基于GIS的礦山三維地質(zhì)建模方法研究

羅建銘,田雛青

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地質(zhì)信息中心,南京 210007）

基于GIS的礦山三維地質(zhì)建模方法研究

羅建銘,田雛青

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地質(zhì)信息中心,南京 210007）

近年來GIS技術作為關鍵的空間信息方法，被廣泛應用于地理信息相關的多門類行業(yè)。其中，礦山三維地質(zhì)建模主要是在傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎上，吸收了大量先進的科學信息技術，并有效利用地質(zhì)建模軟件構建出基于GIS的多元化、多方法的新型三維地質(zhì)建模方法，其能夠在一定程度上保持礦山數(shù)據(jù)在空間與時間上的統(tǒng)一，提高礦山管理的數(shù)字化程度，使其生產(chǎn)過程能夠更加的安全、可靠。本文主要圍繞應用GIS的礦山三維地質(zhì)建模方法進行了探討分析，以期能夠為相關工作人員的后續(xù)工作提供一些借鑒意義。

礦山；GIS；三維地質(zhì)；建模方法

1 前言

近年來，隨著信息技術的高速發(fā)展，GIS地理信息技術發(fā)揮了巨大作用。其中，數(shù)字礦山中重要的組成部分礦山三維地質(zhì)建模，其實質(zhì)上便是利用計算機信息技術，基于傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎上，將空間信息管理、地質(zhì)構造以及圖形可視工具等工作進行有效結合，用于礦山實際地質(zhì)分析的新技術。其不僅能夠快速的還原礦山地質(zhì)實際三維信息，還可以將礦山全面的地質(zhì)構造進行細致的表述。而其因更為精準這一特點，能夠為礦山日常生產(chǎn)情況提供科學、合理的空間數(shù)據(jù)以及定性與定量分析，進而構建出多元化、多方法集成以及多層次干預的礦山三維地質(zhì)建模，為相關工程的研究發(fā)展提供堅實的基礎。

2 地表模型構建實例

在本文研究中對某地區(qū)煤田展開分析。該地區(qū)煤田面積在11.7K㎡左右，且井田走向長度約在5.2km，傾斜寬度則為1.9km。對該地區(qū)井田周邊低層環(huán)境進行了解，其屬于沉積環(huán)境，且該地區(qū)斷層相對較少，但褶皺較多。因該井田周邊環(huán)境溝谷深壑，地勢較為險峻，所以在本文研究中著重對該井田二層展開分析，其示意圖如圖1：

圖1 研究工作面及巷道空間模型示意圖

3 基于GIS的礦山三維地質(zhì)建模研究

3.1 礦山空間信息特征

礦山三維地質(zhì)建模主要是用于礦山自然地質(zhì)構造以及人工進行建造的工程進行建模，進而方便全景三維立體視察、分析及管理]。例如，礦體、地質(zhì)構造、斷裂層、工程鉆孔打洞等工作，都需要利用三維地質(zhì)建模方法來對其實際數(shù)據(jù)模擬提供一個立體的基礎模型。靜態(tài)事物的建模都比較簡單方便，但是大部分情況下礦山都需要持續(xù)進行生產(chǎn)與工程建設，其在空間上沒有辦法保持靜態(tài)實體，因此其屬于GIS不可直接描述的數(shù)據(jù)模型，也為地質(zhì)建模增添了許多困難?；诖朔N情景，多數(shù)情況將地質(zhì)建模外隨研究目的發(fā)生改變的模型與三維地質(zhì)建模技術進行耦合，使其能夠向更先進的礦山動態(tài)三維地質(zhì)建模技術深入。

3.2 采前地質(zhì)建模問題

礦山三維地質(zhì)建模較常會受動采動這一因素的作用而出現(xiàn)各種各樣不確定的問題，對此，需要提前對采前地質(zhì)建模進行有效的控制。在進行礦山三維建模前，需要收集其鉆孔、勘測以及其他工程中全部數(shù)據(jù)，同時還可以掌握工程中空間或非空間、立體或非立體的信息。但采集過程中可能出現(xiàn)的錯誤信息，因此需要對數(shù)據(jù)進行對比，保證空間數(shù)據(jù)間相互關系的統(tǒng)一。其建模流程如步驟為：

（1）數(shù)據(jù)源采集。采前地質(zhì)建模數(shù)據(jù)是收集鉆孔數(shù)據(jù)、地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)以及其他工程相關數(shù)據(jù)，并且將其與實際礦山地質(zhì)生產(chǎn)或工程目的進行合理的結合，利用先進科學技術建立出符合礦山發(fā)展方向的數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)處理。進行建模地質(zhì)圖時明確坐標系，然后利用模型軟件將采集到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，使其在GIS基礎下有效描述，最終生成相應的地質(zhì)曲面。

（3）地質(zhì)空間模型。基于GIS空間地質(zhì)模型的建造過程，其主要是先進行工程數(shù)據(jù)采取，之后利用制圖軟件將復雜多樣的地質(zhì)結構進行處理，并且保證其處理所得數(shù)據(jù)格式能夠被GIS識別。

3.3 面向?qū)ο蟮木酆吓缮?/p>

三維立體空間在進行客觀世界的描述時，通常會采用三種對象模型方法來進行描述，而面向?qū)ο蟮木酆吓缮ㄗ鳛閷ο竽Ｐ头椒ǖ膶嶋H體現(xiàn)，能夠用于處理GIS不可描述的數(shù)據(jù)模型。其通過將模型分為基礎模型與應用模型兩大部分，對其進行分別表述。其中基礎模型是利用循環(huán)聚合后的聚合實體構建而成，而應用模型則是通將基礎模型上附加條件派生。

4 結束語

綜上所述，礦山地質(zhì)構造復雜多樣，基于地理信息系統(tǒng)的礦山三維地質(zhì)建模新方法可在一定程度上根據(jù)GIS描述情況，將空間源數(shù)據(jù)分為可描述模型與不可描述模型兩種。礦山三維模型能夠在先進的科學信息技術的支持下，有效利用計算機等設備以及制圖軟件，來進行相關工程地質(zhì)建模工作。在這一過程中，需要嚴格遵守相關規(guī)定中的標準，有效結合礦山實際地質(zhì)情況來，用于實現(xiàn)礦山生產(chǎn)工程的可持續(xù)化發(fā)展，這對提升社會經(jīng)濟效益具有非常現(xiàn)實的意義。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.060

羅建銘（1988-）,男,福建三明人,本科,助理工程師,從事地質(zhì)礦產(chǎn)信息化、地質(zhì)三維建模、GIS二次開發(fā)等相關的研究與應用工作。