CN117635864A - 一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法及相关装置；其中，所述方法包括：对各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并导入三维可视化建模软件中；对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理；对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；将各地层的地层界面进行三维建模处理；将各地层的地层界面三维模型进行组合处理，形成铅锌矿床的三维地质体层面模型。在本发明实施例中，所建立的模型不会有较大的形变，并且模型的精度更高，更有利于对矿床的成矿预测分析。
Description
技术领域
本发明涉及矿床建模技术领域，尤其涉及一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法及相关装置。
背景技术
按照建模过程及模型的数学特征，可以将建模方法分为显式建模和隐式建模两类。所谓显式建模，即在三维可视化环境下，采用网格模型来显式表达矿体的几何模型，首先确定剖面，并在剖面上绘制岩性、断层和矿脉，通过人工交互进行线框连接，建立三维模型。显式建模的经典方法是基于序列勘探线剖面的矿体轮廓线连接法，该方法被广泛应用于矿床勘探领域，技术方法成熟，大多数三维地质建模软件与应用都采用此种方式，如国外的Matek Vulcan、Datamine Studio、Surpac Vision、GOCAD、Micromine，国内的3DMine、Dimine、Quantly View以及Minexplorer等软件，是现今主要采用的建模方法，适用于复杂地质体模型的构建。
隐式建模是指基于空间采样数据，对地质勘探与测量所采集到的少量地质特征点数据通过空间插值构建三维实体表面的隐式函数表达(即f(x，y，z)＝0)。通过多边形网格化方法得到实体模型的显式面片模型，结合计算机三维隐式模拟算法和可视化技术，快速得到地下要素信息三维可视化模型。隐式建模方法采用隐式函数来隐式表达任意复杂地质体的几何模型，这里的“隐式”有两重含义：一是指采用隐式函数来表示三维模型；另一个是指采用函数所表示的三维模型不能直接在三维视图中进行显示，需要通过曲面重构的方法转化为网格模型来显示。隐式建模方法可以自动插值空间采样数据，不需要人工交互即可直接构建出符合采样数据的空间曲面，是一种非常适合于构造交互式约束条件的方法。
显式建模方法的整个建模过程需要大量人工交互，对于剖面数量多的研究区，建模过程繁琐，该方法效率较低的局限性也逐渐突显出来，当建模数据发生局部变动时，需要重新解释数据、圈定剖面与连接建模，因而模型更新步骤繁多，过程复杂。更重要的是，建模结果可能会存在三角形交叉等拓扑错误，需要后期校验和修正，易造成模型的多解性与不确定性。隐式三维地质建模的核心问题在于选择适合于地质构造特征的空间插值函数。常用的空间插值方法包括距离反比插值、离散光滑插值以及克里金插值等，而这些传统的插值手段往往要求大量的采样数据。三维建模中用于采样的数据通常为钻孔数据，但钻孔数据成本很高，易造成采样数据稀少，如果采样点数据稀少，根据导入的采样数据进行插值生成地质界面可能不符合实际，建立的地层分界面与剖面图相差较大，以此地层面建立的三维地质模型并不能准确表征研究区的地质要素。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法及相关装置，通过混合建模实现所建立的模型不会有较大的形变，并且模型的精度更高，更有利于对矿床的成矿预测分析。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法，所述混合建模方法应用于铅锌矿床的三维地质体混合建模，所述混合建模方法包括：
对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；
在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中；
在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面；
基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；
基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型；
将各地层的地层界面三维模型按照地层组成先后顺序进行组合处理，形成所述铅锌矿床的三维地质体层面模型。
可选的，所述对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中，包括：
利用ArcGIS对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，获得矢量化的各地层的地层界线；
将矢量化的各地层的地层界线的格式转换为SHP格式文件，并导入到所述Surpac软件中。
可选的，所述在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中，包括：
在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的Y坐标的值赋值给到Z坐标，再将Z坐标的值重新赋值给Y坐标，并在赋值完成后的各地层的地层界线保存为STR格式；
基于Surpac软件中线文件工具→转换→线文件2D转换的功能定义将STR格式下的各地层的地层界线由二维转换为三维，获得各地层的三维地层界线；
将各地层的三维地层界线保存为DXF格式，并按照地层名称依次导入到三维可视化建模软件中。
可选的，所述在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面，包括：
将校正后的各地层的地层界线在所述三维可视化建模软件中进行三维可视化操作，并将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
可选的，所述将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面，包括：
在所述三维可视化建模软件中利用第一预设命令选择对应的数值将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
可选的，所述基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面，包括：
将所述铅锌矿床中的钻孔数据库中的地层的分界数据离散为点数据，并根据所述点数据按照要约束的面设置对应的约束点；
基于所述约束点对各地层的初始底层界面进行约束操作，获得约束后的各地层的初始底层界面；
基于第二预设命令对按照设置的迭代次数对约束后的各地层的初始底层界面进行插值处理，获得插值后的各地层的初始底层界面；
对插值后的各地层的初始底层界面进行三角网格优化处理，形成各地层的地层界面。
可选的，所述基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型，包括：
对所述铅锌矿床的断层面进行分析，获得断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线；
依据断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线划分建模区域；
基于所划分的建模区域利用模型顶界面、模型底界面、模型四周边界面、断层面对各地层的地层界面按照地质体新老关系的顺序逐层依次进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型。
另外，本发明实施例还提供了一种矿床复杂三维地质体的混合建模装置，所述混合建模装置应用于铅锌矿床的三维地质体混合建模，所述混合建模装置包括：
矢量化模块：用于对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；
校正模块：用于在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中；
可视化模块：用于在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面；
插值模块：用于基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；
三维建模模块：用于基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型；
组合模块：用于将各地层的地层界面三维模型按照地层组成先后顺序进行组合处理，形成所述铅锌矿床的三维地质体层面模型。
另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述中任意一项所述的混合建模方法。
另外，本发明实施例还提供了一种设备终端，所述设备终端包括：
一个或多个处理器；
存储器；
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于：执行根据上述中任意一项所述的混合建模方法。
在本发明实施例中，通过混合建模实现所建立的模型不会有较大的形变，并且模型的精度更高，即可以较为准确的确定矿床区域的地层框架，使得建立的模型更加符合实际地质情况，可以有效地将不同维度、不同来源、不同表达形式的多种数据进行融合，更有利于最终的成矿预测分析。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的矿床复杂三维地质体的混合建模方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的矿床复杂三维地质体的混合建模装置的结构组成示意图；
图3是本发明实施例中的设备终端的结构组成示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，请参阅图1，图1是本发明实施例中的矿床复杂三维地质体的混合建模方法的流程示意图。
如图1所示，一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法，所述混合建模方法应用于铅锌矿床的三维地质体混合建模，所述混合建模方法包括：
S11：对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；
在本发明具体实施过程中，所述对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中，包括：利用ArcGIS对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，获得矢量化的各地层的地层界线；将矢量化的各地层的地层界线的格式转换为SHP格式文件，并导入到所述Surpac软件中。
具体的，各地层一般可以包括第四系、下石炭统大塘阶层、上泥盆统帽子峰组层、上泥盆统天子岭组上亚组层、上泥盆统天子岭组中亚组层、上泥盆统天子岭组下亚组层、中泥盆统东岗岭上亚组层、中泥盆统东岗岭下亚组层和中泥盆统桂头组层；利用ArcGIS对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，获得矢量化的各地层的地层界线；将矢量化的各地层的地层界线保存为SHP(ESRI Shapefile)格式文件，然后将其导入Surpac软件中。
各地层界线的勘探线剖面图一般均为DWG格式的平面图，因此矢量化的地层界线只有二维的坐标，且由于原始数据制图过程中默认Z轴的坐标为方里网坐标中Y轴的值，即ArcGIS和AutoCAD中Y方向的值实际代表的是勘探线剖面的高程(实际应为Z轴方向的值)，故要进行坐标校正，并给Y坐标进行赋值，将二维坐标转变为三维，将其定位到界线实际位置中，即可获得矢量化的各地层的地层界线。
S12：在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中；
在本发明具体实施过程中，所述在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中，包括：在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的Y坐标的值赋值给到Z坐标，再将Z坐标的值重新赋值给Y坐标，并在赋值完成后的各地层的地层界线保存为STR格式；基于Surpac软件中线文件工具→转换→线文件2D转换的功能定义将STR格式下的各地层的地层界线由二维转换为三维，获得各地层的三维地层界线；将各地层的三维地层界线保存为DXF格式，并按照地层名称依次导入到三维可视化建模软件中。
具体的，在进行校正处理时，将所导入的矢量化的各地层的地层界线在Surpac软件中利用“编辑→图层→运算”功能对坐标进行校正，即首先，将矢量化的各地层的地层界线的Y坐标的值赋值给Z坐标，再将Z坐标重新赋值给Y坐标(在此模块中，令Y＝Z、Z＝Y)，赋值完成后保存为STR格式，然后通过“线文件工具→转换→线文件2D转换”功能定义转换Y坐标参数，给Y坐标定义为勘探线剖面实际的Y值，将二维的地层界线转换为三维，最后将各勘探线剖面中所有转换好的三维地层界线保存为DXF格式，按地层名称将其导入到三维可视化建模软件(GOCAD)中。
S13：在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面；
在本发明具体实施过程中，所述在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面，包括：将校正后的各地层的地层界线在所述三维可视化建模软件中进行三维可视化操作，并将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
进一步的，所述将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面，包括：在所述三维可视化建模软件中利用第一预设命令选择对应的数值将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
具体的，在GOCAD软件接收到校正后的各地层的地层界线之后，进行三维可视化，即将相邻的地质界线进行连接然后生成一个初步的地层界面；具体的步骤为：利用第一预设命令在number of levels中选择合适的数值(默认为4，这个数值代表了导入的两条相邻地层界线间插入的线条数，通常设置的线条越多，生成的三角网格越密，精度越高，但网格过密，插值时容易造成曲面的突然出现较大变形)，按住Ctrl手动将各地质界线连接起来，生成各地层的初始地层界面；其中第一预审命令为“Surfac→New→From Curves→SeveralCurves→Parallel Curves”命令。
S14：基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；
在本发明具体实施过程中，所述基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面，包括：将所述铅锌矿床中的钻孔数据库中的地层的分界数据离散为点数据，并根据所述点数据按照要约束的面设置对应的约束点；基于所述约束点对各地层的初始底层界面进行约束操作，获得约束后的各地层的初始底层界面；基于第二预设命令对按照设置的迭代次数对约束后的各地层的初始底层界面进行插值处理，获得插值后的各地层的初始底层界面；对插值后的各地层的初始底层界面进行三角网格优化处理，形成各地层的地层界面。
具体的，由于形成的各地层的初始地层界面的精度较差，角网格过于细长，面模型不够光滑，不能很好的用于建模；因此需要添加约束点进行插值，由此可以将钻孔数据库中地层的分界数据离散为点，流程是“PointsSet→New→From Well→Well Markers”，然后将提取的点文件设置为约束点，利用软件中的“Constraints→Control Poins→Set ControlPoins”选择要约束的面设置控制点，设置完成后还需利用“Constraints→Control Nodes→Set→Constraints On All Border”，继续添加约束点及对边界进行约束，防止地层分界面在插值的过程中变形，约束完成后利用“Interpolation→On Entire Surface”命令对整个地层界面进行插值，在设置迭代次数时，需要设置较小的数值，确保构建的地层界面在插值的过程中不会发生较大的变形，最后利用“Surface→Tool→Beautify→BeautifyTriangles for Equilaterality”继续进行三角网格优化，建立形态平滑且符合矿床实际地质情况的地层界面，即可得道各地层的地层界面。
由于有一些地层分界面模型比较复杂，在构建过程中可能会出现拓扑错误，与其他地质界面出现过相交或者留有缝隙。消除拓扑错误的思路主要有以下几步；首先在ArcGIS中进行拓扑错误的检查，通过移动节点，减少矢量化过程中线文件相交时出现超出部分或相交时出现缝隙导致无法相交的情况，然后在将地层线文件导入GOCAD后，建立的地层分界面要对边界进行适当的扩展，利用GOCAD中“Surface→Tool→Border→Extend→One”选择合适的距离扩大边界，其目的是为了使地质界线能够相互切割，最后利用“Surface→Tool→Cut→By Surface”，对地层分界面边界超出的部分进行裁剪，得到没有拓扑错误的各个地层分界面，使后续建立地层模型时可以封闭。
S15：基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型；
在本发明具体实施过程中，所述基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型，包括：对所述铅锌矿床的断层面进行分析，获得断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线；依据断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线划分建模区域；基于所划分的建模区域利用模型顶界面、模型底界面、模型四周边界面、断层面对各地层的地层界面按照地质体新老关系的顺序逐层依次进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型。
具体的，在获得矿床中所需的各地层的地层界面之后，需要将各地层的地层界面进行组合封闭来构建地层三维地层体面模型，生成相应的Model3D模型；三维地层体面模型的组合封闭是建立在不同地质界面的基础上的，由DEM数据生成的地表面作为模型的顶界面，模型四周的边界范围以勘探线剖面在X向及Y向上的范围区间作为依据构建模型的四周的边界面，模型的底界面为以每个剖面的实际深度为依据生成的底面。
但是由于矿床地层之间的接触关系复杂，受各种地质作用影响发生褶皱变形，没有很好的层状关系，且断裂和地层之间存在切割，所以不能简单应用GOCAD软件中的Structural Modeling或者Structure&Stratigraphy的建模流程来构建Model 3D模型；对于接触关系不复杂的地层，采用“直接构建边界面组合封闭法”，先将需要建立三维模型的地层分界面提取出来，然后对提取的地层界面的边界添加约束点及控制点进行约束，以保证在插值及优化三角网格时不会出现变形，之后利用建立地层所需的上表面和下表面建立地层的四周边界面，最后将地层的上表面，下表面和四周边界面进行封闭组合，完成单个地层岩体模型的构建，具体操作步骤如下：
将各地层的地层界面中的上表面(即切割后的地表面)和对应的下表面(即分界面)导入，然后利用GOCAD软件中的“Curve→New→Borders→All”功能生成需要建立模型的地层分界面边界线，然后利用“Surface→New→Several Curves→Parallel Curves”命令按住Ctrl选择两个层面边界线，生成地层边界面，最后将各地层的地层界面、地表面和生成的岩体边界面利用“Surface→New→From Surfaces→Surfaces”命令将所有的面封闭组合起来，在应用此方法时，由于在之前建立地层分界面过程中，为了消除拓扑错误，对地层分界面边界超出的部分进行了裁剪，这个过程会使得切割后的地层边界线存在断点，点击GOCAD中“Part”和“Extremities color”可以观察到边界线是断开的，以此为基础建立的边界面是不完整的，因此需要利用“Curve→Tool→Part→Merge All”命令，使边界线是整体连续的；利用Model 3d下的From Surfaces命令选择相应的地层界面来生成Model3d模型。若组合的所有界面之间是封闭的，则可以生成Model3d模型。如果不封闭，则会出现红色的线，表明界面之间存在拓扑错误，需要检查面模型相互之间的接触关系，重新构建面模型，使其能够封闭组合。
对于接触关系复杂的地层，如果采用上述方法构建三维地层体面模型，会导致模型精度不够，边界面会出现较大的变形，不符合地层的实际地质情况，建模结果会存在三角形交叉等拓扑错误；因此需要采用“分区分层逐级建模”的方法对复杂的地层进行建模；对复杂地层体进行三维面建模的核心就是进行断层分析，在建模之前，针对矿床区断层的特点，对矿床区进行分区分层逐级建模。
分区分层逐级三维地质建模方法提出“将断层面和断层面，断层面和矿床边界面，断层面和地层分界面作为各建模块之间的接触界线”为依据划分建模区域，断裂和地层的边界形成的闭合区域构成一个地层建模单元；在分完区域之后利用模型顶界面、模型底界面、模型四周边界面、断层面、地层界面等按地质体新老关系的顺序逐层依次组合成地质体，用此方法建的地层模型，边界面是由断层面，边界面，地层分界面组成，不会有较大的变形，精度高，也可消除用第一种方法建立的边界面之间可能存在的拓扑错误等问题；在本方案中构建的三维地质模型是为了进行后续的成矿预测，对模型的精度要求较高，因此除了第四系地层模型，其余地层体三维面模型均采用“分区分层逐级建模”的方法来构建。
S16：将各地层的地层界面三维模型按照地层组成先后顺序进行组合处理，形成所述铅锌矿床的三维地质体层面模型。
在本发明具体实施过程中，所有的面模型建立好之后，可以将这些地层体模型按照规律组合成整体，在进行模型组合时应注意这些地层之间的新老接触和切割关系；把所有生成的面模型进行组合之后，可以得到整个矿床区域的三维地层体面模型，在构建完成后，需要给面模型进行属性赋值，具体操作为“Resources→Rock Classification→NewClassification”属性，将所有需要建模的地层进行命名并赋予不同的颜色属性，同时在对应的面模型中，利用“Properties→Create→Discrete”选择刚刚新建的Classification，创建地层对应的属性值。
在本发明实施例中，通过混合建模实现所建立的模型不会有较大的形变，并且模型的精度更高，即可以较为准确的确定矿床区域的地层框架，使得建立的模型更加符合实际地质情况，可以有效地将不同维度、不同来源、不同表达形式的多种数据进行融合，更有利于最终的成矿预测分析。
实施例二，请参阅图2，图2是本发明实施例中的矿床复杂三维地质体的混合建模装置的结构组成示意图。
如图2所示，一种矿床复杂三维地质体的混合建模装置，所述混合建模装置应用于铅锌矿床的三维地质体混合建模，所述混合建模装置包括：
矢量化模块21：用于对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；
在本发明具体实施过程中，所述对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中，包括：利用ArcGIS对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，获得矢量化的各地层的地层界线；将矢量化的各地层的地层界线的格式转换为SHP格式文件，并导入到所述Surpac软件中。
具体的，各地层一般可以包括第四系、下石炭统大塘阶层、上泥盆统帽子峰组层、上泥盆统天子岭组上亚组层、上泥盆统天子岭组中亚组层、上泥盆统天子岭组下亚组层、中泥盆统东岗岭上亚组层、中泥盆统东岗岭下亚组层和中泥盆统桂头组层；利用ArcGIS对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，获得矢量化的各地层的地层界线；将矢量化的各地层的地层界线保存为SHP(ESRI Shapefile)格式文件，然后将其导入Surpac软件中。
各地层界线的勘探线剖面图一般均为DWG格式的平面图，因此矢量化的地层界线只有二维的坐标，且由于原始数据制图过程中默认Z轴的坐标为方里网坐标中Y轴的值，即ArcGIS和AutoCAD中Y方向的值实际代表的是勘探线剖面的高程(实际应为Z轴方向的值)，故要进行坐标校正，并给Y坐标进行赋值，将二维坐标转变为三维，将其定位到界线实际位置中，即可获得矢量化的各地层的地层界线。
校正模块22：用于在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中；
在本发明具体实施过程中，所述在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中，包括：在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的Y坐标的值赋值给到Z坐标，再将Z坐标的值重新赋值给Y坐标，并在赋值完成后的各地层的地层界线保存为STR格式；基于Surpac软件中线文件工具→转换→线文件2D转换的功能定义将STR格式下的各地层的地层界线由二维转换为三维，获得各地层的三维地层界线；将各地层的三维地层界线保存为DXF格式，并按照地层名称依次导入到三维可视化建模软件中。
具体的，在进行校正处理时，将所导入的矢量化的各地层的地层界线在Surpac软件中利用“编辑→图层→运算”功能对坐标进行校正，即首先，将矢量化的各地层的地层界线的Y坐标的值赋值给Z坐标，再将Z坐标重新赋值给Y坐标(在此模块中，令Y＝Z、Z＝Y)，赋值完成后保存为STR格式，然后通过“线文件工具→转换→线文件2D转换”功能定义转换Y坐标参数，给Y坐标定义为勘探线剖面实际的Y值，将二维的地层界线转换为三维，最后将各勘探线剖面中所有转换好的三维地层界线保存为DXF格式，按地层名称将其导入到三维可视化建模软件(GOCAD)中。
可视化模块23：用于在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面；
在本发明具体实施过程中，所述在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面，包括：将校正后的各地层的地层界线在所述三维可视化建模软件中进行三维可视化操作，并将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
进一步的，所述将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面，包括：在所述三维可视化建模软件中利用第一预设命令选择对应的数值将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
具体的，在GOCAD软件接收到校正后的各地层的地层界线之后，进行三维可视化，即将相邻的地质界线进行连接然后生成一个初步的地层界面；具体的步骤为：利用第一预设命令在number of levels中选择合适的数值(默认为4，这个数值代表了导入的两条相邻地层界线间插入的线条数，通常设置的线条越多，生成的三角网格越密，精度越高，但网格过密，插值时容易造成曲面的突然出现较大变形)，按住Ctrl手动将各地质界线连接起来，生成各地层的初始地层界面；其中第一预审命令为“Surfac→New→From Curves→SeveralCurves→Parallel Curves”命令。
插值模块24：用于基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；
在本发明具体实施过程中，所述基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面，包括：将所述铅锌矿床中的钻孔数据库中的地层的分界数据离散为点数据，并根据所述点数据按照要约束的面设置对应的约束点；基于所述约束点对各地层的初始底层界面进行约束操作，获得约束后的各地层的初始底层界面；基于第二预设命令对按照设置的迭代次数对约束后的各地层的初始底层界面进行插值处理，获得插值后的各地层的初始底层界面；对插值后的各地层的初始底层界面进行三角网格优化处理，形成各地层的地层界面。
具体的，由于形成的各地层的初始地层界面的精度较差，角网格过于细长，面模型不够光滑，不能很好的用于建模；因此需要添加约束点进行插值，由此可以将钻孔数据库中地层的分界数据离散为点，流程是“PointsSet→New→From Well→Well Markers”，然后将提取的点文件设置为约束点，利用软件中的“Constraints→Control Poins→Set ControlPoins”选择要约束的面设置控制点，设置完成后还需利用“Constraints→Control Nodes→Set→Constraints On All Border”，继续添加约束点及对边界进行约束，防止地层分界面在插值的过程中变形，约束完成后利用“Interpolation→On Entire Surface”命令对整个地层界面进行插值，在设置迭代次数时，需要设置较小的数值，确保构建的地层界面在插值的过程中不会发生较大的变形，最后利用“Surface→Tool→Beautify→BeautifyTriangles for Equilaterality”继续进行三角网格优化，建立形态平滑且符合矿床实际地质情况的地层界面，即可得道各地层的地层界面。
由于有一些地层分界面模型比较复杂，在构建过程中可能会出现拓扑错误，与其他地质界面出现过相交或者留有缝隙。消除拓扑错误的思路主要有以下几步；首先在ArcGIS中进行拓扑错误的检查，通过移动节点，减少矢量化过程中线文件相交时出现超出部分或相交时出现缝隙导致无法相交的情况，然后在将地层线文件导入GOCAD后，建立的地层分界面要对边界进行适当的扩展，利用GOCAD中“Surface→Tool→Border→Extend→One”选择合适的距离扩大边界，其目的是为了使地质界线能够相互切割，最后利用“Surface→Tool→Cut→By Surface”，对地层分界面边界超出的部分进行裁剪，得到没有拓扑错误的各个地层分界面，使后续建立地层模型时可以封闭。
三维建模模块25：用于基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型；
在本发明具体实施过程中，所述基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型，包括：对所述铅锌矿床的断层面进行分析，获得断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线；依据断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线划分建模区域；基于所划分的建模区域利用模型顶界面、模型底界面、模型四周边界面、断层面对各地层的地层界面按照地质体新老关系的顺序逐层依次进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型。
具体的，在获得矿床中所需的各地层的地层界面之后，需要将各地层的地层界面进行组合封闭来构建地层三维地层体面模型，生成相应的Model3D模型；三维地层体面模型的组合封闭是建立在不同地质界面的基础上的，由DEM数据生成的地表面作为模型的顶界面，模型四周的边界范围以勘探线剖面在X向及Y向上的范围区间作为依据构建模型的四周的边界面，模型的底界面为以每个剖面的实际深度为依据生成的底面。
但是由于矿床地层之间的接触关系复杂，受各种地质作用影响发生褶皱变形，没有很好的层状关系，且断裂和地层之间存在切割，所以不能简单应用GOCAD软件中的Structural Modeling或者Structure&Stratigraphy的建模流程来构建Model 3D模型；对于接触关系不复杂的地层，采用“直接构建边界面组合封闭法”，先将需要建立三维模型的地层分界面提取出来，然后对提取的地层界面的边界添加约束点及控制点进行约束，以保证在插值及优化三角网格时不会出现变形，之后利用建立地层所需的上表面和下表面建立地层的四周边界面，最后将地层的上表面，下表面和四周边界面进行封闭组合，完成单个地层岩体模型的构建，具体操作步骤如下：
将各地层的地层界面中的上表面(即切割后的地表面)和对应的下表面(即分界面)导入，然后利用GOCAD软件中的“Curve→New→Borders→All”功能生成需要建立模型的地层分界面边界线，然后利用“Surface→New→Several Curves→Parallel Curves”命令按住Ctrl选择两个层面边界线，生成地层边界面，最后将各地层的地层界面、地表面和生成的岩体边界面利用“Surface→New→From Surfaces→Surfaces”命令将所有的面封闭组合起来，在应用此方法时，由于在之前建立地层分界面过程中，为了消除拓扑错误，对地层分界面边界超出的部分进行了裁剪，这个过程会使得切割后的地层边界线存在断点，点击GOCAD中“Part”和“Extremities color”可以观察到边界线是断开的，以此为基础建立的边界面是不完整的，因此需要利用“Curve→Tool→Part→Merge All”命令，使边界线是整体连续的；利用Model 3d下的From Surfaces命令选择相应的地层界面来生成Model3d模型。若组合的所有界面之间是封闭的，则可以生成Model3d模型。如果不封闭，则会出现红色的线，表明界面之间存在拓扑错误，需要检查面模型相互之间的接触关系，重新构建面模型，使其能够封闭组合。
对于接触关系复杂的地层，如果采用上述方法构建三维地层体面模型，会导致模型精度不够，边界面会出现较大的变形，不符合地层的实际地质情况，建模结果会存在三角形交叉等拓扑错误；因此需要采用“分区分层逐级建模”的方法对复杂的地层进行建模；对复杂地层体进行三维面建模的核心就是进行断层分析，在建模之前，针对矿床区断层的特点，对矿床区进行分区分层逐级建模。
分区分层逐级三维地质建模方法提出“将断层面和断层面，断层面和矿床边界面，断层面和地层分界面作为各建模块之间的接触界线”为依据划分建模区域，断裂和地层的边界形成的闭合区域构成一个地层建模单元；在分完区域之后利用模型顶界面、模型底界面、模型四周边界面、断层面、地层界面等按地质体新老关系的顺序逐层依次组合成地质体，用此方法建的地层模型，边界面是由断层面，边界面，地层分界面组成，不会有较大的变形，精度高，也可消除用第一种方法建立的边界面之间可能存在的拓扑错误等问题；在本方案中构建的三维地质模型是为了进行后续的成矿预测，对模型的精度要求较高，因此除了第四系地层模型，其余地层体三维面模型均采用“分区分层逐级建模”的方法来构建。
组合模块26：用于将各地层的地层界面三维模型按照地层组成先后顺序进行组合处理，形成所述铅锌矿床的三维地质体层面模型。
在本发明具体实施过程中，所有的面模型建立好之后，可以将这些地层体模型按照规律组合成整体，在进行模型组合时应注意这些地层之间的新老接触和切割关系；把所有生成的面模型进行组合之后，可以得到整个矿床区域的三维地层体面模型，在构建完成后，需要给面模型进行属性赋值，具体操作为“Resources→Rock Classification→NewClassification”属性，将所有需要建模的地层进行命名并赋予不同的颜色属性，同时在对应的面模型中，利用“Properties→Create→Discrete”选择刚刚新建的Classification，创建地层对应的属性值。
在本发明实施例中，通过混合建模实现所建立的模型不会有较大的形变，并且模型的精度更高，即可以较为准确的确定矿床区域的地层框架，使得建立的模型更加符合实际地质情况，可以有效地将不同维度、不同来源、不同表达形式的多种数据进行融合，更有利于最终的成矿预测分析。
本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中任意一个实施例的混合建模方法。其中，所述计算机可读存储介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AcceSS Memory，随即存储器)、EPROM(EraSable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically EraSable ProgrammableRead-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，存储设备包括由设备(例如，计算机、手机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质，可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明实施例还提供了一种计算机应用程序，其运行在计算机上，该计算机应用程序用于执行上述中任意一个实施例的混合建模方法。
此外，图3是本发明实施例中的设备终端的结构组成示意图。
本发明实施例还提供了一种设备终端，如图3所示。所述设备终端包括：处理器302、存储器303、输入单元304以及显示单元305等器件。本领域技术人员可以理解，图3示出的设备终端结构器件并不构成对所有设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件。存储器303可用于存储应用程序301以及各功能模块，处理器302运行存储在存储器303的应用程序301，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理。存储器可以是内存储器或外存储器，或者包括内存储器和外存储器两者。内存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)、快闪存储器、或者随机存储器。外存储器可以包括硬盘、软盘、ZIP盘、U盘、磁带等。本发明所公开的存储器包括但不限于这些类型的存储器。本发明所公开的存储器只作为例子而非作为限定。
输入单元304用于接收信号的输入，以及接收用户输入的关键字。输入单元304可包括触控面板以及其它输入设备。触控面板可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板上或在触控面板附近的操作)，并根据预先设定的程序驱动相应的连接装置；其它输入设备可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如播放控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。显示单元305可用于显示用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端设备的各种菜单。显示单元305可采用液晶显示器、有机发光二极管等形式。处理器302是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器303内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行各种功能和处理数据。
作为一个实施例，所述设备终端包括：一个或多个处理器302，存储器303，一个或多个应用程序301，其中所述一个或多个应用程序301被存储在存储器303中并被配置为由所述一个或多个处理器302执行，所述一个或多个应用程序301配置用于执行上述实施例中的任意一实施例中对的混合建模方法。
在本发明实施例中，通过混合建模实现所建立的模型不会有较大的形变，并且模型的精度更高，即可以较为准确的确定矿床区域的地层框架，使得建立的模型更加符合实际地质情况，可以有效地将不同维度、不同来源、不同表达形式的多种数据进行融合，更有利于最终的成矿预测分析。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法及相关装置进行了详细介绍，本文中应采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 (10)
1.一种矿床复杂三维地质体的混合建模方法，其特征在于，所述混合建模方法应用于铅锌矿床的三维地质体混合建模，所述混合建模方法包括：
对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；
在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中；
在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面；
基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；
基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型；
将各地层的地层界面三维模型按照地层组成先后顺序进行组合处理，形成所述铅锌矿床的三维地质体层面模型。
2.根据权利要求1所述的混合建模方法，其特征在于，所述对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中，包括：
利用ArcGIS对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，获得矢量化的各地层的地层界线；
将矢量化的各地层的地层界线的格式转换为SHP格式文件，并导入到所述Surpac软件中。
3.根据权利要求1所述的混合建模方法，其特征在于，所述在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中，包括：
在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的Y坐标的值赋值给到Z坐标，再将Z坐标的值重新赋值给Y坐标，并在赋值完成后的各地层的地层界线保存为STR格式；
基于Surpac软件中线文件工具→转换→线文件2D转换的功能定义将STR格式下的各地层的地层界线由二维转换为三维，获得各地层的三维地层界线；
将各地层的三维地层界线保存为DXF格式，并按照地层名称依次导入到三维可视化建模软件中。
4.根据权利要求1所述的混合建模方法，其特征在于，所述在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面，包括：
将校正后的各地层的地层界线在所述三维可视化建模软件中进行三维可视化操作，并将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
5.根据权利要求4所述的混合建模方法，其特征在于，所述将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面，包括：
在所述三维可视化建模软件中利用第一预设命令选择对应的数值将相邻的地层界线进行连接操作，形成各地层的初始地层界面。
6.根据权利要求1所述的混合建模方法，其特征在于，所述基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面，包括：
将所述铅锌矿床中的钻孔数据库中的地层的分界数据离散为点数据，并根据所述点数据按照要约束的面设置对应的约束点；
基于所述约束点对各地层的初始底层界面进行约束操作，获得约束后的各地层的初始底层界面；
基于第二预设命令对按照设置的迭代次数对约束后的各地层的初始底层界面进行插值处理，获得插值后的各地层的初始底层界面；
对插值后的各地层的初始底层界面进行三角网格优化处理，形成各地层的地层界面。
7.根据权利要求1所述的混合建模方法，其特征在于，所述基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型，包括：
对所述铅锌矿床的断层面进行分析，获得断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线；
依据断层面与断层面、断层面与边界面、断层面与地层界面之间的接触界线划分建模区域；
基于所划分的建模区域利用模型顶界面、模型底界面、模型四周边界面、断层面对各地层的地层界面按照地质体新老关系的顺序逐层依次进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型。
8.一种矿床复杂三维地质体的混合建模装置，其特征在于，所述混合建模装置应用于铅锌矿床的三维地质体混合建模，所述混合建模装置包括：
矢量化模块：用于对铅锌矿床勘探过程中获得的各地层界线的勘探线剖面图中的地层界线进行矢量化处理，并将矢量化的各地层的地层界线保存到Surpac软件中；
校正模块：用于在所述Surpac软件中对矢量化的各地层的地层界线对应的坐标进行校正处理，并将校正后的各地层的地层界线导入三维可视化建模软件中；
可视化模块：用于在所述三维可视化建模软件中对校正后的各地层的地层界线进行三维可视化处理，形成各地层的初始地层界面；
插值模块：用于基于预设约束点对各地层的初始底层界面进行插值处理，形成各地层的地层界面；
三维建模模块：用于基于分区分层逐级三维地质建模方法将各地层的地层界面进行三维建模处理，获得各地层的地层界面三维模型；
组合模块：用于将各地层的地层界面三维模型按照地层组成先后顺序进行组合处理，形成所述铅锌矿床的三维地质体层面模型。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任意一项所述的混合建模方法。
10.一种设备终端，其特征在于，所述设备终端包括：
一个或多个处理器；
存储器；
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于：执行根据权利要求1至7中任意一项所述的混合建模方法。
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Also Published As
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