赫天樞

（黑龍江省齊齊哈爾地質(zhì)勘查總院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

礦產(chǎn)資源作為全人類賴以生存、全世界賴以延續(xù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)力的主要組成元素。工業(yè)化進(jìn)程的長遠(yuǎn)發(fā)展是以礦產(chǎn)資源的巨量損耗為基礎(chǔ)的，當(dāng)代信息化社會(huì)的發(fā)展也離不開礦產(chǎn)資源，但其不可再生性、損耗性以及區(qū)域分布不均等特征，使其越來越難以發(fā)揮作用[1]。最近幾年，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，GIS、GPS等地理信息技術(shù)的出現(xiàn)發(fā)揮了重要作用。其中，數(shù)字礦山中至關(guān)重要的構(gòu)建部分——礦山地質(zhì)勘查三維建模，其本質(zhì)上就是通過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，在傳統(tǒng)三維建模的基礎(chǔ)上，把空間信息分析、地質(zhì)構(gòu)造解析以及圖文可視工具等工作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，用于礦山實(shí)際地質(zhì)勘查分析的新技術(shù)。其不單可以迅速還原出礦山地質(zhì)實(shí)景的三維信息，還能將礦山綜合、全面的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)的敘述。而其因更為精準(zhǔn)這一優(yōu)勢，可以為礦山日常生產(chǎn)狀況提供科學(xué)、合理的空間數(shù)據(jù)以及定量分析，進(jìn)而建構(gòu)出多元化、跨學(xué)科以及多層次干預(yù)的礦山三維地質(zhì)建模，為有關(guān)工程研究提供夯實(shí)的基礎(chǔ)。

1 礦山地質(zhì)勘查三維建模

1.1 礦山空間信息特征搜集

礦山三維地質(zhì)建模主要是用于礦山地質(zhì)構(gòu)造及人工建造工程的建模，進(jìn)而有利于礦山全景三維立體的觀察、解析和管理[2]。比如，礦體、地質(zhì)構(gòu)造、斷裂帶、鉆孔等一系列工作中，均需要借助三維建模的方法來對其全景數(shù)據(jù)模擬提供一個(gè)立體化的基礎(chǔ)模型。靜態(tài)景觀的建模相較而言比較簡單便捷，然而絕大多數(shù)的礦山生產(chǎn)活動(dòng)和工程建造都需要長時(shí)間的持續(xù)，其在空間上無法始終保持靜態(tài)實(shí)體，所以將其歸類為GIS不可直接進(jìn)行敘述的數(shù)據(jù)模型，也為礦山地質(zhì)三維建模添加了諸多困難。基于這種情況，絕大多數(shù)狀況下選擇將地質(zhì)建模外隨研究目標(biāo)發(fā)生改變的模型和三維建模技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，使其可以朝著更科學(xué)、更合理的礦山動(dòng)態(tài)三維建模方向深入發(fā)展，具體建模內(nèi)容見下圖。

圖1 三維建模內(nèi)容

1.2 三維空間交互操作

進(jìn)行三維模型的建立另一個(gè)必須要實(shí)現(xiàn)的功能就是人機(jī)交互，三維空間交互操作的好壞與對三維立體模型的理解、掌握之間有著非常緊密的關(guān)聯(lián)。三維立體模型中的人機(jī)操作功能具體包括：滿足三維立體圖形在空間上完成幾何轉(zhuǎn)換、任意剖切顯示兩部分內(nèi)容。

三維圖形空間幾何轉(zhuǎn)換。首先平移，圖像平移指的是三維立體模型圖像顯示出來的聚焦區(qū)域從一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移到其他區(qū)域，且發(fā)生位移后，其形狀與大小均不發(fā)生任何改變。

在三維建模設(shè)計(jì)中，利用調(diào)取對象類IDLgr Model中的關(guān)鍵字Translate來完成三維模型平移轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)性效果。其次是旋轉(zhuǎn)，圖像旋轉(zhuǎn)指的是以坐標(biāo)軸為中心，空間三維模型圍繞其中心以任意角度發(fā)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，且旋轉(zhuǎn)之后模型的尺寸、形狀依然保持不變。最后是縮放，圖像縮放即對立體三維模型進(jìn)行放大或縮小操作，換句話說就是實(shí)現(xiàn)空間三維模型局部或全局的比例自由轉(zhuǎn)換，用于滿足對不同的視圖尺寸的要求。在建模設(shè)計(jì)中，選擇利用調(diào)取對象類IDLgr Model中的Scale方法來完成三維立體模型的放大和縮小。

任意剖切顯示。在實(shí)際建模設(shè)計(jì)過程中，可以完成三維立體模型的任意切剖面，滿足全方位、立體化地勘查地質(zhì)體內(nèi)部構(gòu)造特征以及細(xì)節(jié)這個(gè)目的是極其重要的。通過對象類IDLgrVolume中的關(guān)鍵字Cutting_Plane來對三維模型切割面進(jìn)行處理，當(dāng)Cutting_Plane=0表示切割面消除，系統(tǒng)默認(rèn)是不存在切割面的。

2 礦山地質(zhì)勘查定量預(yù)測

通常來說，在對礦山三維立體模型進(jìn)行定量預(yù)測時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生相對應(yīng)的預(yù)測結(jié)果，而這些結(jié)果有必要儲(chǔ)存在專門的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。在對礦化立體模型進(jìn)行構(gòu)建時(shí)只有科學(xué)的礦化立體模型，才可以高質(zhì)量確保礦體立體定量預(yù)測模型構(gòu)建的實(shí)時(shí)性和精確性。為了將三維空間內(nèi)表示在地質(zhì)人員操作繪制的平面圖中的數(shù)據(jù)預(yù)測處理，有必要將三維預(yù)測結(jié)果繪制為二維平面圖。二維平面化的具體操作辦法是：將立體部分根據(jù)其尺寸大小(50m)順著水平方向進(jìn)行切割劃層，形成了一系列的每50m標(biāo)高水平的單元結(jié)構(gòu)，如此一來就完成了三維預(yù)測結(jié)果的二維平面化。這和礦床勘查工作中將三維礦床利用低段地質(zhì)平面圖等二維圖畫來敘述的方法是一樣的。通過AutoCAD軟件的vBA二次研發(fā)功能，從預(yù)測數(shù)據(jù)庫中獲取到準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，對每一單元結(jié)構(gòu)依據(jù)單元實(shí)際垂直坐標(biāo)繪制該單元層內(nèi)立體單元的單元網(wǎng)格，并在每一一個(gè)單元格中精準(zhǔn)標(biāo)明單元部位的礦化指標(biāo)求取值、礦化指標(biāo)預(yù)測值、含礦指標(biāo)預(yù)估。按該方法繪制的分層單元網(wǎng)格以及預(yù)測結(jié)果圖，一律統(tǒng)稱為礦體立體定量預(yù)測單元礦化指標(biāo)預(yù)估圖，簡而言之，即單元預(yù)測圖。單元預(yù)測圖標(biāo)注了每一個(gè)立體單元的實(shí)際位置、礦化指標(biāo)以及含礦指標(biāo)的預(yù)估值等數(shù)據(jù)，可用于直接預(yù)測礦區(qū)深遠(yuǎn)部位的尋礦勘查，但因?yàn)閰^(qū)域地理的不同，地質(zhì)操作人員在直接獲取預(yù)測結(jié)果概貌方面尚存有不便，但并不影響大局。

3 結(jié)論

本文對礦山地質(zhì)勘查三維建模與定量預(yù)測進(jìn)行分析，依托露天開采礦山勘查機(jī)制，根據(jù)三維建模的反饋與分析，對其進(jìn)行定量預(yù)測，實(shí)現(xiàn)本文研究。希望本文的研究能夠?yàn)榈V山地質(zhì)勘查三維建模與定量預(yù)測的方法提供理論依據(jù)。