在矿山勘查开发中利用Surpac软件进行三维建模与可视化应用研究

董楠+刘学伟

（黑龙江省地质测绘院 哈尔滨 150030 黑龙江省国土资源勘测规划院 哈尔滨 150056）

摘要：在矿山勘探中运用三维建模和可视化技术，对认识矿区矿体的形态、规模、产状及指导矿山后续探矿等具有重要作用。本文借助于Surpac软件，对矿山勘探工程进行三维建模，将可视化仿真技术应用于矿山勘查开发领域，从而科学地反映矿床资源，直观形象地分析出矿山地质各要素在空间分布上对矿体的影响，并在简化和精确矿山储量计算，布置探矿工程以及开发技术设计上发挥重要作用。

关键词：可视化技术；三维建模；Surpac软件

1概述

随着计算机软硬件技术的快速发展，计算机图形学技术、数据库技术和3S技术（RS，GIS，GPS）已经广泛应用于各个行业领域，在地质找矿和矿山开采设计中，以平面图和剖面图为主的传统地质信息表达逐渐被以地质统计学为核心的三维地质建模及可视化技术应用所取代，满足了现代矿山数字化、信息化发展的需要。

三维建模及可视化技术是由统一的数据库将地质勘探开发工作中所获得的海量地质信息融入其中，能做到快速直观地展现矿体的空间展布，快速挖掘地质资料中的找矿信息，从而大大提高矿山设计的速度和质量及矿山勘探工程工作效率。

在众多地质三维建模及可视化软件中，Surpac软件凭借先进的数据库技术、三维可视化图形技术、基于Java语言的图形用户界面以及网络技术等，广泛应用于矿山的勘探工程布置、矿产储量估算和矿山开采设计等众多方面。Surpac软件中有三个主要模块，依据工作流程分别是建立数据库、构模和赋值。建立数据库是构模与矿量计算的基础，提供着最基本的地质信息；构模是完成三维可视化的关键模块；赋值是对建立的模体予以量化，用以储量计算及完善计划编制。

2 建立数据库

三维建模和可視化的前提是根据已有的勘探工程资料建立起勘探数据库。Access数据表是Surpac软件数据库建立的基础，通过空间数据表和属性数据表来实现数据库的构建，空间数据表由系统自动生成，为强制表，属性数据表有3种类型，分别为间隔型、点型和离散型。空间数据表一般由4个表组成，即钻孔表、测斜表、转换表及风格表，借助于Surpac软件的图形显示系统，空间数据表用来直观展示勘探工程的位置、轨迹等空间信息。属性数据表用来记录空间图形的属性内容，由岩性表、样品表、构造表等组成，属性数据表借助Surpac数据库的逻辑关联，显示出勘探工程的属性信息。Surpac软件支持开放式数据库（ODBC），用大范围的管理力量来存储和操作地质勘探信息，使用简单的连接方式与存在的数据库如Access，SQLserver，Oracle相连。Surpac软件具有灵活的数据输入及编辑功能，用户操作方便。Surpac数据库管理方式科学严谨，系统能够自动检查和提示数据输入过程中的遗漏和错误所在。Surpac软件建立数据库后，数据共享更容易、无需转换数据格式、方便对数据文件的有效管理。

3 构建三维可视化模型及其在矿山勘查开发中的应用

将收集得到的矿山资料录入到相应的数据库表格内，通过挂接导入到数据库里，在矿山勘探地质数据库建立完成后，通过三维建模与可视化技术，获取矿体与周围地质要素间的相互关系。Surpac软件主要采用不规则三角网法进行模型构建，从而具有强大的三维绘图及可视化仿真功能，通过使用控制线建模技术，使得三维可视化建模结果更为合理准确。Surpac软件在勘探工程中的三维可视化模型构建主要有以下几种方式：

3.1地层三维可视化建模

地层三维可视化建模主要依据勘探工程数据库和解译剖面图，通过提取数据库内勘探工程地层数据，建立起解译剖面图上的地质界线，将各个地层的地质界线连接形成实体模型，即地层三维可视化模型。地层三维可视化模型会受到地表及构造等影响，要对地层三维可视化模型应用布尔运算进行修饰。在建模时，通过提取勘探工程数据库中岩性数据及其化验结果，统计出各种岩性对应的不同矿石品位，进而对不同岩性间的相互关系展开分析，形象直观的寻找地层成矿线索。

3.2 构造三维可视化建模

构造三维可视化建模通过不规则三角网产生构造的形态模型，以逼近构造的空间展布状态。先将勘探工程数据库解译，得出构造剖面图，再将构造图形连接形成可视化模型。勘探区内的构造穿插次序可以通过构造建模予以揭露，从而掌握矿体和构造的位置关系，以及构造对矿体的导矿和控矿作用。

3.3 巷道三维可视化建模

巷道三维可视化模型建立是通过巷道底板中线和巷道断面来实现的，采用实际的巷道断面，结合勘探工程数据库中的巷道轨迹，生成巷道三维可视化模型，并实现巷道三维可视化模型和取样数据的有机结合，达到通过对巷道测量和编录取样来控制矿体。采用巷道实际数据建立起巷道三维可视化模型，能直观反映矿体工程的空间位置和相应的矿体品位，对后续勘探工程的合理布置起到指引作用。

3.4采场三维可视化建模

采场三维可视化建模依据矿山实际生产情况，先对采场进行测量进行数据采集，或者对原有数据进行收集整理，完善制作采场数据库所需要的表格，进而利用采场轮廓线建立起采场三维可视化模型，通过与巷道可视化模型的有机结合，重现采矿工程的布置和开采情况，矿体的展布规律和矿石品位情况一目了然，有利于指导下一步的探矿和采矿工作。通过采场三维可视化建模可以了解矿区开采现状，指导制订后期探矿和采矿计划，从而避免因探矿工程布置不合理而出现的资源浪费和生产安全事故。

4块体模型赋值

通过剖面法建立起矿区实体模型，三维可视化建模形成的实体模型只是一个空间实体，对实体量化赋值之后才能应用于矿山工程研究和实施的技术设计。运用地质统计学等方法，根据空间位置和范围进行数据的计算和统计，建立起矿区块体模型，对块体进行品位、比重等属性赋值，通过块体建模的赋值及计算实现了对矿体空间分布到矿体品位分布的掌握，还能快速准确的计算出矿区的资源储量。通过块体模型建立实现了由勘探数据向矿体空间数据的拓展，实现了对矿体的认识由点、线到体的真正跨越。

5结论

矿体建模与可视化实现了对庞大地质数据的统一有效管理，通过数据库的建设，并加以直观形象地展示，软件模型的运用降低了矿山品位分析上的技术难度，普通技术人员就可以掌握矿体的形态及其在空间上的展布规律。真正实现了矿产勘查手段向系统化、数字化和多样化方向发展，大幅度提高矿山勘查和生产效率。

Surpac软件提供了功能强大的三维可视化建设的工具和模块，有多种建模方式供选择，轻松实现动态操作。矿体建模与可视化完成后，对进一步探矿工程布置和采矿设计起到重要的指导作用。

矿体的建立和块体的赋值简化和精确了矿山储量计算，可有效地保护矿产资源，使之合理利用，延长矿山服务年限。

参考文獻：

[1] 吕鹏飞等. 我国数字矿山发展现状及关键技术探讨[J]. 工矿自动化， 2009（9）：16～20.

[2] 吴亚斌. 基于SURPAC软件矿山数字化的应用[J].现代矿业，2010， 3：66～69.