Question

实习十一(三) 资源量估算与矿体三维建模系统

Answer 1

一、基本要求

(1)了解资源量估算与矿体三维建模系统在地质矿产资源/储量中的功能和应用范围。

(2)了解资源量估算与矿体三维建模系统在地质矿产资源/储量的基本操作步骤和方法。

(3)了解资源量估算与矿体三维建模系统在断面法和地质块段法资源/储量估算的基本操作步骤和方法。

二、软件系统的简介

(1)该系统是基于国产地理信息系统软件平台MapGIS，综合了传统矿产资源储量估算方法、地质统计学的克里格法与3D建模技术，研究开发的具有自主知识产权、面向矿山以及固体矿产勘查项目的资源储量估算系统。

(2)该系统实现了从矿产资源勘查野外数据采集、数据管理、矿体圈定、地质建模、品位和资源储量估算全过程的数字化，实现了相关图表的生成自动化。

(3)系统实现的断面法和地质块段法，综合考虑了我国矿产资源储量估算的实际情况，与手工方法相比，减少了误差，提高了工作效率。

(4)在地质统计学资源储量估算方法方面，系统实现了普通克里格、泛克里格、指示克里格等方法，流程清晰、界面简洁、易于使用。

(5)系统实现的3D可视化矿体模型，建模功能全面、操作快捷。生成的模型充分展示了矿体空间形态和地质构造特征。

(6)系统已在全国多个试点矿区完成了资源储量试算工作。通过对比，结果可靠。

(7)进入系统:在MEMapGIS系统下，对某矿区的工程数据和分析结果进行编录和处理后可直接进入系统。

(8)具有数据组织模式及矿区平面图显示:工程数据组织，刷新矿区平面图，选择矿区平面图。

(9)具有数据检查及数据处理功能:检查勘探线基本信息、测量点信息、工程基本信息、样品及分层信息等;对取样分析表、成图颜色、折算及剖面元素进行预处理。

(10)实现勘探线剖面生成及分析:设定工业指标，生成勘探剖面及虚拟勘探线处理，单工程矿体圈定，剖面分析。

(11)实现资源/储量估算:地质块段法、剖面法、等高线法、等值线法、地质统计学法(克里格法、距离反比法等)，实现三维可视图效果。

(12)估算结果输出:估算图、表及报告生成和输出。

三、基本操作步骤

1.选择工作矿区

(1)通过行政区选择矿区。①首先，打开【固体矿产勘查储量估算子系统】，单击菜单中的【选择矿区图】;②选择省名;③单击【选择区域】，弹出矿区总表;④点击【确定】，返回矿区总表界面，【确定】后，进入选择的矿区。

(2)通过国际分幅形式选择矿区。①首先，打开【固体矿产勘查储量估算子系统】，单击菜单中的【选择工作矿区】下某种比例尺，如:【1/100000图幅选择】;②选择图幅名称;③按【确定】，进入该矿区;

(3)通过自定义任意比例尺接图表选择矿区。在MEMapGIS系统中，提供了自制任意比例尺的接图表，然后生成该接图表下的图幅矿区，在本系统中，可以选择这些图幅，然后进入该图幅下的矿区。

(4)进入另外矿区。用户可以关闭当前的工作矿区，然后重新选择某个工作矿区。

(5)进入最近矿区。用户可以直接进入最近操作的矿区。

(6)数据组织模式及矿区平面图显示。矿区平面图是使用户能够对整个矿区的勘探线及勘探工程有所全局了解的图件，该平面示意图是在基础数据视图中显示。通过该图件，将数据库中的勘探线及勘探工程信息按照水平投影的方式投至系统屏幕上，用户能够清晰地了解到勘探线的走向，及勘探工程的分布情况。基础数据的组织是按照勘探线方式组织的，如果未加入勘探线的工程，则将数据放在EngPool目录或虚拟勘探下。

2.数据检查

进入某个矿区后，利用数据检查工具可以在一定范围内有效检查用户在编录过程中输入的不合理数据。在开始所有的操作之前，应先用数据检查工具将所有的数据检查一遍，以避免在以后的操作中由于数据的不合理导致需要重新操作的问题，可以大大减少错误发生。检查方式可以是逐条勘探线检查，也可以全部勘探线一次检查。

(1)检查数据是否越界。边界值为图幅边界，勘探工程和勘探线都不能超出此边界，否则会报错。数据越界检查包括:勘探线基本信息、勘探线测量点、勘探工程基本信息、勘探工程测量点信息、勘探工程采样信息、勘探工程岩性信息检查。

(2)检查数据完整性。①勘探线基本信息表检查;②勘探线测量点信息表检查;③勘探工程基本信息检查;④勘探工程测量点信息检查;⑤样品分析信息检查;⑥分层岩性信息检查。

3.数据预处理

数据预处理模块主要完成原始样品表导出，当量折算数据更新、成图矿体颜色配置和注记更新、矿区矿体信息设置等功能(图11-4)。

图11-4 数据预处理对话框

(1)原始取样分析表导出。将原始取样分析表导出为EXCEL格式表格;单击【基础视图】，点击【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【导出取样分析表】。

(2)配置矿体成图颜色。设定矿体在剖面图上的成图颜色;单击【基础视图】，点击【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【矿石类型颜色配置】;弹出配置对话框，配置每个类型矿石在剖面上的成图颜色。双击【颜色框】修改颜色配置。

(3)更新折算元素。在圈定方案中，为了综合考虑矿石的价值，会设定一些当量折算元素用于圈定矿体，当原始元素值改变或增加后需要对原有的当量折算元素进行重新更新。

操作步骤:单击【基础视图】→【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【折算更新】。

(4)修改剖面元素标注。在勘探剖面图件输出时，根据不同的要求需要在矿体上标注不同元素的品位值，修改剖面元素标注功能可以设定矿体品位标注。

操作步骤:单击【基础视图】→【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【编辑/修改圈定显示元素】。

4.工业指标设置

矿产工业要求，具体体现为矿产工业指标(简称工业指标)，它是在当前技术经济条件下，矿产工业部门根据矿产资源供需情况，对矿产质量和开采条件所提出的要求。主要用于矿体圈定、划分矿石类型、品级和计算储量，是评价矿产工业指标的主要依据。矿产开发的不同阶段所采用的工业要求或工业指标的内容不尽相同。

(1)控制参数。有边界品位、最低工业品位、边际品位、最小可采厚度、夹石剔除厚度、特高品位下限值、矿体倾向和倾角、表外矿最小厚度、穿鞋戴帽(鞋/帽厚度、鞋/帽最多样品个数、鞋帽最低品位)、表外矿圈入方式、与表内矿混圈(夹石剔除品位按夹石品位)、表内矿中表外矿的厚度大于表外矿最小厚度单独圈出(夹石剔除品位按边界品位)。

如果用上述方法圈出的表内矿中，出现连续边界样品和夹石的品位大于边界品位而小于最低工业品位，且夹石厚度小于夹石剔除厚度，需要单独作为表内矿圈出。这时，夹石的定义为品位小于最低工业品位的样品。

(2)新建圈定方案

1)简单圈定方案设定。简单方案设定适用于矿产勘查普查和预查阶段资源量估算圈矿指标的设定。在【基础视图】标签中，选择菜单【固体矿产方案管理】→【简单圈定方案设定】，弹出【工业参数设置】对话框(图11-5)。

2)复杂圈定条件设定。复杂圈定条件设定适用于详查、勘探阶段，矿区地质和矿床研究程度比较高时的工业指标的设定。由于在详查或勘探阶段矿区使用的圈定指标涉及的条件较多，例如需要在圈定矿体的同时划分出矿石类型及工业品级、针对不同的矿石类型或矿石品位设置不同开采指标等，系统通过圈定指标向导来引导矿区工作人员完成这一系列圈定指标的设置。①新建方案。在【基础视图】标签中，选择菜单【固体矿产方案管理】→【复杂圈定方案设定】，弹出【新建方案】对话框(图11-6)，在该界面中设置:方案名，圈矿时的预赋产状，指标类型，成图比例尺，设置圈定时是否进行矿石品级划分，勘探深度和开采方式，录入当量折算元素。②工业指标设置。在设置完【新建方案】对话框之后点击【下一步】进入【工业指标设置】对话框，根据【新建方案】中不同的设置，工业指标设置对话框会弹出不同的对话框进行工业指标设置。具体包括以下3种情况:Ⅰ.单指标圈定模式;Ⅱ.双指标圈定模式;Ⅲ.划分工业品级圈定模式;Ⅳ.勘探深度约束设置。如果在【新建方案】中选中了【深度约束】选项，在设置完【工业指标设置】窗口之后将进行勘探深度约束设置;设置露天开采和坑采时的不同开采指标，同时设置开采深度段。设置完之后点击【完成】，结束方案设置(注:如果设置了露采，坑采的深度，单工程矿体圈定时，露采或坑采的高程范围会统一使用该界面中设置的开采指标)。

图11-5 简单圈定方案设置———工业参数设置对话框

图11-6 圈定指标向导

(3)选择圈定方案。在本系统中，每次进行矿体储量计算都是按方案来进行存储的，而方案的选择和设定就是在单工程圈定的时候进行的，每套方案对应一组圈定参数，圈定参数的不同都会使以后的操作产生不同的结果，因此，设定方案和对每套方案进行参数设置是相当重要的。用户可以选择某个已存在的方案作为当前方案。菜单【固体矿产方案管理】→【选择圈定方案】，选择某方案，点击【将选择的方案作为当前方案】(图11-7)。

图11-7 选择圈定方案

5.生成勘探线剖面

(1)显示勘探线剖面。如果该勘探线剖面已经生成过，只需要进行显示，如选择【0号勘探线】，系统自动进入剖面视图生成的剖面图。

(2)重新生成勘探剖面。如果该勘探线的剖面还未生成或者希望改变现有剖面的比例尺设置，则选择【重新生成剖面】，此时会弹出比例尺选择对话框，需要进行比例尺的选择，目前本系统支持3种比例尺:1∶1000，1∶2000和1∶5000。系统自动生成的剖面包括图名、剖面地形线、槽井坑钻工程，同时自动填充钻孔的岩石花纹等信息。

6.单工程矿体圈定

单工程矿体圈定的目的是为了充分展示矿体的连续性，为在勘探线剖面上进行矿体连接做准备工作。单工程矿体圈定是根据矿床工业指标，包括边界品位、最低可采厚度、夹石容许厚度等参数进行单勘查工程中矿体的圈定和处理。系统根据给定的工业指标(单指标、双指标)控制参数，对单个工程进行矿体圈定;对双指标(穿鞋戴帽)圈定，可根据控制参数调整矿体边界“穿鞋戴帽”的厚度，并对特高品位进行处理。由程序自动进行单工程矿体圈定，难于满足矿区的特殊要求，特别是在剖面图上进行矿体连接后，从矿体整体来考虑，需要修改部分单工程矿体的边界，因此拟采用人-机交互方式来对单工程圈定结果进行修改，并实时在屏幕上显示修改结果，直至满足地质人员的要求为止。单工程矿体圈定的结果可用报表输出。步骤包括:①按当前指标圈定;②显示圈定结果;③修改圈定结果;④删除圈定结果;⑤圈定结果的外延;⑥确定夹石标识;⑦输入圈定结果矿体编号及产状;⑧修改矿石品级;⑨单工程圈定结果输出。

7.剖面分析

(1)剖面单工程圈定结果图显示。如果在勘探剖面上新增了工程，需要重新生成剖面底图，重新生成之后，如果成图方式、比例尺和原来的剖面底图一致，则可以将圈定的结果直接显示出来，可以在此基础上进行下一步工作。

(2)空间与属性交互式矿体连接。系统提供了方便的人机交互矿体连接规则，进行剖面上矿体边界线的确定，并自动计算矿体在勘探线剖面图上的面积与品位。①工程间矿体面积连接。选择菜单【矿体连接类型设置与连接】，弹出【连接设置对话框】(图11-8)，选择连接类型为【矿体】，连接方式为【矿体间连接】，确定后，点击相邻两个工程上要进行连接的圈定结果(矿段)，即可自动连接，连接后，显示连接面积和相关品位。②矿体外推。用户通过矿体连接设置对话框的选择，能够方便地在剖面图上进行矿体的尖推、平推，包括任意长度的鼠标指定尖灭点，规定工程间的比例的终止点，或者规定任意长度的外推终止点(系统允许设定外推的距离为某一设定的长度并允许设定角度;平推方式时，提供连接到地表的处理功能)。

图11-8 矿体连接类型设置与连接

(3)夹石的尖灭。生成夹石面积与矿体的连接相同。不过必须在矿体连接面积的基础上才能生成夹石面积。

(4)输入矿体编号。选择菜单，则右端会出现矿体编号设置列表框，鼠标在剖面图上点击某个矿体面积，矿体变化列表注明该面积号;选择某面积号，则剖面图上闪烁该矿体面积，通过双击列表框方式，可以输入矿体编号。对于面积很多的情况下，可以通过快捷方式输入矿体号。状态下拉框，选择【刷新】，出现矿体号，选择需要的矿体号，点击剖面上的某个面积，则该面积自动赋上所选择的矿体号。

(5)更新矿体真实厚度。矿体产状是计算矿体厚度重要指标，【根据产状更新圈定结果】提供了矿体产状统一录入，并更新矿体真厚度的功能。菜单操作———矿体产状编辑:①双击输入矿体倾向;②双击输入矿体倾角，圈定结果矿体产状更新;③“给没有产状的圈定结果赋产状”，表示如果原有的圈定结果中已赋了矿体产状，那么统一更新的时候只更新没有赋产状的部分圈定结果;④“统一赋产状”，表示将依据矿体编号统一更新圈定结果中的矿体产状信息。

(6)矿体连接面积输出。可以输出所有剖面的矿体连接面积，也可以输出某个剖面的矿体连接面积。

(7)勘探线剖面图件制作。①统改系统颜色;②图框设置;③责任表的设置;④样品品位表的生成;⑤图件输出(选择【工程输出】→【工程输出窗口】→【文件】→【设置参数】，弹出【设置】对话框，按要求设置后，点击【确定】)。

(8)矿体连接面积输出。

8.地质块段法储量估算

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将矿体名称回填到了单工程圈定结果上，据此，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。据此，系统通过数据库中的信息，根据投影方式，将整个矿区的带有相同矿体号的见矿工程投影到水平面或垂直面上。通过鼠标勾线的方式，将一个矿体划分为若干个块段，系统自动计算出各个块段的储量。

(1)生成矿体投影图。进入【块段投影图】→【投影】→【传统地质块段法】，此时会弹出矿体选择对话框，选择要投影的矿体编号，输入该矿体的倾向、倾角、比例尺等信息，点击【确定】。

*如果该矿体该比例尺的投影图已经生成过，系统会自动提示工程已存在，可以选择【直接显示】;

*如果矿体的倾角小于等于45°，可以选择生成矿体的水平投影图;

*如果矿体的倾角大于45°，可以选择生成矿体的垂直纵投影图。

对于探矿工程的水平投影图，考虑到实际工作，用户可以选择【将工程投影到勘探线上面】，也可以选择按实际空间位置投影①(图11-9)。针对不同的储量计算要求，可以同时投影剖面矿体尖灭点到矿体投影图上②。

块段平均品位的计算可以采用加权平均和算术平均方式。

如果选择水平投影，则直接进入矿体投影图;如果选择垂直纵投影，进入垂直纵投影的基线确定视图，这时视图上显示的是矿区平面图;单击【绘制基线】，在平面图中，在垂直于勘探线方向绘制一条基线，确定纵投影的投影基线的起点和终点，单击【确认】，系统自动生成矿体的垂直纵投影图。

对于垂直纵投影，可以通过直接输入矿体的方位角来生成矿体垂直纵投影图，这种情况则不需要进行基线的确定。

图11-9 设置投影图成图要素及成图方式

(2)地表高程线处理。在矿体垂直纵投影图中，提供对地表高程线的操作。

操作步骤包括:①导入地表高程线;②添加地表高程线;③矿体投影点处理。

系统提供矿体投影点的增加、删除功能，用于控制处理采空区(天窗)的边界。在已经生成的块段投影图上单击右键，弹出右键菜单，选择添加投影点，弹出对话框，选择该投影点属于那条勘探线。①工程间约束生成投影点:右键菜单→【投影点操作】→【带控制添加点】，或点击菜单【操作】→【带控制添加投影点】，设置尖灭比例，尖灭类型为【工程—工程】;点击外推工程，再点击约束工程，生成外推投影点。②工程与勘探线间约束生成投影点:右键菜单→【投影点操作】→【带控制添加点】，或点击菜单【操作】→【带控制添加投影点】，设置尖灭比例，尖灭类型为【工程—勘探线】;点击【外推工程】，再点击【约束勘探线】，生成外推投影点。③勘探线间约束生成投影点:右键菜单→【投影点操作】→【带控制添加点】，或点击菜单【操作】→【带控制添加投影点】，设置尖灭比例，尖灭类型为【勘探线—勘探线】;点击两条约束勘探线生成约束比例线，在约束比例线上点击生成投影点。

(3)勾画矿体边界。在已经生成的块段投影图上单击右键，弹出右键菜单，选择【勾画矿体边界】，即可依次选择矿体的边界点(红色圆点)来勾画矿体边界，在矿体的两端勘探线处，需要对矿体边界进行外推，系统提供的方式有根据矿区勘探线间距的1/2、1/3和1/43种外推距离。

在矿体边界处，对于水平投影，分别单击数字“2”、“3”、“4”键;对于垂直纵投影，分别单击［F2］、［F3］、［F4］键，此时会显示两条分别距离边界勘探线1/2、1/3和1/4勘探线距离的3条直线。

(4)划分矿体块段。右键菜单→【块段划分】，提供在矿体投影图的任意位置进行块段划分功能，单击图上某个位置并按［F8］键增加新的控制点或单击【见矿工程】来确定块段边界。右键点击结束(若要该块段形成封闭界线，则按住［Ctrl］键不放，然后右键点击【结束】)。在块段内的所有工程都参与品位和储量计算。

(5)计算块段储量。在计算块段储量之前，可以通过块段注记模板选择某个注记方式。单击右键菜单上【块段储量计算】后，左键点击要计算的块段，即弹出【输入块段信息】对话框，根据对话框上的提示输入相应信息后，单击【确定】，即在块段上显示其对应的储量情况。

(6)储量估算结果输出。图件输出，块段储量计算表输出。

9.断面法及其他

系统可进行剖面法储量估算，图表分析，地质统计学法储量计算等，并可对矿体进行三维可视化显示。

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