何貞健

　　（福州市國土資源測繪隊，福建 福州 350011）

       摘要：針對礦產資源儲量管理中動態監管難度大、數據質量低的問題，根據儲量管理部門對礦山日?？碧脚c開發工作的監管需求，設計開發了固體礦產資源儲量三維動態管理系統。介紹了系統定位、系統功能和系統體系結構，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺實現了系統開發，并以龍巖市馬坑鐵礦資源儲量三維模型數據為例進行系統驗證，系統達到了數據直觀可視、儲量估算便捷、監管比查有據的應用效果。

　　關鍵詞：三維地質建模；三維可視化；資源儲量；動態管理

　　中圖分類號：TP39; P628文獻標識碼：ADOI10.19358/j.issn.16747720.2016.20.026

　　引用格式：何貞健. 固體礦產儲量三維動態管理系統的設計與實現［J］.微型機與應用，2016,35（20）：9395.

0引言

　　近年來，我省在礦政管理信息化建設方面做了大量工作，具備了一定的基礎。但儲量管理仍存在動態監管難度大、數據質量低的問題［12］，表現在：(1）礦產資源儲量基礎數據復雜，依靠常規管理手段，基層管理人員難以對礦山具體開采變化情況進行比對、核查；(2）“一帳三圖”的質量難以保證，儲量年度統計和“三率”考核數據失真；(3）礦山提交的數據缺少連續性，可靠性較低，難以實現對礦產資源儲量的動態、精細、規范化管理。礦產資源儲量基礎數據具有真三維、動態變化的特征，具有極高的幾何形態和空間關系復雜性，依靠常規管理手段，難以實現對礦產資源儲量的動態、精細、規范化管理［3-6］。目前數字礦山逐步由二維向三維發展，三維地質建模與可視化技術是構建數字礦山的關鍵技術之一［7-8］。為適應綠色礦政管理要求，提升礦產資源儲量管理信息化水平，促進儲量管理方式的根本性轉變，運用三維地質模型與可視化技術已成為必然選擇。本文基于龍巖市馬坑鐵礦地質礦產基礎數據，設計開發出固體礦產資源儲量三維動態管理系統，可實現資源儲量估算、空間分析、儲量動態監管的三維可視化、智能化和精細化。

1系統設計

　　1.1系統定位

　　固體礦產資源儲量三維動態管理系統是面向相關儲量管理部門的需求，基于礦山三維資源儲量模型數據庫，以三維虛擬空間為背景，集成三維地質建模、WebGIS等技術，采用3DMine和ArcGIS平臺二次開發出來的一個交互式半智能化的儲量三維空間信息管理系統。系統以主流三維礦業軟件生產的三維模型為主要輸入數據，同時兼容AutoCAD、南方CASS、MapGIS等礦山常用軟件的數據格式。系統首先能夠實現三維模型可視化：直觀展現探礦程、礦區地形、礦山地質體、礦產資源儲量、礦石質量等空間信息；其次能夠輔助儲量動態監管：通過礦山儲量三維空間模型，直觀展現礦體探采對比情況及儲量數據動態變化情況，降低管理工作難度，提高儲量動態檢測數據的可靠性、準確性，夯實儲量管理工作基礎；最后能夠提供數據支撐：集成礦山開采回采率和不同礦種綜合利用率的計算方法，為礦山年度統計、“三率”指標考核以及價款評估和資源補償費征收等礦政管理工作提供真實可靠的數據支撐。

　　1.2系統功能設計

　　根據系統定位，將系統功能劃分為數據匯交、動態核查、統計分析、報表輸出、綜合查詢、系統管理6個功能模塊。（1）數據匯交：實現對礦山提交儲量動態數據的網絡匯交；（2）動態核查：是本系統的重點部分，實現對礦山提交的儲量動態數據進行詳細的核查；（3）統計分析：可對某個行政區域內的儲量變化情況進行統計，同時也可對某個礦山的歷年儲量數據進行統計分析；（4）報表輸出：主要是對礦山提交的儲量報表從數據庫中查詢調閱；（5）綜合查詢：可對相關的礦山的基本信息、儲量評審情況及礦山分布情況進行查詢；（6）系統管理：用于系統用戶權限管理與系統參數設置。系統功能結構如圖1所示。

　　1.3系統體系結構

　　以計算機軟硬件環境與網絡通信平臺為依托，以礦產（礦山）資源數據為基礎，采用B/S模式架構，基于3DMine、ArcGIS、.NET技術平臺，構建固體礦產儲量動態管理系統，實現信息共享、數據服務、業務監管，通過局域網和政務網進行信息發布，同時為礦政管理相關應用提供服務接口，與礦政綜合管理進行有效銜接。系統以信息化標準規范體系、數據交換體系及安全體系為保障，標準體系包括數據規范、服務規范和應用規范，交換體系則包括數據、應用和服務的綜合交換。系統總體架構如圖2所示，可劃分為基礎層（網絡層）、核心數據層、平臺層和應用層4個層次：（1）基礎層（網絡層）為硬件、軟件和網絡基礎設施；（2）核心數據層則由基礎類數據庫、專業類數據庫、管理類數據庫、文檔資料數據庫等組成；（3）平臺層是基于關鍵軟件技術平臺對各類業務功能需求進行服務封裝，以服務的方式提供給應用層服務支撐，并與之交互；（4）應用層則是基于平臺層開發各項業務應用，應用范圍包括固體礦產三維儲量動態管理系統、相關礦政管理應用接口等。

2系統實現及應用

　　2.1系統實現

　　以計算機軟硬件環境與網絡通信平臺為依托，以信息化標準規范體系、數據交換體系及安全體系為保障，采用B/S模式，以三維虛擬空間為背景，基于3DMine和ArcGIS平臺開發出了固體礦產資源儲量三維動態管理系統［9-11］。圖1中涉及的系統功能模塊已都實現。

　　2.2系統應用效果

　　針對資源儲量管理中動態監管難度大、數據質量低的問題，系統提供數據管理、查詢統計、動態核查三大部分功能。（1）能夠實現三維模型可視化：直觀展現礦山地質體、探礦工程、開拓系統、礦產資源儲量、礦石質量等空間信息。圖3（a）所示為2014年馬坑鐵礦儲量動用信息，而疊加巷道工程可為必要的現場核實提供準確的位置信息。（2）能夠實現數據網絡化匯交：對資料管理、數據分析、評審備案、動態監管的網絡化集成。圖3（b）所示為在礦山分布圖上掌握宏觀礦山分布信息，明確礦山地理分布位置，可以查看礦山基本信息，還可以調出本礦山的三維模型信息。（3）能夠輔助儲量動態監管：通過礦山儲量三維空間模型，直觀展現礦體探采對比情況及儲量數據動態變化情況，對空間實體、資源儲量、地測資料進行精細化核查，降低管理工作難度，提高儲量動態檢測數據的可靠性、準確性，夯實儲量管理工作基礎。圖3（c）、（d）所示為對儲量的增減情況從三維上和中斷面上進行對比核查，甚至可以加載坑內鉆等探礦工程數據（如圖3（e）所示），查找儲量增加/減少的原因。圖3（f）為三維空間下的礦權范圍檢查。（4）能夠提供數據支撐：集成礦山開采回采率和不同礦種綜合利用率的計算方法，為礦山年度統計、“三率”指標考核以及價款評估和資源補償費征收等礦政管理工作提供真實可靠的數據支撐。系統通過儲量動態三維模型的空間運算，實現資源保有量、動用量、采損量和回采率的自動計算及結果三維可視分析。圖3（g）所示為對馬坑鐵礦2014年資源保有量的計算，在輸出窗口中自動生成保有礦體的位置、形態，同時將各個儲量級別的資源量進行圖文展現。將研究區資源儲量數據三維模型應用于該系統進行功能驗證，能夠滿足要求，同時驗證了系統具有三維直觀可視、儲量估算便捷、數據比查有據的應用效果。

3結論

　　礦產資源儲量基礎數據復雜，依靠常規管理手段難以實現對礦產資源儲量的動態、精細、規范化管理。隨著地球空間信息技術的不斷發展，三維地質建模與可視化技術成為構建數字礦山的一個重要研究方向。本文針對礦產資源儲量管理中動態監管難度大、數據質量低的狀況，根據礦產（礦山）日?？碧脚c開發工作中儲量動態管理需求，基于龍巖市馬坑鐵礦地質礦產基礎數據，以三維虛擬空間為背景開發出了具有實用化前景的固體礦產資源儲量三維動態管理系統，提供數據管理、查詢統計、空間分析、動態核查、回采率考核等功能，達到了數據三維可視、儲量估算便捷、動態監管比查有據的應用效果。該成果可為提升礦產資源儲量管理水平、促進儲量管理方式的根本性轉變提供科學支持與實踐參考。

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