CN114970361B - 一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及三维数值模拟技术领域，特别是涉及一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统，方法包括：首先基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据，进一步得到样品集；然后基于样品集得到均一温度集和盐度集并建立空间数据库；再基于空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型；再基于均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于盐度数值模型构建盐度三维流体场模型；最后对均一温度三维流体场模型和盐度三维流体场模型进行统计分析，得到待测矿区的矿石资源量。本发明提高了构建三维流体场的精度和稳定性，并对待测矿区的矿石资源量进行预测。

Description

一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统
技术领域
本发明涉及三维数值模拟技术领域，特别是涉及一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统。
背景技术
流体包裹体技术是研究矿床成因和开展成矿预测的重要工具。目前对流体包裹体的研究主要集中在矿床成因研究上，对流体包裹体在成矿预测上的研究较少，对三维流体场模拟的研究则更少。
目前对流体场的研究主要集中在二维空间内，对三维流体场的研究较少。例如采用距离幂次反比法来模拟三维流体场，但这种方法仅考虑了距离对样品点的作用，插值结果鲁棒性不足，模拟结果过度平滑，且缺乏对模型精度的评价。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统，提高了构建三维流体场的精度和稳定性，并对待测矿区的矿石资源量进行预测，为后续开采提供了良好的基础。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法，包括：
基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集；
基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库；
基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型；
基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型；
对所述均一温度三维流体场模型和所述盐度三维流体场模型进行统计分析，得到均一温度区间和盐度区间；
基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量。
优选地，所述基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集，包括：
基于待测矿区的地质剖面图确定若干个采样位置，得到所述采样点数据集；所述采样位置为位置坐标，所述位置坐标包括x坐标、y坐标和z坐标；
基于所述采样点数据集，采集包含流体包裹体的矿物样品，得到所述样品集；所述样品集包括若干个样品及对应的样品编号。
优选地，所述基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库，包括：
对所述样品集进行研磨，并基于冷热台采用均一法进行测量，得到所述样品集中每个样品的均一温度和盐度，继而得到所述均一温度集和盐度集；
基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集，采用Excel表格或Access数据库管理系统，得到所述空间数据库；所述空间数据库包括样品编号、x坐标、y坐标、z坐标、均一温度和盐度。
优选地，所述基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型，包括：
基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以均一温度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到均一温度回归方程；
基于所述均一温度回归方程得到所述均一温度数值模型；
基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以盐度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到盐度回归方程；
基于所述盐度回归方程得到所述盐度数值模型。
优选地，所述基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型，还包括：
获取所述均一温度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值；基于所述均一温度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值，采用e1071包中的tune函数对svm函数中的伽马值和样本误差平方和进行校正，得到校正后的svm函数；基于校正后的svm函数得到校正后的所述均一温度回归方程；
获取所述盐度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值；基于所述盐度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值，采用e1071包中的tune函数对svm函数中的伽马值和样本误差平方和进行校正，得到校正后的svm函数；基于校正后的svm函数得到校正后的所述盐度数值模型。
优选地，所述基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型，包括：
对于所述采样点数据集中的采样位置，采用三维建模软件，得到与其对应的扩散块模型，遍历所述采样点数据集，得到扩散块模型集；
基于所述扩散块模型集和所述均一温度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到均一温度插值模型；
基于所述扩散块模型集和所盐度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到盐度插值模型；
基于所述均一温度插值模型，采用三维建模软件，得到所述均一温度三维流体场模型；
基于所述盐度插值模型，采用三维建模软件，得到所述盐度三维流体场模型。
优选地，所述基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量，具体为：
将位于所述均一温度区间且位于所述盐度区间的扩散块模型赋值1，基于赋值1的各所述扩散块模型得到待测矿区的矿石资源量。
本发明还提供了一种三维流体场建模及矿石资源量预测系统，包括：
采样模块，用于基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集；
数据库模块，用于基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库；
数值模型模块，用于基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型；
三维流体场模型模块，用于基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型；
区间模块，用于对所述均一温度三维流体场模型和所述盐度三维流体场模型进行统计分析，得到均一温度区间和盐度区间；
资源量模块，用于基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明涉及三维数值模拟技术领域，特别是涉及一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统，方法包括：首先基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据，进一步得到样品集；然后基于样品集得到均一温度集和盐度集并建立空间数据库；再基于空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型；再基于均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于盐度数值模型构建盐度三维流体场模型；最后对均一温度三维流体场模型和盐度三维流体场模型进行统计分析，得到待测矿区的矿石资源量。本发明提高了构建三维流体场的精度和稳定性，并对待测矿区的矿石资源量进行预测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明三维流体场建模及矿石资源量预测方法流程图；
图2为本发明采样位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法及系统，提高了构建三维流体场的精度和稳定性，并对待测矿区的矿石资源量进行预测，为后续开采提供了良好的基础。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明三维流体场建模及矿石资源量预测方法流程图。如图1所示，本发明提供了一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法，包括：
步骤S1，基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集。
具体地，如图2所示，基于待测矿区的地质剖面图确定若干个采样位置，得到所述采样点数据集，一般在钻孔岩芯或坑道中系统采集样品；所述采样位置为位置坐标，所述位置坐标包括x坐标、y坐标和z坐标；基于所述采样点数据集，采集包含流体包裹体的矿物样品，得到所述样品集；所述样品集包括若干个样品及对应的样品编号。按照矿体真厚度取样，至少取1个样品，一般按照0.5-1m取样；在围岩中采集含有流体包裹体的矿物(如石英和方解石等)的样品，可按照1-5m取样。
步骤S2，基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库。
进一步地，对所述样品集进行研磨，并基于冷热台采用均一法进行测量，得到所述样品集中每个样品的均一温度和盐度，继而得到所述均一温度集和盐度集。
基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集，采用Excel表格或Access数据库管理系统，得到所述空间数据库；所述空间数据库包括样品编号、x坐标、y坐标、z坐标、均一温度和盐度。
步骤S3，基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型。
可选地，基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以均一温度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到均一温度回归方程。所述均一温度回归方程如下式：
Figure BDA0003683165730000051
式中：Th为均一温度，ai和ai*均为第i个采样位置的拉格朗日算子，x为x坐标，y为y坐标，z为z坐标，b为截距，K(Ui，Th)为svm函数的核函数，一般取径向基函数RBF，Ui为第i个采样位置。
基于所述均一温度回归方程得到所述均一温度数值模型。
获取所述均一温度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值；基于所述均一温度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值，采用e1071包中的tune函数对svm函数中的伽马值和样本误差平方和进行校正，得到校正后的svm函数；基于校正后的svm函数得到校正后的所述均一温度回归方程。所述均方根误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003683165730000061
式中：Re为均方根误差值，
Figure BDA0003683165730000062
为第i个采样位置的均一温度测量值与均一温度实际值的差值，n为采样位置的总数量。
基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以盐度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到盐度回归方程；
基于所述盐度回归方程得到所述盐度数值模型。
获取所述盐度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值；基于所述盐度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值，采用e1071包中的tune函数对svm函数中的伽马值和样本误差平方和进行校正，得到校正后的svm函数；基于校正后的svm函数得到校正后的所述盐度数值模型。
步骤S4，基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型。
具体地，所述步骤S4包括：
步骤S41，对于所述采样点数据集中的采样位置，采用三维建模软件，得到与其对应的扩散块模型，遍历所述采样点数据集，得到扩散块模型集。即基于采样位置向外扩散，得到一个以采样位置为中心的块，块的大小根据采样位置的分布结合采样的间距和样品的视厚度确定。所述扩散块模型集的格式为csv。
步骤S42，基于所述扩散块模型集和所述均一温度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到均一温度插值模型。即基于采样位置的均一温度，对所属扩散块模型的均一温度进行预测。将所述扩散块模型集导入R-Studio软件，生成位置框集，包含x、y和z三个变量。采用R-Studio软件中的Predict预测函数，以所述均一温度数值模型为代入参数，生成一个新的数据框集。所述均一温度插值模型的格式为csv。
步骤S43，基于所述扩散块模型集和所盐度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到盐度插值模型。
步骤S44，基于所述均一温度插值模型，采用三维建模软件，得到所述均一温度三维流体场模型。所述均一温度三维流体场模型采用色标表示，将均一温度大于温度设定值的设置为暖色调，将均一温度小于或等于所述温度设定值的设置为冷色调。
步骤S45，基于所述盐度插值模型，采用三维建模软件，得到所述盐度三维流体场模型。所述盐度三维流体场模型采用色标表示，将盐度大于盐度设定值的设置为暖色调，将盐度小于或等于所述盐度设定值的设置为冷色调。
步骤S5，对所述均一温度三维流体场模型和所述盐度三维流体场模型进行统计分析，得到均一温度区间和盐度区间。
步骤S6，基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量。
优选地，将位于所述均一温度区间且位于所述盐度区间的扩散块模型赋值1，基于赋值1的各所述扩散块模型得到待测矿区的矿石资源量。
所述矿石资源量的计算公式如下：
P＝m×ρ×v；
式中：P为矿石资源量，m为赋值1的扩散块模型的数量，ρ为密度，v为扩散块模型的体积，基于步骤S41得到。
本发明还提供了一种三维流体场建模及矿石资源量预测系统，包括：采样模块、数据库模块、数值模型模块、三维流体场模型模块、区间模块和资源量模块。
所述采样模块用于基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；所述采样模块用于基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集。
所述数据库模块用于基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；所述数据库模块用于基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库。
所述数值模型模块用于基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型。
所述三维流体场模型模块用于基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；所述三维流体场模型模块用于基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型。
所述区间模块用于对所述均一温度三维流体场模型和所述盐度三维流体场模型进行统计分析，得到均一温度区间和盐度区间。
所述资源量模块用于基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量。
本发明采用流体包裹体三维数值模拟的手段，从流体包裹体与成矿关系的角度，以机器学习的方法建立三维流体场，提高了建模的精度，基于均一温度和盐度等地质信息，得到三矿石资源量，使得在三维空间内的找矿预测更有地质意义，能直接得出矿区内的预测资源量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种三维流体场建模及矿石资源量预测方法，其特征在于，包括：
基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集；
基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库；
基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型；
基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型；
对所述均一温度三维流体场模型和所述盐度三维流体场模型进行统计分析，得到均一温度区间和盐度区间；
基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量；
所述基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型，包括：
基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以均一温度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到均一温度回归方程；
基于所述均一温度回归方程得到所述均一温度数值模型；
基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以盐度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到盐度回归方程；
基于所述盐度回归方程得到所述盐度数值模型；
所述基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型，包括：
对于所述采样点数据集中的采样位置，采用三维建模软件，得到与其对应的扩散块模型，遍历所述采样点数据集，得到扩散块模型集；
基于所述扩散块模型集和所述均一温度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到均一温度插值模型；
基于所述扩散块模型集和所盐度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到盐度插值模型；
基于所述均一温度插值模型，采用三维建模软件，得到所述均一温度三维流体场模型；
基于所述盐度插值模型，采用三维建模软件，得到所述盐度三维流体场模型。
2.根据权利要求1所述的三维流体场建模及矿石资源量预测方法，其特征在于，所述基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集，包括：
基于待测矿区的地质剖面图确定若干个采样位置，得到所述采样点数据集；所述采样位置为位置坐标，所述位置坐标包括x坐标、y坐标和z坐标；
基于所述采样点数据集，采集包含流体包裹体的矿物样品，得到所述样品集；所述样品集包括若干个样品及对应的样品编号。
3.根据权利要求1所述的三维流体场建模及矿石资源量预测方法，其特征在于，所述基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库，包括：
对所述样品集进行研磨，并基于冷热台采用均一法进行测量，得到所述样品集中每个样品的均一温度和盐度，继而得到所述均一温度集和盐度集；
基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集，采用Excel表格或Access数据库管理系统，得到所述空间数据库；所述空间数据库包括样品编号、x坐标、y坐标、z坐标、均一温度和盐度。
4.根据权利要求1所述的三维流体场建模及矿石资源量预测方法，其特征在于，所述基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型，还包括：
获取所述均一温度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值；基于所述均一温度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值，采用e1071包中的tune函数对svm函数中的伽马值和样本误差平方和进行校正，得到校正后的svm函数；基于校正后的svm函数得到校正后的所述均一温度回归方程；
获取所述盐度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值；基于所述盐度数值模型的精度值、均方根误差值和拟合优度值，采用e1071包中的tune函数对svm函数中的伽马值和样本误差平方和进行校正，得到校正后的svm函数；基于校正后的svm函数得到校正后的所述盐度数值模型。
5.根据权利要求1所述的三维流体场建模及矿石资源量预测方法，其特征在于，所述基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量，具体为：
将位于所述均一温度区间且位于所述盐度区间的扩散块模型赋值1，基于赋值1的各所述扩散块模型得到待测矿区的矿石资源量。
6.一种三维流体场建模及矿石资源量预测系统，其特征在于，包括：
采样模块，用于基于待测矿区的地质剖面图确定采样点数据集；基于所述采样点数据集进行采样，得到样品集；
数据库模块，用于基于所述样品集得到均一温度集和盐度集；基于所述采样点数据集、所述均一温度集和所述盐度集建立空间数据库；
数值模型模块，用于基于所述空间数据库得到均一温度数值模型和盐度数值模型；具体地：基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以均一温度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到均一温度回归方程；基于所述均一温度回归方程得到所述均一温度数值模型；基于所述空间数据库，采用R-Studio软件中e1071包中的svm函数，以盐度作为因变量，以x坐标、y坐标和z坐标作为自变量，得到盐度回归方程；基于所述盐度回归方程得到所述盐度数值模型；
三维流体场模型模块，用于基于所述均一温度数值模型构建均一温度三维流体场模型；基于所述盐度数值模型构建盐度三维流体场模型；具体地：对于所述采样点数据集中的采样位置，采用三维建模软件，得到与其对应的扩散块模型，遍历所述采样点数据集，得到扩散块模型集；基于所述扩散块模型集和所述均一温度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到均一温度插值模型；基于所述扩散块模型集和所盐度数值模型，采用R语言中的Predict函数，进行数值预测，得到盐度插值模型；基于所述均一温度插值模型，采用三维建模软件，得到所述均一温度三维流体场模型；基于所述盐度插值模型，采用三维建模软件，得到所述盐度三维流体场模型；
区间模块，用于对所述均一温度三维流体场模型和所述盐度三维流体场模型进行统计分析，得到均一温度区间和盐度区间；
资源量模块，用于基于所述均一温度区间和所述盐度区间得到待测矿区的矿石资源量。
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