礦山三維可視化建模的研究與應(yīng)用

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1、（遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧阜新１２３０００）摘要：結(jié)合ＤＩＭＩＮＥ軟件，對(duì)礦山三維可視化建模的方法、流程及應(yīng)用進(jìn)行了研究，分析和解決了三維可視化建模的部分關(guān)鍵技術(shù)?；冢模桑停桑危跑浖?gòu)建出礦山數(shù)字化地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地表模型、礦體模型、井巷模型、品位模型，實(shí)現(xiàn)了礦山的三維可視化建模，對(duì)提高礦山的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理效率具有重要意義。關(guān)鍵詞：礦山數(shù)字化；三維可視化建模；ＤＩＭＩＮＥ；模型應(yīng)用中圖分類號(hào)：Ｎ９４５．１２；Ｐ６２８文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ引言紙質(zhì)資料按照開(kāi)口表、測(cè)斜表、品位表、巖性表形數(shù)字礦山（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｎｅ），是對(duì)真實(shí)礦山及其現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)與數(shù)字化重現(xiàn)，它的核心是一

2、的時(shí)空框架下對(duì)礦山的各類信息進(jìn)行科學(xué)的組織，以便全面、高效、有序地整合和管理異質(zhì)礦山信息。本文基于ＤＩＭＩＮＥ軟件，構(gòu)礦山數(shù)字化地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地表模型、礦體模式進(jìn)行整理，并把整理后的各表轉(zhuǎn)換成ＤＩＭＩＮＥ支持的格式文件導(dǎo)入，各表間依據(jù)“鉆孔名”字段連接，經(jīng)校驗(yàn)、合并、修改錯(cuò)誤后進(jìn)而生成地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。建立的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)可以在ＤＩＭＩＮＥ中進(jìn)行三維顯示，依據(jù)品位字段設(shè)置顯示風(fēng)格進(jìn)行鉆孔的二次解譯，可以很容易的了解礦山地質(zhì)勘探井巷模型、品位模型，并對(duì)三維可視化建模進(jìn)地質(zhì)層位、地質(zhì)品位信息等情況。圖１為應(yīng)用究，建立了真實(shí)礦體的三維模型，在對(duì)各個(gè)模證的基礎(chǔ)做了進(jìn)一步的分析，提出了一

3、些常礦山數(shù)據(jù)信息獲取方法，對(duì)礦山的設(shè)計(jì)具有的現(xiàn)實(shí)意義。ＤＩＭＩＮＥ軟件建立的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)并依據(jù)品位字段生成的鉆孔顯示圖。礦山主要數(shù)字模型的建立礦山三維可視化建模的目的是在計(jì)算機(jī)上重體三維分布形態(tài)，以提供準(zhǔn)確、直觀的礦體三型，用于量算、分析及相關(guān)的設(shè)計(jì)等，其主要化模型包括地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、礦體模型、地表模井巷模型、品位模型等。圖１鉆孔顯示圖地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是將不同的地質(zhì)信息按一定的關(guān)行組合，以表達(dá)完整的鉆孔信息，為品位推地表模型的建立１．２地表模型的常用的建模方式主要有兩種，不規(guī)則三角網(wǎng)（ＴＩＮ）和規(guī)則格網(wǎng)法（Ｇｒｉｄ），相對(duì)于地質(zhì)解譯、儲(chǔ)量運(yùn)算及采礦設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)信

4、規(guī)則格網(wǎng)法模型，不規(guī)則三角網(wǎng)模型能在一個(gè)給其主要通過(guò)搜集地質(zhì)勘探工程資料并在此基進(jìn)行整理得到。將搜集到的地質(zhì)工程資料和定的分辨率下花較少的時(shí)間和空間逼近復(fù)雜地表的原始特征形態(tài)。ＤＩＭＩＮＥ采用ＴＩＮ結(jié)構(gòu)建立收稿日期：２０１１－０５－１９作者簡(jiǎn)介：郭獻(xiàn)濤（１９８５－），男，碩士研究生，主要從事ＧＩＳ在開(kāi)采沉陷中的應(yīng)用研究。劉文生（１９６３－），男，遼寧工程技術(shù)大學(xué)教授，主要從事礦山開(kāi)采災(zāi)害機(jī)理、預(yù)測(cè)與控制技術(shù)和沉陷防治研究工作。地表模型，將礦區(qū)地質(zhì)地形圖及各礦體區(qū)域地質(zhì)地形圖（包括散點(diǎn)高程）或ＡｕｔｏＣＡＤ矢量化地形等高線圖導(dǎo)入到ＤＩＭＩＮＥ系統(tǒng)中，系統(tǒng)依據(jù)每個(gè)點(diǎn)的三

5、維坐標(biāo)，將各個(gè)點(diǎn)聯(lián)結(jié)成相鄰的小三角形，從而形成一個(gè)隨著地表起伏變化的單層模型。圖２為利用ＤＩＭＩＮＥ建立的礦區(qū)地表模型圖。圖３礦體實(shí)體線框模型圖１．３．２塊段品位模型塊段品位模型實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)包括巖石類型、品位分布以及密度等相關(guān)信息，它是在三維空間內(nèi)將礦床按照一定的尺寸將礦床劃分為單元塊，然后依據(jù)已知的樣品推估各單元塊的品位。塊段模型估值前需先創(chuàng)建空塊段模型，空塊段模型的大小要保證能充分包含建立的礦體線框模型，ＤＩＭＩＮＥ可用軟件提供的最小外圖２地表模型礦體模型礦體模型的表達(dá)一般選用數(shù)值模型、幾何模型和體模型。其中數(shù)值模型主要包括斷面模型、網(wǎng)格模型和塊

6、段模型等，依據(jù)模型為載體，對(duì)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)中的品位估值是其研究的出發(fā)點(diǎn)，其不足之處是在表示地質(zhì)構(gòu)造和礦體邊界方面存在著明顯的誤差。幾何模型包括表面模型、線框模型、及實(shí)體模型等，它是利用幾何造型技術(shù)對(duì)礦體空間幾何形態(tài)進(jìn)行描述，并未涉及礦體內(nèi)部信息；對(duì)于品位的估值，則利用數(shù)值模型實(shí)現(xiàn)。體模型是為解決運(yùn)用混合模型（幾何模型與數(shù)值模型結(jié)合）表達(dá)礦體時(shí)需要進(jìn)行模型間轉(zhuǎn)化這個(gè)問(wèn)題提出的，它是利用體視化技術(shù)表示的礦化模型，能實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與各種屬性的顯示與描述。ＤＩ－ＭＩＮＥ采用實(shí)體模型與塊段模型結(jié)合的混合模型來(lái)表達(dá)礦體，即用實(shí)體模型描述礦體形態(tài)、用塊段模型描述礦體的品位分布。１

7、．３．１礦體實(shí)體模型礦體實(shí)體模型實(shí)際上是封閉的線框模型，它的創(chuàng)建需要地質(zhì)解譯線，解譯線來(lái)源于鉆孔地質(zhì)解譯或礦山已有的剖面線和中段輪廓線。對(duì)于沒(méi)有地質(zhì)剖面的新建礦山，可通過(guò)解譯各個(gè)勘探線１．３包功能建立覆蓋礦體線框模型的矩形塊段模型?？諌K模型創(chuàng)建后就可依據(jù)已建立的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知品位、巖性、層位信息為實(shí)體內(nèi)的單元塊賦值，賦值的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)插值的過(guò)程。礦體實(shí)體模型與塊段品位模型的結(jié)合１．３．３礦體實(shí)體模型和礦體品位模型建立后，需將二者結(jié)合成混合模型進(jìn)行礦體品位和產(chǎn)狀分布信息的表達(dá)，其實(shí)質(zhì)就是保留礦體內(nèi)部的塊段模型，而把礦體以外的塊段單元體刪除。在ＤＩＭＩＮＥ中