基于MapGIS的地质铀矿三维建模系统设计与实现.docVIP

基于MapGIS的铀矿三维建模系统设计与实现 陈敏， 陈杰华， 王波 摘要：本文分析了铀矿矿产储量估算及矿体三维建模的关键技术问题，以MapGIS平台为支撑，以地质铀矿数据库为核心，建立了集铀矿储量估算、矿体三维建模于一体的地质铀矿信息系统；地质铀矿数据库存储原始勘查数据，同时为储量估算和三维建模提供数据支持；三维模型又为储量估算结果提供分析数据，最终形成可靠的三维矿体模型与铀矿矿产储量信息。 关键词：MapGIS；铀矿；储量估算；三维建模 MapGIS平台应用于地质铀矿勘查的可行性分析 铀矿地质勘查的工作流程，实际上是一个铀矿地质数据采集、管理与应用的过程【1】。目前国内相关矿业软件虽然取得了长足的发展，有多个系统开发成功，但具体应用到铀矿地质勘查过程中还存在许多问题。MapGIS基础平台提供集数据管理、地图制作、地图编辑、地图分析于一体的完整的解决方案；MapGIS-TDE三维开发平台具有专业特色的三维分析应用以及2D、3D一体化的数据处理分析等功能，结合原始勘探数据库和储量估算过程中产生的二维图件，可有效模拟铀矿矿体三维形态。基于MapGIS平台建立一个集成数据库管理、储量估算与三维建模，相互之间能够通信，并且为彼此提供数据支持的集成化系统是可行的。该系统基本涵盖了铀矿地质勘查的整个流程，是一个比较完整的铀矿地质勘查信息系统，可以对传统的地质勘查进行比较全面的计算机辅助化。 地质铀矿数据管理子系统概述 地质铀矿数据库严格遵循必要的数据库范式理论，减少数据冗余，保证数据的完整性、有效性与正确性，采用由下而上和自上而下相结合的设计方式【2】，由下而上建立铀矿工程点数据模型、图形属性数据模型、三维地质数据模型，由上而下分解模型实体及其属性。为了方便存储、管理和处理空间数据及与其密切相关的属性数据，系统内部同时设置有属性数据库和空间数据库。属性数据库采用ACCESS进行管理，空间数据库则采用MapGIS空间数据库。 图 SEQ 图 \* ARABIC 1数据库建设流程 储量估算子系统设计与实现 储量估算子系统的设计是基于MapGIS平台、本着适应用户的原则进行的，其实现是针对铀矿地质行业需求，以MapGIS二次开发平台为基础，进行储量估算功能的研发。首先基于MapGIS平台实现了与其他主流制图软件（如AutoCAD、ArcGIS）的转换接口，保证了数据传输的流畅性以及前期工作的可复用性，避免由于历史资料格式原因导致的重复工作。 以铀矿地质数据库为基础，系统支持钻孔柱状图、勘探剖面图、矿体投影图等铀矿地质勘查图件的辅助绘制。利用计算机技术实现勘察图件交互辅助绘制可大大提高铀矿勘查工作的质量和效率，对铀矿工程勘查信息化具有重要意义【3,4】。根据绘制的二维成果图件和铀矿地质数据库，系统提供两种传统方法的铀矿资源储量估算功能【5】：剖面法资源储量估算和地质块段法资源储量估算。 3.1 剖面法资源储量估算 剖面法资源储量估算是铀矿勘探中应用最广的一种储量计算法。剖面法的核心在于对矿体体积的计算。利用得到的矿体体积结合矿体体重和平均品位，便可计算出对应的矿石量和金属量。系统通过交互绘制的剖面成果图件，对剖面上的矿体面进行矿体编号设置，将设置好的矿体剖面导入到三维进行显示，对于矿体编号相同的矿体面，用户可在三维空间中交互连接矿体块段，系统根据块段截面积及剖面间的垂直距离，可分别计算出块段的体积，结合块段两侧勘探剖面内的工程资料，进而求出块段储量，各块段储量的总和，即为矿体的全部储量。系统提供平行剖面法和不平行剖面法。使用的体积公式如下： 1）平行剖面法： ① 相邻剖面同一块段相互对应的两面积差小于40%者采用棱柱体公式： ② 相邻剖面同一块段相互对应的两面积差大于40%者采用截锥体公式： ③ 相邻剖面同一块段相互对应的同一个矿体，因品级不同或无对应面且呈楔形尖灭者采用楔形(偏楔)公式： V = (2+a0/as)*S*L/6 a0/as表示偏楔比例，当a0/as=1时，即为V = S*L/2； ④ 相邻剖面同一块段无对应面的单工程内、外推锥形尖灭时采用锥体公式：v = S*L/3； ①～④式中V表示块段体积、S1和S2表示勘探剖面的对应面积、L表示勘探线间距离。 2）不平行剖面法： （上述公式中： V表示块段体积、和分别表示剖面、Ⅱ间块段水平投影面积； L1和L2分别表示矿体在Ⅰ、Ⅱ勘探线上的投影长度）。 图 SEQ 图 \* ARABIC 2不平行剖面法 3.2 地质块段法资源储量估算 由于在剖面视图上，用户已将矿体名称输入到每一个连接面积上，而此过程中系统自动的将矿体名称回填到了单工程圈定结果上，根据地质块段法的原理，系统具备了产生“若干个不同厚度的理想板块体”的条件。系统通过数据库中的信息，