一種地質勘探三維可視化儲量估算方法
2023-06-09 17:29:21 2
一種地質勘探三維可視化儲量估算方法
【專利摘要】本申請提供了一種地質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；接著根據投影后的鑽孔位置、平均品位和見礦真厚度，將投影后的鑽孔進行塊段的劃分，形成四邊形塊段；再通過每個鑽孔的平均品位、見礦真厚度和四邊形塊段的面積，計算每個塊段對應的礦體的儲量；最後對礦體儲量進行分級，估算礦體的總儲量。
【專利說明】一種地質勘探三維可視化儲量估算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及地質勘探三維可視化儲量估算方法，屬於地球探測與信息【技術領域】。【背景技術】
[0002]在地質勘探過程中，通過礦產勘探工作形成了地表、地下大量的三維空間數據。利用計算機三維可視化技術，可以將這些三維空間數據形成三維地表及地下模型，實現三維相關的礦山管理、場景漫遊、空間分析、儲量估算等功能。
[0003]目前，礦產儲量估算方法主要分為兩大類，一類是傳統的以幾何計算為基礎的常用方法；一類是以統計學為基礎的數學地質方法。傳統方法在不同條件下的具體估算方法有:等值線法、地質剖面法、算術平均法、地質塊段法、多角形法等。數學地質方法主要有距離平方反比法、地質統計學方法(克裡格法)、SD儲量估算法等。我國礦山在勘查和開採階段都普遍採用傳統礦產儲量估算方法，西方主要礦業國家則採用傳統方法和地質統計學方法，其中地質統計學方法應用較廣。
[0004]先進的地質統計學方法引入我國三十多年來，雖然取得了一定的效果，但由於傳統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，傳統的儲量估算方法具有應用廣泛、方法簡便、易於掌握、能充分發揮地質工作者主觀能動性的優點，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勢，可在僅獲得有限的勘探資料的基礎上，迅速開展儲量估算。因此，在我國目前的經濟技術水平下，傳統的儲量估算方法仍然是礦山礦產儲量估算的主要方法，在我國有著廣泛的應用前景和其它方法不可替代的優點。
[0005]地質塊段法在目前傳統地質儲量估算中佔據重要地位，該方法在國內礦產儲量估算中應用了幾十年，已經成為國家標準。它具有算術平均法的優點，不需做複雜的分析，其估算結果能滿足地勘行業對礦產資源的報告要求。當前，地質人員往往使用Excel等表格工具，將大量鑽孔巖性數據輸入，實現手動計算。在鑽孔、剖面、見礦巖性段等各種數據量繁複的情況下，容易產生數據上的錯誤。調研後發現，能夠完成從三維礦體到地質塊段法儲量報告的實用軟體尚未出現。
[0006]在申請號為200710053058.2發明專利中公開了一種固體礦床三維可視化儲量計算系統及計算方法。它包括以下子系統:(1)礦區點源資料庫子系統:該子系統負責包括鑽孔、平硐和樣品在內的原始數據的採集、入庫，為儲量計算提供原始數據；(2)礦區各類二維地質圖件自動編繪子系統:對入庫的原始數據進行交互編輯，生成礦體三維建模和儲量計算所需要的剖面圖數據和品位圖數據；(3)礦體、礦床和複雜地質結構的三維空間分析子系統:在前面兩個子系統所提供的數據基礎上，完成三維礦體建模和三維地層建模，並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: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並計算出儲量，以三維可視化手段表達出來。實際發現，使用該申請的方法計算礦體儲量的精確度不高。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供了一種根據三維實體數據和採樣巖性數據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，檢查鑽孔採樣值、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]本發明提供一種地質勘探三維可視化儲量估算的方法，該方法包括以下步驟:計算礦體的產狀方向、走向和傾向，並將礦體投影到水平或垂直面上；根據投影后的鑽孔位置、平均品位和見礦真厚度，將投影后的鑽孔進行塊段的劃分，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；通過每個鑽孔的平均品位、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]本發明在分析傳統地質塊段法計算過程的基礎上，將三維可視化技術和傳統地質儲量估算方法相銜接，利用三維數據建模形成的三維鑽孔、剖面、礦體等數據，完成地質塊段法儲量估算。該方法的優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，檢查鑽孔採樣值、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，某礦區的礦體圖的三維效果。
[0011]圖2表示經過計算得到的的礦體產狀的走向、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果；
[0013]圖4表示圖3的放大效果圖，每個鑽孔的名稱，鑽孔的平均品位和見礦總真厚度如圖所示。
[0014]為了能明確實現本發明的實施例的結構，在圖中標註了特定的尺寸、結構和器件，但這僅為示意需要，並非意圖將本發明限定在該特定尺寸、結構、器件和環境中，根據具體需要，本領域的普通技術人員可以將這些器件和環境進行調整或者修改，所進行的調整或者修改仍然包括在後附的權利要求的範圍中。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的方法進行詳細描述。
[0016]在以下的描述中，將描述本發明的多個不同的方面，然而，對於本領域內的普通技術人員而言，可以僅僅利用本發明的一些或者全部結構或者流程來實施本發明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細節的情況下也可以實施本發明。在其他情況下，為了不混淆本發明，對於一些眾所周知的特徵將不再進行詳細闡述。
[0017]1.準備數據
[0018]首先獲得三維鑽孔數據、剖面數據和礦體數據。其中，鑽孔數據包含了參與三維建模的所有鑽孔，每個鑽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；剖面數據給出了鑽孔的排布方式，用於對生成塊段的約束；礦體數據是通過三維建模的方法，使用鑽孔、剖面、斷層、地表等數據生成的，用於對投影后的鑽孔位置做有效性判斷，同時對儲量估算的範圍進行約束，圖1是在三維視圖下，打開鑽孔數據、剖面數據和礦體數據的三維效果。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.計算礦體的產狀方向、走向和傾向
[0020]2.1通過三維礦體數據計算礦體的產狀方向、走向和傾向
[0021]本實施例借鑑了 OBB即:有向包圍盒方法，將建立的OBB樹的核心過程提取出來，用於計算礦體的產狀、走向和傾向，然後進一步定位最合適的投影平面。本發明中的三維礦體模型，使用表面模型的三角網組織形式，一個三維礦體數據，是由N個三角形組成的，其中N > I。若數據中存在多邊形構成的三維礦體表面，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，這樣的數據輸入形式，增強了數據類型的適應性。使用OBB計算礦體的產狀、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方差矩陣分別為如下(I)式和(2)式:
【權利要求】
1.一種地質勘探三維可視化儲量估算方法，包括: a.計算礦體的產狀方向、走向和傾向，將礦體投影到水平或垂直面上； b.根據投影后的鑽孔位置、平均品位和見礦真厚度，將投影后的鑽孔進行塊段的劃分，形成四邊形塊段； c.通過每個鑽孔的平均品位、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.根據權利要求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，完成三維鑽孔、三維剖面以及三維礦體數據的建模，其中，三維礦體數據是由一組相互鄰接的三角形拼接形成的； .1.2、根據三維礦體中各個三角形的頂點相對於礦體重心的偏移向量，計算出整個礦體的產狀方向、走向和傾向； .1.3、若礦體的產狀方向近似為水平方向，則將礦體投影到水平面，如果礦體的產狀方向近似為垂直方向，則將礦體投影到垂直面。
3.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，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表示投影平面的發現方向，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.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，將礦體上的鑽孔投影到投影投影面上，如果鑽孔的投影在投影邊界外，則為無效鑽孔；如果鑽孔的投影在投影邊界內，則為有效鑽孔。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，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、根據每個有效鑽孔所在的剖面信息，對每兩個相鄰剖面上的有效鑽孔進行塊段的劃分，從而得到礦體範圍內的全部塊段。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，在所述的步驟3.2包括以下步驟: 3.2.1、讀取剖面數據，將剖面按照從左到右的順序排列； 3.2.2、對每個剖面的有效鑽孔，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，完成鑽孔間初始塊段的劃分； 3.2.4、計算三角網的邊界，並計算三角網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邊界完成對礦體投影邊界P上的初始塊段劃分； 3.2.5、對鑽孔間和礦體投影邊界的初始快段劃分，使用人機互動的手段，刪除多餘對象線，將三角形快段轉換成四邊形塊段，形成最終的塊段劃分。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述的步驟c中所述的每個塊段對應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表示塊段對應的礦體體積，C表示塊段對應的礦體平均品位。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述的塊段對應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 優先權日:2014年1月20日
【發明者】鄒偉, 肖克炎, 王燕妮 申請人:中國地質科學院礦產資源研究所