三维软件常用品位估值方法介绍

谢伟

【摘 要】随着矿业领域高新技术的发展，传统模式已无法满足现代先进矿山的需求。三维矿山软件应运而生。由于矿山向大规模进化的过程中，传统地质品位估值方法的缺陷显露出来，本文利用三维矿山软件为平台，简要介绍三维软件常用的三种品位估值方法，能快速解决矿山储量计算问题，促进先进矿山的数字化、智能化。

【关键词】三维软件；估值；克里格

0 前言

矿产资源一直是社会发展进步的重要物资基础，矿产开发亦然已成为国民经济的重要支柱产业。而在矿产资源估算过程中，块段法通过几十年的运用，已成为国内公认的一套标准体系，其结果在运用过程中也被证实是符合行业标准和规范的。然而，随着矿业技术的发展，矿山向大规模开采方式进化，迫切需要地质人员更快地提供各类准确数据，这一估算方法的缺点就暴露无遗。传统估值方法不考虑品位之间的空间相关性，因而就无法反映矿化强度的空间变化性（或离散性）。同时，由于数据量偏大，人工计算无法满足时间的要求。三维矿山软件在近几年迅速在国内推广开来，提供了多种估值方法，能有效解决问题。

1 三维矿山软件发展

1.1 三维软件的发展

国际三维矿业软件起步于20世纪70年代，早期的矿业领域计算机应用基本上都是从某个功能的计算机应用开始，或基于专业技术。而国内三维矿山软件是近几年兴起，随着计算机技术运用的发展，矿业领域也对图件的要求越来越高，运用三维矿山软件，实现二维制图到三维可视化转化（如图1所示），利用其直观性、便捷性完成各种计算设计工作，取得显著效果。

1.2 三维软件的作用

实际工作中，三维矿山软件的作用主要是通过三维数据模型的建立，完成矿体空间展布和品位分布的表述，来实现矿山发展的自动化、智能化。运用三维矿山软件，一切操作都是在三维中进行，更便于检查和优化。对钻孔设计的合理性，采矿工程布置的准确性，数据运用的实时性都提供了很好的检验空间。三维矿山软件就是将各种真实的三维空间信息，通过一定的方法组织起来，形成一个空间上相互关联的集合体，完成准确的空间展布，便于后期一系列的技术操作。尤其是传统的储量计算工作工作量大，一个中段采场储量计算往往要花费10天左右的时间才能完成。然而，通过三维软件的应用，可以快速计算这些数据，工作效率得到极大的提高。三维软件最重要的作用就是其强大的计算功能，它将计算机的运算功能很好的运用到矿山技术工作中去，是现在矿山数字化的基础。

2 品位估值方法介绍

三维矿山软件建立的块段模型是将矿床划分为许多正方体的单元块形成的离散模型。块段模型不仅被广泛用于品位估值、矿量计算，也被用于属性数据显示。

将矿床分为单元块之后，需要运用某种方法对单元块进行品位估值。在三维软件中常用的有三种方法，即最近样品法、距离幂反比法、克里格法。三种均是以已知样品点为中心，选择不同的影响范围，对未知样品点进行估值。

2.1 最近样品法

最近样品法就是将距离某一单元快最近的样品品位作为该单元块的品位值。以未知单元块为中心，选取合适的影响半径，搜索已知单元块距中心块的距离，选取最近已知块的品位作为未知块的品位。在三维状态下，搜索范围为球体，考虑了各样品点三维空间的联系。

矿床中所有单元快估算结束之后，品位大于边界品位的单元块划分为矿体，矿体的矿石量和平均品位可由单元块重量的简单累加和品位的平均求得。

2.2 距离幂反比法

距离幂反比法是最常见的空间内插方法之一，是一种与空间距离有关的插值方法，在计算插值点取值时按距离越近权重越大的原则，用若干邻近点的线性加权来拟合估值点的值。

以被估单元块中心为圆心、通过确定搜索椭球体参数，确定影响范围。搜索椭球体一般要确定椭球角度，即方位角、倾伏角、倾角，还要确定搜索椭球体半径，即主轴、次轴、短轴，完成椭球体的确定（如图2所示）。

运用公式计算单元块的品位xb=■■/■■。

式中，xi为落入影响范围的第i个样品的品位；di为第i个样品到单元块中心的距离（如图3所示）。

运用距离幂反比法，综合考虑空间范围内已知样品点对未知样品点的影响，考虑到同一地质环境下，空间上的品位点相互影响，能更准确的估算矿床未知单元块的品位。

2.3 克里格法

地质统计学作为一种较好的品位估值方法被大部分人所认同，三维软件里一般提供的克里格估值法包括简单克里格法、普通克里格法、对数正态克里格法。

由于样品在平面上的分布可能不规则，不可能所有样品都位于规则的网格点上，所以往往需要计算各个方向上的实验变异函数来拟合样品散布规律。往往将实验变异函数拟合为能用数学公式表达的数学模型，一般包括线性模型、高斯模型、球状模型、指数模型。通过数学模型的拟合。验证各变异函数参数，根据样品点的分布，确定主轴、次轴、短轴三个方向的实验变异函数，进而用合适的数学函数对实验变异函数进行模拟，生成理论变异函数来对未知块估值（见图4所示）。实践证明，克里格法能够准确的估算单元快的品位。

3 结论

本文简单介绍了三维矿山软件中的三种常用的品位估算方法。地质统计学是公认的较好的估算方法，尤其是在品位变化较大的矿床运用中，优势尤为突出。但是，如果钻孔信息量不够大，无法用合适的数字模型拟合实验变异函数，在运用克里格法时会遇到问题。所以，不同的估值方法都有不同的适用条件，在实际运用中，需要实际运用经验来选择采用何种估值方法。原则上，钻孔信息越少，采用越简单的估值方法。

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[责任编辑：王楠]