【文章內容簡介】 地質模擬的集成數(shù)據模型，該模型中涉及多種空間對象類，所包括的數(shù)據模型主要有孤立點、鉆孔、地質圖紙、GRID、TIN、線框、不規(guī)則體元、三維規(guī)則塊體、八叉樹、四面體模型等。該集成數(shù)據模型對各種地質數(shù)據和現(xiàn)象描述比較全面，能夠滿足大部分地質模擬任務；但由于涉及模型較多，距實際應用還有一定距離。李清泉等(2003)根據對三維空間數(shù)據目標類型的分析，提出了一個矢量柵格集成的三維空間數(shù)據模型。該集成模型的柵格模型中包括四叉樹和八叉樹，在矢量模型中包括TIN、TNE、Grid、CSG和B—rep。在實際應用中，根據不同的應用需求選擇一個或多個合適的數(shù)據模型對目標進行描述，從而實現(xiàn)對目標的幾何和拓撲的完整表示。陳學習(2005)通過對GTP模型進行擴展與修正，提出基于擴展GTP的地質體與開挖體三維集成數(shù)據模型。該模型在地學層面上將地下三維空間的地質體和開挖體從地質元素上劃分為點狀實體、線狀實體、面狀實體和體狀實體，其中體狀實體又進一步分為簡單體、復雜體和復合體三類；在幾何層面上，抽象出結點、邊、弧、三角形、超面、GTP、四面體和超體八類；在拓撲層面上，由幾何層面抽象出的八類幾何元素、采用面向對象的方法，通過構模元素之間的拓撲關系實現(xiàn)對地下三維空間的點、線、面、體的拓撲描述。該模型考慮到了開挖體模型與地質體模型之間的相互聯(lián)系，能夠較好的從地學、幾何和拓撲等不同的層次對地質體和開挖體進行抽象和表達。以上的三維空間數(shù)據模型都是針對特定的研究對象所建立的三維空間數(shù)據模型，在應用的過程中具有一定的局限性，雖然它們己經初步的涉及到了面向對象的概念，但是它們最終沒有完全采用面向對象的方法來建立三維空間數(shù)據模型，因此也就無法充分利用到面向對象的方法諸如集成、多態(tài)、易于擴展等優(yōu)點[12]。 數(shù)字礦山建模的理論數(shù)字礦山中空間數(shù)據模型是對真實礦山的抽象，它是由一系列支持礦山空間實體顯示、查詢、編輯和分析的數(shù)據對象組成的。按照王家耀(2001)的地理抽象層次模式，空間數(shù)據模型是數(shù)字礦山系統(tǒng)抽象的中間層，即邏輯數(shù)據模型，稱之為數(shù)字礦山的空間數(shù)據模型。數(shù)字礦山的空間數(shù)據模型是關于真實礦山中空間實體及其相互間聯(lián)系的概念，是建立在對真實礦山空間的充分認識與完整抽象的礦山空間認知模型(或概念模型)的基礎上，并用計算機能夠識別和處理的形式化語言來定義和描述真實礦山空間實體、空間地理現(xiàn)象及其相互關系，是真實礦山到數(shù)字礦山的直接映射。它為描述礦山空間數(shù)據的組織和設計礦山空間數(shù)據庫模式提供著基本方法，是數(shù)字礦山空間數(shù)據模型的基礎。因此，對數(shù)字礦山空間數(shù)據模型的認識和研究在設計數(shù)字礦山空間數(shù)據庫和發(fā)展新一代數(shù)字礦山系統(tǒng)的過程中起著舉足輕重的作用。數(shù)字礦山的空間數(shù)據模型的發(fā)展是與數(shù)據庫技術的發(fā)展密切相關的。第一代層次與網狀數(shù)據庫帶動了層次模型和網絡數(shù)據模型的發(fā)展；第二代關系數(shù)據庫帶動了關系型數(shù)據模型的發(fā)展和成熟。而面向對象的數(shù)據模型技術對數(shù)據庫技術的發(fā)展產生了深遠影響，成為第三代數(shù)據庫系統(tǒng)的主要標志，進而也促進了數(shù)字礦山的面向對象數(shù)據模型的發(fā)展[13]。一般而言，空間數(shù)據模型由概念數(shù)據模型、邏輯數(shù)據模型和物理數(shù)據模型三個有機聯(lián)系的層次所組成。其中概念數(shù)據模型是關于實體及實體間聯(lián)系的抽象概念集，邏輯數(shù)據模型是表達概念數(shù)據模型中數(shù)據實體(或記錄)及其間關系，而物理數(shù)據模型則是描述數(shù)據在計算機中的物理組織、存儲路徑和數(shù)據庫結構?？臻g概念數(shù)據模型由于職業(yè)、專業(yè)等的不同，人們所關心的問題、研究對象、期望的結果等方面存在著差異，因而對現(xiàn)實世界的描述和抽象也是不同的，形成了不同的用戶視圖，稱之為外模式。數(shù)字礦山中空間數(shù)據模型的概念模型是考慮用戶需求的共性，用統(tǒng)一的語言描述和綜合、集成各用戶視圖?？臻g邏輯數(shù)據模型邏輯數(shù)據模型是根據前述的概念數(shù)據模型確定的空間數(shù)據庫信息內容(空間實體及相互關系)，具體地表達數(shù)據項、一記錄等之間的關系，因而可以有若干不同的實現(xiàn)方法。一般來說，可將空間邏輯數(shù)據模型分為采用結構化模型和面向操作的模型兩大類。物理數(shù)據模型邏輯數(shù)據模型并不涉及最底層的物理實現(xiàn)細節(jié)，但計算機處理的是二進制數(shù)據，必須將邏輯數(shù)據模型轉換為物理數(shù)據模型，即要設計空間數(shù)據的物理組織、空間存取方法、數(shù)據庫總體存儲結構等。 數(shù)字礦山建模的方法三維空間數(shù)據模型是數(shù)字礦山研究的核心和基礎，從六十年代初到現(xiàn)在，國內外的學者共提出了20多種三維空間數(shù)據模型?？梢詺w納為單一模型、混合模型和集成模型的三大類[14]。單一模型單一模型是指采用單一的面元模型或體元模型來表達三維空間實體。(1)面元模型基于面元模型的建模方法主要側重于三維空間實體的表面表示，如地形表面、地質層面、構筑物(建筑物)及地下工程的輪廓與空間框架。所模擬的表面可能是封閉的，也可使非封閉的。(2)體元模型基于體元(Voxe1S)模型的構模方法是指將三維連續(xù)空間離散化，以一系列連通但不重疊的體元組成。體元模型是基于三維空間的體元分割和真三維實體表達，體元的屬性可以獨立描述和存儲，因而可以進行三維空間操作和分析。體元模型可以按體元的面數(shù)分為四面體(Tetarlldearl)、六面體(HXehaedral)、棱柱體(prismatic)和多面體(polyhedral)共4種類型，也可以根據體元的規(guī)整性分為規(guī)則體元和非規(guī)則體元兩個大類。混合模型混合模型是指采用兩種或兩種以上的表面或體元模型同時對同一三維空間對象進行幾何描述和三維建模。典型的有Ocrtee與TNE、B—rep與CSG、TIN與Sections、Wire Frame與Block、B—rep即與TEN等混合模型。集成模型集成模型是指采用兩種或兩種以上的不同模型分別對系統(tǒng)中的不同三維空間對象進行幾何描述和三維建模。代表性的集成模型有TIN與CSG、TIN與Ocrtee和TIN與GTP，此外還有面向對象的矢柵集成，用于三維地質模型的集成方法等。第四章 地質數(shù)據庫的研究與建立Surpac數(shù)據庫模塊能夠在保持數(shù)據相聯(lián)系的前提下，生成具有最小數(shù)據冗余的數(shù)據庫。Surpac軟件要求的最基礎的數(shù)據資料就是鉆孔的柱狀圖所包含的信息，要求輸入到Surpac中的信息有鉆孔位置、鉆孔編號、鉆進方向、方位、傾角、巖性、長度、取樣結果、品位分布情況等。地質數(shù)據庫中匯集了所有必要的地質信息，包括鉆孔表、測量表和轉換表這三個基礎數(shù)據表，這些信息是以圖和表相互結合的形式來描述的。具體的數(shù)據信息可分為以下四類:鉆孔的孔口信息:包括鉆孔代號、孔口坐標(X，Y，Z三維空間坐標)、剖面位置、孔深。鉆孔的測斜信息:包括測點位置、測點方位、傾角等信息。巖性信息:包括巖層、巖性及相應的代碼和文字描述、巖層的起點、終點、礦化帶狀況、柱狀巖性符號、圖片、照片等信息。取樣信息:巖芯采取率、取樣位置、取樣品位、取樣結果等信息。Surpac吸收了多用戶的開放數(shù)據庫技術(ODBC)的優(yōu)勢，因此Surpac地質數(shù)據庫能夠直接與許多流行的數(shù)據庫相連接，可用諸如Access，QLserver，oracle等任何一種方式來存儲和管理地質信息。Surpac軟件的數(shù)據庫的結構和各表之間的關系以關系型數(shù)據庫結構為基礎[15]。建立地質數(shù)據庫和三維地形模型，收集必要的數(shù)據資料，是使用Surpac軟件進行金屬礦山開采設計的首要工作。根據建立地質數(shù)據庫的內容要求，對采集的數(shù)據進行了如下整理:從工程測量成果表中提取了28個鉆孔的鉆孔名、Y坐標、X坐標和Z標高；從鉆孔柱狀圖中提取了28個鉆孔的鉆孔名、據孔口距離、傾角、方位角、樣品段起點、樣品段終點、巖石類型和孔深；從7個勘探線分析結果表中提取了個鉆孔的鉆孔名、樣品段起點、樣品段終點、au品位。根據收集的資料建立金礦地質數(shù)據庫。分析要創(chuàng)建的數(shù)據庫表創(chuàng)建數(shù)據庫框架數(shù)據庫將數(shù)據從excel或txt數(shù)據庫定義文件Surpac的圖形顯示編輯 查看數(shù)據庫分析 提取 建立地質數(shù)據庫步驟圖分析要創(chuàng)建的數(shù)據庫表和字段：數(shù)據庫的基本要素為“表”和“字段”。一個數(shù)據庫由若干表組成，每個表中包含若干字段，各字段有對應的數(shù)據格式。這些表和字段都要與實際數(shù)據庫相匹配。創(chuàng)建數(shù)據庫框架：分析完已有的地質數(shù)據及Surpac的數(shù)據庫格式，創(chuàng)建一個數(shù)據庫結構，即數(shù)據庫中包含哪些表及哪些字段。導入數(shù)據：，導入到數(shù)據庫中。數(shù)據庫：存放數(shù)據的地方，地質數(shù)據存放在數(shù)據庫軟件中，如 Access，Oracel，Paradox，F(xiàn)oxpro以及所有的ODBC數(shù)據源，Surpac依靠數(shù)據庫定義文件負責訪問、管理這些數(shù)據。數(shù)據庫定義文件：通過此定義文件，建立了后臺數(shù)據庫和Surpac的橋梁，Surpac通過其強大的數(shù)據引擎，來訪問‘編輯、顯示數(shù)據庫。Surpac圖形顯示系統(tǒng)：一旦我們建立了地質數(shù)據庫，就可以在三維空間顯示地質工程，如鉆孔孔跡線、巖性及描述、品味值、坑道取樣軌跡、斷層等，在三維空間了解地質現(xiàn)象。編輯、查看數(shù)據庫：在Surpac端，可以直接查看、編輯、追加數(shù)據，對數(shù)據庫進行管理，對數(shù)據進行批量處理等。分析、提取數(shù)據：提取各類信息，包括鉆孔柱狀圖、剖面圖，組合樣、地質統(tǒng)計等。 數(shù)據表的創(chuàng)建對數(shù)據處理后，創(chuàng)建名為“地質數(shù)據庫”的數(shù)據庫文件，并在庫中設計4個數(shù)據表。Collar表、Survey表、Sample表和Geology表，分別記錄的礦區(qū)28個鉆孔的孔口置、深度、測斜、巖性和鋁金屬品位分布情況等數(shù)據信息。具體如下： Collar表(鉆孔定位表):鉆孔的基礎數(shù)據包括鉆孔名、開孔位置等。本文中所建。 Collar表的數(shù)據結構Hole_id Y X Z Max depth Hole path鉆孔編號 北坐標 東坐標 標高 最大孔深 孔跡類型表中字段說明:Holeid:孔號，原則上應該用鉆孔的實際名稱，以便區(qū)分。y、x、z：孔口坐標。Surpac采用的是西方的礦業(yè)標準，即北方向用字母“Y”。東方向用字母“X”。Max path：鉆孔的最大孔深。Hole path：鉆孔的孔跡類型，也就是Surpac在摘取鉆孔數(shù)據的時候用到的數(shù)學法則，用來表明鉆孔的軌跡性質?！皏ertical”表示鉆孔為垂直鉆孔，Surpac用垂直直線來顯示此鉆孔的軌跡；“Linear”表示鉆孔有分段測斜，Surpac用分段直線來顯示此鉆孔的軌跡；“curved”表示鉆孔有分段測斜，Surpac用圓滑曲線來顯示此鉆孔的軌跡。此外，還有一些可選數(shù)據也可存儲在Collar表中。例如鉆井施工時間、類型或者項目名稱，都可以存儲在數(shù)據庫中，進一步處理和報告的時候，可以選擇這些信息數(shù)據進行處理。本研究中沒有添加這些可選數(shù)據。 Survey表(鉆孔測斜表)：鉆孔的測斜數(shù)據用來控制鉆孔的鉆進方向，基本的字段包括，鉆孔測量深度，鉆孔的方位角和傾角等。所建立 。 Survey表的數(shù)據結構Hole_id Depth Dip Azimuth鉆孔編號 測斜深度 傾角 方位角表中字段說明：Depth：每次測斜時的深度。Dip：每次測斜時鉆孔的傾角，也就是鉆探方向與水平面之間的夾角，仰角為正(上向孔)，俯角為負(下向孔)。Asimuth：每次測斜時的方位角。對于沒有測量過的垂直鉆孔，測量表的深度值就是鉆孔表中的深度值，方位角為0度。Sample表(樣品表)：樣品表主要用來記錄礦體被鉆孔揭露部位所取樣品的金屬元素含量(品位)，它可以包含多個組分，也可以是所取樣品的體重、硬度等數(shù)據。本文主要關注的是礦體中金元素的品位分布情況。 Survey表的數(shù)據結構Hold id Sample id Depth from Depth to Value au鉆孔編號 采樣編號 從…高度 到…高度 金的品位值Geology(地質表)地質表主要用來記錄礦體被鉆孔揭露部位的巖性特征。 Geology表的數(shù)據結構 Hole id Sample id Depth From Depth To Rock_Type鉆孔編號 采樣編號 從…高度 到…高度 巖性 以上4個數(shù)據表之間表面上看是相互獨立的，但每個表都有“鉆孔編號”字段，通過它，表與表之間建立了鏈接關系，信息之間有了關聯(lián)。因此，Surpac支持用戶通過使用某個“公用字段”來創(chuàng)建包含多張數(shù)據表的“關系數(shù)據庫”。顯然，此類數(shù)據庫的組織方式擁有以下優(yōu)點數(shù)據清晰，各個表的結構單一；將鉆孔定位、測量、編錄、取樣工作有效分開，符合礦山的實際工作流程和分工；數(shù)據冗余達到最小程度；符合關系型數(shù)據庫格式，可以輕松將數(shù)據存儲于各種常用的數(shù)據庫產品中，方便地進行數(shù)據管理。 鉆孔表 （collar） 測斜表（survey）孔號測斜深度傾角方位角孔號XYZ最大深度孔跡類型剖面號 化驗表（sample） 孔號樣品編號深度自深度至樣品品味孔號深度自深度至巖性 巖性表（geology） 數(shù)據表的形式