基于Surpac的礦區(qū)三維地質(zhì)模型的構(gòu)建

胡惠菱

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

一、建立礦體的方法

模擬礦體即為實體最直接的應(yīng)用，Surpac軟件提供了許多構(gòu)建礦體的方法，使得建模的物體在視覺上形成了一種三維狀態(tài)(Yue Rong Zhang,YongWang,Cheng De Li,2012)。連接實體模型不同的三角構(gòu)建方法:合并法、剖面線法、以及相連段法等等(田小甫等，2012)。

(一)剖面線法

將個勘探線剖面圖的勘探線提取出來，添加到同一一個三維操作空間;然后依據(jù)勘探線的走勢在同-礦體的相鄰勘探線之間建立起三角網(wǎng)，最后通過封閉礦體的兩端來形成礦體。

(二)合并法

當(dāng)創(chuàng)建的礦體為水平或扁平時使用該法。首先分別建立礦體上、下面模型，然后生成上下面的邊界線，在上下邊界之間構(gòu)建三角網(wǎng)，最后合并上述三個文件形成礦體的實體。

(三)相連段法

主要在一系列礦體的輪廓線，輔助線之間連三角網(wǎng)，不一定是勘探線或者邊界線。這種方法適用于各種復(fù)雜的情況，創(chuàng)建出各種復(fù)雜實體。

二、基于Surpac實體模型的構(gòu)建

構(gòu)建3DM一般可以分為以下四個步驟(池秀文等2009)：(1)提取繪制線串，對線串進行編輯，清理線串的圖層；(2)通過連接線串，建立三角網(wǎng)；(3)DTM切割形成實體；(4)定義、編輯實體模型的屬性。

在礦山的生產(chǎn)管理之中采場實體模型的構(gòu)建是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，本文以重慶秀山縣老田莊錳礦區(qū)采場為研究對象，以實測的CAD圖為采場各個分層實體模型的主要原始資料。經(jīng)過實際操作過程中的總結(jié)研究，建立老田莊錳礦區(qū)的各個分層實體模型。

(一)數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于Surpac軟件的數(shù)據(jù)顯示問題，因此需要對收集到的原始地質(zhì)資料進行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成Surpac可識別的數(shù)據(jù)格式，進行線段的處理。具體步驟為：①采場分層提取剖面線；②格式轉(zhuǎn)換；③線串的重編號；④對提取的線圖層進行清理，當(dāng)圖層中含有重復(fù)段、重復(fù)點、較差點則難以形成正確的DTM文件，因此要分別進行檢測刪除；⑤分別對圖層進行校正(x、y、z坐標(biāo)分別對應(yīng)到實際坐標(biāo)值)，每個剖面取表面的兩個鉆孔點來進行校正，鉆孔點的選取要在靠近剖面線的同時距離最大化。⑥提取單一地層線。

(二)構(gòu)建DTM

經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理之后需要對處理好的線串文件進行進一步的編輯，構(gòu)建實體模型，具體步驟如下：①由當(dāng)前層創(chuàng)建DTM，由于自動創(chuàng)建DTM往往會存在較多的三角網(wǎng)驗證問題，因此可以采取手動建立的方法創(chuàng)建DTM；②構(gòu)建地質(zhì)體盒子：其中盒內(nèi)主要用于切割生成實體的范圍，外盒則用于地層的擴展，生成滿足內(nèi)盒切割的全展布地層。構(gòu)建內(nèi)框矩形，由于建立的內(nèi)盒需要將地層線全部框起來，因此需要考慮到地層線的剖面深度，進行線串的運算，調(diào)整內(nèi)框上下線的高度，通過內(nèi)框線建立三角網(wǎng)；構(gòu)建出內(nèi)盒地質(zhì)體。同樣的方法構(gòu)建外框，外框應(yīng)大于內(nèi)框，構(gòu)建完成之后分別將地層以外框為邊界進行延申。③構(gòu)建地層模型，將延申后的地層面與內(nèi)盒拉到同一圖層依次進行分割，保存切割模塊。

(三)構(gòu)建3DM

3DM的構(gòu)建主要是對延申面進行切割，在這個過程中會出現(xiàn)內(nèi)盒地質(zhì)體不閉合的情況，此時應(yīng)對三角網(wǎng)進行實體修補，采用實體修補工具，當(dāng)驗證錯誤為0時則三角網(wǎng)完成，3DM構(gòu)建成功。

(四)模型的展示與剖切

通過對相應(yīng)地層年代進行編號與配色，最終建立出秀山縣老田莊錳礦區(qū)地層模型。

秀山縣錳礦區(qū)地層模型圖(3D視角)

秀山縣錳礦區(qū)地層模型圖剖面圖

三、結(jié)論

本文分析和研究了如何在Surpac軟件中建立秀山縣老田莊錳礦區(qū)的三維地質(zhì)模型。詳細闡述了重慶市秀山縣老田莊錳礦區(qū)礦體的三維實體模型構(gòu)建的主要流程，主要成果如下:

(1)結(jié)合重慶市秀山縣老田莊錳礦區(qū)的具體地質(zhì)情況，構(gòu)建了秀山縣老田莊錳礦區(qū)的地層模型，對各地層分別進行編號和顯示，有助于直觀的觀察各地層的分布情況，同時通過對各地層的不同顏色顯示來展現(xiàn)出礦區(qū)巖層的走向和傾向等信息;

(2)對實體模型在Surpac的建立過程中遇到的問題列出了詳細的解決過程，主要是三角網(wǎng)無效和出現(xiàn)的三角網(wǎng)不閉合等情況;

(3)建立的礦區(qū)實體模型可以進行任意軸線和角度的切割，通過切割可以對老田莊錳礦區(qū)進行一個剖面圖的顯示;

(4)模型按照三維地質(zhì)建模的標(biāo)準(zhǔn)和地質(zhì)建模的標(biāo)準(zhǔn)通過平面地質(zhì)圖來建立，具有一定的可靠度和精確度，可以對礦山的設(shè)計和管理提供一定的輔助。