一种地质勘探三维可视化储量估算方法技术

本申请提供了一种地质勘探三维可视化储量估算方法，该方法包括以下步骤：首先计算矿体的产状方向、走向和倾向，将矿体投影到水平或垂直面上；接着根据投影后的钻孔位置、平均品位和见矿真厚度，将投影后的钻孔进行块段的划分，形成四边形块段；再通过每个钻孔的平均品位、见矿真厚度和四边形块段的面积，计算每个块段对应的矿体的储量；最后对矿体储量进行分级，估算矿体的总储量。

【技术实现步骤摘要】
一种地质勘探三维可视化储量估算方法
本专利技术涉及地质勘探三维可视化储量估算方法，属于地球探测与信息

技术介绍
在地质勘探过程中，通过矿产勘探工作形成了地表、地下大量的三维空间数据。利用计算机三维可视化技术，可以将这些三维空间数据形成三维地表及地下模型，实现三维相关的矿山管理、场景漫游、空间分析、储量估算等功能。目前，矿产储量估算方法主要分为两大类，一类是传统的以几何计算为基础的常用方法；一类是以统计学为基础的数学地质方法。传统方法在不同条件下的具体估算方法有：等值线法、地质剖面法、算术平均法、地质块段法、多角形法等。数学地质方法主要有距离平方反比法、地质统计学方法（克里格法）、SD储量估算法等。我国矿山在勘查和开采阶段都普遍采用传统矿产储量估算方法，西方主要矿业国家则采用传统方法和地质统计学方法，其中地质统计学方法应用较广。先进的地质统计学方法引入我国三十多年来，虽然取得了一定的效果，但由于传统观念的约束以及它不太适合我国中小矿多、贫矿多的国情，所以，一直难以推广。相比之下，传统的储量估算方法具有应用广泛、方法简便、易于掌握、能充分发挥地质工作者主观能动性的优点，非常适合我国的实际情况。特别是在早期普查、详查阶段，勘探密度不大等情况下，该方法具有很大的优势，可在仅获得有限的勘探资料的基础上，迅速开展储量估算。因此，在我国目前的经济技术水平下，传统的储量估算方法仍然是矿山矿产储量估算的主要方法，在我国有着广泛的应用前景和其它方法不可替代的优点。地质块段法在目前传统地质储量估算中占据重要地位，该方法在国内矿产储量估算中应用了几十年，已经成为国家标准。它具有算术平均法的优点，不需做复杂的分析，其估算结果能满足地勘行业对矿产资源的报告要求。当前，地质人员往往使用Excel等表格工具，将大量钻孔岩性数据输入，实现手动计算。在钻孔、剖面、见矿岩性段等各种数据量繁复的情况下，容易产生数据上的错误。调研后发现，能够完成从三维矿体到地质块段法储量报告的实用软件尚未出现。在申请号为200710053058.2专利技术专利中公开了一种固体矿床三维可视化储量计算系统及计算方法。它包括以下子系统：（1）矿区点源数据库子系统：该子系统负责包括钻孔、平硐和样品在内的原始数据的采集、入库，为储量计算提供原始数据；（2）矿区各类二维地质图件自动编绘子系统：对入库的原始数据进行交互编辑，生成矿体三维建模和储量计算所需要的剖面图数据和品位图数据；（3）矿体、矿床和复杂地质结构的三维空间分析子系统：在前面两个子系统所提供的数据基础上，完成三维矿体建模和三维地层建模，并对矿体进行进一步的四面体剖分；（4）矿床、矿体储量计算和三维可视化表达子系统：用克吕格或距离幂次反比法对样品品味进行插值计算，从而对矿体中的每个四面体进行赋值并计算出储量，以三维可视化手段表达出来。实际发现，使用该申请的方法计算矿体储量的精确度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种根据三维实体数据和采样岩性数据完成储量报告的方法，该方法在储量估算的过程中，对每一个中间步骤都可以实时输出，检查钻孔采样值、块段划分、块段平均品位、储量级别等信息，在提高储量估算效率的同时，提高了估算的准确度。本专利技术提供一种地质勘探三维可视化储量估算的方法，该方法包括以下步骤：计算矿体的产状方向、走向和倾向，并将矿体投影到水平或垂直面上;根据投影后的钻孔位置、平均品位和见矿真厚度，将投影后的钻孔进行块段的划分，形成四边形块段；其中，矿体边界处有可能形成三角形块段或多边形块段；通过每个钻孔的平均品位、见矿真厚度和四边形块段的面积，计算每个块段对应的矿体的储量；对矿体储量进行分级，估算矿体的总储量。本专利技术在分析传统地质块段法计算过程的基础上，将三维可视化技术和传统地质储量估算方法相衔接，利用三维数据建模形成的三维钻孔、剖面、矿体等数据，完成地质块段法储量估算。该方法的优点是在储量估算的过程中，对每一个中间步骤都可以实时输出，检查钻孔采样值、块段划分、块段平均品位、储量级别等信息，在提高储量估算效率的同时，提高了估算的准确度。附图说明图1表示在三维视图下，某矿区的矿体图的三维效果。图2表示经过计算得到的的矿体产状的走向、倾向和倾角。图3表示图1的矿体在水平投影平面上的投影结果；图4表示图3的放大效果图，每个钻孔的名称，钻孔的平均品位和见矿总真厚度如图所示。为了能明确实现本专利技术的实施例的结构，在图中标注了特定的尺寸、结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本专利技术限定在该特定尺寸、结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的方法进行详细描述。在以下的描述中，将描述本专利技术的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本专利技术的一些或者全部结构或者流程来实施本专利技术。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本专利技术。在其他情况下，为了不混淆本专利技术，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。1.准备数据首先获得三维钻孔数据、剖面数据和矿体数据。其中，钻孔数据包含了参与三维建模的所有钻孔，每个钻孔由若干岩性段组成，每个岩性段又包含了样品分析值，即品位；剖面数据给出了钻孔的排布方式，用于对生成块段的约束；矿体数据是通过三维建模的方法，使用钻孔、剖面、断层、地表等数据生成的，用于对投影后的钻孔位置做有效性判断，同时对储量估算的范围进行约束，图1是在三维视图下，打开钻孔数据、剖面数据和矿体数据的三维效果。与水平面垂直的各条线段表示每个岩性段，与水平面相垂直的各自之间相互平行的平面表示剖面。2.计算矿体的产状方向、走向和倾向2.1通过三维矿体数据计算矿体的产状方向、走向和倾向本实施例借鉴了OBB即：有向包围盒方法，将建立的OBB树的核心过程提取出来，用于计算矿体的产状、走向和倾向，然后进一步定位最合适的投影平面。本专利技术中的三维矿体模型，使用表面模型的三角网组织形式，一个三维矿体数据，是由N个三角形组成的，其中N≥1。若数据中存在多边形构成的三维矿体表面，可以使用Delaunay三角剖分的方法，将多边形表面分割成若干三角形表面。因此，这样的数据输入形式，增强了数据类型的适应性。使用OBB计算矿体的产状、走向和倾向的过程如下：以第i个三角形为例，三个顶点分别为pi、qi和ri。则三维矿体的点均值和协方差矩阵分别为如下（1）式和（2）式：其中，1≤j,k≤3，这里，pi，qi，ri，都是3×1的向量，即μ表示矿体重心，分别表示三角形的三个顶点相对于矿体重心的偏移方向。Cjk是3×3的协方差矩阵。因为Cjk是3×3的对称方阵，所以，它的特征向量为3个，并且是正交的。根据OBB模型的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地质勘探三维可视化储量估算方法，包括：a.计算矿体的产状方向、走向和倾向，将矿体投影到水平或垂直面上；b.根据投影后的钻孔位置、平均品位和见矿真厚度，将投影后的钻孔进行块段的划分，形成四边形块段；c.通过每个钻孔的平均品位、见矿真厚度和四边形块段的面积，计算每个块段对应的矿体的储量；d.对矿体储量进行分级，估算矿体的总储量；其特征在于，在所述的步骤a和b之间，还包括建立三维矿体在水平或垂直面上的投影边界，投影边界的建立方法如下：2.1、设三维矿体的投影平面为α，解析式为Ax+By+Cz+D＝0，其中A、B、C表示投影平面的法线方向，D确定投影平面的空间位置；2.2、矿体中任一点的坐标为p0＝(x0,y0,z0),在投影面上的坐标为q0为：2.3、当三维矿体投影到平面上，形成二维多边形，该二维多边形为投影边界；2.4、通过结点平差和拓扑重建方法建立三维矿体的投影边界。2.根据权利要求1所述的方法，所述的步骤a包括以下步骤：1.1、首先使用三维建模方法，完成三维钻孔、三维剖面以及三维矿体数据的建模，其中，三维矿体数据是由一组相互邻接的三角形拼接形成的；1.2、根据三维矿体中各个三角形的顶点相对于矿体重心的偏移向量，计算出整个矿体的产状方向、走向和倾向；1.3、若矿体的产状方向近似为水平方向，则将矿体投影到水平面，如果矿体的产状方向近似为垂直方向，则将矿体投影到垂直面。3.根据权利要求2所述的方法，在所述的步骤1.2)中，矿体的重心μ通过以下方法计算得出：将三角形的顶点分别记为Pi、qi和ri，式中，N表示矿体表面包含N个三角形；第i个三角形的顶点相对于矿体重心的偏移向量分别为：整个矿体的产状方向、走向和倾向的计算方法如下：都是3×1的向量，即计算得到的Cjk是3×3协方差矩阵，该协方差矩阵的三个特征向量分别表示矿体的产状方向、走向和倾向。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将矿体...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹伟，肖克炎，王燕妮，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产资源研究所，
类型：发明
国别省市：