在礦山勘查開發中利用Surpac軟件進行三維建模與可視化應用研究

董楠+劉學偉

（黑龍江省地質測繪院，哈爾濱150030 黑龍江省國土資源勘測規劃院 哈爾濱150056）

摘要：在礦山勘探中運用三維建模和可視化技術，對認識礦區礦體的形態、規模、產狀及指導礦山后續探礦等具有重要作用。本文借助于Surpac軟件，對礦山勘探工程進行三維建模，將可視化仿真技術應用于礦山勘查開發領域，從而科學地反映礦床資源，直觀形象地分析出礦山地質各要素在空間分布上對礦體的影響，并在簡化和精確礦山儲量計算，布置探礦工程以及開發技術設計上發揮重要作用。

關鍵詞：可視化技術； 三維建模；Surpac軟件

1概述

隨著計算機軟硬件技術的快速發展，計算機圖形學技術、數據庫技術和3S技術（RS，GIS，GPS）已經廣泛應用于各個行業領域，在地質找礦和礦山開采設計中，以平面圖和剖面圖為主的傳統地質信息表達逐漸被以地質統計學為核心的三維地質建模及可視化技術應用所取代，滿足了現代礦山數字化、信息化發展的需要。

三維建模及可視化技術是由統一的數據庫將地質勘探開發工作中所獲得的海量地質信息融入其中，能做到快速直觀地展現礦體的空間展布，快速挖掘地質資料中的找礦信息，從而大大提高礦山設計的速度和質量及礦山勘探工程工作效率。

在眾多地質三維建模及可視化軟件中，Surpac軟件憑借先進的數據庫技術、三維可視化圖形技術、基于Java語言的圖形用戶界面以及網絡技術等，廣泛應用于礦山的勘探工程布置、礦產儲量估算和礦山開采設計等眾多方面。Surpac軟件中有三個主要模塊，依據工作流程分別是建立數據庫、構模和賦值。建立數據庫是構模與礦量計算的基礎，提供著最基本的地質信息；構模是完成三維可視化的關鍵模塊；賦值是對建立的模體予以量化，用以儲量計算及完善計劃編制。

2 建立數據庫

三維建模和可視化的前提是根據已有的勘探工程資料建立起勘探數據庫。Access數據表是Surpac軟件數據庫建立的基礎，通過空間數據表和屬性數據表來實現數據庫的構建，空間數據表由系統自動生成，為強制表，屬性數據表有3種類型，分別為間隔型、點型和離散型。空間數據表一般由4個表組成，即鉆孔表、測斜表、轉換表及風格表，借助于Surpac軟件的圖形顯示系統，空間數據表用來直觀展示勘探工程的位置、軌跡等空間信息。屬性數據表用來記錄空間圖形的屬性內容，由巖性表、樣品表、構造表等組成，屬性數據表借助Surpac數據庫的邏輯關聯，顯示出勘探工程的屬性信息。Surpac軟件支持開放式數據庫（ODBC），用大范圍的管理力量來存儲和操作地質勘探信息，使用簡單的連接方式與存在的數據庫如Access，SQLserver，Oracle相連。Surpac軟件具有靈活的數據輸入及編輯功能，用戶操作方便。Surpac數據庫管理方式科學嚴謹，系統能夠自動檢查和提示數據輸入過程中的遺漏和錯誤所在。Surpac軟件建立數據庫后，數據共享更容易、無需轉換數據格式、方便對數據文件的有效管理。

3 構建三維可視化模型及其在礦山勘查開發中的應用

將收集得到的礦山資料錄入到相應的數據庫表格內，通過掛接導入到數據庫里，在礦山勘探地質數據庫建立完成后，通過三維建模與可視化技術，獲取礦體與周圍地質要素間的相互關系。Surpac軟件主要采用不規則三角網法進行模型構建，從而具有強大的三維繪圖及可視化仿真功能，通過使用控制線建模技術，使得三維可視化建模結果更為合理準確。Surpac軟件在勘探工程中的三維可視化模型構建主要有以下幾種方式：

3.1地層三維可視化建模

地層三維可視化建模主要依據勘探工程數據庫和解譯剖面圖，通過提取數據庫內勘探工程地層數據，建立起解譯剖面圖上的地質界線，將各個地層的地質界線連接形成實體模型，即地層三維可視化模型。地層三維可視化模型會受到地表及構造等影響，要對地層三維可視化模型應用布爾運算進行修飾。在建模時，通過提取勘探工程數據庫中巖性數據及其化驗結果，統計出各種巖性對應的不同礦石品位，進而對不同巖性間的相互關系展開分析，形象直觀的尋找地層成礦線索。

3.2 構造三維可視化建模

構造三維可視化建模通過不規則三角網產生構造的形態模型，以逼近構造的空間展布狀態。先將勘探工程數據庫解譯，得出構造剖面圖，再將構造圖形連接形成可視化模型。勘探區內的構造穿插次序可以通過構造建模予以揭露，從而掌握礦體和構造的位置關系，以及構造對礦體的導礦和控礦作用。

3.3 巷道三維可視化建模

巷道三維可視化模型建立是通過巷道底板中線和巷道斷面來實現的，采用實際的巷道斷面，結合勘探工程數據庫中的巷道軌跡，生成巷道三維可視化模型，并實現巷道三維可視化模型和取樣數據的有機結合，達到通過對巷道測量和編錄取樣來控制礦體。采用巷道實際數據建立起巷道三維可視化模型，能直觀反映礦體工程的空間位置和相應的礦體品位，對后續勘探工程的合理布置起到指引作用。

3.4采場三維可視化建模

采場三維可視化建模依據礦山實際生產情況，先對采場進行測量進行數據采集，或者對原有數據進行收集整理，完善制作采場數據庫所需要的表格，進而利用采場輪廓線建立起采場三維可視化模型，通過與巷道可視化模型的有機結合，重現采礦工程的布置和開采情況，礦體的展布規律和礦石品位情況一目了然，有利于指導下一步的探礦和采礦工作。通過采場三維可視化建模可以了解礦區開采現狀，指導制訂后期探礦和采礦計劃，從而避免因探礦工程布置不合理而出現的資源浪費和生產安全事故。

4塊體模型賦值

通過剖面法建立起礦區實體模型，三維可視化建模形成的實體模型只是一個空間實體，對實體量化賦值之后才能應用于礦山工程研究和實施的技術設計。運用地質統計學等方法，根據空間位置和范圍進行數據的計算和統計，建立起礦區塊體模型，對塊體進行品位、比重等屬性賦值，通過塊體建模的賦值及計算實現了對礦體空間分布到礦體品位分布的掌握，還能快速準確的計算出礦區的資源儲量。通過塊體模型建立實現了由勘探數據向礦體空間數據的拓展，實現了對礦體的認識由點、線到體的真正跨越。

5結論

礦體建模與可視化實現了對龐大地質數據的統一有效管理，通過數據庫的建設，并加以直觀形象地展示，軟件模型的運用降低了礦山品位分析上的技術難度，普通技術人員就可以掌握礦體的形態及其在空間上的展布規律。真正實現了礦產勘查手段向系統化、數字化和多樣化方向發展，大幅度提高礦山勘查和生產效率。

Surpac軟件提供了功能強大的三維可視化建設的工具和模塊，有多種建模方式供選擇，輕松實現動態操作。礦體建模與可視化完成后，對進一步探礦工程布置和采礦設計起到重要的指導作用。

礦體的建立和塊體的賦值簡化和精確了礦山儲量計算，可有效地保護礦產資源，使之合理利用，延長礦山服務年限。

參考資料：

[1] 呂鵬飛等. 我國數字礦山發展現狀及關鍵技術探討[J]. 工礦自動化， 2009（9）：16～20.

[2] 吳亞斌. 基于SURPAC軟件礦山數字化的應用[J].現代礦業，2010， 3：66～69.