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。

基于图切地质剖面的区域成矿地质体三维建模与资源评价——以桂西南地区锰矿为例

以成矿规律研究和成矿条件分析为基础的二维成矿定量预测方法难以精确表达含矿地层的三维空间分布情况,导致其预测结果的可靠性差。本文针对矿产资源预测评价中的真三维地学分析需求,以平面地质图和图切地质剖面图为三维地质建模的数据源,按照线框架建模的技术思路,由剖面轮廓线和地面地质界线联合重构了成矿地质体的三维表面,较好地表达了桂西南地区成锰地质体在三维空间中的分布情况。同时,为了分析三维空间中锰矿资源量的分布情况,本文采用规则体元将研究区的三维地质空间分割为连续场,并结合区域锰矿二维成矿定量预测的成果,获得了研究区1 000m以浅含锰地层中锰矿资源量的三维空间分布:研究区锰矿资源量主要集中在上泥盆统(以五指山组为主,5 036万t)和下三叠统北泗组(3 447万t);而下石炭统大塘组资源量仅为566万t,以前的二维预测对该地层内赋存的锰矿资源量估计偏高。三维预测较好地反映了含锰地层三维形态对锰矿分布的控制作用,为研究区锰矿定量预测提供了新的技术手段。

三维地质建模及应用实例

文章介绍了实体模型、场模型和混合模型三类空间数据模型及其相应的三维地质构模方法,列举了三维地质构模在矿产资源评价、城市地质、地下水资源评价方面的3个应用实例。在矿产资源评价中的应用是实体模型与场模型的集成,三维显示与检索采用实体模型,资源量估算和矿化分布预测采用场模型;在城市地质中的工程地质层状地质体建模采用多层DEM构模法,介绍了基于三维地层模型的剖切等应用分析;地下水资源评价中含水层组的三维建模采用剖面构模法,以水文地质剖面为建模数据源,辅以钻孔、含水层组底界埋深等值线、地表高程等值线等作为约束条件。

红透山铜矿外围隐伏矿体三维定量预测

介绍红透山铜矿外围隐伏矿体三维定量预测的技术组合和方法体系。首先,借助三维可视化仿真环境,实现红透山铜矿的地表面、矿体、断层、地层实体模型的三维可视化。其次,将成矿信息场、地层形态场、断裂影响场、地球物理场等多元地学空间数据在统一的三维空间数据场构架下有效集成,实现了三维空间信息的综合研究和地学多专业的有机结合。其次,基于三维地质空间相关场分析,为三维定量预测提取定量指标集和建立预测模型。最后,使用三维定量预测模型对红透山矿外围的矿化位置与分布规律进行预测和评价,圈定找矿靶区。三维地质建模与可视化及三维地质空间相关场等技术的使用,为进行红透山矿外围隐伏矿体在三维空间中的分布及形态的定量预测提供支撑。

黄金矿山生态修复:现状、挑战与展望

聚焦黄金矿山开采带来的环境问题及生态修复技术,分析了黄金矿山开采产生的严重环境影响,强调了生态修复的必要性;详细探讨了黄金矿山各阶段的污染现状及其复合污染和治理难题。结合数个黄金矿山生态修复工程实例,深入分析了开采场、堆浸场地和尾矿库的生态环境问题及生态修复技术。对黄金矿山生态修复的未来进行了展望,倡导多学科融合、提升研究质量、结合现代技术与科学管理等发展方向。强调综合应用修复技术及技术创新的重要性,以实现黄金矿山的高质量发展,达到经济与环境的双赢。

矿产资源预测评价数据库的设计与实现--以桂西-滇东南锰矿为例

以桂西-滇东南锰矿为例,介绍了矿产资源预测评价数据库的建立方法。在分析地质数据的多元性、分布性、多尺度、遗留性等特点的基础上,设计了矿产资源预测评价数据库的整体框架,主要包括:1)"纵向分层、横向分块"的数据库层次结构;2)以目录、文档、图件、表格的数据分类方法建立的"树状目录"式的数据库模型;3)符合"树状目录"式地质资料检索习惯和管理模式的基于角色的数据库访问控制。结合桂西-滇东南锰矿预测评价的应用,提出了基于统一"数据服务接口"的异构空间数据库和基于B/S和C/S混合模式的数据库系统架构,为基于GIS的锰矿成矿规律、找矿模型与综合评价研究提供了统一的、标准化的数据平台支撑。

基于距离场的三维矿体模型与地表化探数据的关联关系分析——以红透山铜矿田为例

针对成矿定量预测强调三维空间信息的综合研究的特殊需求,以及定性与定量、二维与三维数据综合分析难等关键问题,本文提出了一种基于三维非均质空间的加权最短距离场算法,既可反映断层破碎带在成矿元素运移过程中的通道作用,亦可回溯出目标体元到源体元的最短路径。应用该方法开展了对红透山铜矿区的三维矿体模型在地表的距离场值与土壤地球化学测量数据的关联关系分析,发现已知和预测矿体共同的距离场与化探异常有更高的匹配性,间接证明了预测矿体的可靠性。该方法一定程度上解释了由矿体导致的地表化探异常,可以为化探、遥感等地表数据与三维地质数据模型进行综合分析及关联关系的提取提供借鉴。

基于GIS的桂西-滇东南地区锰矿资源潜力评价

在桂西-滇东南锰矿成矿条件分析的基础上,利用GIS栅格空间分析方法构建了与锰矿成矿相关的沉积盆地、同沉积断裂、沉积相、地层、岩性组合、数字地形特征、航磁异常等地质变量。首先,利用多元线性回归分析方法预测了研究区各网格单元的锰矿资源量,通过地质变量的筛选和组合构建了候选资源量预测模型组,为每个预测单元选择最优模型开展资源量预测;其次,利用证据权重法估算了研究区各网格单元的成矿有利度,根据锰矿资源量与地质变量之间的线性关系是否显著来筛选证据因子,在对地质变量二值化构建证据因子时既考虑锰矿床(点)的"数",又考虑锰矿床(点)的"量";最后,对成矿有利度与锰矿资源量预测结果进行乘法运算得到综合预测图,并结合成矿地质环境圈定了预测远景区。

地球化学场及其在隐伏矿体三维预测中的作用

本文从物理学"场论"的角度介绍了地球化学场的概念,并从场源、场作用及地球化学指标分布三个基本要素出发阐述了地球化学场的扩散、对流-扩散的动力学机制。首先,按照采样介质,将地球化学场分为原生的岩石地球化学场,以及次生的土壤、水系沉积物、水文和气体地球化学场,描述了组成各类地球化学场的要素。其次,将地球化学场的分析方法概括为静态的空间结构分析和动态的时空结构分析两种,提出要以场的动力学机制为基础,利用地球物理学中的正、反演理论来研究四维时空中地球化学场的发展和演化。最后,探讨了地球化学场时空结构分析与三维地学模拟两者之间彼此补充和相互验证的关系,三维地学模拟构建的场源及空间介质模型,为地球化学场的正、反演提供了初始条件,地球化学场反演的结果又可用来修正三维地质模型;探讨了地球化学场与大数据分析技术间的关系,即采用大数据的"数据驱动"的思路来挖掘其与多元地学数据之间的隐性联系,探索其与成矿过程的关联性。地球化学场与三维地学模拟、大数据分析技术的结合将为隐伏矿体三维预测中地下成矿物质的分布和演化提供依据。

基于GIS的证据权重法在桂西南地区优质锰矿成矿预测中的应用

文章针对传统缓冲区方法在证据因子构造方面的局限性、证据因子设置的主观性及证据因子二值化时的信息损失等问题,引入场模型表达线状地质体对成矿的影响作用,提出利用线性回归分析结果来筛选证据因子。在桂西南优质锰矿形成条件分析的基础上,利用GIS空间分析方法构造了优质锰矿的地层与岩性、同沉积断裂、沉积盆地、沉积相、岩性组合、地层等厚线、切割度、航磁异常等证据因子共15个,并采用证据权重法对桂西南地区优质锰矿成矿有利度进行了预测,划分了1个Ⅰ类和2个Ⅱ类优质锰矿成矿远景区。

顾及梯度的高斯混合模型在三维属性场空间聚类中的应用

针对高斯混合模型(GMM)在空间聚类中由于忽视目标对象之间的空间关联性而导致的高误判率等问题,本文提出了一种顾及梯度的高斯混合模型:GMM-G,并将其应用在三维属性场的空间聚类中。GMM-G用反映标量场最大属性变化方向的梯度因子来定义邻域规则,设定梯度正交平面所通过的邻域体元更倾向于与中心体元归属于相同或相近的类别;并据此设计了符合归一性和空间连续性的空间邻域信息函数,来定义中心体元属于各类别的具有空间领域规则约束的后验概率。通过对由蒙特卡洛随机抽样构建的实验场的空间聚类结果进行对比表明,相对GMM方法,GMM-G具有更优的聚类精度及效率。最后,把GMM-G方法用于红透山铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的空间聚类,得到了与已知岩性划分具有较高匹配度的分类结果,该方法可为物性属性场的岩性划分及地质推断提供相关的依据和参考。

基于MAPGIS的概率性地震危险性分析

对工程场地的地震危险性分析是地震安全性评价的主要方法,并且为工程师提供抗震参数.在分析国内概率性地震危险性分析(PSHA)方法基础上,提出了基于GIS的概率性地震危险性分析的可行性方案.通过MAPGIS二次开发编写了地震危险性分析程序,并以三峡坝区某工程场地为例对程序进行了测试.基于MAPGIS的概率性地震危险性分析程序提供友好的人机交互界面,提高了地震危险性分析的可操作性,更重要的是帮助用户从空间数据中挖掘更多的信息.

限定作用域的矿产资源综合信息定量预测模型——以桂西—滇东南锰矿为例

针对矿产资源预测中的预测区与已知区信息不对称问题,提出了一种限定作用域的矿产资源量综合信息定量预测方法,并将该方法应用于桂西一滇东南地区的锰矿预测。其主要步骤是:①地质变量的作用域为数据范围、作用范围和在已知区内的值域范围三者的交集,避免了当原始数据的范围未覆盖整个预测区时对数据进行外推的操作;②预测模型的作用域为其包含的全部地质变量的作用范围的交集,当构成模型的地质变量的作用域的交集为空时,模型是无意义的;③通过地质变量组合,采用多元线性回归方法在已知区构建出一系列定量预测模型;④对于每个预测单元,从一系列定量预测模型中选取地质信息量大、线性回归效果好的模型,用于预测其单元资源量。该方法预测过程是预测区的成矿作用要素与在已知区建立的预测模型之间进行匹配的过程,充分保证了预测区与已知区的信息的对等性。

依托竞赛的“GIS二次开发”课程教学改革

"GIS二次开发"课程的教学效果将直接影响到GIS专业学生毕业以后从事GIS工程设计和管理的能力。本文依托各大型GIS公司组织的GIS二次开发大赛来改革该课程的教学方式,通过参赛任务导向的分组式教学和考核相结合的方式,教学过程贯穿于GIS二次开发大赛始终。学生不仅在课堂上实战性地学习开发技能并积累项目经验,还能延伸式地通过自主思考和动手实践来加深对专业知识体系的理解。从而有效地促进了学生提出、分析和解决问题能力的培养,以满足就业市场对GIS毕业生的二次开发和团队协作能力的需求。

面向地学学科的数字填图实践教学探索

依托中南大学传统地学学科优势,提出了地学领域知识与GIS专业技能教育并重、注重创新、强化实践的数字填图实践教学方案,为地质工程和地理信息系统专业的数字填图实践教学制订了具体教学目标、组织形式、实施过程和考评机制。

自适应可视化研究综述

介绍了形式化描述自适应可视化的四类模型,即用户模型、资源模型、数据模型、问题域/任务模型。在分析了自适应可视化(在地学信息可视化中)应用现状的基础上,对地学信息自适应可视化的研究趋势进行了展望。

基于GIS的概率性地震危险性分析(英文)

介绍了地理信息系统的主要特征、概率性地震危险性分析的一般步骤及其在MapGIS软件上的实现方法。并以三峡坝区某工程场地为例对程序进行了测试。GIS的用户界面使用户易于掌握概率性地震危险性分析的流程和数据。更重要的是它提高了用户对复杂地震危险性分析过程的认知能力,可以帮助用户在地震危险性分析中从空间数据中挖掘更多的信息。

红透山铜矿区F_(8)断层构造应力场的有限元数值模拟

针对断层对周围岩石地层影响的问题,本文提出了一种有限元算法计算模拟该断层对周围地层产生的应力场和位移场。首先,根据最大主应力、中间主应力和最小主应力来研究正断层、逆断层以及走滑断层的应力状态;其次,基于弹性力学相关理论研究应力—应变关系,采用线性四面体单元有限元分析方法进行算法实现;最后,在考虑到断层两侧岩体的物理性质(弹性模量和泊松比)、断层几何形态以及边界条件等情况下,应用有限元法模拟正断层、逆断层以及走滑断层在层状岩体中产生的应力场和位移场。以红透山铜矿区F_(8)断层为例,通过地质勘探获得的资料判别该断层性质及其周围地层属性,使用本文构建的有限元算法模拟了该断层对周围地层产生的应力场和位移场。

证据权重法在黑龙江省三合屯地区三维金矿远景区建模中的应用

矿床的分布具有明显的群聚性,成矿过程是由多方面因素共同作用的结果,因此从三维地学模型中准确地识别具有成矿前景的信息是一项重要且具有挑战性的任务。证据权重法引入成矿有利度量化矿床与三维证据因子之间的空间关系,并确定最优正负权重;以单元格成矿后验概率值为基础进行成矿远景建模,并结合约登指数确定成矿概率临界值以圈定成矿靶区。本文利用三维地质和地球物理模型对黑龙江省三合屯地区的热液型金矿进行了成矿远景建模,圈定出3个找矿靶区。研究表明,证据权重法用于三维成矿预测中具有预测可靠性高、简单易实现等特点,并为探测地下隐伏矿体提供可靠的支持。

基于场模型的成矿信息提取方法研究——以桂西-滇东南锰矿为例

文章针对矿产资源GIS评价中成矿信息尤其是地质信息提取不充分的问题,提出了一种基于场模型的成矿信息提取方法即成矿信息场分析方法,并以桂西-滇东南地区锰矿为例进行了成矿信息的场分析提取实例研究。通过成矿信息的距离渐变性和影响叠加性的特征分析,引入场论概念,讨论了成矿信息的场模型表达方法,包括成矿影响场模型和成矿距离场模型。利用场论叠加原理和空间距离分析方法,借助参数方程和积分方法,推导出了地质体(点状、线状和面状)的成矿影响场数学模型和成矿距离场数学模型。在成矿背景分析的基础上,利用成矿信息场分析方法,建立了同生沉积断裂和成锰沉积盆地的成矿信息场模型,分析了同生沉积断裂和成锰沉积盆地的成矿信息场与锰矿化分布的空间关联关系。实例分析表明,成矿信息场分析方法可有效地提取研究区同生沉积断裂、成锰沉积盆地的控矿信息,提取结果具有显著的统计效果和明确的地质意义。