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(lái)GIS技術(shù)作為關(guān)鍵的空間信息方法，被廣泛應(yīng)用于地理信息相關(guān)的多門(mén)類(lèi)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(chǔ)上，吸收了大量先進(jìn)的科學(xué)信息技術(shù)，并有效利用地質(zhì)建模軟件構(gòu)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(shí)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(guò)程能夠更加的安全、可靠。本文主要圍繞應(yīng)用GIS的礦山三維地質(zhì)建模方法進(jìn)行了探討分析，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)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(lái)，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，GIS地理信息技術(shù)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(shí)質(zhì)上便是利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，基于傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)上，將空間信息管理、地質(zhì)構(gòu)造以及圖形可視工具等工作進(jìn)行有效結(jié)合，用于礦山實(shí)際地質(zhì)分析的新技術(shù)。其不僅能夠快速的還原礦山地質(zhì)實(shí)際三維信息，還可以將礦山全面的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行細(xì)致的表述。而其因更為精準(zhǔn)這一特點(diǎn)，能夠?yàn)榈V山日常生產(chǎn)情況提供科學(xué)、合理的空間數(shù)據(jù)以及定性與定量分析，進(jìn)而構(gòu)建出多元化、多方法集成以及多層次干預(yù)的礦山三維地質(zhì)建模，為相關(guān)工程的研究發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 地表模型構(gòu)建實(shí)例

在本文研究中對(duì)某地區(qū)煤田展開(kāi)分析。該地區(qū)煤田面積在11.7K㎡左右，且井田走向長(zhǎng)度約在5.2km，傾斜寬度則為1.9km。對(duì)該地區(qū)井田周邊低層環(huán)境進(jìn)行了解，其屬于沉積環(huán)境，且該地區(qū)斷層相對(duì)較少，但褶皺較多。因該井田周邊環(huán)境溝谷深壑，地勢(shì)較為險(xiǎn)峻，所以在本文研究中著重對(duì)該井田二層展開(kāi)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(gòu)造以及人工進(jìn)行建造的工程進(jìn)行建模，進(jìn)而方便全景三維立體視察、分析及管理]。例如，礦體、地質(zhì)構(gòu)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(lái)對(duì)其實(shí)際數(shù)據(jù)模擬提供一個(gè)立體的基礎(chǔ)模型。靜態(tài)事物的建模都比較簡(jiǎn)單方便，但是大部分情況下礦山都需要持續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)與工程建設(shè)，其在空間上沒(méi)有辦法保持靜態(tài)實(shí)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(shù)進(jìn)行耦合，使其能夠向更先進(jìn)的礦山動(dòng)態(tài)三維地質(zhì)建模技術(shù)深入。

3.2 采前地質(zhì)建模問(wèn)題

礦山三維地質(zhì)建模較常會(huì)受動(dòng)采動(dòng)這一因素的作用而出現(xiàn)各種各樣不確定的問(wèn)題，對(duì)此，需要提前對(duì)采前地質(zhì)建模進(jìn)行有效的控制。在進(jìn)行礦山三維建模前，需要收集其鉆孔、勘測(cè)以及其他工程中全部數(shù)據(jù)，同時(shí)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(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，保證空間數(shù)據(jù)間相互關(guān)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(cè)數(shù)據(jù)以及其他工程相關(guān)數(shù)據(jù)，并且將其與實(shí)際礦山地質(zhì)生產(chǎn)或工程目的進(jìn)行合理的結(jié)合，利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)建立出符合礦山發(fā)展方向的數(shù)據(jù)庫(kù)。

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

（3）地質(zhì)空間模型?；贕IS空間地質(zhì)模型的建造過(guò)程，其主要是先進(jìn)行工程數(shù)據(jù)采取，之后利用制圖軟件將復(fù)雜多樣的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，并且保證其處理所得數(shù)據(jù)格式能夠被GIS識(shí)別。

3.3 面向?qū)ο蟮木酆吓缮?/p>

三維立體空間在進(jìn)行客觀世界的描述時(shí)，通常會(huì)采用三種對(duì)象模型方法來(lái)進(jìn)行描述，而面向?qū)ο蟮木酆吓缮ㄗ鳛閷?duì)象模型方法的實(shí)際體現(xiàn)，能夠用于處理GIS不可描述的數(shù)據(jù)模型。其通過(guò)將模型分為基礎(chǔ)模型與應(yīng)用模型兩大部分，對(duì)其進(jìn)行分別表述。其中基礎(chǔ)模型是利用循環(huán)聚合后的聚合實(shí)體構(gòu)建而成，而應(yīng)用模型則是通將基礎(chǔ)模型上附加條件派生。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，礦山地質(zhì)構(gòu)造復(fù)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(jìn)的科學(xué)信息技術(shù)的支持下，有效利用計(jì)算機(jī)等設(shè)備以及制圖軟件，來(lái)進(jìn)行相關(guān)工程地質(zhì)建模工作。在這一過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定中的標(biāo)準(zhǔn)，有效結(jié)合礦山實(shí)際地質(zhì)情況來(lái)，用于實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)工程的可持續(xù)化發(fā)展，這對(duì)提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

[1]申曉丹,陳超,孟浩燦.基于3DMine的礦山三維地質(zhì)建模研究進(jìn)展[J].化工礦物與加工,2017,46(04):34-37.

[2]邵亞建,饒運(yùn)章,何少博.基于3DMine軟件的復(fù)雜礦體三維建模及儲(chǔ)量估算[J].有色金屬科學(xué)與工程,2016,7(04):98-102.

[3]楊文環(huán),尹璐,孫久運(yùn).礦山鉆孔數(shù)據(jù)三維地層建模與可視化[J].金屬礦山,2015(10):130-134.

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(kāi)發(fā)等相關(guān)的研究與應(yīng)用工作。