孫浩展

（金誠信礦山工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100071）

3DMine軟件的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主要為模塊，其模塊中就包含了三維核心、地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、表面模型、塊體模型、線框模型以及采礦設(shè)計(jì)模塊。軟件本身可實(shí)現(xiàn)從二維到三維界面的快速轉(zhuǎn)換，并在界面結(jié)構(gòu)上構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立一套完整的數(shù)據(jù)遞進(jìn)共享機(jī)制，在地質(zhì)軟件設(shè)計(jì)模式應(yīng)用方面具有顯著作用。

1 3DMine軟件模塊的基本構(gòu)成分析

如前言所述，3DMine軟件中的模塊內(nèi)容非常豐富，以下將進(jìn)行逐一分析。

首先是核心模塊，核心模塊擁有友好界面，其功能強(qiáng)大，可建立一套三維顯示與瀏覽平臺，它完全集成了數(shù)據(jù)可視化內(nèi)容與可編輯的真實(shí)環(huán)境內(nèi)容。當(dāng)然，核心模塊所承擔(dān)的紐帶作用也非常明確，它可將多種類型的空間數(shù)據(jù)疊加起來并形成真彩渲染形式，保證模塊在不同角度實(shí)現(xiàn)靜態(tài)或動態(tài)剖切過程。一般來說，3DMine軟件模塊中的三維線段內(nèi)部填充內(nèi)容是非常豐富的，它能夠?qū)崿F(xiàn)三維可視化優(yōu)化，在三維建模方面也追求利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)現(xiàn)礦區(qū)資源量品位估值，實(shí)現(xiàn)資源量估算。它所建立的是一套完整的、三維環(huán)境下的礦體模型與礦床邊界，它能夠?qū)Σ删蚬こ虒?shí)施動態(tài)顯示，保證應(yīng)用模塊模型與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)估值方法都能被應(yīng)用于礦區(qū)資源量估算過程中，也可實(shí)現(xiàn)動態(tài)儲量計(jì)算與管理過程。

3DMine的外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入主要通過核心模塊中的Plugin模塊實(shí)現(xiàn)，該模塊充分考慮到了軟件的通用性，它運(yùn)用到了礦業(yè)軟件中的Surpac、Micromine等等軟件內(nèi)容，增加了外部文本以及Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入機(jī)制，形成了圖形數(shù)據(jù)接口，這對強(qiáng)化軟件實(shí)用性價(jià)值是非常有幫助的。

其次是地質(zhì)數(shù)據(jù)庫模塊，3DMine軟件充分吸收了ODBC開放數(shù)據(jù)庫的技術(shù)優(yōu)勢，也豐富了數(shù)據(jù)庫存儲與地質(zhì)信息，保證軟件中的某些簡單步驟創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫連接有效到位。在直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)源文件過程中，它也明確了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用格式，在直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)源文件過程中簡化了操作過程，規(guī)避了錯(cuò)誤信息，在呈現(xiàn)報(bào)告內(nèi)容方面非常迅速。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫模塊能夠與3DMine軟件的中心圖形系統(tǒng)密切關(guān)聯(lián)，利用鼠標(biāo)右鍵就能夠?yàn)g覽地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)，特別是可基于不同屬性顏色設(shè)置來顯示鉆孔中的巖性、軌跡、深度以及品位變化，確保數(shù)據(jù)標(biāo)高生成平面或勘探線形成豎直剖面。而在剖面上，還可繼續(xù)利用鼠標(biāo)切換，輔助技術(shù)人員輕松完成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢過程，對地質(zhì)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行解譯，然后再對礦區(qū)資源量進(jìn)行有針對性的估算。

另外還有資源量估算模塊，這一模塊可實(shí)現(xiàn)對礦區(qū)資源量的有效估算。該模型中所運(yùn)用到的是塊體模型（Block Model），即品位模型。結(jié)合地質(zhì)實(shí)際形態(tài)，它可按照計(jì)算對象規(guī)格尺寸在空間區(qū)域內(nèi)劃分小塊，賦予每一個(gè)小塊相應(yīng)的屬性賦值，通過模型中的八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)指標(biāo)內(nèi)容存儲，如此便可快速查詢定位子塊具體位置，保證塊體模型的子塊估值能夠滿足算法多樣性要求。舉個(gè)例子，在地質(zhì)上常用到最近距離法，如此可估算距離冪次的地質(zhì)數(shù)據(jù)結(jié)果，實(shí)施估算統(tǒng)計(jì)。所以說，3DMine作為一款十分專業(yè)的礦業(yè)工程計(jì)算軟件，它的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模塊中所建立的三維可視化內(nèi)容相當(dāng)豐富，它表現(xiàn)出了極強(qiáng)的估值能力，所估算出的結(jié)果內(nèi)容也相當(dāng)簡單易懂[1]。

2 3DMine塊體模型的資源量估算方法

利用3DMine塊體模型可進(jìn)行礦區(qū)資源量的有效估算，其計(jì)算功能模塊中運(yùn)用到了TIN不規(guī)則三角網(wǎng)技術(shù)，它可在估算過程中生成數(shù)字地形表面模型與三維地質(zhì)線框模型，比較常見的斷層、巖層、礦體模型等等。在這里就運(yùn)用到了塊體模型基本概念，結(jié)合變塊技術(shù)建立礦床資源的品位模型，結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法與線性內(nèi)插值方法對塊體模型實(shí)施估值計(jì)算，最后達(dá)到填充礦體的效果。

在這里，需要對所有塊體質(zhì)點(diǎn)中心點(diǎn)中所存儲的屬性信息進(jìn)行分析，估算其塊體質(zhì)點(diǎn)中心點(diǎn)中的具體品位值，具體來說就是能夠通過3DMine軟件快速計(jì)算出礦區(qū)的礦石量以及平均品位。

常用的品位估值方法主要采用到了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法以及非地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，這里簡單介紹一下比較常用的非地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。非地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用到了線性插值方法，主要對地質(zhì)勘查與測量過程中離散空間上所分布的不均勻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如可利用數(shù)據(jù)計(jì)算對空間單元塊中的估值內(nèi)容進(jìn)行分析調(diào)整，其主要應(yīng)用到的估算方法就包括了多邊形法、單一法、距離冪次反比法等等。上述估算方法原理中都融入了差值估算內(nèi)容，而其中應(yīng)用最多的還屬距離冪次反比法，其估算原理中采用到了待估點(diǎn)品位值與已知品位點(diǎn)空間位置反比計(jì)算方法。簡單說，它的估算距離越遠(yuǎn)，對待估點(diǎn)品位值的影響就越?。环粗?，估算距離越近影響就越大，它的估值公式應(yīng)該為[2]：

在算式中，C(x)代表待估點(diǎn)的品位值，C(xi)代表已知樣品點(diǎn)的具體品位，d代表第i個(gè)點(diǎn)到待估點(diǎn)的實(shí)際距離?？陀^看來，上述估算算法是結(jié)合地質(zhì)變量二重性（隨機(jī)性、規(guī)律性）展開計(jì)算的，它建立了一套問題解決統(tǒng)計(jì)方法，能夠?qū)ΦV體所有需要估值的部分進(jìn)行估計(jì)方差計(jì)算，估算出最優(yōu)偏量值，并優(yōu)化估計(jì)方差結(jié)果?？傮w來說，該估算方法在資源量估算方面具備一定合理性，能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的有效擴(kuò)展，所以它目前也是礦區(qū)地質(zhì)資源量計(jì)算的最有效方法[3]。

3 基于3DMine軟件的某A礦區(qū)資源量估算應(yīng)用案例分析

3.1 A礦區(qū)基本概述

A礦區(qū)為中低溫?zé)嵋毫严冻涮钚豌~礦床，采用邊界品位0.2%、工業(yè)品位0.4%的指標(biāo)共圈定礦體25條，其中主要礦體8條，次要礦體3條，其他小礦體14條。銅礦化帶走向以東西或北東東走向?yàn)橹?，南傾或北傾，平行成組分布在英安斑巖體的南北兩側(cè)外接觸帶千枚巖中。對A礦區(qū)中的銅礦體利用3DMine軟件建立地質(zhì)模型與資源模型，并進(jìn)行了資源量估算。

3.2 A礦區(qū)資源量估算應(yīng)用分析

A礦區(qū)資源量估算過程中會涉及諸多步驟流程，其中包括地形遙感數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立以及資源量估算。

3.2.1 地形遙感數(shù)據(jù)分析

在針對A礦區(qū)的地形遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際工作過程對等高線DTM模型進(jìn)行三維顯示分析，生成地表數(shù)據(jù)，確保DTM表面具有真實(shí)感，采集景物表面的紋理細(xì)節(jié)優(yōu)化表面，形成表面真實(shí)感，優(yōu)化表面紋理細(xì)節(jié)，形成二維紋理映射，結(jié)合地形地貌特征分析估算其遙感影像數(shù)據(jù)內(nèi)容，分析理解其大面積、多時(shí)態(tài)特征，表現(xiàn)豐富的地表地物特征，基于地形建模過程分析其遙感影像，建立紋理數(shù)據(jù)庫[5]。

3.2.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的分析

在確保準(zhǔn)確、充分采集和整理各類地質(zhì)資料的基礎(chǔ)之上，通過Excel表導(dǎo)入3DMine軟件中，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，對地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的組成部分進(jìn)行分析，圍繞鉆探、槽探等編錄資料進(jìn)行分析，明確遙感資料，對各類化驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查與統(tǒng)計(jì)。在該過程中，保證所有導(dǎo)入到3DMine軟件中的各種數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

3.2.3 礦體圈定與三維建模

在A礦區(qū)進(jìn)行礦體圈定，創(chuàng)建實(shí)體線框模型，基于詳細(xì)對比研究建立三維模型。首先導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，建立剖面三角網(wǎng)連接體系，生成實(shí)體模型，最終結(jié)合A礦區(qū)地質(zhì)信息優(yōu)化建立實(shí)體模型[4]。

3.2.4 資源量估算分析

首先對A礦區(qū)進(jìn)行塊體模型構(gòu)建，為A礦區(qū)創(chuàng)建資源量估算塊體模型，結(jié)合礦體產(chǎn)狀、形態(tài)等等指標(biāo)，基于一定尺寸將礦體劃分成各個(gè)小塊段，利用礦體內(nèi)部的樣品數(shù)據(jù)等建立屬性信息，快速查詢定位子塊位置，數(shù)據(jù)采用八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲。

其次進(jìn)行估值，考慮礦體品位較穩(wěn)定、變化較小的特征，選取常用的距離冪次反比法進(jìn)行塊體模型品位項(xiàng)的估算。估值參數(shù)考慮礦體走向及傾角的變化，同時(shí)采用樣品與礦體匹配原則，即礦體品位估值僅選取該礦體的組合樣數(shù)據(jù)。結(jié)合勘探工程探制程度，選取相應(yīng)的估值鄰域，并分三次進(jìn)行估值，經(jīng)第一次估值后，未估值塊體進(jìn)行第二次估值，最后對未估值塊體進(jìn)行第三次估值。依據(jù)選取的估值參數(shù)，軟件自動完成品位估值計(jì)算。通過生成3DMine塊體模型報(bào)告，對估值資源量結(jié)果進(jìn)行分析，將與原地質(zhì)報(bào)告的資源量偏差值控制在5%范圍內(nèi)，建立傳統(tǒng)地質(zhì)塊段估算體系，確保估算結(jié)果偏差降到最低[6]。

4 總結(jié)

在運(yùn)用3DMine軟件過程中，可建立三維地質(zhì)建模體系，快速實(shí)現(xiàn)對礦體形態(tài)的可視化操作，通過估算數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效化管理。再者要運(yùn)用到距離冪次反比法來估算資源量結(jié)果，縮小誤差，有效提升礦山地質(zhì)工作整體效率。