一種地質(zhì)勘探三維可視化儲量估算方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N地質(zhì)勘探三維可視化儲量估算方法，該方法包括以下步驟：首先計算礦體的產(chǎn)狀方向、走向和傾向，將礦體投影到水平或垂直面上；接著根據(jù)投影后的鉆孔位置、平均品位和見礦真厚度，將投影后的鉆孔進行塊段的劃分，形成四邊形塊段；再通過每個鉆孔的平均品位、見礦真厚度和四邊形塊段的面積，計算每個塊段對應(yīng)的礦體的儲量；最后對礦體儲量進行分級，估算礦體的總儲量。
【專利說明】一種地質(zhì)勘探三維可視化儲量估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探三維可視化儲量估算方法，屬于地球探測與信息【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在地質(zhì)勘探過程中，通過礦產(chǎn)勘探工作形成了地表、地下大量的三維空間數(shù)據(jù)。利用計算機三維可視化技術(shù)，可以將這些三維空間數(shù)據(jù)形成三維地表及地下模型，實現(xiàn)三維相關(guān)的礦山管理、場景漫游、空間分析、儲量估算等功能。
[0003]目前，礦產(chǎn)儲量估算方法主要分為兩大類，一類是傳統(tǒng)的以幾何計算為基礎(chǔ)的常用方法；一類是以統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)地質(zhì)方法。傳統(tǒng)方法在不同條件下的具體估算方法有:等值線法、地質(zhì)剖面法、算術(shù)平均法、地質(zhì)塊段法、多角形法等。數(shù)學(xué)地質(zhì)方法主要有距離平方反比法、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法(克里格法)、SD儲量估算法等。我國礦山在勘查和開采階段都普遍采用傳統(tǒng)礦產(chǎn)儲量估算方法，西方主要礦業(yè)國家則采用傳統(tǒng)方法和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法，其中地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法應(yīng)用較廣。
[0004]先進的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法引入我國三十多年來，雖然取得了一定的效果，但由于傳統(tǒng)觀念的約束以及它不太適合我國中小礦多、貧礦多的國情，所以，一直難以推廣。相比之下，傳統(tǒng)的儲量估算方法具有應(yīng)用廣泛、方法簡便、易于掌握、能充分發(fā)揮地質(zhì)工作者主觀能動性的優(yōu)點，非常適合我國的實際情況。特別是在早期普查、詳查階段，勘探密度不大等情況下，該方法具有很大的優(yōu)勢，可在僅獲得有限的勘探資料的基礎(chǔ)上，迅速開展儲量估算。因此，在我國目前的經(jīng)濟技術(shù)水平下，傳統(tǒng)的儲量估算方法仍然是礦山礦產(chǎn)儲量估算的主要方法，在我國有著廣泛的應(yīng)用前景和其它方法不可替代的優(yōu)點。
[0005]地質(zhì)塊段法在目前傳統(tǒng)地質(zhì)儲量估算中占據(jù)重要地位，該方法在國內(nèi)礦產(chǎn)儲量估算中應(yīng)用了幾十年，已經(jīng)成為國家標準。它具有算術(shù)平均法的優(yōu)點，不需做復(fù)雜的分析，其估算結(jié)果能滿足地勘行業(yè)對礦產(chǎn)資源的報告要求。當前，地質(zhì)人員往往使用Excel等表格工具，將大量鉆孔巖性數(shù)據(jù)輸入，實現(xiàn)手動計算。在鉆孔、剖面、見礦巖性段等各種數(shù)據(jù)量繁復(fù)的情況下，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)上的錯誤。調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，能夠完成從三維礦體到地質(zhì)塊段法儲量報告的實用軟件尚未出現(xiàn)。
[0006]在申請?zhí)枮?00710053058.2發(fā)明專利中公開了一種固體礦床三維可視化儲量計算系統(tǒng)及計算方法。它包括以下子系統(tǒng):(1)礦區(qū)點源數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng):該子系統(tǒng)負責包括鉆孔、平硐和樣品在內(nèi)的原始數(shù)據(jù)的采集、入庫，為儲量計算提供原始數(shù)據(jù)；(2)礦區(qū)各類二維地質(zhì)圖件自動編繪子系統(tǒng):對入庫的原始數(shù)據(jù)進行交互編輯，生成礦體三維建模和儲量計算所需要的剖面圖數(shù)據(jù)和品位圖數(shù)據(jù)；(3)礦體、礦床和復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維空間分析子系統(tǒng):在前面兩個子系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，完成三維礦體建模和三維地層建模，并對礦體進行進一步的四面體剖分；(4)礦床、礦體儲量計算和三維可視化表達子系統(tǒng):用克呂格或距離冪次反比法對樣品品味進行插值計算，從而對礦體中的每個四面體進行賦值并計算出儲量，以三維可視化手段表達出來。實際發(fā)現(xiàn)，使用該申請的方法計算礦體儲量的精確度不高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供了一種根據(jù)三維實體數(shù)據(jù)和采樣巖性數(shù)據(jù)完成儲量報告的方法，該方法在儲量估算的過程中，對每一個中間步驟都可以實時輸出，檢查鉆孔采樣值、塊段劃分、塊段平均品位、儲量級別等信息，在提高儲量估算效率的同時，提高了估算的準確度。
[0008]本發(fā)明提供一種地質(zhì)勘探三維可視化儲量估算的方法，該方法包括以下步驟:計算礦體的產(chǎn)狀方向、走向和傾向，并將礦體投影到水平或垂直面上；根據(jù)投影后的鉆孔位置、平均品位和見礦真厚度，將投影后的鉆孔進行塊段的劃分，形成四邊形塊段；其中，礦體邊界處有可能形成三角形塊段或多邊形塊段；通過每個鉆孔的平均品位、見礦真厚度和四邊形塊段的面積，計算每個塊段對應(yīng)的礦體的儲量；對礦體儲量進行分級，估算礦體的總儲量。
[0009]本發(fā)明在分析傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法計算過程的基礎(chǔ)上，將三維可視化技術(shù)和傳統(tǒng)地質(zhì)儲量估算方法相銜接，利用三維數(shù)據(jù)建模形成的三維鉆孔、剖面、礦體等數(shù)據(jù)，完成地質(zhì)塊段法儲量估算。該方法的優(yōu)點是在儲量估算的過程中，對每一個中間步驟都可以實時輸出，檢查鉆孔采樣值、塊段劃分、塊段平均品位、儲量級別等信息，在提高儲量估算效率的同時，提高了估算的準確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1表示在三維視圖下，某礦區(qū)的礦體圖的三維效果。
[0011]圖2表示經(jīng)過計算得到的的礦體產(chǎn)狀的走向、傾向和傾角。
[0012]圖3表示圖1的礦體在水平投影平面上的投影結(jié)果；
[0013]圖4表示圖3的放大效果圖，每個鉆孔的名稱，鉆孔的平均品位和見礦總真厚度如圖所示。
[0014]為了能明確實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標注了特定的尺寸、結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定尺寸、結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進行調(diào)整或者修改，所進行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的方法進行詳細描述。
[0016]在以下的描述中，將描述本發(fā)明的多個不同的方面，然而，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，可以僅僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來實施本發(fā)明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細節(jié)的情況下也可以實施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對于一些眾所周知的特征將不再進行詳細闡述。
[0017]1.準備數(shù)據(jù)
[0018]首先獲得三維鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)和礦體數(shù)據(jù)。其中，鉆孔數(shù)據(jù)包含了參與三維建模的所有鉆孔，每個鉆孔由若干巖性段組成，每個巖性段又包含了樣品分析值，即品位；剖面數(shù)據(jù)給出了鉆孔的排布方式，用于對生成塊段的約束；礦體數(shù)據(jù)是通過三維建模的方法，使用鉆孔、剖面、斷層、地表等數(shù)據(jù)生成的，用于對投影后的鉆孔位置做有效性判斷，同時對儲量估算的范圍進行約束，圖1是在三維視圖下，打開鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)和礦體數(shù)據(jù)的三維效果。與水平面垂直的各條線段表示每個巖性段，與水平面相垂直的各自之間相互平行的平面表示剖面。
[0019]2.計算礦體的產(chǎn)狀方向、走向和傾向
[0020]2.1通過三維礦體數(shù)據(jù)計算礦體的產(chǎn)狀方向、走向和傾向
[0021]本實施例借鑒了 OBB即:有向包圍盒方法，將建立的OBB樹的核心過程提取出來，用于計算礦體的產(chǎn)狀、走向和傾向，然后進一步定位最合適的投影平面。本發(fā)明中的三維礦體模型，使用表面模型的三角網(wǎng)組織形式，一個三維礦體數(shù)據(jù)，是由N個三角形組成的，其中N > I。若數(shù)據(jù)中存在多邊形構(gòu)成的三維礦體表面，可以使用Delaunay三角剖分的方法，將多邊形表面分割成若干三角形表面。因此，這樣的數(shù)據(jù)輸入形式，增強了數(shù)據(jù)類型的適應(yīng)性。使用OBB計算礦體的產(chǎn)狀、走向和傾向的過程如下:
[0022]以第i個三角形為例，三個頂點分別為PiWi和r、則三維礦體的點均值和協(xié)方差矩陣分別為如下(I)式和(2)式:
【權(quán)利要求】
1.一種地質(zhì)勘探三維可視化儲量估算方法，包括: a.計算礦體的產(chǎn)狀方向、走向和傾向，將礦體投影到水平或垂直面上； b.根據(jù)投影后的鉆孔位置、平均品位和見礦真厚度，將投影后的鉆孔進行塊段的劃分，形成四邊形塊段； c.通過每個鉆孔的平均品位、見礦真厚度和四邊形塊段的面積，計算每個塊段對應(yīng)的礦體的儲量； d.對礦體儲量進行分級，估算礦體的總儲量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的步驟a包括以下步驟: . 1.1、首先使用三維建模方法，完成三維鉆孔、三維剖面以及三維礦體數(shù)據(jù)的建模，其中，三維礦體數(shù)據(jù)是由一組相互鄰接的三角形拼接形成的； .1.2、根據(jù)三維礦體中各個三角形的頂點相對于礦體重心的偏移向量，計算出整個礦體的產(chǎn)狀方向、走向和傾向； .1.3、若礦體的產(chǎn)狀方向近似為水平方向，則將礦體投影到水平面，如果礦體的產(chǎn)狀方向近似為垂直方向，則將礦體投影到垂直面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，在所述的步驟1.2)中，礦體的重心μ通過以下方法計算得出:將三角形的頂點分別記為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步驟a和b之間，包括還建立三維礦體在水平或垂直面上的投影邊界，投影邊界的建立方法如下: . 2.1、設(shè)三維礦體的投影平面為α，解析式為Ax+By+Cz+D=0，其中A、B、C表示投影平面的發(fā)現(xiàn)方向，D確定投影平面的空間位置； . 2.2、礦體中任一點的坐標為Pi=Ui, y” Zi),在投影面上的坐標為q(!為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，將礦體上的鉆孔投影到投影投影面上，如果鉆孔的投影在投影邊界外，則為無效鉆孔；如果鉆孔的投影在投影邊界內(nèi)，則為有效鉆孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步驟b包括以下步驟: 3.1、首先將礦體劃分為S個相互平行的剖面； 3.2、根據(jù)每個有效鉆孔所在的剖面信息，對每兩個相鄰剖面上的有效鉆孔進行塊段的劃分，從而得到礦體范圍內(nèi)的全部塊段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述的步驟3.2包括以下步驟: 3.2.1、讀取剖面數(shù)據(jù)，將剖面按照從左到右的順序排列； 3.2.2、對每個剖面的有效鉆孔，按照從左到右的順序排列； 3.2.3、讀取第i和第i+Ι個剖面，對剖面進行三角剖分，S-1，所有剖面都依次處理，完成鉆孔間初始塊段的劃分； 3.2.4、計算三角網(wǎng)的邊界，并計算三角網(wǎng)邊界點到礦體投影邊界P的最短線段，利用這些最短線段和三角網(wǎng)邊界完成對礦體投影邊界P上的初始塊段劃分； 3.2.5、對鉆孔間和礦體投影邊界的初始快段劃分，使用人機交互的手段，刪除多余對象線，將三角形快段轉(zhuǎn)換成四邊形塊段，形成最終的塊段劃分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步驟c中所述的每個塊段對應(yīng)的礦體儲量通過下式計算:
M= P.V.C 其中，P表示塊段平均密度，V表示塊段對應(yīng)的礦體體積，C表示塊段對應(yīng)的礦體平均品位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的塊段對應(yīng)的礦體儲量通過以下方法計算:

【文檔編號】G06F19/00GK103824329SQ201410025108
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】鄒偉, 肖克炎, 王燕妮 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所