三維軟件常用品位估值方法介紹

謝偉

【摘 要】隨著礦業(yè)領(lǐng)域高新技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)模式已無法滿足現(xiàn)代先進礦山的需求。三維礦山軟件應(yīng)運而生。由于礦山向大規(guī)模進化的過程中，傳統(tǒng)地質(zhì)品位估值方法的缺陷顯露出來，本文利用三維礦山軟件為平臺，簡要介紹三維軟件常用的三種品位估值方法，能快速解決礦山儲量計算問題，促進先進礦山的數(shù)字化、智能化。

【關(guān)鍵詞】三維軟件；估值；克里格

0 前言

礦產(chǎn)資源一直是社會發(fā)展進步的重要物資基礎(chǔ)，礦產(chǎn)開發(fā)亦然已成為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)。而在礦產(chǎn)資源估算過程中，塊段法通過幾十年的運用，已成為國內(nèi)公認(rèn)的一套標(biāo)準(zhǔn)體系，其結(jié)果在運用過程中也被證實是符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的。然而，隨著礦業(yè)技術(shù)的發(fā)展，礦山向大規(guī)模開采方式進化，迫切需要地質(zhì)人員更快地提供各類準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，這一估算方法的缺點就暴露無遺。傳統(tǒng)估值方法不考慮品位之間的空間相關(guān)性，因而就無法反映礦化強度的空間變化性（或離散性）。同時，由于數(shù)據(jù)量偏大，人工計算無法滿足時間的要求。三維礦山軟件在近幾年迅速在國內(nèi)推廣開來，提供了多種估值方法，能有效解決問題。

1 三維礦山軟件發(fā)展

1.1 三維軟件的發(fā)展

國際三維礦業(yè)軟件起步于20世紀(jì)70年代，早期的礦業(yè)領(lǐng)域計算機應(yīng)用基本上都是從某個功能的計算機應(yīng)用開始，或基于專業(yè)技術(shù)。而國內(nèi)三維礦山軟件是近幾年興起，隨著計算機技術(shù)運用的發(fā)展，礦業(yè)領(lǐng)域也對圖件的要求越來越高，運用三維礦山軟件，實現(xiàn)二維制圖到三維可視化轉(zhuǎn)化（如圖1所示），利用其直觀性、便捷性完成各種計算設(shè)計工作，取得顯著效果。

1.2 三維軟件的作用

實際工作中，三維礦山軟件的作用主要是通過三維數(shù)據(jù)模型的建立，完成礦體空間展布和品位分布的表述，來實現(xiàn)礦山發(fā)展的自動化、智能化。運用三維礦山軟件，一切操作都是在三維中進行，更便于檢查和優(yōu)化。對鉆孔設(shè)計的合理性，采礦工程布置的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)運用的實時性都提供了很好的檢驗空間。三維礦山軟件就是將各種真實的三維空間信息，通過一定的方法組織起來，形成一個空間上相互關(guān)聯(lián)的集合體，完成準(zhǔn)確的空間展布，便于后期一系列的技術(shù)操作。尤其是傳統(tǒng)的儲量計算工作工作量大，一個中段采場儲量計算往往要花費10天左右的時間才能完成。然而，通過三維軟件的應(yīng)用，可以快速計算這些數(shù)據(jù)，工作效率得到極大的提高。三維軟件最重要的作用就是其強大的計算功能，它將計算機的運算功能很好的運用到礦山技術(shù)工作中去，是現(xiàn)在礦山數(shù)字化的基礎(chǔ)。

2 品位估值方法介紹

三維礦山軟件建立的塊段模型是將礦床劃分為許多正方體的單元塊形成的離散模型。塊段模型不僅被廣泛用于品位估值、礦量計算，也被用于屬性數(shù)據(jù)顯示。

將礦床分為單元塊之后，需要運用某種方法對單元塊進行品位估值。在三維軟件中常用的有三種方法，即最近樣品法、距離冪反比法、克里格法。三種均是以已知樣品點為中心，選擇不同的影響范圍，對未知樣品點進行估值。

2.1 最近樣品法

最近樣品法就是將距離某一單元快最近的樣品品位作為該單元塊的品位值。以未知單元塊為中心，選取合適的影響半徑，搜索已知單元塊距中心塊的距離，選取最近已知塊的品位作為未知塊的品位。在三維狀態(tài)下，搜索范圍為球體，考慮了各樣品點三維空間的聯(lián)系。

礦床中所有單元快估算結(jié)束之后，品位大于邊界品位的單元塊劃分為礦體，礦體的礦石量和平均品位可由單元塊重量的簡單累加和品位的平均求得。

2.2 距離冪反比法

距離冪反比法是最常見的空間內(nèi)插方法之一，是一種與空間距離有關(guān)的插值方法，在計算插值點取值時按距離越近權(quán)重越大的原則，用若干鄰近點的線性加權(quán)來擬合估值點的值。

以被估單元塊中心為圓心、通過確定搜索橢球體參數(shù)，確定影響范圍。搜索橢球體一般要確定橢球角度，即方位角、傾伏角、傾角，還要確定搜索橢球體半徑，即主軸、次軸、短軸，完成橢球體的確定（如圖2所示）。

運用公式計算單元塊的品位xb=■■/■■。

式中，xi為落入影響范圍的第i個樣品的品位；di為第i個樣品到單元塊中心的距離（如圖3所示）。

運用距離冪反比法，綜合考慮空間范圍內(nèi)已知樣品點對未知樣品點的影響，考慮到同一地質(zhì)環(huán)境下，空間上的品位點相互影響，能更準(zhǔn)確的估算礦床未知單元塊的品位。

2.3 克里格法

地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)作為一種較好的品位估值方法被大部分人所認(rèn)同，三維軟件里一般提供的克里格估值法包括簡單克里格法、普通克里格法、對數(shù)正態(tài)克里格法。

由于樣品在平面上的分布可能不規(guī)則，不可能所有樣品都位于規(guī)則的網(wǎng)格點上，所以往往需要計算各個方向上的實驗變異函數(shù)來擬合樣品散布規(guī)律。往往將實驗變異函數(shù)擬合為能用數(shù)學(xué)公式表達的數(shù)學(xué)模型，一般包括線性模型、高斯模型、球狀模型、指數(shù)模型。通過數(shù)學(xué)模型的擬合。驗證各變異函數(shù)參數(shù)，根據(jù)樣品點的分布，確定主軸、次軸、短軸三個方向的實驗變異函數(shù)，進而用合適的數(shù)學(xué)函數(shù)對實驗變異函數(shù)進行模擬，生成理論變異函數(shù)來對未知塊估值（見圖4所示）。實踐證明，克里格法能夠準(zhǔn)確的估算單元快的品位。

3 結(jié)論

本文簡單介紹了三維礦山軟件中的三種常用的品位估算方法。地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)是公認(rèn)的較好的估算方法，尤其是在品位變化較大的礦床運用中，優(yōu)勢尤為突出。但是，如果鉆孔信息量不夠大，無法用合適的數(shù)字模型擬合實驗變異函數(shù)，在運用克里格法時會遇到問題。所以，不同的估值方法都有不同的適用條件，在實際運用中，需要實際運用經(jīng)驗來選擇采用何種估值方法。原則上，鉆孔信息越少，采用越簡單的估值方法。

【參考文獻】

[1]王李管，何昌盛，賈明濤.三維地質(zhì)體實體建模技術(shù)及其在工程中的應(yīng)用[J].金屬礦山，2006（2）：58-62.

[2]馬洪濱，熊俊楠.基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的儲量估算系統(tǒng)[J].煤炭學(xué)報，2007（3）.

[3]陳伯茂.儲量的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)估計及其與傳統(tǒng)計算法比較[J].煤田地質(zhì)與勘探，1991（3），19（4）：31-38.

[4]侯景儒.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)在我國的應(yīng)用及其發(fā)展[J].地質(zhì)與勘探，1991（4），27（4）：36-38.

[5]侯景儒，黃竟先.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)在固體礦產(chǎn)資源/儲量分類中的應(yīng)用[J].地質(zhì)與勘探，2001（11），37（6）：61-66.

[6]王斌，李本發(fā).一種基于塊體模型和克里格法的礦體儲量計算[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011（8）：62-65.

[責(zé)任編輯：王楠]