何貞健

　　（福州市國土資源測繪隊(duì)，福建 福州 350011）

       摘要：針對礦產(chǎn)資源儲量管理中動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的問題，根據(jù)儲量管理部門對礦山日常勘探與開發(fā)工作的監(jiān)管需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)定位、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)開發(fā)，并以龍巖市馬坑鐵礦資源儲量三維模型數(shù)據(jù)為例進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證，系統(tǒng)達(dá)到了數(shù)據(jù)直觀可視、儲量估算便捷、監(jiān)管比查有據(jù)的應(yīng)用效果。

　　關(guān)鍵詞：三維地質(zhì)建模；三維可視化；資源儲量；動態(tài)管理

　　中圖分類號：TP39; P628文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI10.19358/j.issn.16747720.2016.20.026

　　引用格式：何貞健. 固體礦產(chǎn)儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2016,35（20）：9395.

0引言

　　近年來，我省在礦政管理信息化建設(shè)方面做了大量工作，具備了一定的基礎(chǔ)。但儲量管理仍存在動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的問題［12］，表現(xiàn)在：(1）礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)復(fù)雜，依靠常規(guī)管理手段，基層管理人員難以對礦山具體開采變化情況進(jìn)行比對、核查；(2）“一帳三圖”的質(zhì)量難以保證，儲量年度統(tǒng)計(jì)和“三率”考核數(shù)據(jù)失真；(3）礦山提交的數(shù)據(jù)缺少連續(xù)性，可靠性較低，難以實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)資源儲量的動態(tài)、精細(xì)、規(guī)范化管理。礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有真三維、動態(tài)變化的特征，具有極高的幾何形態(tài)和空間關(guān)系復(fù)雜性，依靠常規(guī)管理手段，難以實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)資源儲量的動態(tài)、精細(xì)、規(guī)范化管理［3-6］。目前數(shù)字礦山逐步由二維向三維發(fā)展，三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)是構(gòu)建數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)之一［7-8］。為適應(yīng)綠色礦政管理要求，提升礦產(chǎn)資源儲量管理信息化水平，促進(jìn)儲量管理方式的根本性轉(zhuǎn)變，運(yùn)用三維地質(zhì)模型與可視化技術(shù)已成為必然選擇。本文基于龍巖市馬坑鐵礦地質(zhì)礦產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)開發(fā)出固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)資源儲量估算、空間分析、儲量動態(tài)監(jiān)管的三維可視化、智能化和精細(xì)化。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1系統(tǒng)定位

　　固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)是面向相關(guān)儲量管理部門的需求，基于礦山三維資源儲量模型數(shù)據(jù)庫，以三維虛擬空間為背景，集成三維地質(zhì)建模、WebGIS等技術(shù)，采用3DMine和ArcGIS平臺二次開發(fā)出來的一個交互式半智能化的儲量三維空間信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)以主流三維礦業(yè)軟件生產(chǎn)的三維模型為主要輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)兼容AutoCAD、南方CASS、MapGIS等礦山常用軟件的數(shù)據(jù)格式。系統(tǒng)首先能夠?qū)崿F(xiàn)三維模型可視化：直觀展現(xiàn)探礦程、礦區(qū)地形、礦山地質(zhì)體、礦產(chǎn)資源儲量、礦石質(zhì)量等空間信息；其次能夠輔助儲量動態(tài)監(jiān)管：通過礦山儲量三維空間模型，直觀展現(xiàn)礦體探采對比情況及儲量數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況，降低管理工作難度，提高儲量動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性，夯實(shí)儲量管理工作基礎(chǔ)；最后能夠提供數(shù)據(jù)支撐：集成礦山開采回采率和不同礦種綜合利用率的計(jì)算方法，為礦山年度統(tǒng)計(jì)、“三率”指標(biāo)考核以及價(jià)款評估和資源補(bǔ)償費(fèi)征收等礦政管理工作提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐。

　　1.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

　　根據(jù)系統(tǒng)定位，將系統(tǒng)功能劃分為數(shù)據(jù)匯交、動態(tài)核查、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表輸出、綜合查詢、系統(tǒng)管理6個功能模塊。（1）數(shù)據(jù)匯交：實(shí)現(xiàn)對礦山提交儲量動態(tài)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)匯交；（2）動態(tài)核查：是本系統(tǒng)的重點(diǎn)部分，實(shí)現(xiàn)對礦山提交的儲量動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的核查；（3）統(tǒng)計(jì)分析：可對某個行政區(qū)域內(nèi)的儲量變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)也可對某個礦山的歷年儲量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；（4）報(bào)表輸出：主要是對礦山提交的儲量報(bào)表從數(shù)據(jù)庫中查詢調(diào)閱；（5）綜合查詢：可對相關(guān)的礦山的基本信息、儲量評審情況及礦山分布情況進(jìn)行查詢；（6）系統(tǒng)管理：用于系統(tǒng)用戶權(quán)限管理與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　1.3系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　以計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)通信平臺為依托，以礦產(chǎn)（礦山）資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用B/S模式架構(gòu)，基于3DMine、ArcGIS、.NET技術(shù)平臺，構(gòu)建固體礦產(chǎn)儲量動態(tài)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享、數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)監(jiān)管，通過局域網(wǎng)和政務(wù)網(wǎng)進(jìn)行信息發(fā)布，同時(shí)為礦政管理相關(guān)應(yīng)用提供服務(wù)接口，與礦政綜合管理進(jìn)行有效銜接。系統(tǒng)以信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、數(shù)據(jù)交換體系及安全體系為保障，標(biāo)準(zhǔn)體系包括數(shù)據(jù)規(guī)范、服務(wù)規(guī)范和應(yīng)用規(guī)范，交換體系則包括數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)的綜合交換。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示，可劃分為基礎(chǔ)層（網(wǎng)絡(luò)層）、核心數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層4個層次：（1）基礎(chǔ)層（網(wǎng)絡(luò)層）為硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施；（2）核心數(shù)據(jù)層則由基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)庫、專業(yè)類數(shù)據(jù)庫、管理類數(shù)據(jù)庫、文檔資料數(shù)據(jù)庫等組成；（3）平臺層是基于關(guān)鍵軟件技術(shù)平臺對各類業(yè)務(wù)功能需求進(jìn)行服務(wù)封裝，以服務(wù)的方式提供給應(yīng)用層服務(wù)支撐，并與之交互；（4）應(yīng)用層則是基于平臺層開發(fā)各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，應(yīng)用范圍包括固體礦產(chǎn)三維儲量動態(tài)管理系統(tǒng)、相關(guān)礦政管理應(yīng)用接口等。

2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

　　2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　以計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)通信平臺為依托，以信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、數(shù)據(jù)交換體系及安全體系為保障，采用B/S模式，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺開發(fā)出了固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)［9-11］。圖1中涉及的系統(tǒng)功能模塊已都實(shí)現(xiàn)。

　　2.2系統(tǒng)應(yīng)用效果

　　針對資源儲量管理中動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的問題，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、動態(tài)核查三大部分功能。（1）能夠?qū)崿F(xiàn)三維模型可視化：直觀展現(xiàn)礦山地質(zhì)體、探礦工程、開拓系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源儲量、礦石質(zhì)量等空間信息。圖3（a）所示為2014年馬坑鐵礦儲量動用信息，而疊加巷道工程可為必要的現(xiàn)場核實(shí)提供準(zhǔn)確的位置信息。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化匯交：對資料管理、數(shù)據(jù)分析、評審備案、動態(tài)監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)化集成。圖3（b）所示為在礦山分布圖上掌握宏觀礦山分布信息，明確礦山地理分布位置，可以查看礦山基本信息，還可以調(diào)出本礦山的三維模型信息。（3）能夠輔助儲量動態(tài)監(jiān)管：通過礦山儲量三維空間模型，直觀展現(xiàn)礦體探采對比情況及儲量數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況，對空間實(shí)體、資源儲量、地測資料進(jìn)行精細(xì)化核查，降低管理工作難度，提高儲量動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性，夯實(shí)儲量管理工作基礎(chǔ)。圖3（c）、（d）所示為對儲量的增減情況從三維上和中斷面上進(jìn)行對比核查，甚至可以加載坑內(nèi)鉆等探礦工程數(shù)據(jù)（如圖3（e）所示），查找儲量增加/減少的原因。圖3（f）為三維空間下的礦權(quán)范圍檢查。（4）能夠提供數(shù)據(jù)支撐：集成礦山開采回采率和不同礦種綜合利用率的計(jì)算方法，為礦山年度統(tǒng)計(jì)、“三率”指標(biāo)考核以及價(jià)款評估和資源補(bǔ)償費(fèi)征收等礦政管理工作提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)通過儲量動態(tài)三維模型的空間運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)資源保有量、動用量、采損量和回采率的自動計(jì)算及結(jié)果三維可視分析。圖3（g）所示為對馬坑鐵礦2014年資源保有量的計(jì)算，在輸出窗口中自動生成保有礦體的位置、形態(tài)，同時(shí)將各個儲量級別的資源量進(jìn)行圖文展現(xiàn)。將研究區(qū)資源儲量數(shù)據(jù)三維模型應(yīng)用于該系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證，能夠滿足要求，同時(shí)驗(yàn)證了系統(tǒng)具有三維直觀可視、儲量估算便捷、數(shù)據(jù)比查有據(jù)的應(yīng)用效果。

3結(jié)論

　　礦產(chǎn)資源儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)復(fù)雜，依靠常規(guī)管理手段難以實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)資源儲量的動態(tài)、精細(xì)、規(guī)范化管理。隨著地球空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)成為構(gòu)建數(shù)字礦山的一個重要研究方向。本文針對礦產(chǎn)資源儲量管理中動態(tài)監(jiān)管難度大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低的狀況，根據(jù)礦產(chǎn)（礦山）日?？碧脚c開發(fā)工作中儲量動態(tài)管理需求，基于龍巖市馬坑鐵礦地質(zhì)礦產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以三維虛擬空間為背景開發(fā)出了具有實(shí)用化前景的固體礦產(chǎn)資源儲量三維動態(tài)管理系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、空間分析、動態(tài)核查、回采率考核等功能，達(dá)到了數(shù)據(jù)三維可視、儲量估算便捷、動態(tài)監(jiān)管比查有據(jù)的應(yīng)用效果。該成果可為提升礦產(chǎn)資源儲量管理水平、促進(jìn)儲量管理方式的根本性轉(zhuǎn)變提供科學(xué)支持與實(shí)踐參考。

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