矿山地质勘查三维建模与定量预测研究

赫天枢

（黑龙江省齐齐哈尔地质勘查总院，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

矿产资源作为全人类赖以生存、全世界赖以延续的物质基础，是生产力的主要组成元素。工业化进程的长远发展是以矿产资源的巨量损耗为基础的，当代信息化社会的发展也离不开矿产资源，但其不可再生性、损耗性以及区域分布不均等特征，使其越来越难以发挥作用[1]。最近几年，随着信息技术的迅猛发展，GIS、GPS等地理信息技术的出现发挥了重要作用。其中，数字矿山中至关重要的构建部分——矿山地质勘查三维建模，其本质上就是通过计算机信息技术，在传统三维建模的基础上，把空间信息分析、地质构造解析以及图文可视工具等工作进行有机结合，用于矿山实际地质勘查分析的新技术。其不单可以迅速还原出矿山地质实景的三维信息，还能将矿山综合、全面的地质构造进行详细的叙述。而其因更为精准这一优势，可以为矿山日常生产状况提供科学、合理的空间数据以及定量分析，进而建构出多元化、跨学科以及多层次干预的矿山三维地质建模，为有关工程研究提供夯实的基础。

1 矿山地质勘查三维建模

1.1 矿山空间信息特征搜集

矿山三维地质建模主要是用于矿山地质构造及人工建造工程的建模，进而有利于矿山全景三维立体的观察、解析和管理[2]。比如，矿体、地质构造、断裂带、钻孔等一系列工作中，均需要借助三维建模的方法来对其全景数据模拟提供一个立体化的基础模型。静态景观的建模相较而言比较简单便捷，然而绝大多数的矿山生产活动和工程建造都需要长时间的持续，其在空间上无法始终保持静态实体，所以将其归类为GIS不可直接进行叙述的数据模型，也为矿山地质三维建模添加了诸多困难。基于这种情况，绝大多数状况下选择将地质建模外随研究目标发生改变的模型和三维建模技术进行结合，使其可以朝着更科学、更合理的矿山动态三维建模方向深入发展，具体建模内容见下图。

图1 三维建模内容

1.2 三维空间交互操作

进行三维模型的建立另一个必须要实现的功能就是人机交互，三维空间交互操作的好坏与对三维立体模型的理解、掌握之间有着非常紧密的关联。三维立体模型中的人机操作功能具体包括：满足三维立体图形在空间上完成几何转换、任意剖切显示两部分内容。

三维图形空间几何转换。首先平移，图像平移指的是三维立体模型图像显示出来的聚焦区域从一个区域转移到其他区域，且发生位移后，其形状与大小均不发生任何改变。

在三维建模设计中，利用调取对象类IDLgr Model中的关键字Translate来完成三维模型平移转换的实时性效果。其次是旋转，图像旋转指的是以坐标轴为中心，空间三维模型围绕其中心以任意角度发生旋转动作，且旋转之后模型的尺寸、形状依然保持不变。最后是缩放，图像缩放即对立体三维模型进行放大或缩小操作，换句话说就是实现空间三维模型局部或全局的比例自由转换，用于满足对不同的视图尺寸的要求。在建模设计中，选择利用调取对象类IDLgr Model中的Scale方法来完成三维立体模型的放大和缩小。

任意剖切显示。在实际建模设计过程中，可以完成三维立体模型的任意切剖面，满足全方位、立体化地勘查地质体内部构造特征以及细节这个目的是极其重要的。通过对象类IDLgrVolume中的关键字Cutting_Plane来对三维模型切割面进行处理，当Cutting_Plane=0表示切割面消除，系统默认是不存在切割面的。

2 矿山地质勘查定量预测

通常来说，在对矿山三维立体模型进行定量预测时，其会产生相对应的预测结果，而这些结果有必要储存在专门的数据库内。在对矿化立体模型进行构建时只有科学的矿化立体模型，才可以高质量确保矿体立体定量预测模型构建的实时性和精确性。为了将三维空间内表示在地质人员操作绘制的平面图中的数据预测处理，有必要将三维预测结果绘制为二维平面图。二维平面化的具体操作办法是：将立体部分根据其尺寸大小(50m)顺着水平方向进行切割划层，形成了一系列的每50m标高水平的单元结构，如此一来就完成了三维预测结果的二维平面化。这和矿床勘查工作中将三维矿床利用低段地质平面图等二维图画来叙述的方法是一样的。通过AutoCAD软件的vBA二次研发功能，从预测数据库中获取到准确的预测结果，对每一单元结构依据单元实际垂直坐标绘制该单元层内立体单元的单元网格，并在每一一个单元格中精准标明单元部位的矿化指标求取值、矿化指标预测值、含矿指标预估。按该方法绘制的分层单元网格以及预测结果图，一律统称为矿体立体定量预测单元矿化指标预估图，简而言之，即单元预测图。单元预测图标注了每一个立体单元的实际位置、矿化指标以及含矿指标的预估值等数据，可用于直接预测矿区深远部位的寻矿勘查，但因为区域地理的不同，地质操作人员在直接获取预测结果概貌方面尚存有不便，但并不影响大局。

3 结论

本文对矿山地质勘查三维建模与定量预测进行分析，依托露天开采矿山勘查机制，根据三维建模的反馈与分析，对其进行定量预测，实现本文研究。希望本文的研究能够为矿山地质勘查三维建模与定量预测的方法提供理论依据。