地质矿山中三维GIS数据模型的应用问题VIP专享VIP免费

地质矿山中三维GIS数据模型的应用问题程朋根龚健雅摘要阐述了地质矿山中的三维现象及其描述方法，对三维数据模型作了综述，并对其在地质矿山中的应用问题作了讨论与分析。关键词地质矿山现象三维数据模型面向对象数据库可视化随着地理信息系统（GIS）广泛深入的应用和发展，它在处理空间信息以及提供辅助决策依据等方面发挥着越来越重要的作用，并将具有广阔的应用前景。然而目前的GIS大多数都以处理二维为主，即将空间对象投影到二维平面上，然后进行采集、处理与表示。对于垂直方向的第三维信息则通常是抽象成一个属性值（如高程、气压、温度等），然后进行空间操作和处理。这种方式在处理单一的地表形态起伏时能显得有效，但由于它们无法建立空间实体的三维拓扑关系，使得很多真三维操作难以实现。因此在处理地质、矿山、海洋等领域的空间对象时将受到很大的限制。解决这一问题的关键是建立三维GIS。三维GIS的理论研究与产品开发都处于探索与试验阶段，众多学者对此作了较深入的研究，取得了一定的成果，但目前还未开发出一个真正基于三维模型的GIS系统。因此研究开发基于真三维的GIS系统具有十分重要的意义。本文首先分析了地质矿山中的各类地质现象和描述方法，其次对目前三维GIS模型的研究作了综述，最后就三维GIS数据模型在地质矿山中的应用问题作了讨论与分析。1地质矿山中的地质现象及其描述方法http://www.othermap.com测绘信息网地质现象（地质体）极其复杂，虽然地壳中的地质体的成因、规模、形态结构差别较大，但从几何学的观点来看，各种地质体的构造都可以归纳为面状构造、线状构造和（矿）体。面状构造主要有层理（地层）、节理和断层（断裂）；线状构造包括呈线性习性的构造以及各种平面的交线，如褶皱的枢纽和线理等；矿体则是富集某些矿物成份的岩石体，有层状、似层状、脉状和透镜状之分。作为管理三维地质现象的GIS来讲，主要考虑的地质现象应为地层、断裂和矿体（如图1）。图1地层、断裂、矿体的体图地层是在一定地质时期所形成的层状堆积物或岩石，相邻地层之间由地层界面加以区别。对于平面状的地层界面来讲，可以用其走向、倾向和倾角产状数据来表示，但实际上地层界面往往不是稳定的平直面，而是顺走向和倾向都会发生变化而形成的曲面。为得到该曲面，通常采用测井资料和地震资料结合的方法来测定该曲面离散点的空间位置，然后利用趋势面拟合的方法获得地层界面的等值线图。因此地层界面可以采用数字高程模型（DEM）的方式来描述。断裂与地层比较相似，它将岩体分为上盘、下盘，但往往具有一定的宽度并与地表成一定的交角，其探测手段和描述方法与地层界面一致。矿体是一个三维实体，其表面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可以用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围，要经地表勘查、地下钻探以及推估等手段来完成，钻孔通常按一定的规律布设（沿纵横断面），通过对钻孔的测斜资料的计算，可得到钻孔通过矿体顶底板的三维坐标（x、y、z）。因此，可以采用DEM的方法来描述矿体的顶底板数字表面模型。根据钻孔测斜资料和岩心资料可计算矿体在不同空间位置的品位值，而这类值往往是有限的。为了从三维角度来描述、观察矿体的品位变化情况，不能用常规的数字等值线图来描绘，而要用等值面来表示。为此可以采用三维趋势面拟合方法实现矿体品位空间分布的描述：http://www.othermap.com测绘信息网一次的三维趋势面：F＝b0+b1x+b2y+b3z二次的三维趋势面：F＝b0+b1x+b2y+b3z+b4x2+b5xy+b6xz+b7y2+b8yz+b9z2甚至还可以采用三次的三维趋势面来拟合矿体品位的空间分布。三维趋势面的表达通常采用屏风法、连续切片图（剖面图）以及立体图。其中立体图最为常见，该方法是将所研究的矿体作为一个“基体”进行分析，基体是一个空间六面体，它有六个相互平行的基面，当空间等值曲面与这些基面相交时，其交线即为函数在基面上的等值线。显然，从一定角度去看，最多只能看到其中的三个基面，如图2。基体内部的函数变化可以通过对基体作平行于各基面的切片来分层显示，这样通过一系列不同方向的切片图就可以全面了解矿体品位在空间的分...