DB37_T 4309-2021 矿床三维地质建模规范.pdf

ICS 03.060 CCS A 11 37 山东省地方标准 DB 37/T 43092021 矿床三维地质建模规范 Technical standard for ore deposit 3D geological modeling 2021-02-02 发布 2021-03-02 实施 山东省市场监督管理局 发 布 目次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总则.2 5 资料汇集与数据处理.3 6 矿床三维地质建模.5 7 模型质量控制.7 8 矿床三维地质模型的应用.8 9 建模成果.9 附录 A（资料性）三维空间数据结构模型.10 附录 B（资料性）空间插值算法.13 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由山东省自然资源厅提出并组织实施。本文件由山东省自然资源标准化技术委员会归口。本文件起草单位：山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队、山东理工大学、山东省地质科学研究院、山东省第三地质矿产勘查院、山东省地质测绘院。本文件主要起草人：宋明春、张照录、刘晓、丁成武、李世勇、张超、于学峰、宋英昕、李大鹏、刘同文、徐韶辉、杨真亮、薄军委、张永明。引言 随着信息技术和软硬件平台的发展，三维地质建模已成为矿产勘查和矿业开发过程中的一项常规生产和科研活动。由于地质特征的复杂性、软件平台的局限性以及工作人员理解的差异性，相同工作程度的矿区由不同研究者建立的三维地质模型的质量存在较大差异，有必要针对三维地质建模工作制定规范文件。就固体矿床而言，我国已经开展了许多矿床三维地质建模工作，但这些工作数据来源、依托平台、建模目的等各有不同，因此有必要对此项工作制定技术标准。山东省是矿产资源大省，已开展了较多矿床三维地质建模工作，有较好的建模标准制定基础。经过广泛调查研究，认真总结实践经验，并经广泛征求意见，制定本矿床三维地质建模规范，作为我省矿床三维地质建模的统一技术要求和保障矿床三维地质建模质量的标准。本文件在国家基础标准（GB/T 1.1、GB/T 20000、GB/T 20001、GB/T 20002）的规定框架下编制。矿床三维地质建模规范 1 范围 本文件规定了矿床三维地质建模的目的任务、建模方法、建模内容、建模流程、模型质量控制、模型应用、成果管理维护，涉及矿床建模资料收集与整理、三维地质数据库建设、三维地质模型建设、三维地质模型质量控制、三维地质模型的应用、三维地质模型成果管理等内容和要求。本文件适用于固体矿产矿床的三维地质建模工作，是矿床三维地质建模工作开展、质量监控、成果验收的主要依据。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 13908 固体矿产地质勘查规范总则 GB/T 139232006 基础地理信息分类与代码 GB/T 18341 地质矿产勘查测量规范 GB/T 188942016 电子文件归档与电子档案管理规范 GB/T 33444 固体矿产勘查工作规范 DZ/T 0078 固体矿产勘查原始地质编录规程 DZ/T 0079 固体矿产勘查地质资料综合整理综合研究技术要求 DZ/T 01791997 地质图用色标准及用色原则（150 000）DZ/T 01971997 数字化地质图图层及属性文件格式 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 三维地质模型 three-dimensional geological model 基于三维数据结构模型并利用勘查区内的相关资料，通过内插和外推建立的带有图元属性、地质属性和相互约束关系的三维数字化、可视化的虚拟地质体和地质结构，是进行地质体、地质结构、地质过程和地质规律分析，以及开展地质环境和矿产资源潜力三维综合评价、预测的基础。注：按照模型承载的地质信息内容，三维地质模型可包括地质结构模型和地质属性模型；按照对象和任务类别，三维地质模型可包括地形模型、勘查模型、地球物理模型、地球化学模型和资源储量估算模型等；按照空间维度，三维地质模型可包括点元模型、线元模型、面元模型、体元模型、面元-体元混合模型等。3.2 三维地质结构模型 three-dimensional geological structure model 基于各种地质界限建立的、表达地质体及结构构造空间展布与相关关系的三维地质几何模型，是由断层面、不整合面等构造面，及地层界面、岩浆岩体界面、沉积相界面、变质相界面、矿体界面或蚀变带界面等地质界限综合构成的。3.3 三维地质属性模型 three-dimensional geological attribute model 根据各种地质体属性特征，采用赋值、插值或随机模拟等方法建立的三维地质体元模型。注：为了表达地质体的非连续和非均质性，并便于开展空间分析和数据挖掘，三维地质属性模型应基于体元数据结构模型构建，并以地质结构模型的界面为约束，可包括地质、矿化、地球物理、地球化学等属性信息。3.4 数据标准化 data standardization 在数据录入数据库之前，按照建模需求和地质数据库规定的标准数据格式，进行数据整理和规范化。注：主要包括对不同时期、不同勘查工程的空间数据和拓扑关系采用统一的坐标参照体系，对钻孔岩心及其他地质描述数据的术语语义和层位归属进行一致化、标准化。3.5 地质空间数据 geological spatial data 地质对象的空间位置、形态、规模、产状和几何拓扑关系的表征，包括定量和定性两种形式，以定量为主，可采用栅格和矢量等形式表达。3.6 地质属性数据 geological attribute data 地质对象性质和特征的表征，包括岩层、岩体、矿床和矿体的岩性、岩相、成分、颜色和品位等。注：地质属性数据具有多类、多层次和多主题的特征。3.7 面元数据结构模型 facet structure model 主要用于描述三维地质实体的表面，例如地形表面、地层层面、地质结构面和地质体轮廓等。注：常用的面元数据结构有规则格网（Grid）、不规则三角网格（Triangle Irregular Network,TIN）和边界表示(Boundary Representation，B-Rep)。3.8 体元数据结构模型 volume element structure model 基于三维空间的体元分割和真三维实体表达，主要用于描述三维地质体内部结构和属性变化特征。注：按体元的面数可分为四面体、六面体、棱柱体和多面体四种类型。按体元的规整性可分为规则体元和不规则体元。常用的规则体元主要包括八叉树（Octree）、规则块体（Regular Block，RB）和结构实体几何（Constructive Solid Geometry，CSG）等。常用的不规则体元主要包括四面体网格(Tetrahedral Network，TEN)、角点网格（Corner-Point Grid Model，CPG）和广义三棱柱(generalized tri-prism，GTP)等。3.9 混合数据结构模型 mixed structure model 采用两种面元或体元数据结构模型对同个或多个地质体进行几何特征描述和三维建模，可包括TIN-CPG模型、TIN-Octree模型、Octree-TEN模型、TIN-GTP模型，以及多个矢栅模型集成。注：在建模过程中，需根据三维地质对象的特征和用要求来选 择。以TIN模型建立地质体结构模型，采用CPG、GTP、TEN或Block体元填充属性，表达地质体内部的非均质性，在三维混合建模中应用最为普遍。3.10 主题数据库 subject database 围绕三维地质建模对数据进行抽取、归并、存储和处理所获得的，可进一步对数据进行汇聚、分类、分析和应用等操作的数据集合。4 总则 目的任务 4.1 基于已控制或探明矿床的各种地质数据和资料，利用计算机技术和三维建模软件，建立矿床的地质-地理、结构-属性一体化的三维模型，实现表达、分析、仿真、设计和决策的三维可视化。深入分析地质体三维空间结构，提取控矿信息，为进一步开展矿床勘查、资源储量估算、成矿预测、矿床成因研究、矿山开采设计提供直观、准确的数据信息。工作程序 4.2 基本工作程序包括汇集矿床勘查相关资料，提取与矿床三维地质建模相关的各种空间数据和属性数据，现有数据支撑矿床三维地质建模的可行性分析，进行数据整理及标准化处理，构建矿床三维地质建模主题数据库，基于三维地质建模软件，采用人机交互方式，构建地质结构-属性一体化的矿床三维地质模型，进行空间拓扑关系检查、调整或修正，根据建模目的依托三维地质模型进行各类模型应用，最终完成成果归档。详细工作流程见图1。数据来源 4.3 建模数据分别来源于矿产勘查各阶段获取的各种地质矿产勘查资料。根据勘查工作程度及资料基础，可采用地质剖面、地球物理数据（地球物理推断解释地质剖面或地球物理数据正反演约束）、勘查线剖面和探矿工程数据等进行矿床三维地质建模。5 资料汇集与数据处理 资料汇集内容与要求 5.1 5.1.1 应汇集矿产勘查及综合研究过程中获取和收集的各种原始数据、图件和统计表格等地质资料，并按照性质和来源对其进行系统整理和分类，分为基础地理、基础地质、勘查工程、地球物理、地球化学、遥感地质和其他相关数据。用于建模的地质工作及地质资料应符合 GB/T 33444、GB/T 13908、DZ/T 0078、DZ/T 0079 和 DZ/T 01791997 的要求。5.1.2 基础地理数据应包括数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）或数字正射影像图（Digital Orthophoto Map,DOM）以及地形、地貌、水系、植被、居民地、交通、境界、特殊地物、地名、地理坐标系格网等要素，数据分类应符合 GB/T 139232016 的要求。5.1.3 基础地质数据应包括区域地质调查、矿产调查等形成的野外观察和编录数据、文字报告、相关图件、测试数据及相关资料。5.1.4 勘查工程数据应包括矿区填图和钻探、坑探、槽探等各类勘查工程施工过程中所获取的各种文字记录、特征描述、矿物与化学成分、物理力学性质测试，以及柱状图、剖面图和平面图等。此外，还应包括与矿产资源评价相关的工业指标、矿石小体积质量及矿石工业品级等。5.1.5 地球物理、地球化学、遥感地质数据应包括各类航空地球物理勘查、地面地球物理勘查、井中地球物理勘查、区域地球化学勘查、矿区地球化学勘查、多光谱遥感、高光谱遥感和合成孔径雷达等所获取的数据以及解译或解释结果。5.1.6 其他相关数据应包括在矿产勘查过程中所进行的与成矿条件研究相关的岩浆岩相、沉积相和变质相分析的成果，以及与成矿预测相关的母岩、围岩、蚀变、矿体和各种找矿标志等。图1 矿床三维地质建模工作流程 数据处理 5.2 5.2.1 应将各类原始数据处理成为地质建模可用的源数据，包括进行资料地质语义一致性处理、数据格式标准化处理、建模数据录入和空间一致性处理等，并整理成建模软件所要求的数据格式。5.2.2 对于纸质的图形和图像数据应进行数字化、矢量化和几何校正；对于文字记录或测试表格应按照其性质和来源进行系统的整理和分类，并进行规范化和标准化处理。5.2.3 应利用 DEM、等高线和点云等数据，进行内插和滤波处理，建立地形模型。可将影像数据作为纹理映射在相对应的地形模型上，以增强地形模型的逼真程度。5.2.4 应将平面地质图、勘查线剖面图、坑探素描图、槽探素描图、物化探解释剖面图和钻孔柱状图等进行处理，赋以统一的空间参照系和高程坐标。对构造、地层、岩体、矿体、矿化蚀变带、岩浆岩相、沉积相和变质相等，进行识别、解释、描述和定位等处理。数字化地质图图层及属性文件格式应符合DZ/T 01971997 的要求。5.2.5 根据剖面图的坐标及高程范围进行三维几何校正，将二维剖面图定位至三维坐标系中。5.2.6 对以钻孔为代表的勘查工程（探槽、浅井、浅钻、钻探、坑道）资料进行数据处理，把勘查工程抽象为以钻孔为代表的表格数据，主要字段应包括钻孔编号、孔口坐标（X、Y、Z）、终孔深度、测斜深度、倾角或天顶角、方位角、分层信息、岩性、样品编号、取样位置、样长和分析测试结果等。矿床三维地质建模主题数据库构建 5.3 5.3.1 矿床三维地质建模主题数据库应为与所选建模软件相匹配的数据库系统。5.3.2 矿床三维地质建模主题数据库应存储管理地质勘查工程数据、样品测试数据、地球物理数据、地球化学数据，以及包括地质要素单元边界和内部特征的三维结构模型和三维属性模型数据。5.3.3 矿床三维地质建模主题数据库的数据类型应包括空间数据和属性数据。空间数据一般应以三维空间中的点、线、面和体等矢量形式表达，以文件形式存储。属性数据一般应以表格形式存储。5.3.4 矿床三维地质建模主题数据库采用统一规范的空间数据编码体系，基本功能应包括空间数据和属性数据的导入、导出、存储、查询和更新等，能实现空间数据及属性数据的高度集成。三维空间数据结构模型选择 5.4 5.4.1 可根据建模数据的来源、格式和建模对象的性质、类型，以及空间分析、资源储量估算等应用的需求，合理选择三维空间数据结构模型。5.4.2 当以地质对象的表面特征和几何形态为建模目标时，宜采用面元数据结构模型。5.4.3 当以地质对象的内部属性为主要目标进行建模时，宜采用体元数据结构模型。5.4.4 复杂矿床三维地质建模及相关专业分析，宜采用混合数据结构模型。三维空间数据结构模型的类型和特征参见附录A。6 矿床三维地质建模 技术路线 6.1 6.1.1 矿床三维地质建模区域范围应与探矿工程控制的矿床分布范围一致。平面建模范围以拐点的地理坐标或大地坐标形式标定，剖面建模范围以海拔高程标定。6.1.2 应采用以勘查线剖面或探矿工程为主的数据，结合地质剖面、地球物理数据、地球化学数据和遥感数据等构建矿床三维地质模型，勘查线剖面或探矿工程间距应与矿区的实际勘查工程间距一致。当勘查线剖面或工程数量不足时，可以根据地质或物化探资料补充地质或物化探推测勘查线剖面。6.1.3 矿床的深部及外围，可按照勘查线的延伸方向补充地质推断勘查线剖面或地球物理数据推断解释剖面进行建模，剖面线的间距可是矿床实际勘查工程间距的 23 倍。6.1.4 应按 GB/T 18341 的相关要求和勘查区测量实际情况，确定建模使用的坐标系统和投影方式，后续的数据处理和数据库构建、三维地质模型构建应将空间数据转换为统一的坐标系统和投影方式。6.1.5 应根据矿区勘查工作程度、勘查阶段及地质资料的类型和精度，确定拟采用的数据模型和建模方法，选取合理的建模技术路线。基于不同数据结构模型的建模方法 6.2 6.2.1 矿床三维地质建模方法根据数据结构的不同可分为基于面元数据结构模型的建模方法（简称面元建模）和基于体元数据结构模型的建模方法（简称体元建模）。6.2.2 面元建模可基于剖面、离散点或点云数据源开展，所建曲面可分为封闭和不封闭两种。封闭曲面可选择不规则三角网格（TIN）和边界表示(B-Rep)数据结构模型。不封闭曲面可选择规则格网（Grid）和不规则三角网格（TIN）数据结构模型。6.2.3 基于剖面（地质剖面或勘查线剖面）的面元建模，应将相邻剖面上地质意义相同的地质体轮廓线依次连接形成不同界面。通过修改轮廓线、加密轮廓线、添加人工控制线等方法，处理相邻剖面地质体的对应、拼接和分支等问题，并对其进行验证和编辑。6.2.4 基于离散点或点云数据的面元建模，应对原始散乱的离散点或点云数据构建空间三角网格，进行拓扑关系处理，利用三角剖分算法构建地质界面。6.2.5 体元建模根据体元类型可分为规则体元建模和不规则体元建模。6.2.6 规则体元建模应根据建模区原点坐标、空间范围和体元大小等模型参数将三维地质体空间分割成一定体积大小的立方体、长方体或圆柱体等规则几何体，根据需要以地质体界面或空间坐标范围建立约束，在约束范围内根据定义的模型参数和体元形状充填生成矿床三维地质模型。6.2.7 不规则体元建模方法依赖于所选择的不规则体元类型，不同方法之间的差异较大，可参见具体建模软件平台的技术说明。6.2.8 面元建模、体元建模的建模结果，配色应参照 DZ/T 01791997 的要求 三维地质结构模型构建 6.3 6.3.1 使用建模软件读入符合软件要求的各类建模源数据，采用计算机自动处理和人机交互处理的方式，分别建立包括地表地形地质、钻孔、地质体（构造、地层、岩体、矿体、矿化蚀变带）等的三维地质结构模型，交互处理的重点是地质体（包括矿体）的接触关系、分支对应等。6.3.2 地表地形地质模型应表达建模区域的地形特征、地面探/采矿工程、建筑物分布情况和地表地质特征。常用数据包括地表地质和工程数据、地形和高分辨率遥感影像数据、点云数据等。首先建立高分辨率的地表模型，可对其进行航空照片或高分辨率卫星照片的地表纹理映射，把矿山地形地质图与地表模型进行匹配和校准，生成地表地形地质模型。6.3.3 钻孔三维模型应表达钻孔结构、空间分布及矿石品位变化状况，其它勘查工程如探槽、浅井、坑道等可抽象为具有孔口坐标、测斜数据、样品分析数据和岩性数据的钻孔。可由建模软件自动生成钻孔三维模型。6.3.4 断层模型应表达断层面、断裂带或剪切带的产状、规模、期次、级别、相互关系及断层对矿体形成与分布的影响等信息。可采用钻孔的断层标示点信息、剖面图上的断层线状或面状控制信息、平面图上的走势信息、构造图上的断层多边形信息等生成断层面模型或者较复杂的断裂带（剪切带）模型。断层建模过程中应设置边界约束，处理断层之间的主辅关系、断层和建模区边界关系，进行断层拓扑检查。6.3.5 地层模型应表达地层、岩性及构造分布特征，明确地层的空间展布、地层间的层序和接触关系、受构造控制的状态等。在构造的约束下，按照“确定地层单元提取地层线生成地层面封闭地层体”的步骤建立地层模型。根据地层在剖面及地质图上的地质界线和褶皱枢纽建立褶皱模型。6.3.6 岩体模型应表达岩体单元、岩体的侵位期次、岩体之间及岩体与构造、地层之间的接触关系。提取岩体边界线时，在岩体边界发生转折弯曲的部位可视具体情况增加控制点，保证岩体边界的精度。6.3.7 矿化蚀变带模型应正确表达蚀变岩的种类和边界，反映蚀变岩与构造、围岩、矿体之间的关系。6.3.8 矿体模型应反映矿体的数量、形态、产状、空间分布等基本信息，正确反映矿体与围岩、构造之间的关系。对于产状相对较陡的矿体，一般可借助勘查线剖面图建模；对于产状较平缓的层状矿体，一般可借助中段地质平面图或资源量估算图建模。6.3.9 三维地质结构建模一般应选择面元建模方法，生成封闭或不封闭的三维地质结构模型。三维地质属性模型构建 6.4 6.4.1 地质体属性可包括成矿地质条件、矿体特征、矿产资源品位、地球物理及地球化学数据等，属性数据类型可包括字符型、整型、浮点型及计算型等。6.4.2 三维属性建模一般应选择体元建模方法，主要通过三维地质结构模型网格化的方法实现。利用钻孔或其他属性数据，按照一定方法对每个三维网格进行赋值，将地质体属性赋予每个空白体元，对单一属性值的地质体（如地层岩性）应采用直接赋值法，对属性值随空间位置变化的地质体（如品位）宜通过插值赋值。6.4.3 插值赋值方法可根据数据特点和具体需要选择自然邻点插值法、距离幂次反比法、趋势面插值法、样条函数插值法、离散平滑插值法和克立格法等合适的插值方法。空间插值算法类型和方法参见附录B。模型修正 6.5 6.5.1 模型初步建立完成后，应将三维地质结构模型和三维地质属性模型叠加，对照已有的数据查找偏差及错误。6.5.2 应对三维地质结构模型所涉及的地表地形地质模型、钻孔三维模型、断层模型、地层模型、岩体模型、矿化蚀变带模型、矿体模型进行编辑与修改，或部分重构。6.5.3 应对三维地质属性模型所涉及的属性进行重新赋值。7 模型质量控制 模型质量检查 7.1 7.1.1 矿床三维地质模型建立完成后，应对模型进行质量检查，判断其是否与已有资料及地质认识相符合。7.1.2 矿床三维地质模型应从建模的合规性、合理性、准确性、完整性四个方面进行检查。7.1.3 矿床三维地质模型合规性检查主要包括：建模任务要求、基础数据整理、建模过程方法、模型检查修正等内容。7.1.4 矿床三维地质模型合理性检查，可采用三维视图、随机剖面、等值线视图等方式。应重点检查地质推测的部分。主要包括：三维地质模型与已查明矿体及工程的对应情况，工程定位精度，矿体或其他地质体圈连是否恰当，各类地质界限形态特征、空间展布、边界范围、产状和相互制约关系等，各类地质实体形态、边界和相互关系等。7.1.5 矿床三维地质模型准确性检查应包括：模型精度检查，以及模型与基础数据、分析数据的一致性检查，可采用目测、量测、统计等方法。7.1.6 矿床三维地质模型完整性检查应包括：模型建模范围、建模资料齐全性、数据处理和入库完整程度、模型元素连续完整性、属性模型值不为空等。7.1.7 模型质量检查的结果应作记录，对检查后不符合要求的部分，应通过补充数据、添加约束等方法完善矿床三维地质建模主题数据库，并对模型进行编辑与修改。7.1.8 经过模型质量检查，确认矿床三维地质模型质量合格后，对模型进行整饰，包括清除模型编辑过程数据，对模型进行轻量化处理及配色等。模型配色应参照 DZ/T 01791997 的要求。模型质量评价 7.2 7.2.1 完成矿床三维地质建模工作后，应参照已有地质资料及地质认识，对矿床三维地质模型质量进行评价。7.2.2 应评价数据结构模型和建模方法是否符合具体的矿床三维地质建模任务，是否达到结构模型和属性模型的精度要求。7.2.3 应评价模型构造面与地质实际构造面趋势的一致性、地层分层数据与模型构造面的吻合程度。7.2.4 应评价空间插值方法是否与具体矿种、具体矿床类型的地质特征及其空间数据分布规律相适应。7.2.5 应评价各类型勘查工程、勘查线剖面、地形地质图、数字正射影像图、遥感影像图、物化探异常图等数据的融合程度。7.2.6 应查看地层、构造、岩浆岩、矿化蚀变带、矿体、钻孔在矿床三维地质模型中的空间位置关系，进行拓扑关系评价。7.2.7 应分别对矿床三维地质模型及包括地层、构造、岩浆岩、矿化蚀变带、矿体、钻孔等在内的子模型进行评价，划分为不同质量等级。8 矿床三维地质模型的应用 三维可视化剪切分析 8.1 8.1.1 矿床三维地质模型可用于静态和动态的剖切分析、浅坑和隧道虚拟开挖分析、钻孔虚拟钻进分析等可视化剪切操作与分析。8.1.2 可根据地质体结构特征和业务分析需求，通过垂直切片、水平切片、任意切片、路径切片等方式对模型进行剖切处理，并且制作任意位置和形状的剖面图、水平切面图、虚拟钻孔柱状图。8.1.3 可在地质体模型任意处生成带有属性信息的虚拟钻孔，或者在三维地质体内部挖去一定形状的空间，并进行开挖土石方量计算。8.1.4 可根据矿体产出状态开展露天或地下采矿工程设计，并且可进行预定路线或随机路线的地面和地下工程的飞行浏览。资源储量估算 8.2 8.2.1 可根据给定的长度进行样品组合，将品位等信息通过长度加权的方法提取到若干点上，并按等间距的原则给样品加权插值。8.2.2 可对组合样进行数学统计分析，获取均值、方差、标准差、变量系数、频率分布、偏度及峰度等参数；可进行变异函数计算，为体元模型的克立格插值等提供依据。8.2.3 可建立矿体品位模型，识别和处理特高品位值。8.2.4 在赋予小体积质量等属性数据后，可采用体积法、有限元法等进行不同坐标区间、不同标高区间、不同品位区间、不同矿体或矿段的资源储量估算。三维空间分析 8.3 8.3.1 可进行三维趋势面分析、坡度计算、剖面计算、等值线分析、空间统计分析、空间变异性分析、空间位场分析、空间数据挖掘和成矿规律分析。8.3.2 可对三维模型进行空间数据和属性数据的双向查询、显示和输出，可对建模主题数据库进行查询、检索及输出，可通过矿床三维地质模型进行空间与属性数据的一体化描述、组织、管理和应用。三维成矿预测 8.4 8.4.1 可基于矿床三维地质模型的体元数据结构，定量挖掘控矿因素、矿致物化探异常、矿石矿物组合与蚀变带等矿化有利信息，建立矿床三维定量预测模型。8.4.2 可基于证据权法、信息量法或克里格法等数学地质方法，对各预测要素进行评价，圈出矿床深部及周边找矿靶区。8.4.3 可基于体积估计法、丰度值估计法或克里格法等，对找矿靶区进行资源储量估算。其它应用 8.5 8.5.1 可在矿产资源分布、资源储量等分析的基础上，用于模拟采矿过程，辅助进行采矿方案设计，优化控制采矿进度和生产管理等。8.5.2 可将不同软件构建的采掘工程、给排水系统、给排风系统、机电设备、监控设备、地表厂房、交通设施等三维模型，通过转换接口，与矿床三维地质模型无缝集成，实现虚拟数字矿山的一体化显示。9 建模成果 建模成果说明书 9.1 9.1.1 矿床三维地质建模完成后，应编写矿床三维地质建模成果说明书。9.1.2 建模成果说明书主要内容应包括：地质模型名称、原始资料情况、矿床三维地质特征、建模软件和方法、建模成果（数据库、格架模型、属性模型及模型应用等）、矿床三维地质模型元数据（建模单位、建模人员、建模时间、空间参照系等）、模型的质量控制及验证结果。模型数据体 9.2 9.2.1 矿床三维地质模型数据体修正和整饰后，应进行模型固化。9.2.2 矿床三维地质模型可实现脱离软件展示。9.2.3 矿床三维地质模型数据体与地质建模成果报告经检查合格后，应及时存放于安全的介质中，便于查询和进一步完善模型时使用。对涉密的电子文件应进行加密处理。模型管理与维护 9.3 9.3.1 矿床三维地质建模是一个动态的过程，随着勘查数据的增加和勘查程度的提高，应不断更新、管理及维护勘查数据和矿床三维地质模型，不断形成新的版本。9.3.2 矿床三维地质建模的主题数据库和模型宜采用版本管理的方法，包括时序版本和建模版本。9.3.3 应根据矿产勘查数据的形成时间，在矿床三维地质建模的主题数据库中建立不同时间段的数据集合，一个时间段的所有数据构成一个时序版本，每个时序版本是独立的。9.3.4 建模版本的数据可来自于不同的时序版本，即从不同时序版本或依据空间不同地质条件约束选取建模数据集合（三维地质体建模主题数据库）。9.3.5 矿床三维地质建模数据和成果应按照有关规定归档，归档应符合 GB/T 188942016 的要求。A A 附录A （资料性）三维空间数据结构模型 A.1 面元数据结构模型 A.1.1 规则格网（Grid）由规则的采样点数据组成,或把不规则采样点数据内插成规则点数据，以矩阵形式来表达面状要素的数据结构模型。Grid模型的特点是：数据结构简单，便于操作分析，适于表达规则地质界面。A.1.2 不规则三角网格（Triangle Irregular Network,TIN）由不规则空间采样点和断线要素得到的一个对面状要素的近似表达，包括点和与其相邻的三角形之间的拓扑关系。TIN模型的特点是：建模方法简便灵活，能够消除数据冗余，并保持较高的拟合精度，适于表达各类地质界面。A.1.3 边界表示（Boundary Representation,B-Rep）通过点、线、面和体元素来定义空间对象实体的位置和形状的数据结构表示方法，每一类元素由几何数据、分类标志以及与其他类元素的相互关系（拓扑关系）描述对象。B-Rep模型的特点是：表达精确、数据量小、包含元素间的拓扑关系、几何运算和操作简便、易于存取等，适于表达规则物体。A.2 体元数据结构模型 A.2.1 八叉树（Octree）是四叉树在三维空间中的扩展。该数据结构将所要表示的三维空间V按X、Y、Z方向分割成八个立方体，然后根据每个立方体中所含的目标来决定是否对各立方体继续进行八等分的划分。通过对研究空间进行分层递归分割，一直到每个立方体被一个目标所充满，或成为预先定义的单一属性为止。八叉树的编码方式有普通八叉树、线性八叉树、三维行程编码和深度优先编码等，其空间索引机制的空间搜索、布尔操作和几何特征计算效率较高。但因为该模型只是一种近似表示，存储空间随分层数增加而呈几何级数增长，几何变换效率较低。A.2.2 结构实体几何（Constructive Solid Geometry,CSG）用预先定义好的具有一定形状的规则体元（如球体、椎体、圆柱体和矩形体等），通过几何变换和布尔操作，组合成三维地质体对象。具有数据结构及操作简单、无数据冗余等优点，缺点是对复杂不规则物体描述困难，效率较低。A.2.3 块体（Block）包括规则块体（Regular Block,RB）和不规则块体（Irregular Block,IB），RB是一种传统的地质建模方法，将三维空间实体分割成规则的三维网格，每个块体内存储着均质的属性信息。该模型用于渐变三维空间建模很有效，但对于有边界约束的沉积地层、地质构造和开挖空间的建模，则必须不断降低单元尺寸以求精确表达地质体几何边界，从而引起数据量急速膨胀。IB与RB的区别在于三个坐标方向上尺度互不相等，且不为常数。A.2.4 角点网格（Corner-Point Grid,CPG）是由一系列不规则六面体单元构成的网格。其网格单元的位置，由行列层的编号i、j、k来确定。在逻辑结构上是IJK的拓朴结构模型，即在X方向上有I+1条线段，将格网划分为I个单元格；在Y方向上有J+1条线，将格网划分为J个单元格；在Z方向上有K+1条线，将格网划分为K个单元格。每个六面体单元有八个结点，其坐标可根据地质体形态变化而改变，能很好地表达不同复杂程度地质体的内部结构和空间形态。A.2.5 四面体网格（Tetrahedral Network,TEN）是不规则三角网格（TIN）向三维空间的扩展，用互不相交的直线将三维空间采样点两两连接成三角面片，再由互不穿越的三角面片构成四面体网格。其优点是结构简单、几何操作方便、拓扑关系明确，缺点是数据量大、建模算法复杂等。TEN难于表达诸如地层层面、断层等连续面状地质体。A.2.6 广义三棱柱(Generalized Tri-Prism,GTP)由三棱柱数据结构演变而来，用GTP的上下底面的三角形集合所组成的TIN面表达不同的地层面，然后利用GTP侧面的空间四边形面描述层面间的空间邻接关系，用GTP柱体表达层与层之间的内部实体。可直接根据离散钻孔数据生成模型，无需进行空间内插，以TIN的形式模拟和表达地层界面的基本空间形态，最大限度保证地质体模型精度。A.3 混合数据结构模型 A.3.1 不规则三角网格-角点网格（TIN-CPG）先基于TIN数据结构建立三维地质结构模型，再利用TIN向CPG转换工具，将基于TIN数据结构的地质结构模型转换为基于CPG的地质结构模型，最后基于CPG的地质结构模型进行属性赋值和随机模拟，建立在地质界面约束下的结构-属性一体化三维地质模型。A.3.2 不规则三角网格-八叉树（TIN-Octree）以TIN表达三维地质对象的表面，用于实现可视化与拓扑关系表达，以Octree表达其内部结构，用指针建立TIN和Octree之间的联系。这种混合数据结构集中了TIN和Octree的优点，提高了拓扑关系搜索有效性，还能充分利用映射和光线跟踪等可视化技术。缺点是Octree数据必须随TIN数据的变化而改变，否则会引起指针混乱，导致数据维护困难。A.3.3 八叉树-四面体（Octree-TEN）TEN适合于表达对象内部复杂的破碎结构，而Octree适合于表达对象的表面不规整特征。把这两种数据结构模型有机结合起来，并用一棵经过有机集成的Octree来表达，能够形成统一的三维数据结构。对于Octree-TEN混合数据结构，通常采用Octree表达对象的整体，包括表面及内部的整体，并在Octree的特殊标识结点内嵌入TEN格网，表达对象内部的破碎细节部分。A.3.4 不规则三角网格-广义三棱柱（TIN-GTP）通常是采用TIN连接相邻剖面轮廓线，并建立钻孔或其他探测工程之间的拓扑网络，而采用GTP构建地质对象实体的组成单元。在用 TIN 连接相邻剖面轮廓线时引入两条约束：其一是只能将相邻同层的两个地质体的上端点相连，不能错位；其二是用GTP表达矿体的内部结构，层位上界面的三角形端点须与下界面的三角形端点对应连接。A.3.5 不规则三角网格-块体（TIN-Block）TIN用于构建地质对象的界面，在界面的约束下，用Block填充和表达相应地质对象内部的细节和属性变化。为提高边界区域的模拟精度，可按某种规则对Block进行细分，该模型每一次开挖或地质边界的变化都需进一步分割块体，即修改一次模型，实用效率不高。B B 附录B （资料性）空间插值算法 B.1 间插值算法的基本原理 属性建模主要依据有限的取样分析数据，在没有数据的区域可采用空间插值算法，模拟三维地质对象的属性分布与变化规律。插值主要是依据己知样品数据对地质体相关的一些属性，包括元素品位、体重和矿体厚度等在未知位置的值进行插值。空间插值的基础是空间自相关性，即距离越近的事物越相似。B.2 距离幂次反比法（Inverse Distance Weighted Method，IDW）IDW广泛应用于矿床地质研究，是一种多元插值方法，假定区域化变量之间存在相关性并且这种相关性可以定量地表示为已知样点与待估点之间的距离的幂次成反比，通过已知样点的值计算待估点的值。计算公式为：iniiZ1*XBZ (B.1)式中：Z*(B)待估点的属性值；Z(Xi)为已知样点的属性值；i 已知样点的权重。依据IDW法的基本思想，确定权重i的方法为：nikikiidd11/1 (B.2)式中：kid 待估点与已知样点之间的距离；k id的幂指数，其取值由具体的研究情况确定，通常它可以取1、2、3等整数。IDW法还有一个重要的特点就是，各样点的权重之和为1，对于待估点的估计值是待估点属性真值的无偏估计，多数情况下都能给出一个较合理的估计值。B.3 克立格法（Kriging）克里格法是地统计学的主要内容之一，从统计意义上讲是从变量相关性和变异性出发，在有限区域内对区域化变量的取值进行无偏、最优估计的一种方法；从插值角度讲是对空间分布的数据求线性最优、无偏内插估计的一种方法。克里格法的适用条件是区域化变量存在空间相关性。克里格法涉及三个重要的概念。一是区域化变量，二是协方差函数，三是变异函数。B.3.1 区域化变量 一个变量呈空间分布时称之为区域化变量，反映了空间某种属性的分布特征。区域化变量具有两个重要的特征。一是区域化变量Z(x)是一个随机函数，它具有局部的、随机的、异常的特征；其次是区域化变量具有一般的或平均的结构性质，即变量在点x与偏离空间距离为h的点x+h处的随机量Z(x)与Z(x+h)具有某种程度的自相关，而且这种自相关性依赖于两点间的距离h与变量特征。B.3.2 协方差函数 协方差又称半方差，是用来描述区域化随机变量之间的差异的参数。在概率理论中，随机向量X与Y的协方差被定义为：EYYEXXEYXov,C (B.3)区域化变量Z(x)在空间点x和x+h处的两个随机变量Z(x)和Z(x+h)的二阶混合中心矩定义为Z(x)的自协方差函数，即：hxZExZEhxZxZEhxZxZov,C (B.4)设区域化变量Z(x)满足二阶平稳假设，即随机函数Z(x)的空间分布规律不因位移而改变，h为两样本点空间分隔距离，Z(xi)为Z(x)在空间位置xi处的实测值，Z(xi+h)是Z(x)在x 处距离偏离h的实测值 hNi,2,1，根据协方差函数的定义公式，可得到协方差函数的计算公式为：hxhxZxxZhNhciihNiiiZ-Z-11*(B.5)N(h)是分隔距离为h时的样本点对的总数，ixZ和h