固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

摘要：本文旨在探討固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模的研究現(xiàn)狀，分析其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，并展望未來的發(fā)展方向。基于對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行深入的分析及相關(guān)技術(shù)發(fā)展的調(diào)研，總結(jié)了三維地質(zhì)建模中建模技術(shù)方法的研究進(jìn)展，簡(jiǎn)述了固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模技術(shù)方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定情況、不同三維地質(zhì)建模的軟件工具特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了三維地質(zhì)建模在固體礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)和利用中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。研究認(rèn)為三維地質(zhì)建模在數(shù)據(jù)源、建模技術(shù)方法、標(biāo)準(zhǔn)研制、軟件工具開發(fā)中都取得了顯著的進(jìn)步及成果；三維地質(zhì)建模在礦產(chǎn)開發(fā)中有效提高了礦山生產(chǎn)管理效率、成礦預(yù)測(cè)科學(xué)性及儲(chǔ)量計(jì)算精準(zhǔn)度，并逐漸向著引入人工智能技術(shù)，向著高精度計(jì)算、智能化建模及交互的利用方向發(fā)展；未來研究的趨勢(shì)和方向主要是提高數(shù)據(jù)精度，建立基于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR，Virtual Reality）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR，Augmented Reality）等技術(shù)的可交互三維地質(zhì)模型。本研究可對(duì)未來礦山三維地質(zhì)建模工作提供指導(dǎo)和借鑒幫助。

關(guān)鍵詞：三維地質(zhì)建模；固體礦產(chǎn)；勘探開發(fā)；資源評(píng)估；三維礦山

中圖分類號(hào)：P208" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " "doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.12.003

引文格式：趙龍賢，史維鑫，孫華峰，等.固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景［J］.山東國(guó)土資源，2024，40（12）：15-26.ZHAO Longxian，SHI Weixin，SUN Huafeng，et al. Present Condition and Application Prospect of 3D Geological Modeling of Solid Minerals［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（12）：15-26.

0引言

三維地質(zhì)建模技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)地質(zhì)空間進(jìn)行三維數(shù)字化表達(dá)和建模的技術(shù)手段［1-3］。在三維地質(zhì)建模技術(shù)的研究中，主要涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型構(gòu)建和模型應(yīng)用等方面。在數(shù)據(jù)采集方面，主要利用地球物理勘探、地球化學(xué)勘探、鉆探等手段獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)。整體的數(shù)據(jù)類型從以往的單一點(diǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)展成為現(xiàn)階段的地球物理、地球化學(xué)等多源綜合數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括了地面點(diǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)平面圖、鉆孔數(shù)據(jù)、地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)等涵蓋點(diǎn)、線、面、體的數(shù)據(jù)形式。在數(shù)據(jù)處理方面，主要利用數(shù)字圖像處理、空間數(shù)據(jù)分析等技術(shù)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析［4-6］，主要涉及數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)以及多源數(shù)據(jù)的融合等。在模型構(gòu)建方面，主要利用三維建模軟件及平臺(tái)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和可視化。模型構(gòu)建的軟件、建模方法、模型類型、模型評(píng)價(jià)驗(yàn)證以及三維地質(zhì)建模標(biāo)準(zhǔn)等方面均有較大的研究進(jìn)展［7-11］。在模型應(yīng)用方面，主要利用三維地質(zhì)模型進(jìn)行資源評(píng)估、開采設(shè)計(jì)、礦山安全監(jiān)測(cè)等［12-18］。

隨著地質(zhì)勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，三維地質(zhì)建模作為一種有效的技術(shù)手段，以其直觀可視化、高精度、動(dòng)態(tài)分析、功能綜合協(xié)同等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于固體礦產(chǎn)資源的勘探、開發(fā)和利用中［16-21］。礦產(chǎn)勘查之前的階段，三維地質(zhì)建模可用以分析地層分布、構(gòu)造格局、巖漿活動(dòng)等地質(zhì)背景，識(shí)別成礦有利地段和找礦靶區(qū)［22-23］。固體礦產(chǎn)勘查工程布置時(shí)，可以指導(dǎo)進(jìn)行勘查工程的規(guī)劃、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及勘查方法方案的選擇。在礦產(chǎn)開發(fā)階段，可以用于礦山設(shè)計(jì)、勘查基礎(chǔ)設(shè)施布置、礦床模型構(gòu)建、資源潛力評(píng)價(jià)及儲(chǔ)量評(píng)估、礦山實(shí)時(shí)監(jiān)控及安全預(yù)警等［24-27］。對(duì)于固體礦產(chǎn)開發(fā)后的礦山，可以進(jìn)行礦山土地復(fù)墾、綠色礦山建設(shè)等工作［28-29］。本文系統(tǒng)梳理了固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模的技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用發(fā)展情況，對(duì)三維地質(zhì)建模中的數(shù)據(jù)、技術(shù)方法、模型類型、應(yīng)用方向等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，旨在推動(dòng)三維地質(zhì)建模技術(shù)在固體礦產(chǎn)領(lǐng)域的全面應(yīng)用及發(fā)展。

1三維地質(zhì)礦產(chǎn)建模技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1三維地質(zhì)建模數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)是三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)。在固體礦產(chǎn)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的獲取主要包括地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地球化學(xué)數(shù)據(jù)等不同類型的數(shù)據(jù)。隨著無人機(jī)、激光雷達(dá)等新技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)獲取的手段越來越豐富［30-32］。這些數(shù)據(jù)大部分以鉆孔數(shù)據(jù)為主，在工作程度較高的礦區(qū)數(shù)據(jù)多具有豐富的剖面數(shù)據(jù)，這2種數(shù)據(jù)均有較好的空間屬性及地質(zhì)屬性，在建模過程中可以讓三維地質(zhì)模型進(jìn)行精細(xì)化的表達(dá)。但地面采樣數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)地質(zhì)圖、地形圖等，一般缺少地理空間屬性，在三維地質(zhì)建模過程中需要對(duì)其賦予空間屬性數(shù)據(jù)。多種類型的數(shù)據(jù)在進(jìn)行三維地質(zhì)模型疊加構(gòu)建和一體化表達(dá)時(shí)，也存在需要進(jìn)行地理配準(zhǔn)的問題。同時(shí)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)也不斷發(fā)展，如數(shù)據(jù)清洗、去噪、插值等方法的改進(jìn)，提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。現(xiàn)階段大部分的三維建模軟件都會(huì)形成特定格式的三維數(shù)據(jù)庫(kù)文件，有效解決了三維地質(zhì)建模過程中數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理的難題。

固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模的第一步是收集各種地質(zhì)數(shù)據(jù)，如地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)、巖石樣品分析數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)等，以建立一個(gè)全面的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)。在對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面預(yù)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維地質(zhì)模型構(gòu)建，數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理、無效數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)精度校正、數(shù)據(jù)完整性檢查、建立劃分地質(zhì)實(shí)體模型等。數(shù)據(jù)收集的完整性和預(yù)處理的科學(xué)精準(zhǔn)度直接決定了三維地質(zhì)模型的精度和可信度，不同類型數(shù)據(jù)收集處理的要點(diǎn)如表1所示。

1.2三維空間數(shù)據(jù)模型類型

為了便于三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理以及三維模型構(gòu)建使用，發(fā)展出了近20余種不同的三維數(shù)據(jù)模型，總體上可分為基于面元、基于體元以及混合模型三大類［33-35］（表2）。不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型在進(jìn)行地質(zhì)使用時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)。一般基于面元的地質(zhì)模型在對(duì)地質(zhì)實(shí)體的形態(tài)特征、空間位置關(guān)系等有較好的表達(dá)，如進(jìn)行礦體及斷裂構(gòu)造等進(jìn)行空間位置進(jìn)行分析時(shí)，基于面元的邊界模型及斷面模型可以進(jìn)行較好的空間位置體現(xiàn)。而當(dāng)需要進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算、流體運(yùn)移模擬、動(dòng)力學(xué)分析等科學(xué)研究時(shí)，采用基于體元的三維地質(zhì)模型可以更好地進(jìn)行體積等方面的數(shù)值運(yùn)算或模擬。實(shí)際的地質(zhì)實(shí)體的空間分布及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的空間變化是非常復(fù)雜的，在實(shí)際運(yùn)用過程中往往需要疊加多種類型的三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行地質(zhì)模型的構(gòu)建，如網(wǎng)格和實(shí)體混合的混合模型等。

1.3三維地質(zhì)建模工具及建模技術(shù)方法

三維地質(zhì)建模工具是將三維地質(zhì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、構(gòu)建為三維地質(zhì)可視化模型的關(guān)鍵技術(shù)手段，基于不同的三維建模工具或軟件可以實(shí)現(xiàn)不同的地質(zhì)研究目標(biāo)或問題。目前國(guó)內(nèi)國(guó)際上的三維地質(zhì)建模工具都取得了諸多成果，國(guó)內(nèi)的如Geo Modeler、Super MapGIS、MapGIS等軟件，以及GeoScene3D等三維地質(zhì)建模平臺(tái)，國(guó)外的Leapfrog Geo、Petrel、Surpac等軟件都是重要的三維地質(zhì)建模工具［3，15，20］。目前商業(yè)及學(xué)術(shù)上主流運(yùn)用的建模工具及其運(yùn)用方向如下：PLAXIS 3D：一款專門用于三維巖土有限元分析的軟件。它支持“分階段施工”模式、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)地下水滲流計(jì)算，以及模擬土體和地基之間的相對(duì)位移，非常適合處理固體礦產(chǎn)領(lǐng)域中的復(fù)雜地質(zhì)問題。Petrel：由Schlumberger公司開發(fā)，是一款綜合性的地質(zhì)建模軟件。它涵蓋了地震解釋、構(gòu)建模型、模擬與分析等功能，被廣泛應(yīng)用于石油和天然氣資源勘探與開發(fā)領(lǐng)域，同樣適用于固體礦產(chǎn)的三維地質(zhì)建模。Gocad：由法國(guó)巴黎高科礦業(yè)學(xué)院開發(fā)，主要用于復(fù)雜地質(zhì)建模和數(shù)據(jù)分析。它支持從原始數(shù)據(jù)到最終解釋結(jié)果的整個(gè)地質(zhì)建模流程，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)研究、礦產(chǎn)勘探等領(lǐng)域。Leapfrog Geo：由ARANZ Geo公司開發(fā)，適用于廣泛的地質(zhì)學(xué)應(yīng)用，包括礦業(yè)、環(huán)境、地球科學(xué)、水文學(xué)和工程等領(lǐng)域。它提供了豐富的工具和功能，用于創(chuàng)建、編輯和分析三維地質(zhì)模型。Surpac：Gemcom Software公司開發(fā)的綜合性地質(zhì)建模和采礦規(guī)劃軟件。它支持三維建模、控制引入和地質(zhì)和資源評(píng)估等功能，是固體礦產(chǎn)領(lǐng)域常用的建模工具之一。在三維地質(zhì)模型構(gòu)建過程中，不同的軟件一般采用不同的三維地質(zhì)建模方法，或者在模型構(gòu)建過程中綜合了不同的模型構(gòu)建方法。這些構(gòu)建方法中，采用不同的技術(shù)方式將三維或者二維的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的可交互的三維模型，建模方法主要有格網(wǎng)式、數(shù)值統(tǒng)計(jì)插值、邊界表示法、人工智能等不同的技術(shù)方式。基于格網(wǎng)的模型可以更好地處理儲(chǔ)量、邊界拓?fù)涞裙ぷ鳎跀?shù)值統(tǒng)計(jì)的模型在進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算、成礦預(yù)測(cè)等工作中應(yīng)用效果相對(duì)較好，而運(yùn)用智能技術(shù)等方法，可以更高效地進(jìn)行三維模型構(gòu)建，不同的構(gòu)建方式在實(shí)際應(yīng)用中各有優(yōu)劣［15，17，20，22］，具體不同方法特點(diǎn)如表3。

1.4固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模標(biāo)準(zhǔn)研制現(xiàn)狀固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)涉及多個(gè)方面，這些標(biāo)準(zhǔn)旨在確保三維地質(zhì)建模的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性［33-34，36］。常見的三維地質(zhì)建模標(biāo)準(zhǔn)主要從數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建模方法類型及模型質(zhì)量控制等方面給予了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范和建議。這些標(biāo)準(zhǔn)為三維模型的統(tǒng)一管理和實(shí)際評(píng)價(jià)提供了科學(xué)的依據(jù)，為三維地質(zhì)建模規(guī)范發(fā)展提供了支撐和指導(dǎo)。常見的固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要從數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)、地質(zhì)模型構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)、模型驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)注和注釋標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)保存和交換標(biāo)準(zhǔn)等方面展開［37-38，40］。數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)確定采集地層信息所需的數(shù)據(jù)類型、分辨率和精度，以及數(shù)據(jù)采集的方法和工具。這包括地質(zhì)填圖、物探、化探、遙感、重砂測(cè)量和稀疏取樣工程等數(shù)據(jù)。地質(zhì)模型構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)確定地質(zhì)模型的基本組成部分和構(gòu)建流程，包括模型的邊界、分區(qū)和層序，以及不同地層單元的屬性和幾何形狀。通過勘查線剖面結(jié)合地質(zhì)剖面或地質(zhì)地球物理剖面，建立地層、構(gòu)造、巖漿巖和礦化蝕變的大致或準(zhǔn)確三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)確定如何集成不同類型和來源的地質(zhì)數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)剖面、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、地震資料等，以建立全面且一致的地質(zhì)模型。模型驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)確定驗(yàn)證地質(zhì)模型的方法和指標(biāo)，以評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。這通常涉及對(duì)模型的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的剖切分析、淺坑和隧道虛擬開挖分析、鉆孔虛擬鉆進(jìn)分析等可視化剪切操作與分析。標(biāo)注和注釋標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)保存和交換標(biāo)準(zhǔn)確定如何標(biāo)注和注釋地質(zhì)模型，以便于交流和共享地質(zhì)信息。確定地質(zhì)數(shù)據(jù)的保存格式和交換方式，以便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和共享。

此外，地質(zhì)建模還應(yīng)遵循一定的地質(zhì)規(guī)則，例如構(gòu)造建模需要將地質(zhì)構(gòu)造的真實(shí)特征要素在模型中體現(xiàn)出來，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)將地質(zhì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為約束數(shù)據(jù)來約束構(gòu)造模型的建立。

目前國(guó)內(nèi)已發(fā)布的固體礦產(chǎn)領(lǐng)域相關(guān)的三維地質(zhì)建模標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)，國(guó)外在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了大量的技術(shù)規(guī)范研究，其中主要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表4。

2固體礦產(chǎn)三維模型應(yīng)用領(lǐng)域及成果

三維地質(zhì)建模在固體礦產(chǎn)勘探、開發(fā)、礦山設(shè)計(jì)等整個(gè)生產(chǎn)流程均有大量的實(shí)際應(yīng)用，提高了礦產(chǎn)的勘探水平和生產(chǎn)效率。按照礦產(chǎn)開發(fā)的流程及意義，主要可分為礦山設(shè)計(jì)與規(guī)劃、礦產(chǎn)資源勘探與儲(chǔ)量估算、礦山生產(chǎn)管理與監(jiān)控、科研與教學(xué)等幾個(gè)方面。在實(shí)際應(yīng)用中，三維地質(zhì)模型綜合了多學(xué)科、多類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型構(gòu)建等工作，從簡(jiǎn)單的地質(zhì)體三維可視化發(fā)展到了定量計(jì)算、智能預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控的應(yīng)用效果［1-10，13，15，20，23］。主要的建模方式都需要在前期收集、整理、規(guī)范化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，之后進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)模型和屬性模型的構(gòu)建。

2.1礦山設(shè)計(jì)與規(guī)劃

通過三維地質(zhì)建模，可以精確地展示礦體的形態(tài)、分布、大小等特征，為礦山設(shè)計(jì)提供直觀、全面的數(shù)據(jù)支持［39-42］。基于這些模型，礦山設(shè)計(jì)者可以制定出更為科學(xué)、合理的采礦方案，提高采礦效率和安全性。在礦山開發(fā)前后的環(huán)境影響評(píng)估中，三維地質(zhì)模型有助于預(yù)測(cè)開采活動(dòng)對(duì)地下水、地表景觀的影響，為制定有效的環(huán)境保護(hù)措施和后期土地復(fù)墾規(guī)劃提供依據(jù)。在礦山開發(fā)前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、工程規(guī)劃等工作中，三維地質(zhì)模型能夠模擬潛在的地質(zhì)災(zāi)害，如巖爆、塌方等，通過分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為礦山安全生產(chǎn)提供預(yù)警［39］。三維模型能夠模擬礦體開采過程，應(yīng)用3DMine等軟件，展示三維模型指導(dǎo)開采布局與巷道設(shè)計(jì)，幫助工程師評(píng)估不同開采策略的可行性，優(yōu)化開采序列，減少礦石損失與貧化，提高采礦效率［41］。通過對(duì)礦區(qū)地質(zhì)條件的三維可視化展示，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估礦山的資源儲(chǔ)量、開采難度、更高效準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)潛在風(fēng)險(xiǎn)，有助于礦山規(guī)劃者制定出更為長(zhǎng)遠(yuǎn)、可持續(xù)的發(fā)展計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用和礦山的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展和衛(wèi)星、無人機(jī)等硬件技術(shù)的更新，三維礦山設(shè)計(jì)規(guī)劃中主要采用GIS及無人機(jī)等技術(shù)進(jìn)行礦山高精度建模。GIS平臺(tái)技術(shù)可以綜合地形、遙感影像、三維建模數(shù)據(jù)等不同類型的數(shù)據(jù)（圖1），依托無人機(jī)實(shí)景三維建模技術(shù)可以對(duì)礦山進(jìn)行快速、高精度、實(shí)時(shí)地進(jìn)行測(cè)繪和規(guī)劃［43-45］。基于三維地質(zhì)建模以及GIS技術(shù)進(jìn)行展示，結(jié)合5G等技術(shù)，促進(jìn)了礦山管理的智能化和決策支持能力的提升。

2.2礦產(chǎn)資源勘探與儲(chǔ)量估算

三維地質(zhì)建模在固體礦產(chǎn)的勘探與開發(fā)階段中已有了較為成熟的應(yīng)用，使用三維模型進(jìn)行礦產(chǎn)的智能成礦預(yù)測(cè)及儲(chǔ)量精確計(jì)算是主要研究應(yīng)用方向［46-49］。在進(jìn)行礦產(chǎn)勘查及成礦預(yù)測(cè)時(shí)，綜合收集地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等學(xué)科數(shù)據(jù)的全面性和科學(xué)有效性，直接決定了三維地質(zhì)模型成礦預(yù)測(cè)及儲(chǔ)量估算的效果。通過對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、地層堆積和巖性分布等信息的建模，三維地質(zhì)模型能夠提供詳細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，幫助人們更好地了解礦產(chǎn)資源的分布情況和地質(zhì)特征［48］。

在礦產(chǎn)資源勘探及儲(chǔ)量計(jì)算過程中，能夠綜合考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦體形態(tài)、礦石品位等因素，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（如克里金插值、序列高斯模擬等）和數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行高精度的體積計(jì)算和資源量評(píng)估，為礦山的經(jīng)濟(jì)評(píng)估和開采計(jì)劃制定提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持［49］。在礦產(chǎn)地質(zhì)找礦與成礦預(yù)測(cè)中，三維建模技術(shù)能夠模擬地層、元素含量、光譜特征、地球物理物性參數(shù)等的空間定量變化情況，進(jìn)而揭示礦體的空間分布規(guī)律，通過模擬分析地質(zhì)構(gòu)造、巖性、蝕變等因素，分析礦床地層劃分礦物分布、蝕變分帶特征變化、成礦礦化強(qiáng)度，為深部找礦提供目標(biāo)區(qū)域。這有助于確定勘探目標(biāo)、優(yōu)化勘探方案，以及預(yù)測(cè)礦產(chǎn)資源的分布和儲(chǔ)量。三維地質(zhì)模型建立中采用了大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，極大地豐富了三維地質(zhì)模型的數(shù)據(jù)源和模型精確度，成為了高精度成礦預(yù)測(cè)中重要的技術(shù)手段。國(guó)內(nèi)外的研究均在相關(guān)領(lǐng)域展開了實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用，如GUANGMING F［50］等人，在世界級(jí)鎢礦床朱溪鎢礦床采用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等機(jī)器學(xué)習(xí)方法展開了三維地質(zhì)礦床建模研究，該研究收集利用地質(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)，進(jìn)行了成礦預(yù)測(cè)模型研究，預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)有地質(zhì)數(shù)據(jù)結(jié)果一致，且SVM算法在沒有巖性數(shù)據(jù)參與的情況下預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性最高，最少只需要預(yù)測(cè)模型的2.07%的體積就可以包含75.69%的已知含礦樣品（圖2）。研究認(rèn)為采用該方法進(jìn)行三維礦床勘探模型研究，可以進(jìn)一步改進(jìn)成礦預(yù)測(cè)方法，提高礦床勘探效率。

人工智能技術(shù)在提高建模效率，幫助礦床勘查的同時(shí)，也被廣泛應(yīng)用在礦床的資源評(píng)價(jià)及儲(chǔ)量計(jì)算中。人工智能的高效建模及精準(zhǔn)計(jì)算性能，疊加地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等不同地球?qū)W科的地學(xué)大數(shù)據(jù)，可以極大地提高三維地質(zhì)建模的精度，對(duì)于礦床資源儲(chǔ)量計(jì)算及實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)也具有重要的意義和價(jià)值［20，24-25，50］。王洛鋒等［4］在世界級(jí)鉬都的我國(guó)欒川礦集區(qū)展開了基于三維地質(zhì)模型的成礦靶區(qū)預(yù)測(cè)及礦床資源量計(jì)算研究工作（表5），該研究采用三維地質(zhì)建模方法及概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等非線性方法對(duì)欒川地區(qū)斑巖、矽卡巖型銅鉬礦床展開了定量研究，并在后續(xù)的該研究區(qū)疊加了地學(xué)大數(shù)據(jù)環(huán)境預(yù)測(cè)及定量評(píng)價(jià)研究（圖3）。該系列研究不僅精確計(jì)算了已知礦床礦體的資源量，同時(shí)對(duì)研究區(qū)未知的礦床進(jìn)行了有效資源量預(yù)測(cè)。大數(shù)據(jù)綜合研究的方式提高了研究區(qū)資源儲(chǔ)量計(jì)算精度，也為礦山開發(fā)、工程布置提供了技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3礦山生產(chǎn)管理與監(jiān)控

三維地質(zhì)建模在礦山生產(chǎn)管理與監(jiān)控中扮演著至關(guān)重要的角色，使用三維模型可視化技術(shù)幫助礦山科學(xué)、高效管理，最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)數(shù)字礦山、智慧礦山的應(yīng)用目的。這種技術(shù)通過利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)礦山地形、地質(zhì)、礦體形態(tài)、礦山地上地下場(chǎng)景等進(jìn)行詳細(xì)的三維建模，從而生成一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)字地質(zhì)模型［51-53］。這種三維地質(zhì)模型現(xiàn)階段以管理平臺(tái)的方式進(jìn)行搭建，一般包括數(shù)據(jù)中心及信息共享服務(wù)等內(nèi)容，主要對(duì)礦山資源、生產(chǎn)過程、安全信息、儀器設(shè)備運(yùn)行信息、地理空間信息等內(nèi)容進(jìn)行全面可視化集成。基于這些三維管理平臺(tái)，可以對(duì)礦山地面、地下巷道進(jìn)行虛擬場(chǎng)景搭建，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及人員的定位及安全信息收集等［52］。

在生產(chǎn)管理方面，三維地質(zhì)模型為礦山企業(yè)提供了智能化的生產(chǎn)管理支持。通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和地質(zhì)模型的對(duì)比分析，軟件能夠給出準(zhǔn)確的生產(chǎn)指導(dǎo)，幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)管理流程，從而提高生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益。此外，三維地質(zhì)模型還可以模擬礦體的生產(chǎn)狀況及經(jīng)濟(jì)效益，為礦山的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)營(yíng)提供理性的建議。在監(jiān)控方面，三維地質(zhì)模型的應(yīng)用則更為廣泛。首先，模型能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)礦山的生產(chǎn)狀況，包括礦體的開采進(jìn)度、產(chǎn)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，確保生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。其次，模型可以對(duì)礦山的安全狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，預(yù)測(cè)和預(yù)警可能的地質(zhì)災(zāi)害和事故（圖4），如巖爆、沖擊地震等，從而及時(shí)采取措施保障礦工的安全［53］。此外，通過模型還可以對(duì)礦山的環(huán)境影響和資源利用率進(jìn)行評(píng)估，為環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約提供科學(xué)依據(jù)。

2.4科研教學(xué)

礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模在科研與教學(xué)中為地質(zhì)學(xué)科領(lǐng)域的研究和教學(xué)工作提供了強(qiáng)大的支持。在科研方面，固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模展現(xiàn)出了巨大的潛力。通過構(gòu)建高精度的三維地質(zhì)模型，科研人員可以更加深入地研究固體礦產(chǎn)的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律以及形成機(jī)制［54］。這有助于揭示礦產(chǎn)資源的形成和演化過程，為礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)提供理論支撐。其次，三維地質(zhì)模型可以模擬不同地質(zhì)條件下的礦產(chǎn)形成和變化過程，為科研人員提供實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證的平臺(tái)。此外，通過模型分析和數(shù)據(jù)挖掘，科研人員還可以發(fā)現(xiàn)新的礦產(chǎn)資源潛力區(qū)域，為礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展提供新的思路。在教學(xué)方面，固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模的應(yīng)用也取得了顯著成效。三維模型為學(xué)生提供了直觀、生動(dòng)的學(xué)習(xí)材料，使他們能夠更好地理解固體礦產(chǎn)的地質(zhì)特征和分布規(guī)律。通過觀察和操作三維模型，學(xué)生可以更加深入地掌握地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論。此外，固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模還可以與地理信息系統(tǒng)（GIS）和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建更加真實(shí)、逼真的虛擬礦山環(huán)境。學(xué)生可以在這樣的環(huán)境中進(jìn)行模擬操作和實(shí)踐訓(xùn)練，提高他們的專業(yè)技能和實(shí)際操作能力［22，24，26］。

2.5三維模型評(píng)價(jià)

礦產(chǎn)三維地質(zhì)模型的評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法旨在確保模型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、實(shí)用性以及其在礦山設(shè)計(jì)與規(guī)劃中的應(yīng)用效果。礦產(chǎn)三維地質(zhì)模型的評(píng)價(jià)內(nèi)容涵蓋了模型構(gòu)建質(zhì)量、精度、不確定性、適用性、更新維護(hù)機(jī)制以及可視化與用戶界面等多個(gè)維度，評(píng)價(jià)方法包括數(shù)據(jù)對(duì)比、統(tǒng)計(jì)分析、專家評(píng)審、用戶調(diào)研、系統(tǒng)測(cè)試等多種手段，旨在全方位確保模型的有效性和可靠性，為礦山的科學(xué)管理和高效運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐［55-59］。

在模型構(gòu)建質(zhì)量評(píng)價(jià)方面，需要檢查模型數(shù)據(jù)源的完整性、可靠性和代表性，包括鉆孔數(shù)據(jù)、地質(zhì)測(cè)繪、地球物理勘探、地球化學(xué)分析等數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制［15-16，33-34］。評(píng)估模型構(gòu)建過程中數(shù)據(jù)預(yù)處理、地質(zhì)解釋、模型參數(shù)選擇、模型算法應(yīng)用的合理性。評(píng)價(jià)方法主要是通過對(duì)比原始數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)的一致性、檢查模型構(gòu)建流程文檔、審查模型構(gòu)建軟件的選擇和使用是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或最佳實(shí)踐、進(jìn)行專家評(píng)審等方式進(jìn)行。

在模型精度驗(yàn)證方面，比較模型預(yù)測(cè)的礦體幾何形態(tài)、品位分布、體積計(jì)算結(jié)果與實(shí)際開采揭露或獨(dú)立驗(yàn)證數(shù)據(jù)（如新鉆孔資料、坑道測(cè)量數(shù)據(jù)）的吻合程度，評(píng)估模型在空間尺度上的定位精度和屬性賦值精度。精度驗(yàn)證方法主要是采用交叉驗(yàn)證、留出法、分割法等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，計(jì)算模型預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)、均方根誤差（RMSE）、平均絕對(duì)誤差（MAE）等指標(biāo)，量化模型精度［34，36］。對(duì)于關(guān)鍵區(qū)域或礦體邊界，可能需要進(jìn)行詳細(xì)的局部精度驗(yàn)證。

在模型不確定性分析方面，評(píng)估模型中由于數(shù)據(jù)不確定性、地質(zhì)解釋主觀性、模型算法假設(shè)等因素導(dǎo)致的模型不確定性［33-34］。包括資源量分類（如探明、控制、推斷）的不確定性分布、品位分布的變異性、礦體邊界不確定性的量化描述［59-66］。不確定性分析的方法主要包括應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)方法（如克里金法、指示克里金法等）計(jì)算資源量的置信區(qū)間，使用蒙特卡洛模擬等方法生成多個(gè)可能的地質(zhì)模型情景，分析其分布特征和變異范圍［67］。生成不確定性圖件，如品位置信區(qū)間圖、資源量類別概率圖等。

在實(shí)際應(yīng)用中，模型適用性評(píng)價(jià)、模型更新與維護(hù)、模型可視化與用戶界面等也是較為重要的模型評(píng)價(jià)指標(biāo)［68］。主要考察模型是否滿足礦山設(shè)計(jì)、開采規(guī)劃、環(huán)境評(píng)估、安全控制等實(shí)際應(yīng)用需求，在應(yīng)用過程中模型數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性、數(shù)據(jù)整合流程的規(guī)范性，可視化效果及可交互性等［69-72］。主要通過實(shí)際應(yīng)用案例分析、用戶滿意度調(diào)查、系統(tǒng)集成測(cè)試等方式，評(píng)估模型在特定應(yīng)用場(chǎng)景下的表現(xiàn)，如模型能否有效支持開采設(shè)計(jì)決策、是否能準(zhǔn)確模擬地質(zhì)災(zāi)害、是否能與現(xiàn)有管理系統(tǒng)無縫對(duì)接等。以及審查模型更新流程文檔、跟蹤模型更新實(shí)例、訪談模型維護(hù)團(tuán)隊(duì)，評(píng)估模型更新的效率與質(zhì)量等方式方法進(jìn)行三維地質(zhì)模型的評(píng)估評(píng)價(jià)。

3現(xiàn)存的問題與展望

盡管三維地質(zhì)建模技術(shù)在固體礦產(chǎn)資源的勘探、開發(fā)和利用中得到了廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。首先，數(shù)據(jù)采集和處理方面存在數(shù)據(jù)精度不高、數(shù)據(jù)不完整等問題，這會(huì)影響模型構(gòu)建的準(zhǔn)確性和精度。其次，模型構(gòu)建方面存在建模精度不高、模型穩(wěn)定性差等問題，這會(huì)影響模型的應(yīng)用效果。此外，三維地質(zhì)建模技術(shù)的應(yīng)用還需要考慮到礦山安全、環(huán)境保護(hù)等因素，因此需要綜合考慮多種因素，制定科學(xué)合理的應(yīng)用方案［73-75］。

針對(duì)目前存在的問題和挑戰(zhàn)，未來固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模研究應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面。首先，應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)的研究，提高數(shù)據(jù)精度和完整性，為模型構(gòu)建提供更為準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其次，應(yīng)該加強(qiáng)模型構(gòu)建技術(shù)的研究，提高建模精度和穩(wěn)定性，為模型應(yīng)用提供更為可靠的技術(shù)支持。此外，還應(yīng)該注重模型應(yīng)用方面的研究，綜合考慮礦山安全、環(huán)境保護(hù)等因素，制定更為科學(xué)合理的應(yīng)用方案。

同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)跨學(xué)科合作，推動(dòng)三維地質(zhì)建模技術(shù)與其他相關(guān)領(lǐng)域的融合，如結(jié)合大數(shù)據(jù)與云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、物聯(lián)網(wǎng)與傳感器等科技技術(shù)。為建模提供更為豐富的信息，提高三維地質(zhì)模型的實(shí)用性和可操作性，提高采礦作業(yè)的自動(dòng)化和智能化水平。未來的三維地質(zhì)建模將更加智能化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化，能夠更好地滿足礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)和利用的需求。

4結(jié)語(yǔ)

固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模作為一種有效的技術(shù)手段，在礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)和利用中具有廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)據(jù)源方面，綜合了地物化遙各類數(shù)據(jù)，提高了模型精度、準(zhǔn)確度及可信度。模型類型及建模技術(shù)方法發(fā)展全面成熟，形成了不同行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)建模軟件也發(fā)展出了成熟的產(chǎn)業(yè)體系，整體形成了適用于不同的地質(zhì)礦產(chǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的地質(zhì)建模體系，提高了三維地質(zhì)建模效率和地質(zhì)礦產(chǎn)生產(chǎn)效率。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用及科學(xué)研究中，基于輕量化GIS平臺(tái)的三維礦山建模管理平臺(tái)極大提高了礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、安全監(jiān)管等工作效率及科學(xué)性；基于多源數(shù)據(jù)的智能建模及成礦預(yù)測(cè)技術(shù)可以在朱溪鎢礦、河南鉬礦等大型礦山的生產(chǎn)開發(fā)、儲(chǔ)量精確計(jì)算中發(fā)揮專家決策支撐及高精度計(jì)算的作用。此外VR及AR等三維技術(shù)的引入，將進(jìn)一步極大提高固體礦產(chǎn)生產(chǎn)中的科學(xué)高效性，同時(shí)降低成本和各類風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］王功文，張壽庭，燕長(zhǎng)海，等.欒川礦集區(qū)地學(xué)大數(shù)據(jù)挖掘和三維/四維建模的資源-環(huán)境聯(lián)合預(yù)測(cè)與定量評(píng)價(jià)［J］.地學(xué)前緣，2021，28（3）：139-155.

［2］陳麒玉，劉剛，何珍文，等.面向地質(zhì)大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)-屬性一體化三維地質(zhì)建模技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.地質(zhì)科技通報(bào)，2020，39（4）：51-58.

［3］李青元，張洛宜，曹代勇，等.三維地質(zhì)建模的用途、現(xiàn)狀、問題、趨勢(shì)與建議［J］.地質(zhì)與勘探，2016，52（4）：759-767.

［4］王洛鋒，王功文，許文輝，等.智能礦山大數(shù)據(jù)的地學(xué)信息挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)：以河南上房溝鉬（鐵）5G～+礦山為例［J］.地學(xué)前緣，2023，30（4）：317-334.

［5］管濤，李聰聰，崔勝，等.遙感技術(shù)在綠色礦山建設(shè)與評(píng)估中的應(yīng)用［J］.中國(guó)礦業(yè)，2021，30（9）：58-66.

［6］王麗芳，劉肖莉，徐坤，等.數(shù)據(jù)和知識(shí)融合的Bayesian-MCMC三維地質(zhì)建模［J］.地球科學(xué)，2024，49（8）：3056-3070.

［7］AYOUB E A，MUSTAPHA E G，ABDELLATIF E，et al.3D Modeling and Resources Estimation of Coal Old Piles in Jerada Mine，Oriental Morocco［J］.MedGU，2022（2）：179-183.

［8］岳西蒙，伍法權(quán)，沙鵬，等.基于三維點(diǎn)云建模的礦山邊坡穩(wěn)定性分析［J］.中國(guó)礦業(yè)，2021，30（4）：89-95.

［9］陳國(guó)旭，田宜平，張夏林，等.基于勘探剖面的三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建及不確定性分析［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2019，38（2）：275-280.

［10］黃蕾蕾.內(nèi)蒙古烏努格吐山礦山高精度三維地質(zhì)建模與評(píng)價(jià)［D］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2020.

［11］焦海軍，黃鈺涵，高福太，等.Surpac三維地質(zhì)建模在甲瑪矽卡巖成礦與構(gòu)造研究［J］.中國(guó)礦業(yè)，2021，30（增刊2）：201-205.

［12］李宏達(dá)，吳志春，柏瑞，等.復(fù)雜脈狀礦體精細(xì)化三維建模方法探討［J/OL］.地質(zhì)科技通報(bào)，1-14［2024-09-27］.https：//doi.org/10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240050.

［13］張永旺，龐世龍，花衛(wèi)華，等.基于地層尖滅的三維地質(zhì)建模方法：以廣西北海市為例［J/OL］.地質(zhì)通報(bào)，1-16［2024-09-27］.

［14］陽(yáng)奕漢，蘇學(xué)斌，陳梅芳，等.“數(shù)字建井”在砂巖型鈾礦地浸開發(fā)中的探索與應(yīng)用［J］.中國(guó)礦業(yè)，2022，31（12）：64-69.

［15］魏迎奇，陳樹銘，蔡紅，等.復(fù)雜地質(zhì)單元的三維智能建模方法［J］.水利學(xué)報(bào)，2014，45（增刊2）：19-25.

［16］呂海棟，趙春波，張海濤，等.烏山銅鉬礦三維地質(zhì)資源模型的建立及應(yīng)用［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2021，37（6）：73-76.

［17］趙忠海，崔曉夢(mèng)，孫景貴，等.基于三維地質(zhì)-地球物理建模的深部成礦預(yù)測(cè)：以黑河地區(qū)永新金礦床為例［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2024，54（2）：498-515.

［18］WANG G W，ZHANG S T，YAN C H，et al.Mineral potential targeting and resource assessment based on 3D geological modeling in Luanchuan region， China［J］.Computers amp; Geosciences，2011，37（12）：1976-1988.

［19］TIAN L Y U，Y MONECKE T.3D geological modeling using Cu grades of the Archean Horne VMS deposit （Blake River Group， Quebec） and beneficiations to the genetical model［J］. Arab J Geosci.2022，15：1697.

［20］ANTONIELLI B，IANNUCCI R，CIAMPI P，et al.Engineering-geological modeling for supporting local seismic response studies： insights from the 3D model of the subsoil of Rieti （Italy）［J］.Bull Eng Geol Environ ，2023，82：235.

［21］HARCOU T-MENOU V，GUILLOU-FROTTIER L，BONNEVILLE A，et al.Hydrothermal convection in and around mineralized fault zones： insights from two- and three-dimensional numerical modeling applied to the Ashanti belt， Ghana［J］.Geofluids，2009，9：116-137.

［22］VAKHROMEYEV G S，BARYSHEV A S.The Classifcation of phycico-geological models of mineral deposites［J］.GeophysicalProspecting，1984，32：63-78.

［23］RAMAJO J，ORELLANA-MACíAS JM，GALé C，et al. A 3D geological model of the Gallocanta Basin （Spain）. The basis to update the hydrogeological model［J］.Earth Sci Inform，2023，16：1797-1809.

［24］ANTONIELLI B，IANNUCCI R，CIAMPI P，et al. Engineering-geological modeling for supporting local seismic response studies： insights from the 3D model of the subsoil of Rieti （Italy）［J］.Bull Eng Geol Environ，2023，82：235.

［25］毛先成，王琪，陳進(jìn)，等.膠西北金礦集區(qū)深部成礦構(gòu)造三維建模與找礦意義［J］.地球?qū)W報(bào)，2020，41（2）：166-178.

［26］WANG Q，WANG "X， LIU H L，et al.3D geochemical modeling of the Qujia gold deposit， China： Implications for ore genesis and geochemical exploration of deep concealed ore bodies［J］.Ore Geology Reviews，2022，144：104819.

［27］童星，徐鵬，韓嶺，等.無人機(jī)三維建模技術(shù)在露采礦山動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.礦產(chǎn)勘查，2024，15（2）：303-310.

［28］CACIAGLI N，MINE P I，DAYA S B S，et al.Encyclopedia of Mathematical Geosciences［M］. Encyclopedia of Earth Sciences Series.Springer，Cham，2023.

［29］TAME C，CUNDY A B，ROYSE K R，et al.Three-dimensional geological modelling of anthropogenic deposits at small urban sites：A case study from Sheepcote Valley， Brighton，UK［J］.Journal of Environmental Management，2013，129：628-634.

［30］付光明.基于機(jī)器學(xué)習(xí)的三維成礦預(yù)測(cè)研究：以贛東北朱溪鎢礦為例［D］.南昌：東華理工大學(xué)，2021.

［31］李梅，姜展，姜龍飛，等.三維可視化技術(shù)在智慧礦山領(lǐng)域的研究進(jìn)展［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2021，49（2）：153-162.

［32］連民杰，湛景震，周文略.六維礦山建設(shè)探討［J］.中國(guó)礦業(yè)，2023，32（10）：21-31.

［33］任東風(fēng)，郝凌云.三維實(shí)景精細(xì)建模在露天礦綜合治理中的應(yīng)用［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，40（6）：530-537.

［34］PETRONE P，ALLOCCA V，F(xiàn)USCO F，et al.Engineering geological 3D modeling and geotechnical characterization in the framework of technical rules for geotechnical design： the case study of the Nola’s logistic plant （southern Italy）［J］.Bull Eng Geol Environ ，2023，82：12.

［35］LI N，LI C，CHU W，et al.Uncertainty Visualisation of a 3D Geological Geometry Model and Its Application in GIS-Based Mineral Resource Assessment：A Case Study in Huayuan District，Northwestern Hunan Province，China［J］.J Earth Sci，2021，32：358-369.

［36］GAOMING D，GENYUAN J，Guolong Y，et al.Three-dimensional Modeling of Ore-forming Elements and Mineralization Prognosis for the Yechangping Mo Deposit， Henan Province，China［J］.Acta Geologica Sinica（English Edition），2024，98（3）：736-752.

［37］固體礦產(chǎn)勘查三維地質(zhì)建模技術(shù)要求：DZ/T 0383-2021［S］. 2021.

［38］礦床三維地質(zhì)建模規(guī)范：DB37/T 4309-2021［S］.2021.

［39］周永章，左仁廣，劉剛，等.數(shù)學(xué)地球科學(xué)跨越發(fā)展的十年：大數(shù)據(jù)、人工智能算法正在改變地質(zhì)學(xué)［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2021，40（3）：556-573.

［40］鐵礦床三維建模技術(shù)規(guī)范：DB13/T 5148-2019［S］.2019.

［41］TIAN L，YU Y.MONECKE T.3D geological modeling using Cu grades of the Archean Horne VMS deposit （Blake River Group， Quebec） and beneficiations to the genetical model［J］.Arab J Geosci，2022，15：1697.

［42］CARVALHO J，DIAS P， REVAUX C，et al.A drill-hole， geological and geophysical data-based 3D model for target generation in Neves-Corvo mine region， Portugal［J］.Int J Earth Sci （Geol Rundsch） "，2022，111：403-424.

［43］LU S，LAN X，ZHAO L，et al.A 3D Investigation of Geological Structure and Its Relationship to Mineralization in the Nanling-Xuancheng Ore District， Middle-Lower Yangtze River Metallogenic Belt，China［J］. Earth Sci.2022，33：664-680.

［44］MEZNI "I，CHIHI H，BOUNASRI M，et al.Combined Geophysical–Geological Investigation for 3D Geological Modeling： Case of the Jeffara Reservoir Systems， Medenine Basin， SE Tunisia［J］. Nat Resour Res，2022，31：1329-1350.

［45］ZUO L，WANG G，CARRANZA E J M，et al.Short-Wavelength Infrared Spectral Analysis and 3D Vector Modeling for Deep Exploration in the Weilasituo Magmatic–Hydrothermal Li–Sn Polymetallic Deposit， Inner Mongolia， NE China［J］.Nat Resour Res，2022，31：3121-3153.

［46］TRIANTAFYLLIDIS S，DRAKOULAKOS F.3D Modeling of the Hydrothermal Alteration Zoning and Correlation to Ore Formation， the Perama Hill Epithermal Au Deposit，Thrace，NE Greece.In：Lucci，F(xiàn)，et al.Selected Studies in Geomorphology，Sedimentology， and Geochemistry.CAJG 2020［J］.Advances in Science，Technology amp; Innovation. Springer，Cham，2023.https：//doi.org/10.1007/978-3-031-43744-1-7.

［47］吳沖龍，劉剛.大數(shù)據(jù)與地質(zhì)學(xué)的未來發(fā)展［J］.地質(zhì)通報(bào)，2019，38（7）：1081-1088.

［48］李朋偉，王雁林，徐友寧.基于無人機(jī)與Photoscan軟件的礦山地質(zhì)環(huán)境三維立體建模及應(yīng)用［J］.中國(guó)礦業(yè)，2021，30（9）：73-79.

［49］李燦鋒，劉達(dá)，周德坤，等.人工智能在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用與展望［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2022，41（3）：668-677.

［50］GUANGMING F，QINGTAIAN L，JIAYONG YAN.3D mineral prospectivity modeling based on machine learning： A case study of the Zhuxi tungsten deposit in northeastern Jiangxi Province， South China［J］.Ore Geology Reviews，2021，131：169-1368.

［51］ONAL O，GUNDUZ O.3D Modeling of a Historical Mine Waste Site Using UAV Images： Estimation of Stockpile Volumes. In： Yukselen-Aksoy Y， Reddy K R， Agnihotri， A K （eds） Sustainable Earth and Beyond. EGRWSE 2022［J］.Lecture Notes in Civil Engineering，2023：370. https：//doi.org/10.1007/9782021.9812021.992021.40412021.7_22.

［52］YENE A J Q，MENANGA T R，MBIDA Y L，et al.Electrical resistivity imaging and 3D geological modelling of the sedimentary architecture of the Sanaga floodplain （Cameroon， Central Africa）［J］.Acta Geophys.2023，71：735-755.

［53］MORADPOURI F，AHMADI S M H，GHAEDRAHMATI R，et al.Geochemical evaluation of the surface erosion for a hidden Cu-Au porphyry deposit using soil samples along with 3D ore-body modeling［J］. Arab J Geosci，2022，15：1164.

［54］MAO X C，ZHE S，HAO D，et al.Three-Dimensional Mineral Prospectivity Modeling with Geometric Restoration： Application to the Jinchuan Ni–Cu–（PGE） Sulfide Deposit， Northwestern China［J］.Natural Resources Research，2023，33（1）：75-105.

［55］CHEN J，JIANGL，PENG C，et al.Quantitative resource assessment of hydrothermal gold deposits based on 3D geological modeling and improved volume method： Application in the Jiaodong gold Province， Eastern China［J］.Ore Geology Reviews，2023，153：105-282.

［56］畢鉦發(fā).人工智能三維地震解釋與地質(zhì)建模方法研究［D］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2023.

［57］王李管，陳鑫.數(shù)字礦山技術(shù)進(jìn)展［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2016，26（8）：1693-1710.

［58］王履華，孫在宏，曾洪云，等.三維數(shù)字礦山信息集成管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.金屬礦山，2013（1）：116-120.

［59］曲福明，王懷遠(yuǎn)，柳小波，等.露天礦全流程智能開采架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.金屬礦山，2024（5）：134-143.

［60］楊成杰，孫大鵬.三維可視化在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)地質(zhì)教育，2016，25（2）：49-51.

［61］趙鵬大.數(shù)字地質(zhì)與礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)［J］.地質(zhì)學(xué)刊，2012，36（3）：225-228.

［62］王昊，嚴(yán)加永，祁光，等.基于重磁三維建模與機(jī)器學(xué)習(xí)的成礦預(yù)測(cè)方法：以朱溪外圍為例［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2023，38（2）：734-747.

［63］向杰，肖克炎，陳建平，等.基于成礦系統(tǒng)的三維定量預(yù)測(cè)研究：以四川拉拉銅礦為例［J］.地球?qū)W報(bào)，2020，41（2）：135-143.

［64］王玉祥，常河，賈福聚，等.傳統(tǒng)幾何法與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法在資源儲(chǔ)量估算中的對(duì)比分析：以云南蒙自白牛廠礦區(qū)對(duì)門山礦段為例［J］.中國(guó)礦業(yè)，2022，31（11）：165-172.

［65］徐昌，楊真亮，趙慶鑫，等.澳大利亞昆士蘭州Goldsmiths金礦體三維地質(zhì)建模與礦體儲(chǔ)量計(jì)算研究［J］.山東國(guó)土資源，2024，40（9）：59-66.

［66］梁棟.三維地質(zhì)模型不確定性分析方法研究［D］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2021.

［67］XIAO K，XIANG J，F(xiàn)AN M，et al.3D Mineral Prospectivity Mapping Based on Deep Metallogenic Prediction Theory：A Case Study of the Lala Copper Mine， Sichuan，China［J］.Earth Sci，2021，32：348-357.

［68］趙巖巖，吳昌雄，石文杰，等.鄂東南礦集區(qū)銅綠山-銅山銅鐵金礦床三維地質(zhì)建模與深部預(yù)測(cè)［J］.地質(zhì)科技通報(bào)，2023，42（1）：112-125.

［69］GáBOR S，ZOLTáN B，VAZUL G，et al.A 2D and 3D web application in the service of mining industry［J］.International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation，2023，116：103-167.

［70］KIM Y H，CHOE K.Three-dimensional prospectivity modeling based on fuzzy logic and geometric average： a case study from Sansong district， Yongyu apatite deposit，DPR Korea［J］.Arab J Geosci，2024，17：117.

［71］黃永志，鄒妞妞，田豐，等.黔西南紫木凼金礦床三維地質(zhì)建模與成礦分析［J］.礦床地質(zhì)，2023，42（5）：927-944.

［72］薛歡歡，楊真亮，劉欣悅，等.招平斷裂帶大尹格莊礦區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)及斷裂控礦規(guī)律［J］.山東國(guó)土資源，2024，40（9）：15-24.

［73］劉光偉，于秋宇，李浩然，等.高寒地區(qū)露天礦無人機(jī)移動(dòng)測(cè)量適用性研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47（10）：43-50.

［74］畢晨曦，劉亮明，周飛虎.融合動(dòng)力學(xué)模擬的機(jī)器學(xué)習(xí)三維成礦預(yù)測(cè)：以安徽銅山銅礦為例［J/OL］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2014：1-16［2024-05-04］.https：//doi.org/10.16539/j.ddgzyckx.2023.01.104.

［75］孫萌鑫，冷芳，邢曉平，等.基于三維激光掃描技術(shù)的金礦采空區(qū)調(diào)查對(duì)比分析研究［J］.山東國(guó)土資源，2024，40（9）：74-78.

Abstract：In this paper， present conditon of 3D geological modeling of solid minerals has been studied， technical development trend has been analyzed， and the future development direction has been expected. Based on in-depth analysis of the existing literature and the investigation of the development of related technologies， research progress of modeling techniques of 3D geological modeling have been summarized. The related standards of 3D geological modeling technology of solid minerals， and the characteristics of different software tools of 3D geological modeling have been introduced. The application and development trend of 3D geological modeling in solid mineral resources exploration， development and utilization have been emphatically studied. It is considered that 3D geological modeling has made remarkable progress and achievements in data source， modeling technology， standard development and software tool development. Three-dimensional geological modeling has effectively improved the efficiency of mine production and management. It is gradually moving towards the introduction of artificial intelligence technology， the direction of high-precision computing， intelligent modeling， and interactive utilization. The trend and direction of future research mainly focus on improving data accuracy and establishing interactive 3D geological models based on technologies， such as virtual reality （VR） and augmented reality （AR）. This study can provide guidance and references for 3D geological modeling work in mines in the future.

Key words：Three-dimensional geological modeling; solid mineral; exploration and development; resource assessment; 3D mine

收稿日期：20240914；修訂日期：20241009；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

基金項(xiàng)目：自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心創(chuàng)新基金項(xiàng)目《固體礦產(chǎn)三維地質(zhì)建模工具對(duì)比研究》（CXJJ2024—02），中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目《實(shí)物地質(zhì)資料采集更新與數(shù)字化應(yīng)用》（DD20230138）

作者簡(jiǎn)介：趙龍賢（1995—），男，甘肅武威人，助理工程師，主要研究領(lǐng)域?yàn)檫b感地質(zhì)、三維地質(zhì)；E-mail：2428426555@qq.com

*通訊作者：史維鑫（1984—），女，高級(jí)工程師，主要從事巖心數(shù)字化技術(shù)方法研究與應(yīng)用;E-mail：2428426555@qq.com