基于GIS的矿山三维地质建模方法研究

罗建铭,田雏青

（江苏省有色金属华东地质勘查局地质信息中心,南京 210007）

基于GIS的矿山三维地质建模方法研究

罗建铭,田雏青

（江苏省有色金属华东地质勘查局地质信息中心,南京 210007）

近年来GIS技术作为关键的空间信息方法，被广泛应用于地理信息相关的多门类行业。其中，矿山三维地质建模主要是在传统三维地质建模的基础上，吸收了大量先进的科学信息技术，并有效利用地质建模软件构建出基于GIS的多元化、多方法的新型三维地质建模方法，其能够在一定程度上保持矿山数据在空间与时间上的统一，提高矿山管理的数字化程度，使其生产过程能够更加的安全、可靠。本文主要围绕应用GIS的矿山三维地质建模方法进行了探讨分析，以期能够为相关工作人员的后续工作提供一些借鉴意义。

矿山；GIS；三维地质；建模方法

1 前言

近年来，随着信息技术的高速发展，GIS地理信息技术发挥了巨大作用。其中，数字矿山中重要的组成部分矿山三维地质建模，其实质上便是利用计算机信息技术，基于传统三维地质建模的基础上，将空间信息管理、地质构造以及图形可视工具等工作进行有效结合，用于矿山实际地质分析的新技术。其不仅能够快速的还原矿山地质实际三维信息，还可以将矿山全面的地质构造进行细致的表述。而其因更为精准这一特点，能够为矿山日常生产情况提供科学、合理的空间数据以及定性与定量分析，进而构建出多元化、多方法集成以及多层次干预的矿山三维地质建模，为相关工程的研究发展提供坚实的基础。

2 地表模型构建实例

在本文研究中对某地区煤田展开分析。该地区煤田面积在11.7K㎡左右，且井田走向长度约在5.2km，倾斜宽度则为1.9km。对该地区井田周边低层环境进行了解，其属于沉积环境，且该地区断层相对较少，但褶皱较多。因该井田周边环境沟谷深壑，地势较为险峻，所以在本文研究中着重对该井田二层展开分析，其示意图如图1：

图1 研究工作面及巷道空间模型示意图

3 基于GIS的矿山三维地质建模研究

3.1 矿山空间信息特征

矿山三维地质建模主要是用于矿山自然地质构造以及人工进行建造的工程进行建模，进而方便全景三维立体视察、分析及管理]。例如，矿体、地质构造、断裂层、工程钻孔打洞等工作，都需要利用三维地质建模方法来对其实际数据模拟提供一个立体的基础模型。静态事物的建模都比较简单方便，但是大部分情况下矿山都需要持续进行生产与工程建设，其在空间上没有办法保持静态实体，因此其属于GIS不可直接描述的数据模型，也为地质建模增添了许多困难。基于此种情景，多数情况将地质建模外随研究目的发生改变的模型与三维地质建模技术进行耦合，使其能够向更先进的矿山动态三维地质建模技术深入。

3.2 采前地质建模问题

矿山三维地质建模较常会受动采动这一因素的作用而出现各种各样不确定的问题，对此，需要提前对采前地质建模进行有效的控制。在进行矿山三维建模前，需要收集其钻孔、勘测以及其他工程中全部数据，同时还可以掌握工程中空间或非空间、立体或非立体的信息。但采集过程中可能出现的错误信息，因此需要对数据进行对比，保证空间数据间相互关系的统一。其建模流程如步骤为：

（1）数据源采集。采前地质建模数据是收集钻孔数据、地质勘测数据以及其他工程相关数据，并且将其与实际矿山地质生产或工程目的进行合理的结合，利用先进科学技术建立出符合矿山发展方向的数据库。

（2）数据处理。进行建模地质图时明确坐标系，然后利用模型软件将采集到的数据进行转换，使其在GIS基础下有效描述，最终生成相应的地质曲面。

（3）地质空间模型。基于GIS空间地质模型的建造过程，其主要是先进行工程数据采取，之后利用制图软件将复杂多样的地质结构进行处理，并且保证其处理所得数据格式能够被GIS识别。

3.3 面向对象的聚合派生法

三维立体空间在进行客观世界的描述时，通常会采用三种对象模型方法来进行描述，而面向对象的聚合派生法作为对象模型方法的实际体现，能够用于处理GIS不可描述的数据模型。其通过将模型分为基础模型与应用模型两大部分，对其进行分别表述。其中基础模型是利用循环聚合后的聚合实体构建而成，而应用模型则是通将基础模型上附加条件派生。

4 结束语

综上所述，矿山地质构造复杂多样，基于地理信息系统的矿山三维地质建模新方法可在一定程度上根据GIS描述情况，将空间源数据分为可描述模型与不可描述模型两种。矿山三维模型能够在先进的科学信息技术的支持下，有效利用计算机等设备以及制图软件，来进行相关工程地质建模工作。在这一过程中，需要严格遵守相关规定中的标准，有效结合矿山实际地质情况来，用于实现矿山生产工程的可持续化发展，这对提升社会经济效益具有非常现实的意义。

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[3]杨文环,尹璐,孙久运.矿山钻孔数据三维地层建模与可视化[J].金属矿山,2015(10):130-134.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.060

罗建铭（1988-）,男,福建三明人,本科,助理工程师,从事地质矿产信息化、地质三维建模、GIS二次开发等相关的研究与应用工作。