彭 斌，陳志曉

(福建省地質(zhì)測繪院，福建 福州 350011)

0 引言

儲量評審是礦政管理的基礎(chǔ)工作，是掌控資源家底的入口關(guān)，評審的質(zhì)量直接關(guān)系到資源儲量數(shù)據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性。但該項工作技術(shù)性強、工作量大，目前仍存在以下問題：(1)審查效率較低：提交儲量評審的礦山儲量報告由不同地質(zhì)勘查單位編制，使用的制圖軟件也不盡相同，儲量報告格式、圖式、圖例等很不規(guī)范。專家審查時，在審閱相關(guān)地質(zhì)資料、校對地質(zhì)報告、核算儲量數(shù)據(jù)等重復(fù)勞動中耗費了大量的時間和精力，評審工作效率受到很大影響[1-2]。(2)會審效果不理想：召開儲量評審會時，通過展示的少數(shù)主要紙質(zhì)圖件，每個專家根據(jù)自身的認(rèn)識在頭腦中形成各自的礦山空間模型，專家之間缺乏一個共同、直觀、可視的三維模型，難以針對礦體的某一具體地質(zhì)現(xiàn)象進行討論并形成一致意見，會審效果不甚理想。(3)核實資料真實性難度大：目前，在進行儲量評審時，因缺乏礦山地質(zhì)礦產(chǎn)儲量資料數(shù)據(jù)庫，評審專家難以快速查詢、調(diào)用礦山勘查開發(fā)中形成的歷史地質(zhì)資料及數(shù)據(jù)，對少數(shù)勘查單位篡改地質(zhì)資料、虛報儲量數(shù)據(jù)的現(xiàn)象很難進行有針對性的對比與核實[3-4]。為適應(yīng)綠色礦政管理要求，提升礦產(chǎn)資源儲量管理水平，促進儲量管理方式的根本性轉(zhuǎn)變，應(yīng)用三維空間信息技術(shù)已成為礦政管理信息化的必然選擇。本文開展了福建省固體礦產(chǎn)儲量三維輔助評審系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用研究，致力于實現(xiàn)資源儲量估算、數(shù)據(jù)空間分析、儲量評審的三維可視化、便捷化和精細(xì)化。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)建設(shè)思路

針對目前礦產(chǎn)資源儲量評審工作中存在審查效率低，評審分歧大，核實資料真實性難度大的問題，結(jié)合儲量評審管理部門的工作需求，基于礦山地質(zhì)礦產(chǎn)儲量三維數(shù)據(jù)庫，以三維虛擬空間為背景開發(fā)固體礦產(chǎn)儲量三維輔助評審系統(tǒng)。系統(tǒng)以滿足儲量管理及評審工作需要為前提，建立空間模型與相關(guān)技術(shù)規(guī)范之間的自動關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)對儲量報告及相關(guān)圖表的智能審查，同時以主流三維礦業(yè)軟件生產(chǎn)的三維模型為主要輸入數(shù)據(jù)，兼容AutoCAD、南方CASS、MapGIS等礦山常用軟件的數(shù)據(jù)格式。

系統(tǒng)首先需建立礦山地質(zhì)礦產(chǎn)儲量三維空間數(shù)據(jù)庫：通過建立儲量三維空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對探(采)礦工程、分析數(shù)據(jù)、礦區(qū)地層、巖性、構(gòu)造等數(shù)據(jù)的快速查詢、對比與分析；實現(xiàn)對礦山勘查開發(fā)中形成的歷史地質(zhì)資料的快速查閱，并通過對比分析，核實送審地質(zhì)資料的真實性。其次要建立礦產(chǎn)儲量空間模型：在對礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)解譯分析的基礎(chǔ)上，通過人工監(jiān)督方式，建立礦山儲量三維空間信息模型，直觀展現(xiàn)礦區(qū)地形、地質(zhì)、構(gòu)造及礦體形態(tài)等空間分布特征，輔助評審專家客觀評判礦體圈連、儲量類型確定、塊段劃分等具復(fù)雜性、多解性的問題,進一步提高評審工作質(zhì)量。最后應(yīng)建立相關(guān)空間關(guān)系：建立礦山儲量三維空間模型與相應(yīng)礦區(qū)地質(zhì)資料、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)地層、相應(yīng)礦種工業(yè)指標(biāo)、勘查網(wǎng)度等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)對資源儲量報告及相關(guān)圖表的智能查錯、糾錯，減少重復(fù)勞動，以提高評審工作效率，確保評審質(zhì)量。

1.2 系統(tǒng)體系架構(gòu)

面向儲量評估中心、儲量處等相關(guān)管理部門的需求，基于三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)，依托計算機軟硬件環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)通信平臺，以信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系及安全體系為保障，采用3DMine和ArcGIS平臺開發(fā)福建省固體礦產(chǎn)儲量三維輔助評審系統(tǒng)。如圖1所示，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層多層構(gòu)架設(shè)計開發(fā)[4-5]。系統(tǒng)建設(shè)采用管理維護為主、共享應(yīng)用為輔的網(wǎng)絡(luò)模式。為保證系統(tǒng)安全性，系統(tǒng)以政務(wù)網(wǎng)為基礎(chǔ)運行平臺和內(nèi)部業(yè)務(wù)辦公環(huán)境。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)部署于Windows Server 2008 64位操作系統(tǒng)中，采用ArcGIS平臺統(tǒng)一生產(chǎn)、管理空間數(shù)據(jù)庫，采用主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle存儲空間、非空間數(shù)據(jù)。系統(tǒng)基于SOA架構(gòu)實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的通信及數(shù)據(jù)交換，通過C/S模式提供儲量評審項目流程化管理、數(shù)據(jù)匯交入庫、圖形操作等功能，同時集成數(shù)據(jù)三維可視、儲量計算及空間分析等核心功能，提供較為豐富的儲量數(shù)據(jù)檢查功能，以滿足儲量評審及礦政管理工作的需要。系統(tǒng)同時兼容其他國內(nèi)外主流三維建模軟件生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，解決礦山企業(yè)不同軟件生成的數(shù)據(jù)格式不兼容問題。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)提供儲量評審項目管理、圖形操作、數(shù)據(jù)檢查、儲量計算、空間分析、評審記錄6大功能。(1)項目管理：對具有數(shù)據(jù)管理權(quán)限的用戶提供新建評審項目、創(chuàng)建評審初始流程、數(shù)據(jù)匯交入庫功能，對具有數(shù)據(jù)下載權(quán)限的用戶提供數(shù)據(jù)下載功能，對評審項目歷史數(shù)據(jù)提供補錄和管理功能，支持對相關(guān)地質(zhì)編寫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、地層標(biāo)準(zhǔn)、圖示圖例標(biāo)準(zhǔn)的查詢；(2)圖形操作：提供圖形瀏覽、圖層管理、剖面切割及點線編輯等操作；(3)數(shù)據(jù)檢查：這是系統(tǒng)的核心部分，提供數(shù)據(jù)完整性檢查、圖文一致性檢查、礦權(quán)范圍檢查等數(shù)據(jù)檢查功能，輔助專家開展儲量評審工作；(4)儲量計算：提供基于礦床儲量三維空間模型的儲量估算功能，可快速計算礦體儲量，并支持計算結(jié)果輸出；(5)空間分析：提供勘查類型參數(shù)分析、工業(yè)指標(biāo)分析、涌水量分析等空間分析功能，為專家作出合理的判斷提供參考；(6)評審記錄：支持在評審的過程中對評審項目記錄建議或意見，并對評審項目進行評分，支持對歷史的評審記錄進行查詢。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)

以計算機軟硬件環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)通信平臺為依托，以信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、數(shù)據(jù)交換體系及安全體系為保障，采用C/S模式，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺開發(fā)了固體礦產(chǎn)儲量三維輔助評審系統(tǒng)[6-11]。圖2中涉及的系統(tǒng)功能模塊均已實現(xiàn)。

圖3 固體礦產(chǎn)儲量三維輔助評審系統(tǒng)應(yīng)用示例

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用效果

針對儲量評審工作中審查效率低、評審分歧大、核實資料真實性難度大的問題，系統(tǒng)基于三維空間可視環(huán)境提供了一系列儲量數(shù)據(jù)檢查、計算分析功能輔助專家進行儲量評審，此外實現(xiàn)了儲量評審項目的流程管理、評審記錄等業(yè)務(wù)功能。

(1)實現(xiàn)儲量數(shù)據(jù)三維可視化：實現(xiàn)礦山地質(zhì)體、探礦工程、礦區(qū)地形、開拓系統(tǒng)、礦床資源儲量、礦石品位等空間信息的可視化展現(xiàn)，可直觀地查看礦山整體地質(zhì)情況，圖3(a)所示為某鐵礦2007年勘探礦體模型、鉆孔工程及礦區(qū)地形模型。

(2)實現(xiàn)儲量數(shù)據(jù)匯交入庫及完整性檢查：根據(jù)地質(zhì)報告和儲量數(shù)據(jù)匯交有關(guān)規(guī)定，系統(tǒng)提供將礦山企業(yè)構(gòu)建的儲量三維空間數(shù)據(jù)庫匯交至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中(圖3(b))，數(shù)據(jù)上傳過程中按照統(tǒng)一的匯交標(biāo)準(zhǔn)對該儲量三維空間數(shù)據(jù)庫進行資料完整性檢查，并輸出檢查報告，如果提交的數(shù)據(jù)有缺失，數(shù)據(jù)入庫流程中斷，并向用戶輸出數(shù)據(jù)補充清單。

(3)實現(xiàn)儲量數(shù)據(jù)精細(xì)核查：系統(tǒng)基于建立的儲量三維空間數(shù)據(jù)庫，集成空間疊合檢查、剖面數(shù)據(jù)檢查、圖文一致性檢查等豐富的數(shù)據(jù)檢查功能，實現(xiàn)探(采)礦工程、分析數(shù)據(jù)、礦區(qū)地層、巖性、構(gòu)造等數(shù)據(jù)的便捷檢查、對比與分析，從不同專業(yè)角度輔助評審專家進行資料數(shù)據(jù)核實。如圖3(c)所示為將礦體三維模型與中段平面圖疊加，礦區(qū)F10斷層對于礦體起到破壞作用，將礦體錯斷，如果發(fā)現(xiàn)礦體連接穿越斷層，應(yīng)引起檢查人員的注意；圖3(d)所示為剖面檢查，針對以往剖面檢查存在重復(fù)性檢查的問題，借助系統(tǒng)提供的自動切割剖面和點擊聚集功能，可以方便地檢查探礦工程信息與地質(zhì)解譯之間的對應(yīng)關(guān)系。由于數(shù)據(jù)間關(guān)系緊密，原始化驗結(jié)果表、剖面顯示的鉆孔樣品化驗結(jié)果與地質(zhì)解譯之間如果出現(xiàn)不一致的地方，亦應(yīng)引起注意。通過空間對比，結(jié)合系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)檢查工具進行數(shù)據(jù)相互驗證、檢查，從而提高了數(shù)據(jù)可靠性。

(4)實現(xiàn)資源儲量便捷計算：系統(tǒng)通過儲量三維模型的空間運算，實現(xiàn)礦床儲量的自動快速計算(如圖3(e)所示)，可按照礦體、儲量類型、水平中段等屬性輸出儲量計算表，并與礦山經(jīng)過蓋章認(rèn)可的資源儲量數(shù)據(jù)報表進行自動比對，核實匯交數(shù)據(jù)的真實性與準(zhǔn)確性，使評審專家從一步一步的檢查計算中解放出來。

(5)實現(xiàn)儲量三維空間分析：系統(tǒng)將事務(wù)性工作與專業(yè)評審相結(jié)合，提供勘查類型參數(shù)分析、工業(yè)指標(biāo)分析、工程間距分析、涌水量分析等功能。以往這些工作是在文本和圖件之間來回計算、分析進行的，常以一維的報告描述、二維的圖件來表達三維的空間對象，相對比較抽象，且由于人與人之間的理解有一定偏差，因此容易造成評審分歧。利用系統(tǒng)提供的三維空間分析功能，節(jié)省了一些基本參數(shù)的計算時間，直接將評審所關(guān)注的數(shù)據(jù)以圖形或表格的形式輸出，為專家作出合理判斷提供直觀、統(tǒng)一的參考依據(jù)，減少評審分歧，提高評審工作效率。圖3(f)為工程間距計算分析示意圖，結(jié)合儲量分類三維投影圖和鉆孔數(shù)據(jù)庫，將礦體見礦點位置投射到分類投影圖的法平面上，根據(jù)不同礦種按照儲量分類標(biāo)準(zhǔn)檢查投影圖上鉆孔的工程間距，對超出規(guī)范工程間距要求的儲量類型高亮顯示，為評審專家提供直觀的超距情況及針對性的討論位置，較好地輔助專家評估儲量分類的合理性。

3 結(jié)論

礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是真三維、多源異構(gòu)、動態(tài)變化的信息，具有極高的幾何形態(tài)和空間關(guān)系復(fù)雜性，依靠常規(guī)手段，難以達到直觀、精細(xì)化和規(guī)范化的儲量評審效果。目前數(shù)字礦山逐步由二維向三維發(fā)展，三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)是構(gòu)建數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對礦產(chǎn)儲量評審工作中審查效率低、評審分歧大、核實資料真實性難度大的問題，根據(jù)儲量評審管理部門的工作需求，以三維虛擬空間為背景開發(fā)建設(shè)了具有實用化前景的固體礦產(chǎn)儲量三維輔助評審系統(tǒng)，提供儲量三維空間數(shù)據(jù)的匯交入庫及管理，支持三維空間環(huán)境下對圈定的礦體進行全方位的空間和屬性檢查、計算與分析，利用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)和資源儲量塊體模型技術(shù)保證儲量數(shù)據(jù)審查的精細(xì)度和準(zhǔn)確性，同時系統(tǒng)較好地確保了對外部數(shù)據(jù)的兼容性。系統(tǒng)拓寬了儲量報告評審思路，提高了儲量評審工作效率，達到了地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)三維可視、儲量估算便捷、審查分析高效的應(yīng)用效果。

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