矿床建模理论方法与应用课件.ppt

1、矿床建模理论方法与应用矿床建模理论方法与应用研究生课程研究生课程Mine Geological Modeling and Its Visualization 矿床构模理论方法与实用技术矿床构模理论方法与实用技术 概概 述述地质模型建造方法地质模型建造方法估值方法及其应用估值方法及其应用示例示例概概 述述 应用计算机技术优化矿山设计和进行矿山生产管应用计算机技术优化矿山设计和进行矿山生产管理是现代采矿工程技术发展的主要特点之一。用计理是现代采矿工程技术发展的主要特点之一。用计算机分析和解决采矿工程问题，首先要建立矿床的算机分析和解决采矿工程问题，首先要建立矿床的计算机表示，即矿床地质模型。计算机

2、表示，即矿床地质模型。概概 述述矿床地质模型矿床地质模型 矿床地质结构的矿床地质结构的数字化描述数字化描述。矿床地质结构是。矿床地质结构是构成矿床的结构元素及其空间关系的总和。将开采构成矿床的结构元素及其空间关系的总和。将开采区域内的区域内的矿床地质信息矿床地质信息(位置、结构、分布特征等位置、结构、分布特征等)转换成可为转换成可为计算机识别及运算的数字化模型计算机识别及运算的数字化模型是采矿是采矿软件的基础。软件的基础。概概 述述概概 述述矿床地质模型一般包括矿床地质模型一般包括：2地形模型（原始地形、开采中的动态地形）地形模型（原始地形、开采中的动态地形）2矿床结构模型（矿床位置、厚度、结

3、构等）矿床结构模型（矿床位置、厚度、结构等）2矿床质量模型等矿床质量模型等矿床地质模型的建模基础矿床地质模型的建模基础 是所有与矿床相关的地质信息是所有与矿床相关的地质信息,主要包括地质勘主要包括地质勘探报告。探报告。建模的主要方法：建模的主要方法：有块段法、实体法等；有块段法、实体法等；估值的主要方法：估值的主要方法：2地质统计学方法地质统计学方法 GeostatisticsGeostatistics2距离加权法距离加权法 2三角剖分法三角剖分法概概 述述建模的主要过程建模的主要过程 概概 述述建模的主要过程建模的主要过程 包括数据准备与处理、估值方法选择、二维模包括数据准备与处理、估值方法

4、选择、二维模型（地形、矿床结构、质量）建立、三维地质模型型（地形、矿床结构、质量）建立、三维地质模型的生成、统计分析与绘图等阶段。的生成、统计分析与绘图等阶段。1.30 1.30（0.650.65）0.250.25（1.331.33）2.402.40（0.200.20）0.650.65矿床地质模型的构造方法矿床地质模型的构造方法矿床地质模型构模技术矿床地质模型构模技术2块段构模法块段构模法2实体构模法实体构模法2断面构模法断面构模法2表面构模法表面构模法矿床地质模型构模技术的实用性：矿床地质模型构模技术的实用性：2块段构模技术适用于侵染状矿床或规模足够大且形状比较块段构模技术适用于侵染状矿床或

5、规模足够大且形状比较规则的矿床和简单开采环境；规则的矿床和简单开采环境；2实体构模技术适用于各种矿床和各种开采环境以及对模型实体构模技术适用于各种矿床和各种开采环境以及对模型要求较高的场合；要求较高的场合；2断面构模技术也是一种实用性强的构模技术，适用于对模断面构模技术也是一种实用性强的构模技术，适用于对模型要求不太高的场合；型要求不太高的场合；2表面构模技术一般只适用于层状矿床和露天开采环境表面构模技术一般只适用于层状矿床和露天开采环境矿床地质模型的构造方法矿床地质模型的构造方法块段构模法块段构模法2固定尺寸的块段模固定尺寸的块段模型型2可变尺寸块段可变尺寸块段 在地质解释的方向在地质解释的

6、方向按任何尺寸把涉及到的按任何尺寸把涉及到的标准块段再细分成更小标准块段再细分成更小的立方块，称为子块段的立方块，称为子块段块段构模技术不仅能表块段构模技术不仅能表示品位或质量的细致变示品位或质量的细致变化，而且能精确模拟矿化，而且能精确模拟矿体边界体边界矿床地质模型的矿床地质模型的构造方法构造方法实体构模法实体构模法2传统的块段构模方法所存在的问题：传统的块段构模方法所存在的问题：用一个简单的模型和构造过程同时表达用一个简单的模型和构造过程同时表达边界和品位或质量边界和品位或质量的分布的分布，块段模型是表达品位或质量三维空间分布的最佳，块段模型是表达品位或质量三维空间分布的最佳技术，但不是表

7、达边界的最佳技术，原因在于描述地质或技术，但不是表达边界的最佳技术，原因在于描述地质或开采边界的自然途径不是一组离散化块段，但不是表达边开采边界的自然途径不是一组离散化块段，但不是表达边界的最佳技术，原因在于描述地质或开采边界的自然途径界的最佳技术，原因在于描述地质或开采边界的自然途径不是一组离散化块段，而应该是由若干个平面或断面上的不是一组离散化块段，而应该是由若干个平面或断面上的一系列线段所构成的多边形网格，而且所需的存储空间也一系列线段所构成的多边形网格，而且所需的存储空间也要少得多。要少得多。2因此，近十年来，采用多边形网格描述地质和开采过程形成的因此，近十年来，采用多边形网格描述地质

8、和开采过程形成的形体边界、而用传统的块段模型描述形体内部的品位或质量的形体边界、而用传统的块段模型描述形体内部的品位或质量的分布的所谓实体构模技术获得了广泛重视分布的所谓实体构模技术获得了广泛重视矿体顶板矿体底板矿体的边界面顶底板边界线合并矿体验证原始钻孔数据用户自定义剖面根据剖面和钻孔生成地层表面缝合表面，生成实体模型矿床地质模型的构造方法矿床地质模型的构造方法断面构模法断面构模法断面构模技术正是再现标准的手工方法的计算机断面构模技术正是再现标准的手工方法的计算机矿床构模技术，即通过平面图或剖面图来描述矿床，矿床构模技术，即通过平面图或剖面图来描述矿床，记录地质信息，其特点是将三维问题二维化

9、，大大简记录地质信息，其特点是将三维问题二维化，大大简化了模型的设计和程序的编制，同时在地质描述上它化了模型的设计和程序的编制，同时在地质描述上它也是最方便、适用性最强的一种构模技术，但它在矿也是最方便、适用性最强的一种构模技术，但它在矿床的表达上是不完整的，往往需要同其它构模方法配床的表达上是不完整的，往往需要同其它构模方法配合使用。合使用。矿床地质模型的构造方法矿床地质模型的构造方法表面构模法表面构模法表面构模可以设想成在一表面构模可以设想成在一系列数据点上铺设一个系列数据点上铺设一个“覆盖覆盖面面”的过程的过程14煤2表面构模方法：表面构模方法：等高线（矿图）模型等高线（矿图）模型网格模

10、型网格模型三角网模型等（最常用的表面构模技术）三角网模型等（最常用的表面构模技术）表面模型多用于层状矿床构模，对于层状矿床，表面模型多用于层状矿床构模，对于层状矿床，一般先生成各岩层接触界面或厚度在模型域上的表面一般先生成各岩层接触界面或厚度在模型域上的表面模型，然后根据岩层间的截割和切错关系通过模型，然后根据岩层间的截割和切错关系通过“修剪修剪”、“优先级次序覆盖优先级次序覆盖”或算术和逻辑运算的方法对或算术和逻辑运算的方法对各岩层接触界面或厚度进行精确修饰。各岩层接触界面或厚度进行精确修饰。地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用地质勘探所获得的矿床信息是离散分布的勘探样地质勘探所

11、获得的矿床信息是离散分布的勘探样品点（钻孔）。所谓的地质变量估值就是人们应用一品点（钻孔）。所谓的地质变量估值就是人们应用一定的估值方法定的估值方法 插值方法对勘探范围内的矿床状况插值方法对勘探范围内的矿床状况依据这些离散信息进行判断和描述。依据这些离散信息进行判断和描述。A1n234niiiZRZ1*估值基本原理估值基本原理地质变量的估值方法地质变量的估值方法2线性插值方法线性插值方法距离平均法距离平均法三角形法三角形法多边形法多边形法2非线性插值方法非线性插值方法距离加权法距离加权法地质统计学方法地质统计学方法多项式插值法多项式插值法样条函数插值法样条函数插值法地质模型估值方法及其应用地质

12、模型估值方法及其应用地质变量的估值方法地质变量的估值方法2线性插值方法线性插值方法距离平均法距离平均法三角形法三角形法多边形法多边形法z1z2z3Z*=(z1+z2+z3)/3z1z2z4z3z5Z*=1/n*(z1+z2+zn)z1z2Z*d1d2Z*=z1+(z2-z1)/(d1+d2)*d1地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用地质变量的估值方法地质变量的估值方法2非线性插值方法非线性插值方法距离加权法距离加权法niiiZRZ1*A1n234niNiNiddiR11N=1，距离 反比法N=2，距离平方反比法地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用地质统计学估值的基本原理

13、地质统计学估值的基本原理根据地质变量的空间变化特征根据地质变量的空间变化特征-相关性相关性与与随机性随机性研究地质变量的特征。这种随机性反映出区域化变量研究地质变量的特征。这种随机性反映出区域化变量的结构性。的结构性。地质统计学地质统计学：以以区域化理论区域化理论为基础，以为基础，以变异函数变异函数为基本为基本工具，研究那些在空间分布上既具有随机性又具有工具，研究那些在空间分布上既具有随机性又具有结构性结构性的自的自然现象的科学。然现象的科学。2区域化变量区域化变量Z(x)x(xu,xv,xw)uvwx是随机场中的一个点是随机场中的一个点其观测值其观测值z(x)是空间点是空间点x的函数，以的函

14、数，以xu,xv,xw为自为自变量的函数变量的函数地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法估值的基本原理普通克立格法估值的基本原理2 变差函数（变差函数（variogram）（h）定义为区域化变量在定义为区域化变量在x x与与x+hx+h处的值处的值z(x)z(x)、z(x+h)z(x+h)的差的方差的一半：的差的方差的一半：2)()(21)(hxZxZEhZ(x)Z(x+h)xx+h 用于定量描述间距为用于定量描述间距为h h的区域化变量间的差异程度，它是一的区域化变量间的差异程度，它是一个与位置个与位置x x 无关而与间距无关而与间距h h相关的函数。相关的函数。)(h

15、)()(21)(hxZxZVarh地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用地质统计学估值的地质统计学估值的基本原理基本原理2 变差函数（变差函数（variogram）（h）用于定量描述间距为用于定量描述间距为h h的区的区域化变量间的差异程度，它是一域化变量间的差异程度，它是一个与位置个与位置x x 无关而与间距无关而与间距h h相关相关的函数。的函数。)(h地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用变差函数与协方差函数的关系变差函数与协方差函数的关系（h）=C（0）-C（h）变差函数的参数变差函数的参数2变程变程a2C0为块金为块金2基台值基台值C0+C变差函数的意义变差函数的

16、意义2区域化变量在某方向的变程区域化变量在某方向的变程a a内，任何两点的变量值内，任何两点的变量值Z(x)Z(x)与与Z(x+h)Z(x+h)都是空间相关的，其相关程度随两点间的都是空间相关的，其相关程度随两点间的距离增大而减弱（距离增大而减弱（C C0 0+C+C。-（h h）2当当|h|=ah|=a时转向不存在空间相关性，亦即变异程度达到时转向不存在空间相关性，亦即变异程度达到最大值最大值（h h）=C=C（0 0）=C=C0 0+C+C。，。，变量间相互没有影响了变量间相互没有影响了（h h）（h h）C C（h h）C0C C（0 0）a地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应

17、用实验变差函数的计算与理论拟合实验变差函数的计算与理论拟合2实验变差函数的计算公式如下：实验变差函数的计算公式如下：式中：式中：h-滞后距；滞后距；N(h)-N(h)-滞后距为滞后距为h h时的样品对数；时的样品对数；*(h)-(h)-滞后距为滞后距为h h时的实验变差函数值。时的实验变差函数值。根据不同的滞后距根据不同的滞后距h h，求得相应的实验变差函数值求得相应的实验变差函数值*(h)(h)，就可绘制实验变差函数图就可绘制实验变差函数图（h h）C0*(h)ah*)(12*)()()(21)(hNiiihxZxZhNh地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用实验变差函数的计算与理

18、论拟合实验变差函数的计算与理论拟合2实验变差函数的理论模型实验变差函数的理论模型球模型球模型高斯模型高斯模型 （h）=C1-exp(-h2/a2)指数模型指数模型 （h）=C1-exp(-h/a)ahCCahahahCChh,0,2123(0,0)(030切线斜率 3C/2a3a3a地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用变差函数的结构性变差函数的结构性对某个区域化变量的结构分析就是对变差函数在对某个区域化变量的结构分析就是对变差函数在不同方向、不同尺度上理论模型的结构进行套合处理不同方向、不同尺度上理论模型的结构进行套合处理，以形成总的理论模型。，以形成总的理论模型。（h）=0（h）

19、+1（h）+2（h）+.带状相异性带状相异性几何相异性几何相异性地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary Kring)2对某个区域化变量的观测值对某个区域化变量的观测值Z Zv v的估计值的估计值Z Zv v*偏差偏差:=Z Zv v-Z Zv v*2所有块段总的偏差值的平均值为零所有块段总的偏差值的平均值为零 EZ Zv v-Z Zv v*=02估计方差即误差平方的期望值估计方差即误差平方的期望值:E E2 2=Var(Z Zv v-Z Zv v*)=E(Z Zv v-Z Zv v*)2 最佳估计方法最佳估计方法

20、 估计方差最小估计方差最小 普通克立格法普通克立格法niiiZZ1*求的权系数即可获得最佳估计值地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary Kring)2采用拉格朗日乘数法求解如下问题：采用拉格朗日乘数法求解如下问题：F=E E2 2-2-2（-1 -1)2求解方程组：求解方程组：nii1或或地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary Kring)2采用拉格朗日乘数法求解如下问题：采用拉格朗日乘数法求解如下问题：F=E E2 2-2-2（-

21、1 -1)2求解方程组：求解方程组：nii1得出估计方差值：得出估计方差值：地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary Kring)2求解方程组转换成矩阵得形式：求解方程组转换成矩阵得形式：得出估计方差值：得出估计方差值：地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用矩阵形式：矩阵形式：普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary Kring)2应用实例应用实例1 1地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary

22、Kring)2应用实例应用实例1 1地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用普通克立格法普通克立格法(Ordinary Kring)Ordinary Kring)2应用实例应用实例2 2地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用距离加权法距离加权法2主要考虑到距离对估计值得影响作用主要考虑到距离对估计值得影响作用niNimiiNidZdZ11*1*1 问题：问题：估值影响区域如何确定估值影响区域如何确定幂指数幂指数N=N=？估值效果如何度量？估值效果如何度量？地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用距离加权法距离加权法2估值影响区域如何确定估值影响区域如何确定应用克立格方

23、法求出估值变量的实验变异函数变程，作为估应用克立格方法求出估值变量的实验变异函数变程，作为估值影响半径值。值影响半径值。地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用距离加权法距离加权法2幂指数N=？2估值效果如何度量？应用估值交叉检验来获得最佳幂指数应用估值交叉检验来获得最佳幂指数N N的的值以及度量估值的精度值以及度量估值的精度R12地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用距离加权法距离加权法2幂指数N=？地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用方法对比方法对比地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用趋势面法趋势面法2一次趋势面2二次趋势面26524321),(y

24、cxycxcycxccyxfniiiizyxfQ12min),(设插值点设插值点P P0 0(x(x0 0,y,y0 0)附近有附近有n n个参与插值计算样本点个参与插值计算样本点P Pi i(x(xi i,y,yi i)(i=1,2,)(i=1,2,n),n)，其样本值为其样本值为z zi i。应用加权最小二乘拟应用加权最小二乘拟合法进行插值，首先选择二次多项式曲面作为拟合曲面：合法进行插值，首先选择二次多项式曲面作为拟合曲面：根据最小二乘原理有：)6,5,4,3,2,1(0jcQj 地质模型估值方法及其应用地质模型估值方法及其应用14底-1插值曲面F1插值曲面14底-3趋势面法地质模型示例

25、地质模型示例1.1.以霍林以霍林河露天矿矿河露天矿矿床构模为例床构模为例介绍构模方介绍构模方法、过程法、过程关键技术关键技术R系统界面设计系统界面设计R数据库设计与处理R矿床地质模型估值与建模R矿床可视化与绘图R采矿空间动态发展模型系统界面设计开发平台开发平台 Windows，VB，AutoCAD多文档界面多文档界面 文本文本 数据库表数据库表 图形图形菜单菜单 工具栏工具栏所有模块间数据的传输、所有模块间数据的传输、文件共享、运行文件共享、运行 数据库设计与处理R数据类型数据类型原始数据：钻孔及煤层空间位置信息、勘探煤样煤质原始数据：钻孔及煤层空间位置信息、勘探煤样煤质化验、地形测量数据、地

26、质构造等；化验、地形测量数据、地质构造等；处理后数据：处理后数据：煤层合并数据、煤质综合数据、统计煤层合并数据、煤质综合数据、统计分析数据等分析数据等R 文件格式文件格式 Microsoft AccessMicrosoft Access（*.MDB.MDB）数据库文件格式）数据库文件格式 所有各个表、关系、索引、查询甚至宏、所有各个表、关系、索引、查询甚至宏、VBAVBA代码等代码等均放在一个文件中，并且与其它均放在一个文件中，并且与其它officeoffice软件有很好的接软件有很好的接口，十分便于管理和日常维护口，十分便于管理和日常维护数据库设计与处理R数据库结构数据库结构钻孔钻孔煤层空间

27、位置信息煤层空间位置信息勘探煤样煤质化验勘探煤样煤质化验煤质综合数据煤质综合数据统计分析数据等统计分析数据等数据库设计与处理R数据库结构数据库结构钻钻孔孔号号煤煤层层号号样样品品号号勘勘探探类类别别取取样样深深度度取取样样厚厚度度分分析析基基水水分分干干基基灰灰分分可可燃燃基基挥挥发发分分干干基基全全硫硫分分析析基基弹弹筒筒发发热热量量可可燃燃基基高高位位发发热热量量可可燃燃基基弹弹筒筒发发热热量量19-95-01141 生产勘探30.81.3911.6551.3650.71.4310.9925.4519-95-02141 生产勘探31.542.2317.5224.3750.5.3616.04

28、25.6319-95-02142 生产勘探35.54420.0818.4647.45.3318.6428.5219-95-02143 生产勘探39.54414.4621.2147.39.4219.6529.0619-95-02144 生产勘探42.012.4614.4434.148.63.4116.3928.9711-1014精查报告49 3.17 25.278.0449.12-14835-1-1钻钻孔孔号号勘勘探探类类别别取取样样厚厚度度分分析析基基水水分分干干基基灰灰分分可可燃燃基基挥挥发发分分干干基基全全硫硫分分析析基基弹弹筒筒发发热热量量可可燃燃基基高高位位发发热热量量应应用用基基低低

29、位位发发热热量量13-12精查报告15.6119.7415.8745.1-119.181 28.32903 14.9261230-S15精查报告10.4216.8478716.21092 47.44323.241286 20.21274 28.98802 15.2410330-S5精查报告9.1720.994712.15902 47.19946.387699 20.22612 29.10019 16.0576532-S12精查报告11.617.5375911.04586 46.43552.2 21.2988928.9739 16.2156633-S6精查报告14.3920.561214.787

30、32 52.78566.2442808 19.52502 28.81844 15.3820333-S1精查报告15.1116.7577519.8713147.1853.3284514 19.69164 28.95066 14.8244233-S11精查报告8.3714.8895618.47325 46.49053.3084708 19.8736128.6231 14.59468煤煤层层号号指指标标名名称称最最大大值值最最小小值值平平均均值值方方差差标标准准偏偏差差有有效效数数据据个个数数6取样厚度16.18.68.26241423.042174.800226296分析基水分24.3659713

31、.3999119.701829.9712673.157731296干基灰分31.849.04177317.1551530.627025.534169296可燃基挥发分57.2249543.5713946.687367.3689682.714584296干基全硫.387699.2.30854294.64599E-03.068161586分析基弹筒发热量 21.2988915.7353619.613532.0981881.448512106可燃基高位发热量 29.1001927.9001528.62246.1487809.3857213106应用基低位发热量 16.2156612.3536714.

32、914851.0773611.0379610钻孔号X坐标Y坐标底板标高煤层厚度 可采纯煤厚度小夹矸厚度大夹矸个数28-137597.6267870.87829.6922.6519.583.07028-1039411.1265270.32612.927.552.810.35127-1439870.5265677.86738.0415.94.150.242数据库功能与处理R数据库功能数据库功能一般功能：一般功能：建库、录入、编辑、查询、报表、统计、回归、图表等功能建库、录入、编辑、查询、报表、统计、回归、图表等功能高级功能：高级功能：查询：查询：指定查询条件指定查询条件 SQLSQL语句查询语句查

33、询统计功能：数理统计：数理统计 概率统计概率统计 回归分回归分析析数据库功能与处理R数据处理数据处理 煤质综合处理煤质综合处理 数理统计数理统计 异常值处理异常值处理 指标换算指标换算 以取样厚度加权处理以取样厚度加权处理 煤质模型煤质模型 煤质评价煤质评价 煤层综合处理煤层综合处理 R 数据审议数据审议 按最小选采厚度（按最小选采厚度（H Hmaxmax=1m=1m）煤层的综合处）煤层的综合处理理 煤层模型煤层模型 煤层评价煤层评价R分煤层、分矸石层统计分析分煤层、分矸石层统计分析 煤层结构评价R 可采煤层厚度可采煤层厚度 剥采比剥采比 含矸率等含矸率等 网格化处理网格化处理 等值线绘制等值

34、线绘制 开采技术评价开采技术评价估值方法与矿床地质模型估值方法与矿床地质模型R 矿床地质模型矿床地质模型 将露天开采区域内的矿床地质信息将露天开采区域内的矿床地质信息(位置、结构、分布位置、结构、分布特征等特征等)转换成可为计算机识别及运算的数字化模型，转换成可为计算机识别及运算的数字化模型，它是采矿软件的基础。它是采矿软件的基础。地形模型地形模型 矿床结构模型矿床结构模型 矿床质量模型矿床质量模型块段构模法块段构模法 表面模型表面模型估值方法与矿床地质模型估值方法与矿床地质模型R 矿床地质模型建模方法矿床地质模型建模方法 块段构模法块段构模法 距离距离N N次幂加权法次幂加权法 煤层结构算量

35、煤层结构算量 煤质预煤质预测测表面构模表面构模 裁剪曲面造型裁剪曲面造型 外部形态三维显示外部形态三维显示 绘图绘图R 距离距离N N次幂加权法原理次幂加权法原理niNimiiNidZdZ11*1*1估值方法与矿床地质模型估值方法与矿床地质模型R距离距离N N次幂加权法实施优化次幂加权法实施优化估值影响域的确定估值影响域的确定合理参估点的选择合理参估点的选择交叉检验与幂指数N的确定)(12*)()()(21)(hNiiihxZxZhNhZZ*N误误差差估值方法与矿床地质模型估值方法与矿床地质模型 -实施过程实施过程边边界界处处理理地地形形模模型型二维估值二维估值等值线图绘制等值线图绘制数据源：

36、矿床地质模型数据源：矿床地质模型软软 件：件：SUFER过过 程：程：绘制等值线图绘制等值线图显示等值线图显示等值线图输出等值线图输出等值线图矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图等值线图绘制等值线图绘制数据源：矿床地质模型数据源：矿床地质模型软软 件：件：SUFER过过 程：程：绘制等值线图绘制等值线图(模块名：模块名：TOPO.EXE)TOPO.EXE)；显示等值线图显示等值线图(模块名：模块名：VIEW.EXE)VIEW.EXE)；输出等值线图输出等值线图(模块名：模块名：PLOT.EXE)PLOT.EXE)；矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 原理原理地质界面由被断层切错而成的若干个断片组成，

37、地质界面地质界面由被断层切错而成的若干个断片组成，地质界面断片可由其插值曲面沿着与其它地质界面断片插值曲面的断片可由其插值曲面沿着与其它地质界面断片插值曲面的交线经多次裁剪而来，因此，地质界面断片可采用裁剪曲交线经多次裁剪而来，因此，地质界面断片可采用裁剪曲面表示；面表示；地质界面断片可采用具有上覆和下伏岩层断块出露信息的地质界面断片可采用具有上覆和下伏岩层断块出露信息的裁剪曲面完整地表示裁剪曲面完整地表示构造地质界面断片的插值曲面是表面模型的基础构造地质界面断片的插值曲面是表面模型的基础矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 构造插值曲面方法构造插值曲面方法 加权趋势面与残差叠加法加权趋势面与残差

38、叠加法 构造地质界面断片的插值曲面，构造地质界面断片的插值曲面，反映样本数据的局部变化特征和样本数据的趋势性变化特反映样本数据的局部变化特征和样本数据的趋势性变化特征征 加权趋势面与残差叠加法原理加权趋势面与残差叠加法原理1)计算插值点的值),(),(0000yxgyxfz（5.5）通过改变样本的权重qi，可对拟合的趋势面进行调整，进而调整插值曲面，这是一种插值曲面可调、使用灵活的插值方法。由此可以生成各个地质单元的原始表面,即称作地质界面的插值曲面。1)根据实际情况选择一次多项式或二次多项式 f(x,y)，使之满足 niiiiizyxfqQ12min),(（5.1）的多项式曲面 f(x,y)

39、即为样本数据的加权拟合趋势面。根据最小二原理有0jcQ（5.2）上式是以 f(x,y)的系数为变元的方程组，解此方程组，获得加权拟合趋势面f(x,y)，则 f(x0,y0)为插值点 P 的趋势面拟合值。2)求出各样本的残差niyxfzgiiii,.,2,1),(（5.3）3)根据样本的残差应用距离加权平均法计算出插值点的残差00)()(),(1100iiiniiniiidgddwgdwyxg（5.4）矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 矿床几何模型构造过程矿床几何模型构造过程1414煤断块煤断块(实体部分实体部分)14-1)14-1是由断片是由断片1414底底-1-1、1414顶顶-1-1、地表

40、面和地表面和F1F1断层面组合构成断层面组合构成 断块实体模型的构成断块实体模型的构成矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 矿床几何模型构造过程矿床几何模型构造过程（1）经过地质不同单元经过地质不同单元间的相互裁剪作用，形成间的相互裁剪作用，形成地质单元断片地质单元断片 断片断片1414底底-1 1 断块的裁剪过程断块的裁剪过程（2）由地质断片组合由地质断片组合形成地质段块实体形成地质段块实体（3）由不同断块实体）由不同断块实体形成矿床几何模型形成矿床几何模型矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 矿床三维显示矿床三维显示 AutoCAD 平台平台LISP 编编程实现矿床程实现矿床三维图形的三维图形的显

41、示显示矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 矿床三维显示矿床三维显示 不同煤层不同煤层的编辑、渲的编辑、渲染、着色、染、着色、消阴、旋转、消阴、旋转、采光等的采光等的屏幕显示与屏幕显示与输出输出21煤17煤14煤矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 矿床三维显示矿床三维显示10煤矿床可视化与绘图矿床可视化与绘图 地质剖切图制作地质剖切图制作R 定义剖切面：平面或任意的曲面，多边形区域定义剖切面：平面或任意的曲面，多边形区域R 定义被剖切的结构元素：如煤层号。定义被剖切的结构元素：如煤层号。R 绘制被剖切的结构元素在剖切面上的出露线或出露区域绘制被剖切的结构元素在剖切面上的出露线或出露区域14底-1插值曲面F1插值曲面14底-114底-3地质模型示例地质模型示例14底-114底-3地质模型示例地质模型示例