shí)用。首先三維空間的單點(diǎn)數(shù)據(jù)（圖1）可以直接顯示，如鉆孔樣品的化學(xué)元素分析，或者磁異常信息等，可以將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示為可以調(diào)節(jié)大小的色階顆粒。對單點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，就能夠獲得三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)體，三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)可以進(jìn)行切片和等值曲面的顯示。最后綜合顯示圖則能觀察到數(shù)據(jù)在三維空間的分布特征。

1.2 實(shí)例應(yīng)用

為了正好的驗(yàn)證及顯示Voxler 在物、化探數(shù)據(jù)處理的的使用想過，本文將某地區(qū)地面磁法數(shù)據(jù)和鉆孔信息進(jìn)行了的3D 顯示與分析某地區(qū)共有30 條90°測量剖面，測區(qū)形狀為1.7 km×1.45 km。如圖5 所示，該地區(qū)南部有較好的成礦異常帶。

對每條剖面用武漢地質(zhì)大學(xué)的magis 軟件做了視磁化強(qiáng)度成像的反演，反演深度為800m，這樣就獲得了1.7 km×1.45 km×0.8 km 的立方視磁化強(qiáng)度數(shù)據(jù)體。在Voxler 界面下選擇導(dǎo)入數(shù)據(jù)，文件格式為txt 文本格式即可，分為四列分別為X、Y、Z 坐標(biāo)和D 視磁化強(qiáng)度值。接著對該數(shù)據(jù)的處理流程為：平移變換到標(biāo)準(zhǔn)位置—網(wǎng)格化—（生成等值曲面、切片），最后地表磁異常等值線、地形信息、地質(zhì)剖面圖以及測井等信息導(dǎo)入并鑲嵌配準(zhǔn)到該數(shù)據(jù)體上，使其更加直觀。

如圖6 所示視磁化強(qiáng)度進(jìn)行了等值曲面、和切片顯示，左側(cè)為視磁化強(qiáng)度色階單位為E-3A/m。并附上地表磁異常等值線，右側(cè)為磁異常色階單位為nT，地表磁異常等值線用線條顯示以免造成遮擋。

東部異常區(qū)在圖5中對應(yīng)②、③號(hào)異常位置已經(jīng)見礦，由圖6可見西部異常區(qū)在地下有與東部類似的成礦結(jié)構(gòu)，現(xiàn)對西部異常區(qū)設(shè)計(jì)了鉆孔進(jìn)一步調(diào)查，鉆孔及地質(zhì)剖面位置見圖7，見礦情況見圖8。

圖8 中淺色為根據(jù)視磁化強(qiáng)度推測礦體，深色為地質(zhì)人員根據(jù)鉆孔編錄推測礦體。兩推測礦體產(chǎn)狀差異較大，但位制吻合，ZK1 兩側(cè)僅設(shè)計(jì)鉆孔未能施工，根據(jù)視磁化強(qiáng)度沿走向形態(tài)判斷如果礦體為地質(zhì)人員根據(jù)鉆孔編錄所推測產(chǎn)狀，其沿傾向的延伸范圍應(yīng)在較小范圍內(nèi)。

如果僅結(jié)合圖5 平面剖面圖和圖8 地質(zhì)剖面圖在二維上分析，解釋人員可能獲得以下較模糊的結(jié)論：該礦體近南北走向，且北部埋深較淺，南部較深，近直立，稍微向西傾，這些在圖5平面剖面圖上可以看出；該礦體成多條，且產(chǎn)狀有變化，并非都呈近直立，底部埋深不超過300m，這些在圖8 地質(zhì)剖面圖中可以看出。解釋人員將這些結(jié)論組織在一起進(jìn)行礦體的推斷，這就要求解釋人員對礦體進(jìn)行空間的想象，兼顧水平方向的特征和垂直方向的特征，而特征較復(fù)雜的礦體使常解釋人員顧此失彼產(chǎn)生迷惑。三維成像將這些特征集于一體清晰明朗便于解釋人員的分析。圖9 便將水平的磁測所轉(zhuǎn)化的視磁化強(qiáng)度與測井資料結(jié)合在一起。

圖9 可以看出：①礦體北部埋深淺向南埋深逐漸增加。②ZK1 打在視磁化強(qiáng)度為6 A/m 等值面泡體西側(cè)，大多數(shù)矢量線指向泡體外側(cè)，由此推測下一步重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域應(yīng)落在該鉆孔東側(cè)。③由鉆孔的見礦深度可以看出mags 軟件在視磁化強(qiáng)度反演中對礦體頂部反應(yīng)較準(zhǔn)確，而礦體底部有向基底拉伸的情況，而這一情況應(yīng)為反演算法所致應(yīng)視為普遍的。

2 結(jié)論

對三維數(shù)據(jù)的變換操作和成圖渲染構(gòu)成了Voxler 的3D 信息顯示功能，與其他3D 輔助軟件相比具有操作簡單，流程清楚的特點(diǎn)。Voxler 能有效直觀的將礦區(qū)內(nèi)多種信息匯總在一起綜合分析，并在多種信息的相互驗(yàn)證方面起到較好的輔助做用。

在對某礦區(qū)物探數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，將水平信息與垂直信息基于一體便于分析礦體的特征，礦體北淺南深的分布情況十分清晰，鉆孔打在礦體主體以西也較為明確。此外，視磁化強(qiáng)度的反演算法明顯存在使礦體底部向基底拉伸的效應(yīng)。