基于3dmine小秦岭金矿三维建模研究

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1、基于3DMine小秦岭金矿三维建模研究本文基于国内矿业工程软件3DMine，建立小秦岭程村金矿区的三维模型。根据钻孔、探槽、坑道等勘探资料建立地质数据库，采用面模型与体模型相结合的方式建立矿山岩层、矿体、坑道及地表的模型，实现了矿山地表地下三维可视化管理。关键词：3DMine；三维地质建模；地质信息0引言　　传统地质信息的表达方式主要有两种[1]，一种是采用平面图和剖面图来表达，将三维地质环境中的地质现象投影到某一平面（XY平面、XZ平面或YZ平面）上进行表达；另一种是采用透视和轴测投影原理，对三维地

2、质环境中的地质现象进行透视制图，或是将它们投影到两个以上的平面上进行组合表达，以增强三维视觉效果，提高人们对目标体的三维理解。这两种方式都存在着空间信息的损失和失真问题，而且制图过程繁杂，信息更新困难。三维地质建模针对这些存在的缺陷，借助于计算机和科学计算可视化技术，直接从三维空间的角度去理解和表达地质体和地质环境。　　三维地质建模[2]，是运用计算机技术，在三维环境中，将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，用于地质分析的技术。　　本次研究利用的

3、三维地质建模软件是3DMine，3DMine广泛应用于地质、测量、采矿和生产管理等方面，实现了二维和三维界面技术的完美整合[3,4]。本研究借助3DMine实现矿体、岩层、巷道等多种地下地质元素建模，为三维地质信息化提供数据基础。1矿区地质概况　　本研究的示范矿区位于小秦岭北坡。行政区划上隶属于灵宝市程村乡管辖，有村级公路相连，至灵宝城区41km，有柏油公路相通，灵宝市向西至西安，向东至洛阳，有铁路、公路及高速公路相通，交通便利。（见交通位置图1）。图1交通位置图2矿山建模技术路线　　为了有效的利用与

4、管理地质矿产资料，本次研究提出三维重构方法，本项目的技术路线如下：　　（1）确立三维矿山建模方法流程　　将国内外三维GIS和三维地质模型的长期研究成果进行归纳、分析和总结，将其从理论上系统化，并根据我省西部矿山特征及矿山勘查管理的需求，本项目决定采取线框模型与3D栅格模型相结合的建模方式构建地层模型、矿体模型及坑道模型，为实现矿山的三维可视化做好技术准备。　　（2）选择示范区，对现有成果与资料进行归纳分类，建立矿山资源数据库　　选择典型示范区，搜集矿山数据资料，包括钻孔数据、坑道数据、探槽数据、地质地

5、形数据、区域地质数据、地质勘探剖面数据，对这些数据进行分类整理，构建以原始地质资料和勘探成果数据为核心内容的矿山资源数据库，为三维矿山建模做好基础数据准备。　　（3）建立三维矿山模型库　　选择三维矿山建模软件，采取选定的三维建模方法，对示范矿山进行地表、地层、矿体、坑道的建模，为实现三维矿山可视化建立模型库。　　（3）开发三维矿山管理系统　　基于三维信息管理平台，建立示范矿山的三维矿山管理系统，实现三维矿山的可视化，并实现矿山三维漫游、三维量测、剖面分析、实体与块体分析等功能。3地质数据库的建立　　搜

6、集了示范矿区相关资料，包括区域地质图1幅（图2）、地形地质图1幅、勘探线剖面图8幅（图3）、钻孔柱资料14幅、坑道素描图4幅（图4）、探槽素描图21幅（图5），遥感影像图1幅。　　图2区域地质图图3勘探线剖面图　　　　图4坑道素描图图5探槽素描图4三维模型的构建　　基于剖面的矿山三维重构是利用剖面上大量的点、线信息表达各个层面，进而来构建三维地质体的建模方法。剖面上的点、线信息属于某特定地层、断层、矿体边界[5]。此方法的建模步骤（图6）总体上分为三部分：剖面信息预处理、空间知识库的建立、矿山三维重构

7、。　　图6建模步骤　　按照上述工作流程，在已有研究成果的基础上，本项目要进行以下几方面的工作：①对现有剖面到三维空间剖面转换方法进行改进，进行剖面误差评价。②对钻孔、坑道、探槽数据处理入库，并进行误差校正，提取各个地层的顶底板坐标，进行距离幂次X格加密，由三维X格点生成DTM，提取DTM边界。③对剖面与DTM边界进行空间不一致性探测与处理。④三维模型库建立与矿山三维重构。　　矿山三维模型构建过程：1)基础数据资料整理　　选择标准的空间参考，对搜集到的地质数据资料进行坐标变化与属性整合，建立统一于中央经

8、线为111度的3度带高斯-克吕格投影系的地质数据库（图7）。　　　　　　图7基础数据资料2)勘探线剖面生成　　选择钻孔的开口、探槽壁等空间位置点，对勘探线平面图进行坐标转化，生成三维立体剖面线，为矿体生成提供数据基础（图8）。　　　　图8生成勘探线剖面3)根据剖面生成矿体模型图9根据剖面生成矿体模型　　对生成的三维剖面线进行三角片线间与线内连接，生成三维矿体模型（图9）。4)利用顶底板面连三角X，生成岩层实体　　　　图10生成岩层实体　　利用钻孔数据库提