礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)二維向三維過度淺談

陳煒 張淼 胡朝東

摘 要：礦產(chǎn)資源具有隱蔽性、復(fù)雜性、多變性等特點(diǎn)，在我們礦業(yè)工作者在礦山生產(chǎn)之前就通過普查、詳查、勘探等方式對(duì)礦體進(jìn)行縝密的勘查工作產(chǎn)生大量原始勘查數(shù)據(jù)，礦山開始生產(chǎn)后又有各類消耗儲(chǔ)量、采礦工程數(shù)據(jù)的形成，怎樣合理的使用這些數(shù)據(jù)才能更直觀、更準(zhǔn)確、更方便的服務(wù)于礦業(yè)工作者，才是礦業(yè)工作今后的重點(diǎn)努力方向。在GIS的應(yīng)用過程中，三維 GIS 相比二維 GIS具有更加直觀的優(yōu)勢(shì)，容易被更多的用戶所接受。但是現(xiàn)今的相關(guān)三維軟件存在學(xué)習(xí)成本高、所需數(shù)據(jù)與原來進(jìn)行礦產(chǎn)勘查、礦山建設(shè)等工作積累下來的數(shù)據(jù)有很大不同。這個(gè)現(xiàn)狀嚴(yán)重限制了三維這個(gè)在別的行業(yè)已近成熟開始大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)，在礦業(yè)上遇到極大的阻力，只有在部分大型礦山中有小規(guī)模的應(yīng)用。文本僅針對(duì)礦產(chǎn)行業(yè)中的一個(gè)小部分“儲(chǔ)量”，簡單分析儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀、管理方式以及簡易的針對(duì)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的三維應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)；資源儲(chǔ)量；GIS；三維

1 制圖方面的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

國內(nèi)對(duì)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的表現(xiàn)方式多為MAPGIS格式或者CAD格式，主要有水平投影和垂直縱投影兩種，這兩種投影用以表示在礦區(qū)或者礦權(quán)內(nèi)所涉及礦體的資源儲(chǔ)量和探礦工程控制程度。這兩種方式多用于計(jì)算礦區(qū)或礦權(quán)的資源儲(chǔ)量，采取水平投影還是垂直縱投影取決于礦體傾角是大于60度還是小于60度。當(dāng)圖內(nèi)涉及的礦體傾角大于60度時(shí)采用垂直縱投影，小于60度時(shí)采用水平投影進(jìn)行表示。

垂直縱投影：涉及礦體采用垂直縱投影進(jìn)行編制的情況下，圖件的投影面垂直勘探線，方向基本與走向保持一致，垂直縱投影圖的根本在勘探以及高程線。簡單來說把礦體想象為一個(gè)柜子，我們?cè)诖怪笨v投影圖上看到的是這個(gè)柜子的正面或者反面的內(nèi)容，無法感知后部的“柜體”。

水平投影：涉及礦體采用水平投影進(jìn)行編制的情況下，實(shí)際上是想象礦體處在一個(gè)絕對(duì)平面上進(jìn)行投影，圖上的表現(xiàn)形式為礦體在絕對(duì)平面上的投影，水平投影圖主要根據(jù)勘探線以及經(jīng)緯線來進(jìn)行控制。我們還是把礦體想象為一個(gè)柜子，我們?cè)谒酵队皥D上看到的是這個(gè)柜子的頂部內(nèi)容，無法感知下部的“柜體”。

2 管理方面的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

目前采用的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)管理依賴于“礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)”以及“礦產(chǎn)資源登記管理系統(tǒng)”兩個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)量管理，又在兩個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成“統(tǒng)計(jì)庫”和“登記庫”。統(tǒng)計(jì)庫可以生成我們熟知的儲(chǔ)量簡表，以年度和行政區(qū)為單位進(jìn)行儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)；而登記庫主要反應(yīng)當(dāng)年的查明、占用、停辦、壓覆、地?zé)岬V泉水等內(nèi)容的登記情況，是統(tǒng)計(jì)庫數(shù)據(jù)變化的主要入口。再兩庫的基礎(chǔ)上加上市縣國土管理部門每年度提交的儲(chǔ)量消耗情況形成一個(gè)完整儲(chǔ)量管理方式。以儲(chǔ)量管理的角度出發(fā)，更傾向于只管理宏觀的儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，即只知道這個(gè)礦山原來大概查明多少儲(chǔ)量，到現(xiàn)再還剩余多少儲(chǔ)量。還是以柜子來進(jìn)行比喻，宏觀的儲(chǔ)量管理只知道這個(gè)礦山大概有一個(gè)多大的柜子，至于柜子形狀則無法感知。

3 三維數(shù)據(jù)應(yīng)用前景

以礦山管理者的角度出發(fā)，宏觀的儲(chǔ)量管理數(shù)據(jù)只有指導(dǎo)意義，對(duì)礦山的開采無太大的實(shí)際效用；制圖的儲(chǔ)量數(shù)據(jù)也只有在進(jìn)行儲(chǔ)量分割時(shí)作為支撐的作用。那么如果形成了該礦山的儲(chǔ)量三維數(shù)據(jù)，對(duì)于深埋地下的礦體，可以直接以三維的方式描述其空間產(chǎn)狀、井下巷道的分布，看到的礦體不在是“柜子”的頂部或者側(cè)面。

以前的礦業(yè)工作受限于技術(shù)只能采用上述的方式進(jìn)行管理和分析，而當(dāng)前三維相關(guān)的軟件和技術(shù)都已相對(duì)成熟。主流的三維軟件有3Dsmax、Rhino、Maya、Lightwave等，以及針對(duì)礦業(yè)開發(fā)的軟件Micromine、3Dmine等。對(duì)比老的制圖軟件，三維軟件的建模功能對(duì)于礦山工作者或者管理者來說恰到好處，其可視化對(duì)比水平投影和垂直縱投影更直觀、更準(zhǔn)確。

礦產(chǎn)資源具有隱蔽性、復(fù)雜性、多變性等特點(diǎn)，在我們礦業(yè)工作者在礦山生產(chǎn)之前就通過普查、詳查、勘探等方式對(duì)礦體進(jìn)行縝密的勘查工作產(chǎn)生大量原始勘查數(shù)據(jù)，礦山開始生產(chǎn)后又有各類消耗儲(chǔ)量、采礦工程數(shù)據(jù)的形成，怎樣合理的使用這些數(shù)據(jù)才能更直觀、更準(zhǔn)確、更方便的服務(wù)于礦業(yè)工作者，才是礦業(yè)工作今后的重點(diǎn)努力方向。

4 在現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上構(gòu)建簡單的礦山三維模型

作為礦業(yè)工作者，在GIS的應(yīng)用過程中，三維 GIS 相比二維 GIS具有更加直觀的優(yōu)勢(shì)，容易被更多的用戶所接受。但是現(xiàn)今的相關(guān)三維軟件存在學(xué)習(xí)成本高、所需數(shù)據(jù)與原來進(jìn)行礦產(chǎn)勘查、礦山建設(shè)等工作積累下來的數(shù)據(jù)有很大不同。

當(dāng)前的二維和三維 GIS各具優(yōu)勢(shì)，二維 GIS 擁有成熟的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、多種多樣的專題圖和統(tǒng)計(jì)圖、豐富的查詢、成熟的業(yè)務(wù)處理流程等等，三維GIS在繼承二維GIS能力的同時(shí)更接近于人的視覺習(xí)慣而更加真實(shí)，同時(shí)三維能提供更多信息，能表現(xiàn)更多的空間關(guān)系、擁有強(qiáng)大的分析手段。如果原來工作中積累的數(shù)據(jù)可以成為建立三維 GIS 基礎(chǔ)，如果可以使用原來熟悉的軟件構(gòu)建三維內(nèi)容，那么是否由二維向三維數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變會(huì)更容易。

使用原勘查資料構(gòu)建的三維礦山，相對(duì)由專業(yè)三維建模軟件構(gòu)建的礦山模型比較簡單，然而其有不需要重新測(cè)量、數(shù)據(jù)容易獲取等優(yōu)勢(shì)，且該方案通過對(duì)ArcGIS進(jìn)行二次開發(fā)后，大部分內(nèi)容可以做到軟件自動(dòng)構(gòu)建的程度。有就是說通過標(biāo)準(zhǔn)的制定以及軟件的干預(yù)，有可能實(shí)現(xiàn)大量礦山快速三維化。

5 儲(chǔ)量數(shù)據(jù)三維化與儲(chǔ)量管理

目前采用的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)管理依賴于“統(tǒng)計(jì)庫”和“登記庫”，這兩個(gè)庫中內(nèi)容的主要來源就是礦區(qū)或者礦山的勘查或核實(shí)工作所形成的儲(chǔ)量勘查或核實(shí)報(bào)告。而報(bào)告編制單位往往在進(jìn)行報(bào)告編制時(shí)，僅局限在自己的估算范圍內(nèi)，很少考慮自己的估算范圍與原上表礦區(qū)或礦山之間的關(guān)系，致使礦山或礦區(qū)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)庫在入庫時(shí)的邏輯性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性不強(qiáng)。

6 結(jié)語

目前的三維GIS在國內(nèi)還處于研究與探索階段，這項(xiàng)技術(shù)逐漸深入后將對(duì)GIS產(chǎn)生很大的影響。然而因?yàn)楦鞣N各樣的原因，現(xiàn)在的三維GIS發(fā)展方向更趨向于復(fù)雜化、專業(yè)化，感覺和老地質(zhì)工作者產(chǎn)生出一條鴻溝。三維GIS的發(fā)展方向一定是復(fù)雜的？一定是專業(yè)的？本文試圖提出一種可以使用相對(duì)容易獲得數(shù)據(jù)的，不用重新測(cè)量，不用過多涉及專業(yè)三維建模知識(shí)的，簡單的三維GIS應(yīng)用方式。

當(dāng)然本文只能就其中一些基本問題進(jìn)行研究和探討，還存在一些實(shí)際問題有待解決，礦山原有資料的完整程度、礦山提供的采礦工程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、面對(duì)近百種上表礦種如何制定合理易執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)等都有待解決。但逐漸實(shí)現(xiàn)三維化任然是趨勢(shì)，是通過建議的辦法整合現(xiàn)有資料還是破而后立放棄現(xiàn)有資料從新進(jìn)行三維化，只是方式問題，并不影響整個(gè)體系逐漸由文字和數(shù)字游戲過度到二維GIS再過度到三維GIS的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]《礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理現(xiàn)狀分析及對(duì)策建議》 胡波、龍士清等 2014.2