摘　要：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简介

传统的地质信息主要有两种表达方式[1]。一种方式是将三维地质环境中的地质现象表达在某个平面上(XY平面、XZ平面或YZ平面)；另一种是利用透视和轴测投影原理，对三维地质环境中的地质现象进行透视作图，或者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，提高人们对目标的三维认识。两种方法都存在空之间信息丢失和失真的问题，且映射过程复杂，信息更新困难。针对这些缺陷，三维地质建模可以借助计算机和科学可视化技术，从3D 空的角度直接理解和表达地质体和地质环境。

三维地质建模[2]是利用计算机技术将信息管理、地质解释、空分析预测、地质统计学、实体内容分析和图形可视化等技术结合在三维环境中进行地质分析的技术。

本次研究使用的三维地质建模软件是3DMine，广泛应用于地质、测量、采矿、生产管理等领域。，实现了2D和3D界面技术的完美融合[3，4]。本研究利用3DMine实现了矿体、岩层、巷道等各种地下地质要素的建模。为三维地质信息化提供了数据基础。

1矿区地质概况

本次研究的示范矿区位于小秦岭北坡。行政区划属灵宝市程村乡管辖，村级公路相连，距灵宝市区41公里，柏油路相连，东有灵宝市区至Xi安至罗阳的铁路、公路、高速公路相连，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

为了有效利用和管理地质矿产数据，本研究提出了三维重建方法。本项目的技术路线如下:

(1)建立三维矿山建模方法流程

总结、分析、归纳国内外对三维GIS和三维地质模型的长期研究成果，并在理论上加以系统化。根据我省西部矿山的特点和矿山勘探管理的需要，本项目决定采用线框模型和三维网格模型相结合的建模方法，建立地层模型、矿体模型和巷道模型，实现矿山的三维可视化。

(2)选择示范区，对已有成果和数据进行分类，建立矿山资源数据库

选择典型示范区，收集矿山数据，包括钻孔数据、隧道数据、探槽数据、地质地形数据、区域地质数据、地质勘探剖面数据，对这些数据进行整理，建立以原始地质数据和勘探成果数据为核心内容的矿山资源数据库。[/br]

(3)建立三维矿山模型库

选择三维矿山建模软件，采用选定的三维建模方法对示范矿山的地表、地层、矿体、巷道进行建模，建立模型库，实现三维矿山的可视化。

(3)开发三维矿山管理系统

基于三维信息管理平台，建立示范矿山三维矿山管理系统，实现三维矿山可视化，实现三维漫游、三维测量、剖面分析、实体和块体分析等功能。

3地质数据库的建立

收集了示范矿区的相关数据，包括1幅区域地质图(图2)、1幅地形地质图、8条勘探线剖面图(图3)、14条钻孔柱状图数据、4条隧道草图(图4)、21条探槽草图(图5)和1幅遥感影像。

图2区域地质图图3勘探线剖面图

图4坑道示意图图5勘探沟示意图

4三维模型的构建

基于剖面的矿井三维重建是一种利用剖面上的大量点、线信息来表达各个层次，进而构建三维地质体的建模方法。剖面上的点、线信息属于特定的地层、断层和矿体边界[5]。这种方法的建模步骤(图6)一般分为三个部分:剖面信息预处理、建立空之间的知识库和矿井三维重建。

图6建模步骤

根据上述工作流程，在现有研究成果的基础上，本项目将做以下工作:①改进现有剖面到3D 空剖面的转换方法，并对剖面误差进行评估。②钻孔、隧道、探槽数据处理入库，并进行误差修正。提取各地层的顶底板坐标，进行距离电网加密。从三维网格点生成DTM，提取DTM边界。③检测并处理轮廓与DTM边界空之间的不一致。④三维模型库的建立和矿井的三维重建。

矿山三维建模流程:

1)基础数据整理

选取标准空参考，对采集的地质数据进行坐标变换和属性整合，建立统一在中心经度为111度的3度高斯-克鲁格投影系统中的地质数据库(图7)。

图7基础数据

2)勘探线剖面生成

选择钻孔开口、探槽壁等。/[/K0

图8勘探线剖面图的生成

3)根据剖面图生成矿体模型

图9根据剖面图生成矿体模型

对生成的三维剖面线进行三角线间和线内连接，生成三维矿体模型(图9)。

4)利用顶底板连接三角网生成岩层实体

图10生成岩层实体

利用钻孔数据库提取各岩层的顶底板坐标，并用网格加密，然后生成各岩层的顶底板，提取边线， 并最终连接生成各个岩层模型实体[6](图10

5块模型及品位计算

3DMine软件引入了块模型的概念，就是在一定范围内确定空的一定大小的块，对应的块有一个质心点，在这个点上可以存储所有的属性； 同时引入二次模块的概念，保证矿体边缘的块段尽可能与矿体边界(曲面)一致，从而获得准确的报告值。结合地质统计学，用数学方法估计品位分布是块段模型的一个重要特征。由于品位分布明显受资源中地质因素的控制，在一定的约束条件下形成了品位模型。在资源储量估算中，可以利用块段模型准确报告资源量和品位。

距离幂反比法[7]的一般步骤如下:

1。以估计单位块的中心为圆心，做一个影响半径为R的圆，确定影响范围(在三维状态下，圆变成一个球)；

2。计算落在影响范围内的每个样本与待评估单元块的中心之间的距离；

3。用下列公式计算单元块的品位XB:

(公式1)

，其中，xi是落在影响范围内的第I个样本的品位；Di是从第I个样本到单位块中心的距离。

本次实验原始报告中，矿体重量为1405.60kg，其中(332)矿量为13.61 &倍；104t，金金属量386.17kg；(333)矿石体积31.73 &倍；104吨，黄金和金属的数量为1019.43公斤..

矿体模型计算的金金属量为1600 kg，误差约为12%(图11)。

图11矿体品位

6结论

1)通过示范区的研究和实践，掌握了地质要素的建模方法和流程，即利用以钻孔数据为主的地质数据，建立以三角形板为基础的面模型和以四面体为基础的体模型相结合的方法来反映地质体的外部形态和内部属性信息；

2)通过对矿区、岩层、矿体、巷道的三维地质建模，实现三维地质可视化，对地质勘探和开采起到一定的指导作用。

参考文献:

[1]吴礼鑫，石文中。克里斯托弗·戈尔德。3维GIS与3维GMS之间的建模技术[J].地理与地理信息科学，2003，9 (1): 5-11。[2]王明华。工程岩体三维地质建模与可视化研究[A].武汉:中国科学院武汉岩土力学研究所，2003。

[3]孙露、戴小江。3DMine矿业软件在建立矿山三维模型中的应用[J].中国81 (1): 60-61。

[4]，盖，刘颖。利用3DMine软件建立矿山地质三维模型[J].采矿工程，2009，7(5):58-59。[5]陈爱民。基于剖面的矿山开采.李光强，等.基于钻孔数据的矿山三维建模[J].测绘工程，2009(4)，18(2):19-21。

[7]叶，，韩亚民，等.基于3Dmine的鄂西高磷赤铁矿凉水井矿区三维建模[J].金属矿，2000