張有祥，安平利，劉宏運

（北京榮創(chuàng)巖土工程股份有限公司，北京 100000）

在以往的礦山三維地質數(shù)值建模中，主要存在模型層次細節(jié)顆粒度低的問題，無法為后續(xù)礦山工作提供高精準度的數(shù)據(jù)?；诖?，本文通過傾斜攝影測量，設計一種新型礦山三維地質數(shù)值建模方法，具體內容如下文所述。

1 傾斜攝影測量概述

傾斜攝影測量技術屬于我國高新領域的研究內容，此項技術的提出，完全顛覆了傳統(tǒng)測量技術中存在的僅可實現(xiàn)對監(jiān)測點垂直檢測的問題。

在使用提出技術進行實際測量工作過程中，可在一個相同的平行架上搭設多個傳感設備與通信設備，因此，在進行數(shù)據(jù)時，可實現(xiàn)對同一點數(shù)據(jù)的多維度測量。而使用此種測量方式，更加有利于提供使用者一個直觀的觀看感受。此項技術不僅可以實現(xiàn)對檢測點的精準定位，同時也可以更具時效性的為使用者還原一個真實的地質信息。而此項技術提供給測量者的精準定位功能，可將地質環(huán)境中多種有機物體進行嵌入式定位，從而使獲取的影像、圖片等數(shù)據(jù)信息內容更加豐富，給予使用者更為優(yōu)越的使用體驗，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)測量技術功能、性能的拓展。

2 傾斜攝影測量建模優(yōu)勢

以往針對礦山地質測量的傳統(tǒng)工作行為中，研究者通常將獲取的信息數(shù)據(jù)進行融合處理后，使用CAD、3D、PS 等相關輔助性繪圖工具，對測量得到的物體輪廓進行定位，盡管此種建模方式可實現(xiàn)基礎礦區(qū)的地質勘查需求，但由于上述提出的輔助性繪圖軟件在使用中，受到的外界干擾較大，從而導致最終的測繪成果與勘查點存在偏差。并且，傳統(tǒng)的測量建模行為實施需要由人工參與工作，受到操作者主觀性行為的影響，會使導出的建模成果存在紋理、紋路、精度等方面的誤差。因此，傳統(tǒng)的攝影建模方法在使用中具有測繪周期長、測量結果精度低等顯著問題。而這些問題的出現(xiàn)，會在不同程度上導致獲取的數(shù)據(jù)缺乏價值與真實性，無法在實際層面上滿足礦山地質開發(fā)工程的需求。

3 基于傾斜攝影測量的礦山三維地質數(shù)值建模方法

礦山三維地質數(shù)值建模在開展過程中，針對礦山地質三維模型的搭建采用的是人機交互式單元分割-拼接建模方法，基于傾斜攝影測量共同實現(xiàn)的[1]?；趦A斜攝影測量的礦山三維地質數(shù)值建模具體流程，如圖1 所示。

圖1 基于傾斜攝影測量的礦山三維地質數(shù)值建模流程圖

結合圖1 所示，下文進行針對基于傾斜攝影測量的礦山三維地質數(shù)值建模流程的詳細闡述。

3.1 基于傾斜攝影測量采集礦山地質數(shù)據(jù)

在礦山三維地質數(shù)值建模中，首先，基于傾斜攝影測量，通過對檢測點的精準定位，在一個相同的平行架上搭設多個傳感設備與通信設備，通過對同一點數(shù)據(jù)的多維度測量，收集礦山三維地質數(shù)值建模所需的數(shù)據(jù)。而后，整理成滿足建模軟件可使用的數(shù)據(jù)格式，主要包括圖片、WORD 及紙質格式的水文、工程鉆孔數(shù)據(jù)；地下水位、水質監(jiān)測井，供水井動態(tài)數(shù)據(jù)；地質地貌圖、綜合水文地質圖、水化學類型、礦化度圖等矢量圖件數(shù)據(jù)；紙質水文、工程地質剖面圖和剖面平面部署圖數(shù)據(jù)；PDF 或WORD 格式成井報告數(shù)據(jù)。在礦山地質數(shù)據(jù)采集工作中，充分運用傾斜攝影測量能夠實現(xiàn)對礦山地質數(shù)據(jù)全方位的精準采集[1]。并且在確保滿足實際需求的情況下，利用傾斜攝影測量，進行立體成像實現(xiàn)360°的無死角轉換，在各個角度對礦山地質數(shù)據(jù)的采集。

3.2 區(qū)域地質剖面預處理

在三維地質建模之前，需要對即將導入的礦山地質剖面數(shù)據(jù)進行預處理，主要包括：剖面初始化制作：利用收集到的鉆孔、監(jiān)測井、水文地質圖、地形地貌圖、地質成果報告，為了避免系統(tǒng)自動化生成剖面較“生硬”的現(xiàn)象，可以通過礦山地質專業(yè)技術人員結合自身豐富的地質工作經(jīng)驗技術在紙介質上刻畫初始的礦山地質剖面圖，系統(tǒng)反應區(qū)域地表地信和地貌特征、地下地質和構造特征、地下水位變化特征、含水和隔水巖組分布特征，形成較為完整的剖面邊界線數(shù)據(jù)[2]。通過圖件矢量化的方式，將紙質的礦山地質剖面經(jīng)過掃描成圖，然后在CAD 中進行人工矢量化，對剖面邊界線進行拓撲查錯，再進行拓撲造區(qū)處理，形成矢量剖面數(shù)據(jù)。剖面區(qū)賦參數(shù)屬性：結合鉆孔數(shù)據(jù)，制定標準地層表，制作剖面區(qū)參數(shù)屬性圖例版，最終制作出帶有標準化顏色、紋理和屬性的標準地下礦山地質三維剖面數(shù)據(jù)。

3.3 剖面一致性檢查

經(jīng)過本次項目工作的開展，發(fā)現(xiàn)外部剖面在矢量化和屬性數(shù)據(jù)錄入完成導入軟件三維建模系統(tǒng)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)經(jīng)過同一個鉆孔的不同剖面地層出現(xiàn)不能對齊現(xiàn)象[3]。為快速有效的解決層數(shù)相同且地層能夠相互對齊待建模所需的剖面圖全部修改完善后，選用單元格自動生成功能，進行屬性一致性檢查、厚度一致性檢查、分層界限一致性檢查。針對相交的剖面之間進行檢查，確保屬性結構一致、相交剖面處的剖面厚度一致、分層界線一致。

3.4 完成礦山三維地質數(shù)值建模

在此基礎上，通過上述對礦山工程的地質三維建模，可輸出在不同地質區(qū)域內的三位網(wǎng)格圖形，可將每一個網(wǎng)格圖形近似看作一個地質實體模型，并采用將每個地質模型進行獨立拼湊的方式，完成對礦區(qū)整體的建模處理。并且，可以借助關輔助性繪圖工具將工程地質網(wǎng)格信息拼接在一起，而通過此種方式，可導出一個相對完整的立體化模型?？傊?，使用本文提出的三維地質測繪技術，可省略后期人工參與建模的行為，實現(xiàn)對建模過程中相關數(shù)據(jù)的有效補充，以此使礦區(qū)地質更為全面的呈現(xiàn)給研究者。

4 實例分析

4.1 實驗準備

設計實例分析，本文實例分析選取某礦山地質調查工作區(qū)進行實驗，工作區(qū)內主要構造斷塊有凸起以及凹陷兩種形式，在區(qū)域上屬于斷陷構造單元。本次實驗通過對該礦山地質調查工作區(qū)進行三維數(shù)值建模，首先使用本文基于傾斜攝影測量設計建模方法，對該礦山地質調查工作區(qū)進行三維數(shù)值建模，通過matalb 軟件測得其建模的層次細節(jié)顆粒度；再使用傳統(tǒng)建模方法，對該礦山地質調查工作區(qū)進行三維數(shù)值建模，同樣通過matalb 軟件測得其建模的層次細節(jié)顆粒度。本次實例分析對比指標為建模層次細節(jié)顆粒度，建模的層次細節(jié)顆粒度越高，證明礦山三維地質數(shù)值建模精度越高。

4.2 實驗結果分析與結論

整理實驗數(shù)據(jù)，如表1 所示。

表1 建模層次細節(jié)顆粒度對比表

通過表1 可知，實驗組建模層次細節(jié)顆粒度明顯高于對照組，可以實現(xiàn)高精度的礦山三維地質數(shù)值建模，證明其具有現(xiàn)實應用價值。

5 結語

本文通過實例分析的方式，證明了設計建模方法在實際應用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次基于傾斜攝影測量優(yōu)化設計的必要性。

因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統(tǒng)礦山三維地質數(shù)值建模中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對本次建模層次細節(jié)顆粒度測定結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高建模層次細節(jié)顆粒度測定結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。

與此同時，還需要對礦山三維地質數(shù)值建模方法的優(yōu)化設計提出深入研究，以此為提高礦山三維地質模型綜合質量提供建議。