Minexplorer與3DMine軟件在礦山地質(zhì)建模中的應(yīng)用效果對(duì)比分析

李 榮，張 歡

（1.河南省地球物理空間信息研究院，河南 鄭州 450000；2.河南省天地圖測(cè)繪地理信息有限公司，河南 鄭州 450008）

在數(shù)字化建設(shè)不斷加深的情況下，數(shù)字信息技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。以目前的采礦工程為例，礦山行業(yè)的信息化建設(shè)較早期的發(fā)展，有了很大的進(jìn)步，但是還有一定的發(fā)展空間[1]。

現(xiàn)階段比較常見的建模軟件有Minexplorer軟件和3DMine軟件，Minexplorer軟件是以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和三維建模技術(shù)的結(jié)合體，3DMine軟件是一個(gè)應(yīng)用比較廣泛的三維礦業(yè)軟件平臺(tái)，具有開放的數(shù)據(jù)兼容性[2]。以目前的應(yīng)用情況分析，兩種建模軟件具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在應(yīng)用上均能滿足一般的應(yīng)用需求，但是面對(duì)未知的礦山地質(zhì)，哪一種建模軟件更適合應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究[3]。因此，將3DMine軟件和Minexplorer軟件應(yīng)用到礦山地質(zhì)建模中，對(duì)比分析兩種建模軟件的應(yīng)用效果，選擇更適合國(guó)內(nèi)礦山建設(shè)的建模軟件應(yīng)用到實(shí)際工程中。

1 Minexplorer在礦山地質(zhì)建模中的應(yīng)用效果

使用Minexplorer軟件建立礦山地質(zhì)模型，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是基礎(chǔ)，在保證采集的礦山信息數(shù)據(jù)完整的基礎(chǔ)上，構(gòu)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中包含大量鉆探工程數(shù)據(jù)，與三維空間的位置、方位和屬性信息相對(duì)應(yīng)，將Minexplorer軟件與地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，即可實(shí)現(xiàn)鉆孔的三維可視化，將礦山地質(zhì)的巖性分布直觀地展示在用戶面前。

在三維鉆孔的基礎(chǔ)上，使用Minexplorer軟件定義剖面，勘查剖面是礦體地質(zhì)連接的基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際工程需求，Minexplorer軟件生成剖面文件。將三維鉆孔與剖面圖聯(lián)合在一起，繪制礦體的邊界線，繪制完成后，將邊界線連接在一起，得到一個(gè)曲面，根據(jù)行業(yè)需求對(duì)模型進(jìn)行平錐處理或尖錐處理，并在礦體圈定過(guò)程中，將地質(zhì)工作者的經(jīng)驗(yàn)融入到其中，使圈定的礦區(qū)更為準(zhǔn)確。

經(jīng)過(guò)上述操作后，在Minexplorer軟件中自動(dòng)生成三維地質(zhì)實(shí)體，礦體和巖體的分布走向都通過(guò)Minexplore軟件展示出來(lái)，在此基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)勘查的需求，動(dòng)態(tài)查詢相關(guān)資料數(shù)據(jù)，也可以對(duì)礦體沿任意方向切割處理，更好地研究礦山地質(zhì)形態(tài)特征。

2 3DMine軟件在礦山地質(zhì)建模中的應(yīng)用效果

礦山地形數(shù)據(jù)是礦山地質(zhì)建模的關(guān)鍵，對(duì)于礦山數(shù)據(jù)的采集，Mapgis平臺(tái)擁有非常多的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，3DMine軟件能夠與該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，利用3DMine軟件的導(dǎo)入功能將礦山地質(zhì)高線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中，生成一個(gè)等高線模型，每一個(gè)等高線都與一個(gè)高程值相對(duì)應(yīng)，通過(guò)3DMine軟件可生成目標(biāo)礦山地質(zhì)的不規(guī)則三角網(wǎng)DEM，由于DEM表面比較粗糙，對(duì)其進(jìn)行顏色渲染和Gouraud渲染，提高表面的平滑性。另外，為了增加模型的真實(shí)性，采集礦山地質(zhì)表面的紋理細(xì)節(jié)，通過(guò)紋理映射表現(xiàn)出豐富的礦山地質(zhì)特征。

上述過(guò)程表現(xiàn)的是礦山地質(zhì)的表層特征，礦山地質(zhì)的整體建模同樣以鉆孔資料作為支撐，在整體模型建立完成后，由3DMine軟件中提供兩種切割剖面，分別是動(dòng)態(tài)切割剖面工具和靜態(tài)切割剖面工具，通過(guò)動(dòng)態(tài)工具操作三相旋轉(zhuǎn)器，可實(shí)現(xiàn)三維下剖面方位的轉(zhuǎn)換；靜態(tài)工具可以在圖形區(qū)任意一個(gè)區(qū)域拉出一條線切剖面，沿著這條線切割剖面，即可實(shí)現(xiàn)剖面的定義與處理，由于靜態(tài)切割剖面工具的使用，切割剖面是自動(dòng)完成，避免了手動(dòng)操作產(chǎn)生的誤差存在。

3 兩種建模軟件的應(yīng)用效果分析

在上述兩種建模軟件的應(yīng)用效果分析的基礎(chǔ)上，從實(shí)際礦山地質(zhì)工程中提取礦山信息，將這些礦山信息作為兩個(gè)建模軟件的輸入，建立礦山地質(zhì)模型，從模型的計(jì)算能力上對(duì)比分析Minexplorer軟件和3DMine軟件的實(shí)際應(yīng)用效果。提取的礦山信息內(nèi)容如表1所示。

表1 礦山信息提取

將這些數(shù)據(jù)分別調(diào)入到Minexplorer軟件和3DMine軟件中，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模塊分析礦層變異函數(shù)，估算礦山地質(zhì)中包含的礦資源產(chǎn)量，計(jì)算公式如下：

公式中Q表示資源儲(chǔ)量，Vi表示第i個(gè)單元塊體的體積，m表示礦山地質(zhì)資源層的平均比重，n表示單元塊體的個(gè)數(shù)。以估算精度作為對(duì)比分析的關(guān)鍵因素，統(tǒng)計(jì)Minexplorer軟件和3DMine軟件下的模型估算精度。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。

圖1 兩種建模軟件應(yīng)用效果估算精度對(duì)比結(jié)果

圖中顯示的估算精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，區(qū)域a表示應(yīng)用3DMine軟件的模型估算精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果，區(qū)域b表示應(yīng)用應(yīng)用Minexplorer軟件的模型估算精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從圖中可以看出，3DMine軟件估算精度更高，并且在礦層變異函數(shù)不斷變化的情況，依然能保持穩(wěn)定的估算效果，Minexplorer軟件估算精度最高也能達(dá)到0.9以上，但是在變異函數(shù)不斷變化的情況下，精度變化極不穩(wěn)定，最低下降到了0.7左右。

結(jié)合上述中兩種建模軟件的應(yīng)用效果分析對(duì)比分析可知，Minexplorer軟件的應(yīng)用可以準(zhǔn)確地描述出礦山地質(zhì)的巖體走向，但是很多操作需要手動(dòng)去調(diào)整，缺少一定的自動(dòng)性，而3DMine軟件的應(yīng)用不僅將礦山地質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地描述出來(lái)，在剖面處理或儲(chǔ)能計(jì)算上更加智能，可以自動(dòng)調(diào)整并實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。

4 結(jié)語(yǔ)

采礦產(chǎn)業(yè)中，礦山地質(zhì)建模是一個(gè)關(guān)鍵手段，通過(guò)三維模型的建立可了解到礦山地質(zhì)的具體分布情況，為礦山資源的開采和其他相關(guān)工程項(xiàng)目的實(shí)施提供很大的幫助，但是現(xiàn)在三維建模軟件有很多，哪一種建模軟件更適合應(yīng)用在礦山地質(zhì)建模中還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。本文選擇3DMine軟件和Minexplorer軟件這兩個(gè)比較常見的建模軟件作為研究目標(biāo)，對(duì)比分析兩個(gè)建模軟件的應(yīng)用效果，為礦山地質(zhì)相關(guān)工程提供一定的理論支持和技術(shù)支持。