王增科

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴 334224)

富家坞铜矿岩性数据图形化处理的研究应用

王增科

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴 334224)

传统方法在绘制矿床岩性相关的剖切面图件方面，效率低、无法绘制任意剖面图件和三维空间形态分布图等。但随着计算机软硬件技术的进步，如何利用计算机技术快速绘制这类图件成为可能。本文针对富家坞铜钼矿床钻探岩性数据数字化处理及快速成图进行研究，并提出解决的方法。

富家坞铜矿;岩性;数据处理;软件技术;图形化

1 前言

矿床勘探钻孔岩性原始数据以文字性描述为主，因此在利用这些数据绘制与岩性相关的剖切面图件时，传统处理方法要依赖地质人员的经验丰富程度和理论基础扎实程度来勾勒各种岩性的边界。但相关技术人员认识程度不同而得到的结果，也各不相同，同时对大型矿山而言，勘探岩性数据量大，绘制任意剖面岩性图件时，因为数据运算量大，成图效率必将受到限制。随着计算机软件硬件技术的进步，利用计算机技术对勘探钻孔岩性数据进行快速数字化处理、成图成为可能。本文就利用Golden.Voxler、Golden.Surfer三维绘图软件、Ms－Sqlserver数据库软件以及德兴铜矿自主开发的地质测量计算机应用系统对勘探岩性数据处理及成图方面进行研究并给出相应的解决方法。

2 矿床岩性、岩性数据库和研究所需软件介绍

2.1 矿床岩性

富家坞铜钼矿床地层均系震旦系浅变质岩系，此外局部有山沟、山坡有零星第四系残坡积和冲积层分布。震旦系浅变质岩系主要为一套泥砂质与凝灰质混合沉积层。由绢云千枚岩，绿泥绢云千枚、晶凝灰质千枚岩及砂岩、碳质板岩组成。与斑岩矿床有关的成矿母岩主要为花岗闪长斑岩、英安斑岩、石英斑岩等深源－浅成、超浅成小侵入体。地层岩体概为震旦系浅变质岩系和侵入其中的花岗闪长斑岩体，各类脉岩以及相伴生的蚀变岩石［1］。

总体而言，富家坞铜钼矿床的岩性分类相对简单，主要由千枚岩和斑岩和部分的基性、中性岩三大类组成。

2.2 矿床岩性数据库

富家坞铜钼矿床岩性数据图形化处理方法的研究应用是以该矿床的勘探钻孔岩性数据库基础。矿床勘探地质数据库，经过矿山地质、测量及相关技术人员多年不懈的建设的已经比较完善。数据库主要包括:钻孔开孔坐标、钻孔测斜、化验品位和岩性等四部分组成。

通过矿山自主开发的地质测量计算机综合应用系统对该数据库进行数据二次处理，形成带有空间座标的化验品位数据及岩性数据库。本次研究应用以二次处理后的岩性数据库为基础。岩性数据库主要包括钻孔名称、起始孔深、截至孔深、岩石名称、蚀变分带、断层、矿化、起始坐标、截至坐标等信息;本次研究应用以其中的岩石名称分带及空间坐标信息为主。

在岩性数据库中岩石名称是以大写的英文字母形式表示:RPH(千枚岩)、RGP(斑岩)、RSW(风化层)、RMD(基性＆中性岩)等［2］。

2.3 研究应用所需软件介绍

Golden.Voxler是美国Golden公司开发的一款专业的三维数据可视化软件。并利用这些数据创建出等值线图，等值面，切片图，三维散点图形，从而能够清晰的看到这些数据间的关系。本次研究主要用来处理三维化的岩性数据和图形绘制。模块库功能是对导入数据进行最基础、核心的处理［3］。Golden.Surfer也是Golden公司一款专业二维数据的可视化软件。在本次研究中主要用于建立地表模型。

Ms－Sqlserver:Microsoft公司一款面向分布式客户机/服务器计算的关系型数据库管理系统(RDBMS)，是一种跨平台的交互式的数据库平台。本次研究主要用来对岩性数据储存和数据的水平切面加密处理。

地质测量计算机应用系统:是德兴铜矿自主开发的一款涵盖勘探钻孔、生产岩粉和测量数据处理并具有基本满足日常生产所需图形绘制等功能的综合应用软件平台。本次研究主要用来对岩性原始数据的初始化处理和地表模型所需的二维数据生成。

3 技术路线

首先利用地质测量应用软件平台对Ms－Sqlserver中存储的岩性相关的原始数据初始化处理，形成带有三维坐标的岩性数据，同时利用该软件将地形图转换为三维坐标文件。其次利用Surfer中对地形三维坐标文件处理生产地表模型。在以上基础上，根据Voxler处理数据的特点和要求，对在sqlserver中对三维化的数据进行岩性符号的数字化变换和水平方向上多次切割的增加数据密度，最后在voxler中进行综合岩性图件的绘制。如图1。

图1 技术路线示意图

4 岩性数据图形化处理方法步骤

4.1 原始数据进行三维化处理

利用地质测量计算机综合应用系统对mssqlserver中三个原始表:开孔坐标及孔深表(如表1)、钻孔测斜表(如表2)、钻孔岩性表(如表3)初始化，形成本次研究应用所需的带有三维坐标的基础数据(如表4)。

表1 开孔坐标及孔深示意表

表2 钻孔测斜示意表

表3 钻孔岩性示意表

表4 三维坐标岩性数据表

4.2 岩性数据水平方向多次切割

在岩性数据库中，不同岩性进尺长短不一，但Voxler处理岩性数据时，只是把一段岩性的中间点作为处理对象，若这个点的代表长度不均匀，那么空间插值的结果势必会出现较大的偏差，在岩性变化的地方是数据处理的重点部位。因此需要对原始数据进行水平拆分加密使得每个点代表长度相对较短、且均一化。在Ms－Sqlserver的查询分析器中用SQL脚本语句(如下)对三维化数据进行水平方向加密切割［4］。

(钻孔名称，孔深，岩石名称，断层，地层时代，地层层位，岩性描述，X，Y，Z)

(起始孔深－(起始孔深－截至孔深)*(Z1－@LEVEL)/(Z1－Z2))AS孔深，

岩石名称，断层，地层时代，地层层位，岩性描述，

在本次研究中考虑到Voxler处理数据的要求及岩芯进尺长度等因素，数据垂直方向每间隔1米进行水平切割，使数据量密度增加，处理后的岩性数据库如表5。

表5 加密后的三维岩性表

4.3 岩性符号的数字化变换

利用表6中的数字化代码替换表5中的字符代码生成加密数字化后的三维岩性表Geo列，同时为提取某种岩性的边界，需要增加该列并将要提取的岩性设置为同一数字，其它为另一种背景数值。

譬如:为斑岩(RGP)增加RGP列，将斑岩数据设置为2其它全部替换为1作背景值处理(如表7)，其它岩性作类似处理，并分列存储，最终形成voxler所需的岩性数据综合表(如表8)。

表6 岩性字符代码表

表7 斑岩数据变换代码表

表8 岩性数据综合表

4.4 岩性数据处理及绘图

4.4.1 地形表面模型的建立与剖切

在autocad中用地质测量计算机综合应用系统，将现状图中三维线，点等三维信息导出，形成三维坐标文件。通过golden.surfer采用合适的插值方法建立三维面模型fjwdx.grid［5］。

在voxler中利用根据fjwdx.grid模型文件，创建HeightField(高程场景)，利用ClipPlane(切割)做两次间隔一定距离的平行切割，保留中间部分即形成地形剖面线。

4.4.2 散点图的绘制

散点的空间切割利用排除过滤器对原始数据库进行排除，保留需要的数据形成空间数据，生成岩性数据散点图。

4.4.2.1 空间面排除过滤器设置

对表7添加控件排除过滤器，利用联合的面方程不等式对不需要的数据进行过滤，在过滤字符串中设置两个平行面不等式Ax+by+cz＞k1 or Ax+ by+cz＜k2过滤不需要的散点数据，这样保留下来的即在图形上显示的数据。

(1)水平面设置:如z＜－50 or z＞－50表示保留高程为50水平的数据;

(2)空间剖面设置:如y＞x－63900 or y＜x－64100即表示与BB＇剖面平行两个面一定距离之间需要保留的散点数据数据、y＞－x+83600 or y＜－x+83450表示为AA'剖面平行两个面一定距离之间需要保留的散点数据数据。

4.4.2.2 岩性排除过滤器排除非某类岩性

在空间过滤的基础上，利用不同的排除字符串组合保留需要绘制的岩性。根据数据库数据列特征，如其中c列为特征数字列。0、1、2、3分别表示风化层、千枚岩、斑岩、基性和中性岩。

(1)c=3 or c=2 or c=0即保留c=1千枚岩;

(2)c=3 or c=1 or c=0即保留c=2斑岩。

最后按照需求利用散点图功能组合绘制符合要求的散点图如图2。

图2 勘探BB'剖面钻孔空间散点图

4.4.3岩性空间形态分布图及剖切面绘制

4.4.3.1 数据的加载

在voxler文件下拉菜单中选择加载数据选择表8文件，根据要求设置坐标及需要处理的某种岩性的数据列。

4.4.3.2 单个岩性模型的建立

数据加载后，设置网格化数据的相关参数:数据项、空间范围、空间剖分密度、空间插值方法等。进行网格化即可建立不同特征数据项空间模型［6］。然后在空间模型基础上利用等值面体和等值线功能绘制某岩性空间分布图和剖面图。

需要指出的是为提取某岩性边界，等值面或等值线边界特征值应该设置成所提取岩性和背景值数值的中值。

4.4.3.3 岩性图件的生成

在单个数据项模型建立后，利用等值线功能，设置切面法线方向，距离模型中心点距离和边界值特征，即可绘制任意剖面的岩性剖面图(如图3);结合地表模型及剖切和散点图即可绘制各种综合岩性剖面图件(如图4);利用等值面功能设置边界特征值可生成某种岩性的空间形态分布图(如图5)。

图3 富家坞－80水平岩性分布图

图4 BB'剖面综合岩性剖面图

图5 富家坞斑岩体空间形态分布图

5 结语

本文针对富家坞矿区岩性原始数据的处理、图形快速绘制做了相关研究和应用。通过本次研究应用，有以下一些认识:首先原始岩性数据要可靠、规范，并能够合理地归纳分类;其次地质勘探岩性数据库建设应按岩性、蚀变分带、断层等分门别类，不可将各种数据混杂，对文字性的描述进行归纳，做到重点突出、简明扼要、分类合理，数据分列归类存储。既保证原有地质信息的不丢失，又符合数字化处理的要求;再者在数据处理及成图中，应该根据岩性数据自身的特点和软件处理空间数据上的要求，对数据在水平面上做进一步的切割达到数据量增加的效果，从而保证建立岩性模型的所需数据数量与质量。

通过对富家坞铜钼矿床岩性数据图形化处理方法的研究，可快速绘制矿床的岩性剖面图件及空间分布形态，对其它类似矿床这方面应用有一定的借鉴与指导意义，但富家坞矿区的岩性相对简单，空间分布形态不很复杂，对于岩性形态分布较为复杂的矿床在应用时候，还需结合实际情况做进一步的分析。

［1］朱训，等.德兴斑岩铜矿.北京:地质出版社，1983，3.

［2］林岳生，等.江西省德兴县富家坞铜钼矿区地质勘探总结报告［R］.景德镇:江西冶金地质勘探四队，1978，5.

［3］朱学林.Voxler在地质数据三维可视化中的应用［J］.海口:科园月刊，2008，5.

［4］张莉.SQL Server数据库原理及应用教程［M］.北京:清华大学出版社，2003.

［5］张弛.基于Surfer软件的地形图快速绘制方法［J］.北京:水利技术监督，2009，3.

［6］陈云城，李斌.三维空间插值在岩性数据可视化中的应用［J］.沈阳:沈阳建筑工程学院学报，2000，16(4).

Research and Application on Computer Graphics in Lithology Data at Fujiawu Copper Mine

WANG Zeng－ke

(JCC Dexing Copper Mine，Dexing，Jiangxi，China 334224)

The traditional method in drawing deposits of rock related section cutting plane map is in low efficiency and unable to draw any profile map and three－dimensional space distribution map.However，it is possible to use computer technology to draw such maps quickly with the advancement of computer hardware and software technology.In this paper，a study on drilling lithology data processing and fast drawing of Fujiawu Copper－molybdenum deposit is made and solutions are proposed.

copper mine;lithology;data processing;software technology;graphics

TD166

A

1009－3842(2011)04－0062－05

2011－04－01

王增科(1978－)，男，河南镇平人，本科，工程师，从事矿山地质工作，E－Mail:gxglhnnywzk@126.com