露天矿三维地质模型的建立

露天煤矿采场三维模型构建与应用研究
露天矿的开采过程是按照一定的剥采程序进行的，矿山工程的时空发展过程实质上是露天采场三维地理空间信息按照时间维度的动态变更过程。

不论是开采设计、生产计划编制、工程测量验收，还是生产管理等技术工作，都是对描述剥、采、排矿山工程时空位置的露天采场三维地理空间信息数据的加工处理和控制的过程，因此建立露天采场精确的三维模型具有重要的理论和实际意义，该模型将是数字露天开采中的重要的基础地理空间数据，为露天矿的生产提供重要的基础地理空间信息和决策支持。

归纳起来，本文主要完成了以下几项工作：(1) 利用先进的GPS-RTK技术，进行露天矿采场和排土场的三维数据采集，并进行合理的数据编码，提高内业数据处理的自动化水平，通过数据逻辑检验与校正，交互式编辑后形成采场的现状平面图。

(2) 由于露天矿采场复杂特殊的地形特征，在建模过程中应充分考虑相应的约束条件，本文提出一次性约束三角网生成算法，经过空间数据提取、拓扑关系建立以及空间索引建立，最终建立起边界约束线以内的约束不规则三角网，大大提高了建模精度和分类算量精度，具有现实的理论意义和应用价值。

(3) 露天采矿过程引起采场地理空间数据的连续变化，采场三维模型的更新技术和方法是技术关键。

本文提出扩展边界概念，利用扩展边界及上述三角网生成算法，可实现局部模型建立以及局部模型与整体模型间的无缝拼接，最终完成整体DEM莫型的更新。

⑷根据每月测量验收后获得的采场、排土场高精度的三维模型，本文采用基态修正模型来建立露天矿采场时空数据库，实现了露天矿采剥量的精确计算；结合虚拟现实技术实现开采过程的回放和生产计划的超前演示；实现了基于采场三维精细莫型的采、排长(短)期生产计划编制，为数字露天矿建设提供了基础的地理空间信息框架与平台。

基于剖面的露天矿三维地质模型的构建王金金【摘要】以钻孔信息和剖面图为基础数据,应用面向对象的程序设计,提出了基于剖面的三维地质建模的具体流程,并以实际工程为例,建立了某矿的三维地质模型,实现了该矿的三维动态显示、模拟开采等功能.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】三维地质模型;露天矿;剖面;工程应用【作者】王金金【作者单位】中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁沈阳110015【正文语种】中文【中图分类】TD672三维地质建模（Three Dimensional Geological Modeling，3DGM）是一门现代计算机科学技术，通过现代空间信息理论来分析环境及地层的信息和数据，通过建立空间模型来进行数据化描述，通过可视化技术实现对环境及地层的三维可视化交互。

矿山三维地质模型可以全面、精确的反应矿山的地质构造以及地质现象的边界条件，形象的描述地质单元的相互关系，达到更准确、更直观的分析矿山地质的目的[1]。

对三维地质建模的理论以及技术的研究至今已有40多年的历史，现有的建模方法从模型几何描述[2]上大致可归纳为基于面模型、基于体模型、基于混合模型以及基于集成模型的建模方法。

基于面模型建立的模型不是真三维的，但它能较为方便的表达地层的可视化以及更新模型；基于规则体模型建立的模型是真三维的，更新模型也较为简单，但对于建立繁杂地质体的模型则较为困难；基于非规则体建立的模型也是真三维的，它能够较为方便的建立繁杂地质体建模，但不易都模型进行更新；基于混合模型以及基于集成模型建模的方法已经在理论上探讨许久，但在技术上仍有大量难点，在目前的技术条件下较难实现。

面模型的表达形式有多种，如等高线模型、Grid模型、TIN模型和序列断面模型等[3]。

以前传统的手工地质制图是通过分析多个剖面图（或平面图）之间的关系来模拟地质体，而序列断面（Series Sections）模型正是运用计算机技术来完成传统手工地质制图的目的，即通过多个剖面图（或平面图）来表达地质体[4-5]。

前言三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。

三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。

同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。

因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。

但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。

因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。

本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。

东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km²。

为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。

解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。

最后，总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。

既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。

摘要三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。

三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。

同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。

三维矿体模型建设方案构建三维矿体模型，实现矿井掘进区域的地层结构、地质构造、煤层，顶板和底板岩性，厚度、水富集区等的三维可视化。

以三维地质静态模型为基础，不断融入矿企生产过程中的实时、动态、高精度地质信息，实现三维地质模型的动态更新、规划切割、交互漫游、属性查询等。

1、矿区地质体建模1.1 矿区钻孔三维建模钻孔模型的构建采用钻孔自动建模的方法，将原始数据进行标准地层编辑与钻孔标准化后，利用建模工具进行自动建模。

通过选择钻孔数据，利用钻孔基础地理位置、标高等基础信息、钻孔分层信息，设置截面半径、标准分层版本、模型名称、颜色或纹理样式等参数，利用三角化技术，在场景中构建三维钻孔模型。

同时可以利用测井数据进行测井曲线的三维建模。

图钻孔模型和测井曲线1.2 矿区地质体结构建模（1）多源数据耦合层状地质体快速建模对于简单层状地质体，系统将采用“钻孔-剖面/等值线-地层实体”构模的整体建模思路，采用所有地层界面共用的网格模板来构建各个地层面，再根据建模范围和精度（网格间距）要求生成地形网格基础上，从基础数据库中可提取钻孔点位和分层信息叠加等值线数据生成地层面强约束点，从剖面中提取有关地层边界线信息，基于地形网格应用这两类数据进行插值计算构造各地层面模型，最后根据地层之间的叠覆关系等地质信息生成地层实体模型，同时，对于地表模型可添加地形约束，构建出真实地形地貌单元的地质模型。

对建立完的地质模型，可以不断的添加各种约束数据，指定约束数据的影响范围，对地质模型进行反复的重构更新，从而更精确的去表现真实的地质形态。

这种建模方法需在建模范围内整理出一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案。

采用这一方法一般可通过钻孔数据直接建立三维地层模型，对于地质情况比较复杂的区域，如包含夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象的区域，可通过补充剖面、地层平面分布图（用于确定地层边界和地层面起伏变化情况）和设置参数等方式干预建模。

实际应用时对于特定的建模区域，可能会有数目众多的钻孔，这些钻孔能够提供的信息包括各个钻孔的位置（地理坐标）、钻孔的类型以及地层的分层信息等。

第28卷增 刊 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年9月 V ol.28 Suppl. Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ） Sept. 2009收稿日期：2009-05-06作者简介：刘光伟（1981-），男，辽宁 沈阳人，助教，博士研究生，主要研究方向为数字矿山、露天开采技术与理论和采矿CAD 等。

本文编校：于永江文章编号：1008-0562(2009)增刊Ⅱ-0013-03基于AutoCAD 的露天矿三维地质模型的三维可视化构建刘光伟，白润才，曹兰柱，王秀秀（辽宁工程技术大学 资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000）摘 要：在AutoCAD 平台下，以钻孔信息、剖面图和空间离散点为基础数据，采用顾及台阶属性的Delaunay 三角网凸包算法建立界面模型，通过面域拉伸和实体布尔运算等方法生成三维实体模型。

研究结果表明，该方法不仅能达到逼真的三维动态效果，而且对于矿岩量的计算更为准确方便。

研究结论初步突破了露天矿算量的传统方法，有助于露天矿的日常生产和管理。

关键词：三维地质模型；AutoCAD ；凸包算法；实体布尔运算 中图分类号：TD 824 文献标识码：AEstablishing a 3D surface mine geological model based on AutoCADLIU Guangwei ，BAI Runcai ，CAO Lanzhu ，WANG Xiuxiu(College of Resources and Environment Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China) Abstract ：By using drill hole information, section chart and discrete space point as fundamental data, the author designed a general process of 3D geological modeling based on AutoCAD.The modeling method firstly established face model by using a considering bench attribute Delaunay TIN convex hull algorithm, then sets up the mining solid model by strengthening region and using solid Boolean operation. The results show that, this method provides not only reality-dynamic effect, but also gives a more accurate result in calculating the volume of mine. The conclusion of this study preliminary breakthroughs traditional calculating volume method in surface mine, and also it’s helpful to surface mining and management.Key words ：3D geological model ；AutoCAD ；convex hull algorithm ；solid Boolean operation0 引 言采矿工程日常生产及设计主要对象是地质矿床，处理的是复杂的地质工程数据，研究的是采矿工程布局、开采程序、开采工艺等[1]，以上所述都是以建模为基础的。

前言三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。

三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。

同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。

因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。

但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。

因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。

本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。

东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km²。

为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。

解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。

最后，归纳总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。

既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。

摘要三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。

三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。

同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。

露天矿三维地质模型的建立【摘要】本文主要介绍了露天矿三维地质模型的建立过程。

首先进行了地质数据的采集与整理工作，包括地质勘探、测量和岩心分析等。

然后介绍了地质模型建立的方法，包括地层建模、构造建模和资源评估等。

接着对模型参数进行了设定，并进行了模型验证和修正工作，确保模型的准确性和可靠性。

最后讨论了模型的应用和展望，指出了露天矿三维地质模型在矿产勘探、开发和管理中的重要性。

通过本文对露天矿三维地质模型的建立过程进行系统性的介绍和探讨，不仅总结了相关研究成果，也展望了未来研究的方向和重点，为相关领域的研究和实践提供了重要参考。

【关键词】露天矿、三维地质模型、地质数据、模型建立方法、模型参数、模型验证、模型应用、研究成果、展望未来1. 引言1.1 研究背景露天矿是一种开采方式，在炎热的夏天和寒冷的冬天都会洒洒出来。

露天矿开采方式之所以受到广泛关注，是因为其对环境和资源的巨大影响，需要更科学的方法来进行研究和管理。

目前，在露天矿三维地质模型的建立方面还存在一些不足，需要进一步完善和提高。

研究背景：随着矿产资源的稀缺和需求的不断增加，露天矿的开采已成为一种重要的矿产开采方式。

传统的地质模型建立方法存在很多局限性，不能完全满足对露天矿地质特征和空间结构的描述和分析需求。

开展露天矿三维地质模型的研究具有重要的理论和实践意义。

深入研究露天矿地质模型的建立方法和应用技术，对于提高露天矿资源开采效率、降低开采成本、保护环境和改善矿产资源利用效益具有积极的推动作用。

1.2 研究目的研究目的是为了通过建立露天矿的三维地质模型，深入分析地质构造和矿体特征，揭示矿床的成因和分布规律，为露天矿的勘探开发提供准确的地质信息和优化的矿石开采方案。

通过研究三维地质模型的建立方法和模型参数设定，对露天矿的地质特征进行准确刻画，为矿山规划、矿藏评估和资源管理提供科学依据。

通过模型验证和修正，提高地质模型的准确性和可靠性，为矿产资源的合理利用和保护环境提供技术支撑。