昆明有色冶金设计研究院股份公司；中国有色金属工业昆明勘察设计研究院
摘要：在科技信息的迅猛发展下，矿山行业信息化建设是大势所趋，并且，数字矿山的实行也一定会是达到矿山行业高质、高产、有效开采的重要措施。三维地质建模是数字矿山发展的重要途径之一，也是实现数字矿山目标的前提。这篇文章描述了三维地质建模对矿山发展的积极意义及如今三维地质建模的常用技术方法，接着对我国以后的数字矿山目标提了新的标准。
关键词：数字矿山；三维地质建模；应用
前言
结合我国“十五”规划中，对企业信息化建设提的目标，运用信息化元素促进矿山等以往的历史企业。科学规范的开采矿产资源，促进矿区生态、社会和经济间的稳定发展，一定要借助信息先进技术。三维地质建模是数字矿山发展的重要途径之一，也是实现数字矿山目标的前提。如今，各领域都把建设“数字化”作为目标，矿业也不能落后，“数字矿山”一定会变成“数字中国”的关键要素之一。
一、数字矿山发展面临的问题
1988年1月31日，美国在任总统指出“数字地球”的说法，受到了全球各地的普遍重视。很多科研学者在这前提下结合自己国家的具体情况进行了长期这方面的分析工作。1998年10月，江泽民同志在会见两院院士时，也指出了数字中国的规划目标，与各院士探讨了关于实行DC的行动规划。
这几年来，我国的矿山领域信息化广泛普及，并取得了显著效果，然而总体效益还是不够好。我国矿山在进矿区勘探考察、规划分析、设计研究、生产水平、管理环节、全程监控等信息化“软”区域，与发达国家的采矿水平相比还远远不足。遥控采矿、无人为的自动矿采、无人矿井都在加拿大、美国等区域变成事实，在一定程度上避免了人员伤亡。加拿大早在上世纪90年代就致力于探究研发遥控采矿技术，为的是达到采矿各环节都能进行遥控操作，当前已经研发出样机系统，并在INCO企业的一些地下镍矿成功运行。如今我国的矿山领域信息化普及不全面、信息基础设施配置不齐全、信息化管理能力弱，是矿区行业的安全无法得到保障的重要因素。建设数字化，以科学化、规范化和信息化引导采矿业的优化创新，开辟出安全、优质、规范、生态和可持续的矿业运行新形式，是我国矿业进一步创新发展的必然趋势。
二、数字矿山重要技术
1.三维地学建模
在我国“数字矿山”这个综合完善的信息体系中，三维地学建模是体现的关键构成要素，技术最关键。我国矿业领域的教授曾指出：三维地学建模是属于勘探地质学科、数学地质科目、地球物理专业、矿山测量学科、矿井地质学、GIS、图形图像学科、科学可视化专业等各类学科类别综合实现的一门专业学科。所以，三维地学建模既具备着雄厚的地学科目知识，也是各学科综合交叉形成的边缘学科。
2.三维地学建模的特点
从计算机图形学相关学科考虑，三维地学建模不是常规的有着原始设计形式的建模，也不属于明确的逆向工程建模，这是由于三维地学建模的建模数据出处引起的。以下有三个地学建模的数据来源特点。
（1）稀疏性。地学建模的信息由来通常是依据钻孔信息资料、勘测数据信息及矿山建设项目数据资料。在之前的地质勘探期间，地学建模仅仅是由钻孔收集必要的建模原始信息，经费支出多，只能收集少量信息。因此，在工程开展期间我们仅仅获取到特别片面的、破碎的且分布不明确的采样信息，而矿山地质信息则是复杂多样、难以预测的，这就使得建模工作难以顺利进行。
（2）不确定性。因信息稀疏性的特点，为了收集足够多的三维建模的信息量，一定要结合存在的勘测信息实施空间插值操作。我们运用得较多的方法也只是对矿体情况进行一个“较科学”的预测，在这种“较科学”的预测下面存在着较大的不准确性。
（3）地质构造的复杂性。因断层地质、褶皱及岩石夹层等地质构造复杂的大量存在，这些杂乱的和无序的因素给地学建模带来了极大的不便，也导致地学建模比其他方面的建模要难得多。如以采用CT扫描信息的建模等行业，在实际生活中能有参考例子作为指导，有据可依，而矿体模型却难以找到任何参考和规律。
3.地学建模的常用方法
在之前的十几年，过内外较多研究学者对三维地学建模这个“难啃的硬骨头”从理论基础进行了综合分析，研究出了很多种三维地学建模方法，并在商业化的数字矿区软件中成功运用了其中不少方法。从三维建模方法的一般构成考虑，能划分为：表面模型、体元模型及混合信息数据模型。因三维地学建模要求对矿区属性的品味等数据实施深入研究，因此三维地学建模一定要实施体元模型法进行建模，或者从表面模型栅格化为体元模型。
地学信息建模的分析在一定程度上为地质科学信息的全面掌握带来必要条件。在已建成的数据模型或建模中，因主要致力于项目需求的建模，及个人数据库能力的不足，导致行业的数据建模在信息、信息间的关联及相关语义限制规则的形式化讲述，数据模型要求数据内容、结构体、行为和语义环节的研究不同步，在对地质科学信息的综合掌握条件产生了一定的影响，也导致基础数据模型能够被设计成可满足各信息结构数据的结构能力也受到制约。所以结合当前数据模型技术发展情况，要设立必要的地质调查行业的行业数据模型来实现目标。
三维地质建模需要对各领域的地球空间信息实施三维表达，通常就是采用科学的三维数据结构来全面清晰的表达地质体自身及地质体间错综复杂的关系，带来充分合理的地层、断层、构造等三维建模方法，可自行设置模型，延伸模型，实行模型库管理控制。3DGIS数据结构能充分实现这些需求。结合三维GIS能够把一维对象、二维对象置于三维立体结构中分析，进一步明确一维、二维对象在垂直方向的不同。3DGIS的重要特点就是可以把2.5维、三维对象实施可视化处理，存放的是它们间实际的几何分布和空间拓扑关联，3DGIS技术同可视化技术、虚拟现实技术、网络技术和高分辨率卫星影像技术等协调配合，进而衍生出第四代GIS技术，也就是三维数据在网络条件下为探究对象提供对GIS系统数据进行调用和运行的必要条件。第四代GIS既能够进行海量地质空间信息的管理，还能够进行科学的数据优化建模、数据自动收集调节、数据搜索和研究、图像可视化等，是实现地质空间数据可视化的最优目标。3DGIS的推行应用全面涉及到了以后三维地学信息获取能力的增强，能够享受到如今地质信息获取方法优化改进的便利。3DGIS研发计算机技术与空间地理布局信息的结合，在全面系统的分析方法之下，为地球数字化带来有价值的信息。
三维地学建模技术是当前数字矿山运用的关键技术之一。在数字矿山技术的不断更新发展下，是数字矿山的规划已逐步从计划变长了现实。且在如今不可再生资源的极度稀缺下，资源价格逐渐上升，我国的矿山开采部门的经济状况也逐渐优化转变，为数字矿山发展带来了必要的经济条件。并且，矿山开采企业正在不断向科学化、集约化方向延伸，对信息化管理的方法改进也势在必行。我国也一直在肠道运用信息化调整工业化，增强以往农业的发展效率和信息化程度。数字化信息化的发展在一定程度上为矿产开采企业带来了经济社会效益，对企业生产水平、效率及减少人力成本产生极大的影响。我们用“五有”来概括—有技术、有经济实力、有目标、有政策、有效益。所以，数字矿山的发展是势在必行，调整我国目前数字矿山建设的窘迫情况迫在眉睫。
三、总结
在如今的矿产开采期间，三维地质建模方式应用的较为普遍，为我国矿业建设发展带来了很多便利。在铜钻矿山区域，三维地质建模起到了极其关键的作用。所以，要对建模方法和推行应用深入探究，进而全面考察和评价矿产资源价值，在矿产开采期间，为各环节流程带来必要的参考条件，进而强化矿产资源开采效率，减少矿采经费支出和采矿风险。
参考文献：
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