surpac軟件在某金屬礦山地質資料繪制中的應用

0地質構造自動化仿真中的應用隨著礦業的可持續發展和數字技術的不斷發展，數字在行業競爭中發揮著越來越重要的作用。我國礦業要在國際礦業的發展機遇中獲取利益,必須進行技術革新,走“數字礦山之路”,才能增強參與資源國際競爭的能力[1~5]。而地質圖件的繪制是數字礦山建設中非常重要的一個環節。地質圖是反映地殼表層的巖石空間展布、地層時代、地質構造、巖漿活動等地質現象的地圖,其繪制速度和精確程度直接影響到地質工作的開展、資源量估算以及礦山生產工作的布置等。隨著計算機技術的廣泛應用,各類地質礦產圖件的計算機處理和數字化已經成為地質工作的基本手段和要求。這一工作在國外開展較早,相關的制圖軟件也較成熟和完善[6~8]。在我國的地質及礦山行業中,地質圖件的繪制除了采用傳統手工繪制外,一般都采用Mapgis、ArcGis、Autocad、Coredraw、Surfer等軟件來繪制[9~13],但是這些軟件并非專門針對礦業而開發。一些基于這些通用軟件二次開發的系統具有一些針對性的繪圖功能,如繪制鉆孔柱狀圖、勘探線剖面圖等,但在成圖效果、自動化程度方面仍然相當不足。Surpac軟件作為一款專業的三維礦業軟件,基于礦產地質數據庫進行可以進行全面的數字化自動制圖,是國際上同類軟件中的領先者;值得一提的是,由于Surpac軟件是在真三維視圖下工作,因此礦體剖切非常精確,具有相當高的圖件準確性;同時,Surpac軟件兼容dbf、access、excel、oracale、SQL等數據,可以直接調用Mapgis、Autocad等軟件的數據,具有優秀的兼容性使之可以廣泛的應用。但是,與其它國外的礦業軟件一樣,Surpac軟件使用的規范、標準以及輸出圖件與我國地質勘查規范和標準均存在較大差異,導致了這一優秀的工具在國內地質勘查自動化制圖應用上的困難和局限。本文針對這一問題,基于某金屬礦床的實例研究,探討了Surpac系統在滿足國內規范條件下鉆孔柱狀圖、勘探線剖面圖、塊體模型剖面圖的自動化制圖應用。1鉆孔柱狀圖編制鉆孔柱狀圖是鉆孔資料編錄的一項最重要的資料成果,是綜合圖件和計算礦產儲量的主要依據。我國的鉆孔柱狀圖編制規范中要求圖件中要包括回次進尺、巖心采取率、巖層厚度、巖性花紋、巖心特征描述、礦石物質組分、層面傾角、鉆孔結構、取樣化驗成果、孔內簡易水文地質觀測等信息。其中,Surpac系統應用與國內規范存在差異的部分主要在巖性花紋、鉆孔結構、樣溝和樣號等方面,分述如下。1.1花紋組合復雜多樣Surpac系統的圖案庫與我國地質規范巖性花紋存在較大差異,我國的地質圖規范中,巖性花紋往往要求準確和全面,同時花紋的組合復雜多樣。因此,Surpac系統直接表達國內規范的巖性花紋非常困難。本文的解決方案是,首先采用工具軟件如Ahatch,按國內規范制作實例金屬礦床中的所有巖性花紋圖案,然后將一系列花紋文件導入Surpac系統的圖案庫中。實例巖性花紋示例見圖1。1.2地質勘探中的鉆孔結構繪制Surpac系統輸出時采用一個出圖模板文件.lpf來映射地質數據庫中的數據,該文件中提供了若干個數據的表達方式可供選擇,比如描述、條形圖、柱狀圖等。但是,這些方式都無法滿足我國鉆孔柱狀圖中的鉆孔結構繪制規范。本文的解決方案是,先在.lpf文件中選擇條形圖的表達方式來繪制鉆孔結構,即以條形圖來表達鉆孔孔徑及套管的變化情況,將獲得的圖形文件導入到AutoCAD系統中處理后再返回Surpac系統;在AutoCAD系統中的處理是利用其鏡像功能,使得鉆孔結構雙側對稱,而符合國內地質勘查規范。實例鉆孔結構示例見圖2。1.3地質數據庫的建立我國地質勘查圖件規范中,有樣溝交替填色、樣溝右側標注樣號、樣號和標志面-巖心中軸面夾角同列等要求,但是Surpac系統無法直接滿足這一繪制要求。針對這一問題,本文首先在地質數據庫中增加記錄,保存每一段樣品取樣位置的起始和終止高度以及為了達到交替填色效果而增加的識別符號,然后通過管理.lpf文件來映射數據庫,使樣溝作為獨立列出現,交替填色效果則使用大密度斜線填充實現。與此同時,由于.lpf文件的特性,鉆孔柱狀圖中所有的內容必須單獨成列,將會出現樣號和標志面-巖心中軸角不能共享一列的情況,本文的解決方案是,將樣號在.lpf文件中單獨映射為一列,顯示在鉆孔柱狀圖的最后一列,借助AutoCAD系統進行調整。實例樣溝、樣號示例見圖1。2度、傾角信息勘探線剖面圖是礦山總體設計的重要依據之一,要求能夠直觀的反映地質體輪廓、構造、相互關系、厚度、傾角等信息。因此,繪制勘探線剖面圖與繪制鉆孔柱狀圖有一些共同之處,如花紋、樣溝和樣號的處理等。此外,勘探線剖面圖還需要繪制地表、地層、脈巖、斷層、礦體等地質體,各個圖元的繪制方式也需要分別定義,在這些方面Surpac系統要滿足國內規范要求均存在不同程度的困難,分述如下。2.1繪制圖元時難以掌控勘探線剖面圖中,地表、地層、脈巖、斷層、礦體等地質體具有隨機性大、坐標不確定、形態不規則、曲線較多的特點,若使用Surpac系統直接在三維圖形工作區中繪制這些圖元,不可避免的會發生精度難以掌控的情況。為了解決這些困難,本文結合Mapgis系統的矢量化功能首先對上述復雜地質體進行預處理,快速形成地質體曲線后對其進行拓撲重建,然后再導入Surpac系統的三維圖形工作區進行后續繪制(SSI,2008),這一處理有效的保證了圖元的精確度,尤其對后續的礦體儲量計算至關重要。實例勘探線剖面圖地層、斷層、脈巖示例見圖3,礦體示例見圖4。2.2打印構圖、打印構圖以及圖元類別的選擇勘探線剖面圖上要表達的信息非常多而繁雜,比如本文實例金屬礦產的礦體就分為了工業品位、低品位、鐵礦石和硫礦石等。這些信息可以用不同的顏色來表示,在Surpac系統中可以在打印繪圖模塊中對圖元繪制方式進行設置,但是,當圖元類別十分繁雜時,簡單設置圖元填充顏色就會比較困難。為了避免這個問題,本文在生成每一種圖元的同時會對其按照一定的規則進行線串編號,這樣在定義繪圖方式來映射圖元時,就可以按照線串號范圍的不同來充填不同的顏色。3塊體模型剖面圖傳統地質圖件系列中沒有塊體模型這個概念,也不存在所謂的塊體模型剖面圖。但是在基于地統計學的三維礦產資源儲量估算過程中,塊體模型剖面圖則是重要的圖件。在基于地統計學的資源儲量估算中,利用塊體模型可以準確的進行資源量和品級報告,同時,塊體模型剖面圖直接反映了礦床空間儲量品級的變化,本身也具有十分重要的參考價值。Surpac系統中,塊體模型模塊的剖面切割功能可以用于獲取塊體模型剖面圖。需要處理的是,塊體模型剖面圖需要反映出通過插值獲取的每一個小單元塊的屬性,比如比重、品位等,這些信息由于數值不均一,因此在輸出中需要用不同的顏色加以區分。本文在使用塊體模型模塊的剖面切割獲取實例的塊體模型剖面圖的過程中,對所有小單元格的品位設置了一系列分類區間,使同一區間單元格使用同一線串號,然后根據線串號來設置圖元繪制方式,進而實現不同品位單元格內部的填色工作。實例塊體模型剖面圖示例見圖5。4地質勘查中的一些問題本文針對Surpac系統的制圖功能與我國地質勘查規范和標準上存在的差異,以某金屬礦山實際數據為例,提出了相應的繪制解決方法,解決了與國內地質勘查制圖規范和標準有