基于Surpac的礦區三維地質模型的構建

胡惠菱

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、建立礦體的方法

模擬礦體即為實體最直接的應用，Surpac軟件提供了許多構建礦體的方法，使得建模的物體在視覺上形成了一種三維狀態(Yue Rong Zhang,YongWang,Cheng De Li,2012)。連接實體模型不同的三角構建方法:合并法、剖面線法、以及相連段法等等(田小甫等，2012)。

(一)剖面線法

將個勘探線剖面圖的勘探線提取出來，添加到同一一個三維操作空間;然后依據勘探線的走勢在同-礦體的相鄰勘探線之間建立起三角網，最后通過封閉礦體的兩端來形成礦體。

(二)合并法

當創建的礦體為水平或扁平時使用該法。首先分別建立礦體上、下面模型，然后生成上下面的邊界線，在上下邊界之間構建三角網，最后合并上述三個文件形成礦體的實體。

(三)相連段法

主要在一系列礦體的輪廓線，輔助線之間連三角網，不一定是勘探線或者邊界線。這種方法適用于各種復雜的情況，創建出各種復雜實體。

二、基于Surpac實體模型的構建

構建3DM一般可以分為以下四個步驟(池秀文等2009)：(1)提取繪制線串，對線串進行編輯，清理線串的圖層；(2)通過連接線串，建立三角網；(3)DTM切割形成實體；(4)定義、編輯實體模型的屬性。

在礦山的生產管理之中采場實體模型的構建是至關重要的環節，本文以重慶秀山縣老田莊錳礦區采場為研究對象，以實測的CAD圖為采場各個分層實體模型的主要原始資料。經過實際操作過程中的總結研究，建立老田莊錳礦區的各個分層實體模型。

(一)數據預處理

由于Surpac軟件的數據顯示問題，因此需要對收集到的原始地質資料進行預處理，轉換成Surpac可識別的數據格式，進行線段的處理。具體步驟為：①采場分層提取剖面線；②格式轉換；③線串的重編號；④對提取的線圖層進行清理，當圖層中含有重復段、重復點、較差點則難以形成正確的DTM文件，因此要分別進行檢測刪除；⑤分別對圖層進行校正(x、y、z坐標分別對應到實際坐標值)，每個剖面取表面的兩個鉆孔點來進行校正，鉆孔點的選取要在靠近剖面線的同時距離最大化。⑥提取單一地層線。

(二)構建DTM

經過數據預處理之后需要對處理好的線串文件進行進一步的編輯，構建實體模型，具體步驟如下：①由當前層創建DTM，由于自動創建DTM往往會存在較多的三角網驗證問題，因此可以采取手動建立的方法創建DTM；②構建地質體盒子：其中盒內主要用于切割生成實體的范圍，外盒則用于地層的擴展，生成滿足內盒切割的全展布地層。構建內框矩形，由于建立的內盒需要將地層線全部框起來，因此需要考慮到地層線的剖面深度，進行線串的運算，調整內框上下線的高度，通過內框線建立三角網；構建出內盒地質體。同樣的方法構建外框，外框應大于內框，構建完成之后分別將地層以外框為邊界進行延申。③構建地層模型，將延申后的地層面與內盒拉到同一圖層依次進行分割，保存切割模塊。

(三)構建3DM

3DM的構建主要是對延申面進行切割，在這個過程中會出現內盒地質體不閉合的情況，此時應對三角網進行實體修補，采用實體修補工具，當驗證錯誤為0時則三角網完成，3DM構建成功。

(四)模型的展示與剖切

通過對相應地層年代進行編號與配色，最終建立出秀山縣老田莊錳礦區地層模型。

秀山縣錳礦區地層模型圖(3D視角)

秀山縣錳礦區地層模型圖剖面圖

三、結論

本文分析和研究了如何在Surpac軟件中建立秀山縣老田莊錳礦區的三維地質模型。詳細闡述了重慶市秀山縣老田莊錳礦區礦體的三維實體模型構建的主要流程，主要成果如下:

(1)結合重慶市秀山縣老田莊錳礦區的具體地質情況，構建了秀山縣老田莊錳礦區的地層模型，對各地層分別進行編號和顯示，有助于直觀的觀察各地層的分布情況，同時通過對各地層的不同顏色顯示來展現出礦區巖層的走向和傾向等信息;

(2)對實體模型在Surpac的建立過程中遇到的問題列出了詳細的解決過程，主要是三角網無效和出現的三角網不閉合等情況;

(3)建立的礦區實體模型可以進行任意軸線和角度的切割，通過切割可以對老田莊錳礦區進行一個剖面圖的顯示;

(4)模型按照三維地質建模的標準和地質建模的標準通過平面地質圖來建立，具有一定的可靠度和精確度，可以對礦山的設計和管理提供一定的輔助。