矿山地质构造的三维可视化模型构建研究

2020-04-20张茜

世界有色金属 2020年2期

张茜

（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南郑州 450000）

三维可视化模型在矿山地质构造研究中常作为一种辅助手段，由于具有分辨率高、建模效率快等优点，已经被广泛应用与矿山地质勘查工作中。三维可视化模型的构建一般从相关的地质数据着手，利用这些数据绘制矿山地质构造剖面的形态，进而利用矿山地质构造剖面的投影形状构建矿山地质构造在空间上的大致赋存形态。由于原有模型图像分辨率较低，目前已经无法满足矿山地质构造研究需求，为此构建一种新的三维可视化模型，该模型在空间上表现出矿山地质构造的几何形态，可以展现出矿产地质构造的属性特征，通过对其进行缩小和放大，了解其局部特征[1]。

1 矿山地质构造的三维可视化模型构建

1.1 建立矿山地质构造数据库

密度、视磁化强度等矿山地质构造数据一般具有三维空间特征，此次将密度、视磁化强度数据作为数据库的原始数据，利用实体点元化方法建立矿山地质构造数据库。矿山地质构造数据文件中提取每个点元的相关数据，包含了矿山地质构造密度、视磁化强度等点元的空间坐标、属性值、参数值等，构建一个空间体元数据库[2]。提取密度、视磁化强度等矿山地质场数据，设置相应的数据空间结构，保存到数据库中。将输入到数据库中的数据生成原始数据表，方便后续对数据的归一化处理以及数据的交换和调用。

1.2 构建空间体元集合

在矿山地质构造数据库的基础上，根据数据空间特性，构建空间体元集合，集合中Gi是由数据库中第i个点元的数据构建的空间体元，可以表示为：

公式（1）中，Xi表示空间体元Gi的X坐标值；Yi表示空间体元Gi的Y坐标值；Zi表示空间体元Gi的Z坐标值；dxi表示空间体元Gi的长度；dyi表示空间体元Gi的宽度；dzi表示空间体元Gi的高度；Pi表示空间体元Gi的属性。其中dxi的计算公式如下：

公式（2）中，Xai为第i个数据点X方向的起点坐标；Xbi为第i个数据点X方向的终点坐标。根据第i个数据Y和Z方向的起点坐标和终点坐标计算出空间体元Gi的长度dyi和高度dzi，以此构建一个完整的空间体元集合。

1.3 完成三维可视化模型构建

从新的空间体元集合VT中即可获取多尺度三维建模信息，模型的中心点S为(xi,yi,zi)，长、宽、高分别为dxi、dyi、dzi。从而构建成了矿山地质构造的三维可视化模型，公式表示如下：

根据公式（3）可以计算多尺度三维体元的矿山地质构造空间坐标，以此实现了矿山地质构造的三维可视化模型的构建。

2 实验

运用此次构建的三维可视化模型与原有模型对某矿山进行地质构造剖面绘制，原始数据来自于该矿山地质勘查10个钻孔详细数据，如下表所示。

表1 钻孔定位表

Z G K 0 0 4 4 5 6 2.5 1 4 5 1 2.7 4 4 4 2 1.5 2 1 6 2.5 2 1 4 2.5 1 Z G K 0 0 5 5 6 2 5.5 2 5 8 5 0.3 2 4 2 1 5.5 1 1 4 2.6 5 1 8 5.6 4 Z G K 0 0 6 5 7 2 8.5 9 5 8 9 9.6 2 4 5 1 5.3 1 2 4 2.6 7 1 5 5.7 4 Z G K 0 0 7 3 4 3 5.5 3 5 2 5 5.6 2 4 2 4 7.5 6 1 4 7.6 3 1 3 5.2 6 Z G K 0 0 8 6 6 6 5.5 2 5 3 5 4.2 2 4 5 6 5.5 1 1 7 2.7 5 1 7 5.7 4 Z G K 0 0 9 5 6 6 7.3 4 5 3 5 6.6 6 4 4 5 5.3 5 1 3 2.5 5 1 4 5.3 3 Z G K 0 1 0 6 2 3 9.6 2 5 3 8 4.2 0 4 5 5 4.5 1 1 3 9.3 5 1 3 5.4 4

根据数据资料建立三维可视化模型，绘制矿山地质剖面图，并与原有模型绘制的矿山地质剖面图的分辨率进行对比。此次实验的分辨率，结果如下图所示。