矿山三维地质建模与可视化研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究, 是“数字地球”、“数字矿山”的核心组成部分, 是现代矿山信息化研究的热点和重点。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术; 并针对我国矿山开采和工程建设的特点, 提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路, 为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据。     

基于Surpac的铜陵新桥矿床露天开采境界优化

矿床的境界优化就是要设计一个最为接近理想状态的模型,使矿山企业利润最大化,在满足经济和边坡角几何约束的条件下,设计一个最终开采境界.基于三维地质矿业软件,可以将三维可视化技术与矿床的后期开采、生产进度编排进行紧密的结合,完成矿体形态与工程实体的衔接,其不同于传统境界优化的方法,可以在三维空间内进行境界优化的应用和研究.本研究选取SURPAC三维地质矿业软件系统,结合铜陵新桥矿床的实际需求,基于三维数字矿山模型,使用L-G算法规范的数学逻辑结构对露天采场进行境界优化.其结果可以为扩大经济效益提供详实的数据基础,并为新桥矿床开展更为合理的开采生产安排提出合理化建议.     

矿山露天转井下境界顶柱的数值模拟优化方法

露天底境界顶柱优化是露天转井下过渡时期的重要课题,该优化问题包括多个决策变量和多个评价指标,已有方法的优化效果不够理想。针对露天转井下境界顶柱优化特点,将遗传算法与三维数值模拟相结合,研究了境界顶柱全局优化的进化数值模拟方法,给出优化的指标和步骤,并将该方法用于大杏山铁矿的露天转井下境界顶柱的优化。工程应用表明所提出的井下境界顶柱优化方法是可行的。获得的最优方案对该矿山露天转井下的采矿设计具有指导作用。     

断层的三维可视化建模研究

断层的三维可视化建模是实现断层三维动态模拟的前提和基础。本文在探讨三维可视化建模的数据模型及剖面插值方法的基础上,提出将混合插值方法与B-Rep模型结合起来用于断层建模。基于GeoView三维可视化地学信息系统,将其应用于临清坳陷东部的三维构造-地层格架建模中,效果良好。     

地质体三维可视化建模的技术方法研究

地质体三维可视化模型具有形象、直观、动态、准确、信息丰富等特点,在指导地质找矿和矿山开发等方面具有很大的优势及实用价值。文章对地质体三维可视化建模的整个技术方法流程作了总结性阐述,并分析其技术关键,同时还进一步探讨了模型的分类及其应用。     

基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化过程研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究,是"数字矿山"的核心组成部分,是现代矿山信息化研究的热点和重点.文章从三维地质建模的概念出发,探讨了基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化的一般过程,包括地质数据库的建立,实体模型、品位块体模型的创建等,重点探讨了建模过程中地质数据库的设计,地质解译、矿体储量估算的方法与技术,并借助OpenGL三维图形开发库,在VC++6.0编程环境下,实现了三维地质的建模及可视化,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供参考,促进了我国矿山信息化的建设.     

地质三维属性建模及其可视化

从运畴学的角度出发,提出了基于带权线性规划的方法拟合变差函数,有效地保证了求解结果的非负性。将样本点建立空间三维网格索引,大大简化了待插点邻域样本的搜索过程,提高了Kriging属性建模的速度。最后结合OpenGL图形库,实现了属性模型的三维可视化,从而有效地实现了地质信息的定量化。     

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

三维地质建模及可视化技术在固体矿产储量估算中的应用

将三维GIS技术、三维地质建模及可视化技术与固体矿产储量估算相结合,对于提高储量估算和管理的智能化和自动化水平,具有重要意义.文章提出了一种利用三维地质建模与可视化技术进行固体矿产储量估算的可行性方案.并提出了应用轮廓线进行三维矿体表面建模时尖灭与分支情况处理、带约束的三维矿体表面建模的解决方案.     

矿山岩土体三维建模研究

山水林田湖草是一个相互关联的生态共同体,各种自然资源互为依托、互为基础,而矿山则是人与田、田与水、水与山、山与土、土与林草环节中上游资源。本文将参数化三维建模方法引入矿山建模,并进行了参数化三维建模初步实现;研究矿山岩土体三维建模,对其各元素中的相互关系进行构建,可对接矿山生产环节与管理和决策,最终实现管理智能化和决策科学化提供基础支撑。     

三维GIS技术在露采矿山环境管理中的应用

在简要介绍GIS技术的基础上,对传统平面图与三维模型进行了比较。结合实例介绍MAPGIS三维模型的建立及其在露采矿山环境管理信息系统中的应用,并对露采矿山生产、管理及决策上提供更加直观、有效的支持。     

城市地下空间三维地质模型可视化技术研究

目前,城市地下空间信息化发展面临着海量数据组织、管理和可视化显示等亟需解决的关键问题。本文顺应国家新型智慧城市建设趋势,提出并实现了城市地下空间三维地质模型可视化技术,构建地质三维模型分级数据,按照不规则四叉树结构形成LOD数据;基于构建的三维空间网格码规范编码,运用降维、非布尔运算的方法,实现最大精度化的地下空间模型数据无限逼近的融合;并采用多渲染引擎的混合渲染架构,支持DirectX、WebGL（OpenGL ES）、OSG（OpenGL）和游戏引擎（Unreal Engine）等多引擎渲染,实现TB级地下时空数据的真实感可视化与高效调度,为城市地下空间开发利用提供数据支持和辅助决策分析支撑。     

三维立体成矿预测中区域大比例尺建模技术研究与应用

基于二维平面开展的地质找矿工作已难以适应目前的要求,而三维地质建模技术在立体成矿预测中的应用愈加广泛,其中绝大多数三维建模技术都基于矿区的钻孔数据进行建模,然而矿区外围缺乏钻孔数据给三维建模带来了困难。总结了矿区外围缺少钻孔情况下的三维地质建模流程,基于地表地质测量数据,结合高精度地球物理数据三维反演等技术,直观地刻画出地下一定深度范围内的构造、岩体、地层等空间展布的三维“地质图”,为区域大比例尺开展立体成矿预测提供基础技术支撑。     

基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究

为了实现三维建模过程的智能化以及自动化,以及使复杂地质体三维建模过程变得简单,针对CAD图形资料编写了能够直接将地表、钻孔等地质信息读入到数据库的DXF接口程序,提出了一种利用GA-Kriging插值手段对地层属性进行插值并最终实现三维可视化快速建模的方法,并且在此基础上基于VTK图形库实现了三维建模、等值线绘制、钻孔显示、切片以及特定地层的提取以及体积的计算等功能。在编写Kriging插值算法时,为了实现块金常数、变程等常数取值的自动化、最优化,应用GA智能算法求解。最后,通过地铁隧道的一个工程实例,对建模方法以及相应的算法模块进行了验证,表明方法具有一定的优越性。     

煤层气地面与井下一体化抽采三维可视化管理系统关键技术

在对典型矿区不同储层条件下煤层气协调开发技术模式和地面与井下联合高效抽采技术分析总结的基础上,结合人工智能技术,实现了煤层气地面与井下一体化抽采三维可视化管理系统的智能化。根据煤层气地面与井下抽采系统中三维要素的不同特征,分别采用地面建筑物与抽采设备的3DMAX静态建模和基于钻孔数据的地质体动态建模。运用对原始数据进行解析控制插值算法的精度和视窗的消隐与裁剪等技术,实现了三维要素的多角度观察、放大、漫游、旋转、平移、叠加、剥离、透明和纹理处理等可视化功能。系统在晋城矿区寺河区块进行实际应用,取得了良好的效果。     

三维地质建模过程中综合地质剖面构建方法研究

综合地质剖面是三维地质建模重要的数据源,在地质构造复杂地区运用综合地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。本文以成都市为例,详细介绍了综合地质剖面构建需要准备的地质资料、剖面的部署原则和构建方法,并解决了剖面构建过程中遇到的同时代、同层位的不同地层之间的连接问题。实践表明,通过综合地质剖面的构建,可以充分发挥地质技术人员在三维地质建模中的主观能动性,准确刻画复杂地质体在三维空间的展布情况,有效实现复杂地质体交互式半自动建模,提高三维地质建模的效率和精准度。     

基于三维地质建模的北京市昌平新城地热资源量评价

地热是一种清洁的可再生能源,开发利用北京市地热能可以为改善北京地区的大气环境发挥重要作用。对北京昌平新城区进行地热资源量评价,为合理开发利用地热资源提供科学依据。在分析昌平新城区内的地质条件、地热地质条件后,创建了昌平新城三维地质模型,以此计算热储体积;运用热储法获得区内地热储量,并分析地热资源的分布。采用三维地质建模方法,实现了研究区地质结构的可视化和地热储量的准确计算。研究区的热储总体积为4.876×10¹¹m³,地热储量为5.42×10¹⁶kJ,地热流体可开采量为6.04×10⁶m³。研究区的地热资源潜力较大,可为当地绿色发展提供支撑。     

基于三维有限元的地下连续墙深基坑逆作法施工方案设计

基于三维有限元,对采用"逆作法"施工的地下连续墙深基坑进行了设计方案研究,按变形控制提出了设计方法,并以天津某基坑为例进行了计算.首先,对结构进行了竖向荷载作用下的结构设计计算,然后,在结构计算的基础上提出了3种基坑施工方案,分别建立了三维有限元模型.对各方案的不同工况进行计算模拟,获得了各方案在不同工况下的连续墙和楼板的应力应变结果,找出了施工的控制工况和受力的薄弱部位.最后,结合实际情况分析了各方案的优点和不足之处,对方案进行了优选,可为最终设计方案的确定提供参考.     

基于三维地质模型的西咸新区地下空间开发 适宜性评价

地下空间开发地质适宜性评价是合理进行地下空间开发、降低开发地质风险的重要手段。传统的评价方法没有考虑地下空间复杂的垂向变化,因而无法满足越来越精确的地下空间规划要求。本文以西咸新区沣东沣西为例,结合该区地质地貌背景、工程地质特征、水文地质条件、不良地质作用以及地下空间开发现状等特点,建立地下空间开发地质适宜性评价因子体系;利用三维精细化剖分的评估单元为载体,综合使用多种三维空间分析方法从多要素地质模型中定量或定性提取各项指标,运用层次分析法模型开展研究区地下空间开发适宜性评价。评价结果表明：研究区60 m以浅地下空间开发利用条件优越,总体适宜开发建设。浅层空间易受文物保护区、地面水体、活动断裂影响,中层空间受城市建成区既有设施及地下构筑物影响较大,深部地下空间主要受断裂影响。该方法能够精细刻画地下空间在垂向上的差异,评估过程与结果能够立体透明化表达,能够定性、定量地为地下空间开发利用提供辅助决策,以达到资源保护优先、协同开发的开发利用格局。