矿产资源勘查定量化表达的集成模式范文

矿产资源勘查是通过各种技术与方法，对所研究地质的了解、认识、描述的过程，是资源开采前必做的工作。矿产资源勘查的过程实际上就是将实际工作转换成数据的过程，是对地址信息的采集、整理、处理、解释的过程。在这过程中，信息技术起到了不可替代的重要作用，从最简单的数据分析，到数据库(DBMS)，辅助设计(CAD)、地理信息系统(DIS)，再到技术的集成(3S、5S)，三维可视化技术(3DS)的发明等，使得信息从二维抽象表达变成了三维甚至四维立体描述。这一发展过程可以看作是技术的更新与整合的过程，在这一过程中还存在着一些问题:(1)实际工作流程的连续性与应用技术的隔离性问题。(2)三维数据结构问题。在三维建模的三个方式(有线框建模、表面建模、实体建模)中，实体建模是应用最多的模式，因为它不仅能描述实体几何信息，还能够定义点、线、面之间的关系，描述也相对完善。实体表示法又分为构造实体几何法、边界表示法、扫描法。(3)地质体虚拟现实问题。目前虚拟现实技术在实际应用中还没有形成完善的处理流程，主要存在的问题是外视与内视的转换与结合问题。基于这些问题，本文提出了一个全新的数据结构—二体式数据结构，将平面三维与虚拟实体三维技术结合到一起，探索地质体虚拟显示的合理表达方式。

整个信息处理的过程有三个中心，数据管理、三维模型和虚拟现实。从图中可以看出，数据管理是三维模型与虚拟现实的基础;三维模型是对实际地质体的模拟，是整个信息处理流程的载体;虚拟现实是信息处理的展示平台。这三个技术处理中心就被称为“3C”，以“3C”为中心建立的集成体系能够把来自各个方面的矿产勘查信息集合成一个整体，促进矿产勘查的顺利进行。

1数据管理

矿产资源勘查时会用到大量的数据，主要有:历史数据、实验测试数据和通过遥感技术获得的数据等。这些数据按时间分，又可以分为三类，一类是历史数据，一类是现阶段的状态数据，被称为状态数据，一类是能够造成现状改变的数据，称为影响数据;如果按几何性质分，可以分为一维数据、二维数据和三维数据;如果根据数据表现形式分，可以分为数字型数据、字符型数据、图形型数据、多媒体型数据。而地质勘查则要对这些数据进行收集和分析、总结，具体来说就是通过测绘和勘探收集地质数据与地质体地表数据，利用这些数据进行图件编制。矿产资源勘查信息处理可以分为数据采集、数据管理、数据应用。把通过测绘和勘探收集到的数据统一存入到数据库中。二维制图利用数据库中的数据制作成地质图，再存入到数据库中，三维制图利用数据库中的数据和二维制图制作的地质图制作成三维模型，再存入数据库中。另外，分析、查询、统计等也是提取数据、加工数据的过程，所以说数据库就是一切数据应用工作的依据和出入中心。反映到图1中就是整个流程的中心。

2三维建模

随着科技的发展，三维可视化技术逐渐发展成熟并被人们所使用，勘查工作一开始就可以着手构建三维模型，例如利用测绘数据建立地表模型，然后将地表模型在零平面或水平面上投影就得到了三维模型，人们就可以直接在三维模型上(这时也许只是简单的三维地表模型)进行勘探布设等工作。利用收集到的数据不断完善最初的简单的三维模型，逐渐使三维模型成为矿产资源勘查信息系护理的应用中心。

2．1二体式三维数据结构本文提出了一种全新的三维数据结构，就是二体式三维数据结构，实际上是对边界表示法的改良。二体式三维数据结构可以将三维物体划分成各种对象。如线对象、多边形对象、体对象等，而一个三维模型可以划分成若干个体单元，体单元与体单元之间有共同的公共面，反映到二体式三维模型中，两个体单元的公共面被合并成了一个面，形成二体共面结构，这个公共面拥有两个体单元的属性。从图中可以看出，共有5个分界面A、BC，D、E、F、G，其中G是透镜体边界，有六个单元，V1、V2、V3、V4、V5、V6。可以看出，BCD面与V2、V3、V4、V5都有关系，这时就可以将BCD面拆分成三个面B、C、D。面A是V1、V2的分界面，就是上述的公共面，具有V1、V2的属性;面E、面F与BCD面相交，而BCD面又与四个体单元有关系，根据规定“每个面最对能临街两个体单元”，所以从面E与面F在面BCD上的交点将BCD面分成三个面，这样就符合规定了。面B邻接了两个体单元，V2与V3，因此面B具有两个体单元的属性，同理，面C具有V2与V4的属性，面D具有V2与V5的属性，面G具有V5与V6的属性。

2．2二体式结构有以下特点①体单元与体单元只能有一个公共面，面上的节点是两个体单元所公用的，在三维模型中有很多体单元，这一特点能够避免由于每个体单元都与各自的点和面而增加存储空间;②由于简化了处理对象，处理速度相对就会加快，对处理器的要求也不会太高;③体面与体面之间不会存在缝隙，提高了模型的精密度。

2．3二体式数据结构的建模方法二体式结构中用到的三维建模技术与以往有所不同，它是把三维建模看作是利用分界面对三维实体进行切割的过程，通常分为以下几个步骤:①收集研究区域测绘与地质数据;②确定研究区大小、边界，在研究区外建一个长方体或正方体将研究区包含进去，这个长方体或正方体就是原始体(初始的体对象)，图4是原始体的剖面图，这个原始体较为简单;③建立地质结构分界面，包括:地表面、岩浆侵入界面、水位面、风化面等;④用地表面切割原始体，形成地表面三维模型;⑤按照其余地质分界面形成的顺序对原始体进行切割，形成地质单元体，这样一个初始的三维模型就建造完成了;⑥用前期勘查得到的地表区边界线对三维模型进行切割即得到了最终的三维模型。此方法的优点主要有:减少了传统方法应用的数据量，保留了传统方法的优点;整个建模过程变得更加直观与可控;建模速度更快，更容易满足客户的需求;对硬件要求并不高，有助于推广此方法的使用。

3虚拟现实

虚拟现实技术主要由数据采集、建立模型、虚拟场景三部分组成。数据采集是实现虚拟现实技术的基本;建立模型就是把收集来的数据进行整合，建立研究区域的三维模型;虚拟场景就是把数据库中的数据由“平面”转变为“立体”，让人有一种身临其境的感觉，对研究区的分析更直观。虚拟现实的建模主要利用图像建模技术(IBM)，这种技术是利用一组图像建立环境模型。目前应用较多的领域有建筑、机械制造、医学等。但是在矿产资源勘查实际应用中，单纯地依靠图像建模技术很难获取地质体的结构图像。因此在此基础上，发明了数据建模技术(DBM)，数据建模技术利用勘查得到的数据制作成二维图像，利用这些数据与二维图像建立地质体的三维模型。立体三维区别于平面三维主要有三个方面:第一，有透视效果;第二，有光线变化;第三，有双眼空间定位效果，尤其是第三点，是平面三维无法实现的。虚拟现实技术主要包括:分色、分光、分时、光栅四种技术。利用这四种技术通过以下两个步骤就可以实现双眼空间定位效果:(1)分别渲染出左眼与右眼的画面;(2)将两个画面分别传送给对应的眼，也就是左眼只能看到左眼画面，右眼只能看到右眼画面，(通过佩戴3D眼镜就可以实现)。

4结束语

通过3C技术的集成，可以简化工作流程，实现技术的整合，能够为地质勘查提供可靠地数据支持与直观的图像支持。本文提出的二体式数据建模法是将数据转换为三维立体模型的方法，实用性更强。为地址空间勘查提供了更直观、更全面的技术支持，应用前景很宽广。

作者：马翼飞 潘利国 单位：内蒙古自治区煤田地质局104勘探队 内蒙古平庄煤业( 集团) 有限责任公司