專(zhuān)利名稱(chēng)：地質(zhì)勘探礦體三維建模方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球探測(cè)與信息技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種地質(zhì)勘探礦體三維建模方法及其裝置。
背景技術(shù)：
在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，涉及的大量問(wèn)題是在三維空間中的，礦產(chǎn)勘探工作是通過(guò)勘探、坑探等工程獲取近地表三維空間礦產(chǎn)的基本信息，目的是查明地下三維空間礦產(chǎn)的質(zhì)量、規(guī)模、位置和形狀。礦山外圍及深部礦產(chǎn)資源勘查工作找礦的突破關(guān)鍵在于隱伏礦床三維立體定位預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)，成功的隱伏礦床三維立體定位預(yù)測(cè)，既依賴(lài)于新的地質(zhì)理論和勘探技術(shù)方法，又依賴(lài)于使用先進(jìn)計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)，危機(jī)礦山地質(zhì)勘探工作要求在三維立體空間進(jìn)行，即從空中、地表、地下進(jìn)行探測(cè)，形成全空間的立體三維數(shù)據(jù)。隨著危機(jī)礦山找礦工作的深入，對(duì)于已經(jīng)獲取的三維空間多元地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)的有效管理，和在此基礎(chǔ)上的儲(chǔ)量估算處理，無(wú)疑將對(duì)危機(jī)礦山外圍及深部礦產(chǎn)資源找礦工作起到重要的推動(dòng)作用。70年代中期開(kāi)始，西方主要國(guó)家開(kāi)始成立軟件公司研制相應(yīng)軟件，80年代初期， 相繼推出了各種軟件，比較有影響的有基于UNIX的LYNX、Vulcan (Map Tec)。Datamine、 Mincom、Medysystem、PC-Mine、Surpac> M-KEagles ；基于 PC 機(jī)的 Micromine、Gemcom、 Mincom、MineMap, LYNX、Vulcan和基于NT的Vulcan。這些軟件涉及領(lǐng)域包括礦床模擬、 開(kāi)采評(píng)估、設(shè)計(jì)規(guī)劃、生產(chǎn)管理等。上世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)成熟，利用計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算大大提高了儲(chǔ)量估算的效率和精度。但這種計(jì)算是一種純數(shù)值的，對(duì)儲(chǔ)量估計(jì)的用戶(hù)是一種近似“暗箱”方式，很難進(jìn)行直觀、形象和可控的評(píng)價(jià)。這就需要將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成直觀的，易于理解的、且可進(jìn)行交互分析的圖形方式給資源估算人員。和一般二維圖形GIS處理不一樣，三維可視化問(wèn)題是如何根據(jù)實(shí)際觀測(cè)信息產(chǎn)生三維圖形和表達(dá)三維問(wèn)題。國(guó)外三維儲(chǔ)量估算軟件有很成熟的三維技術(shù)和自己的儲(chǔ)量估算體系，其核心是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量估算方法。我國(guó)傳統(tǒng)的儲(chǔ)量估算工作方法是一套有別西方國(guó)家以地質(zhì)編圖為基礎(chǔ)的地質(zhì)塊段法，方法特點(diǎn)是數(shù)學(xué)原理簡(jiǎn)單易學(xué)，但需要大量地質(zhì)編圖成果。近年來(lái)，我國(guó)在三維儲(chǔ)量估算軟件方面投入科研力度較大，國(guó)家863項(xiàng)目、部門(mén)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目都支持了該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)工作。通過(guò)國(guó)家863項(xiàng)目、部門(mén)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目支持，嘗試將三維技術(shù)與傳統(tǒng)儲(chǔ)量估算方法結(jié)合，總結(jié)出礦床勘探3DEM儲(chǔ)量估算流程技術(shù)。其中難點(diǎn)核心技術(shù)是基于剖面數(shù)據(jù)的三維體建模問(wèn)題。表面重建必須解決三個(gè)基本問(wèn)題輪廓對(duì)應(yīng)、輪廓拼接和分叉問(wèn)題。這三個(gè)問(wèn)題都存在弱約束的特點(diǎn)，具有很大的隨意性。其中，前者屬于拓?fù)渲亟?，后兩者屬于幾何表面重建。目前，大多?shù)算法主要是解決不連通分支連接方式的表面重建問(wèn)題。目前主要有兩類(lèi)輪廓對(duì)應(yīng)方法基于重疊的輪廓對(duì)應(yīng)方法和全局輪廓對(duì)應(yīng)方法?；谥丿B的輪廓對(duì)應(yīng)方法是一種局部判斷準(zhǔn)則，以相鄰剖面上輪廓線包圍區(qū)域的重疊大小為判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定輪廓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果剖面距離過(guò)大，輪廓錯(cuò)位比較嚴(yán)重，則不能準(zhǔn)確、可靠地確定輪廓對(duì)應(yīng)關(guān)系，此時(shí)需要全局地考慮整個(gè)輪廓組。全局輪廓對(duì)應(yīng)方法以橢圓來(lái)近似代表輪廓，以廣義柱體生長(zhǎng)法來(lái)尋找輪廓間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，涵蓋了物體的全局信息，能夠比較準(zhǔn)確的確定輪廓對(duì)應(yīng)關(guān)系。最小生成樹(shù)方法以外接橢圓來(lái)近似代表輪廓(其中對(duì)凹輪廓采用多邊形逼近)，建立對(duì)應(yīng)于全部輪廓線的無(wú)向圖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一條輪廓線，每條邊表示兩條輪廓有對(duì)應(yīng)關(guān)系， 通過(guò)計(jì)算圖中的最小生成樹(shù)，來(lái)確定各輪廓對(duì)應(yīng)關(guān)系。目前尚未提出完整的從鉆孔到剖面到曲面最終生成實(shí)體的地質(zhì)三維建模方法，其他現(xiàn)有的三維重建技術(shù)不能完全滿(mǎn)足實(shí)際工作中地質(zhì)形態(tài)的復(fù)雜性要求，如處理地質(zhì)體扭曲、分叉等問(wèn)題，從而無(wú)法生成三維礦體，因此有必要提出一種技術(shù)以解決上述方法存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種地質(zhì)勘探礦體三維建模方法及其裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法從鉆孔到剖面到曲面最終生成實(shí)體的地質(zhì)以及無(wú)法處理地質(zhì)體扭曲、分叉等問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，包括步驟一，根據(jù)勘探工程圈定單工程礦體，得到礦體上下界；步驟二，將勘探工程投影到勘探剖面上，并在勘探剖面上對(duì)礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在勘探剖面的地質(zhì)體界線；步驟三，將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用三維曲面連接，得到三維重建后的地質(zhì)體。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟一中，進(jìn)一步包括選定需要作礦體圈定的勘探工程；設(shè)定礦體品位條件；根據(jù)礦體圈定通用標(biāo)準(zhǔn)和礦體品位條件，確定所選定的勘探工程包含的礦體上下界。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟二中，進(jìn)一步包括選擇進(jìn)行礦體連接的勘探剖面；設(shè)定引導(dǎo)容差、礦層顯示方式等相關(guān)參數(shù)；在設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，在所選擇的勘探剖面上對(duì)所述礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在所述勘探剖面的地質(zhì)體界線。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟二中，進(jìn)一步包括根據(jù)礦體的具體形態(tài)，使用正射投影或走向投影方法將勘探工程投影到勘探剖面上。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟三中，進(jìn)一步包括選擇相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面生成；對(duì)兩端勘探剖面的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面連接，生成封閉曲面；對(duì)生成的封閉曲面進(jìn)行拓?fù)涮幚?，生成地質(zhì)體。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟三中，進(jìn)一步包括采用模擬退火遺傳算法對(duì)相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面生成的步驟。
所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟三中，進(jìn)一步包括將三維重建后的地質(zhì)體與地質(zhì)塊斷法結(jié)合估算地質(zhì)儲(chǔ)量的步驟，具體為使用空間體水平或垂直投影方法獲取礦體水平投影圖輪廓線；根據(jù)礦體水平投影圖輪廓線和見(jiàn)礦鉆孔點(diǎn)自動(dòng)生成礦體三角網(wǎng)；根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行三角礦塊的修正；計(jì)算每個(gè)修正后礦塊的面積和平均厚度和品位，從而估算地質(zhì)儲(chǔ)量。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其中，所述步驟三中，進(jìn)一步包括使用圖表交互查詢(xún)和/或數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖解方式，動(dòng)態(tài)檢索礦體儲(chǔ)量的信息。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，包括單工程礦體圈定模塊，用于根據(jù)勘探工程圈定單工程礦體，得到礦體上下界；剖面礦體連接模塊，連接單工程礦體圈定模塊，用于將勘探工程投影到勘探剖面上，并在勘探剖面上對(duì)礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在勘探剖面的地質(zhì)體界線；地質(zhì)體三維重建模塊，連接剖面礦體連接模塊，用于將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用三維曲面連接，得到三維重建后的地質(zhì)體。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，所述單工程礦體圈定模塊包括勘探工程選定模塊，用于選定需要作礦體圈定的勘探工程；品位條件設(shè)定模塊，用于設(shè)定礦體品位條件；礦體上下界確定模塊，連接所述勘探工程選定模塊、所述品位條件設(shè)定模塊，用于根據(jù)礦體圈定通用標(biāo)準(zhǔn)和礦體品位條件，確定所選定的勘探工程包含的礦體上下界。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，所述剖面礦體連接模塊包括勘探剖面模塊，用于將勘探工程投影到勘探剖面上，并選擇進(jìn)行礦體連接的勘探剖面；參數(shù)設(shè)定模塊，用于設(shè)定引導(dǎo)容差、礦層顯示方式等相關(guān)參數(shù)；界線連接模塊，連接所述勘探剖面模塊、所述參數(shù)設(shè)定模塊，用于在設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，在所選擇的勘探剖面上對(duì)所述礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在所述勘探剖面的地質(zhì)體界線。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，所述地質(zhì)體三維重建模塊包括剖面間曲面生成模塊，用于選擇相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面生成；曲面連接模塊，連接所述剖面間曲面生成模塊，用于對(duì)兩端勘探剖面的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面連接，生成封閉曲向；地質(zhì)體生成模塊，連接所述曲面連接模塊，用于對(duì)生成的封閉曲面進(jìn)行拓?fù)涮幚恚?生成地質(zhì)體。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，所述剖面間曲面生成模塊采用模擬退火遺傳算法對(duì)相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面生成。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，該裝置還包括礦體儲(chǔ)量估算模塊，連接地質(zhì)體三維重建模塊，用于根據(jù)三維重建后的地質(zhì)體與傳統(tǒng)的地質(zhì)塊斷法結(jié)合估算地質(zhì)儲(chǔ)量。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，該礦體儲(chǔ)量估算模塊進(jìn)一步包括
輪廓線獲取模塊，用于使用空間體水平或垂直投影方法獲取礦體水平投影圖輪廓線.
一入 ，礦體三角網(wǎng)生成模塊，連接輪廓線獲取模塊，用于根據(jù)投影圖輪廓線和見(jiàn)礦鉆孔點(diǎn)自動(dòng)生成礦體三角網(wǎng)；三角礦塊修正模塊，連接礦體三角網(wǎng)生成模塊，用于根據(jù)地質(zhì)情況對(duì)三角礦塊進(jìn)行修正；地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算模塊，連接三角礦塊修正模塊，用于計(jì)算每個(gè)修正后礦塊的面積和平均厚度和品位，從而估算地質(zhì)儲(chǔ)量。所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其中，該裝置還包括礦體儲(chǔ)量管理模塊，連接礦體儲(chǔ)量估算模塊，用于使用圖表交互查詢(xún)和/或數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖解方式，動(dòng)態(tài)檢索礦體儲(chǔ)量的信息。本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的有益效果在于，本發(fā)明根據(jù)地質(zhì)勘探資料信息建立礦體三維數(shù)字化模型，圈定礦體單工程邊界，連接礦體在勘探剖面的剖面曲線，使用模擬退火遺傳算法進(jìn)行剖面曲線三維最優(yōu)三角形剖分連接，實(shí)現(xiàn)了三維體建模和地質(zhì)儲(chǔ)量估算。使用本發(fā)明方法，能夠?qū)㈦x散的勘探工程信息，通過(guò)三維重建技術(shù)，形成統(tǒng)一的地質(zhì)地層三維模型。本發(fā)明對(duì)基于剖面輪廓線的表面重建的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)，主要針對(duì)由一序列剖面輪廓線重建三維實(shí)體的輪廓線間的拼接方法，將模擬退火遺傳算法引入到輪廓線拼接中來(lái)，提高了輪廓線拼接算法的效率和發(fā)揮了全局法的優(yōu)點(diǎn)。并提出了針對(duì)輪廓線拼接特點(diǎn)的交叉和變異算法，提高了算法效率。本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了輔助線輪廓線拼接，提供了一種具有更大靈活性的拼接的方法。


圖1是本發(fā)明地質(zhì)勘探礦體三維建模方法流程圖；圖2是本發(fā)明單工程礦體圈定的方法流程圖；圖3是本發(fā)明某銅鉬礦區(qū)使用多指標(biāo)(銅與鉬總含量大于0. 2)圈定的結(jié)果；圖4是本發(fā)明該礦區(qū)使用單指標(biāo)(銅的含量大于0. 2)圈定的結(jié)果；圖5是本發(fā)明利用單工程礦體圈定得到的礦體上下界進(jìn)行勘探剖面礦體連接的方法流程圖；圖6是本發(fā)明在法線投影下，某礦區(qū)的剖面圖；圖7是本發(fā)明在礦體走向?yàn)?0。情況下，該礦體使用走向投影的結(jié)果；圖8是本發(fā)明對(duì)勘探剖面間的地質(zhì)體界線進(jìn)行三維重建的方法流程圖；圖9 (a)、圖9 (b)、圖9 (c)、圖9 (d)分別是本發(fā)明利用模擬退火遺傳算法得到的“任意形狀輪廓線拼接” “退化輪廓線拼接” “復(fù)雜形狀輪廓線拼接” “某鐵礦礦體的三維表面” 結(jié)果圖；圖10是本發(fā)明串1的輪廓線拼接片段；圖11是本發(fā)明串2的輪廓線拼接片段；圖12(a)、圖12(b)是本發(fā)明的個(gè)體變異示意圖；圖13是本發(fā)明在三維狀態(tài)下顯示的鉆孔和礦體的形態(tài)；
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圖14是本發(fā)明將鉆孔和礦體投影到平面上的效果圖，其中，圓圈表示鉆孔的開(kāi)孔位置，輪廓線時(shí)表示礦體在水平面上的投影；圖15是本發(fā)明在礦體內(nèi)部，將最近的3個(gè)或4個(gè)鉆孔組成四邊形或者三角形后形成的礦塊，每個(gè)礦塊以不同的顏色顯示；圖16是本發(fā)明將組成塊段的鉆孔品位加權(quán)平均，得到塊段的平均品位和平均厚度；圖17是圖16左上角部分的局部放大圖，對(duì)于鉆孔，斜線前面是鉆孔的測(cè)量品位， 斜線后面是鉆孔的真厚度；對(duì)于塊段，斜線前面是塊段的加權(quán)平均品位，斜線后面是塊段的平均厚度；圖18是本發(fā)明將每個(gè)塊段的體積、平均品位、礦石量、儲(chǔ)量等信息統(tǒng)一顯示在表格中，將每個(gè)礦石量相加是總礦石量，將每個(gè)儲(chǔ)量相加是總儲(chǔ)量；圖19是本發(fā)明地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容，配合

如下，然而所附附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制者。圖1是本發(fā)明地質(zhì)勘探礦體三維建模方法流程圖；該方法是一種地質(zhì)勘探礦體三維非線性3DEM建模方法，其是在已有鉆孔、槽探、平洞等勘探工程的基礎(chǔ)上，建立地層的三維模型。此方法實(shí)現(xiàn)的具體步驟如下所示步驟110，根據(jù)勘探工程圈定單工程礦體，得到礦體上下界；該步驟是利用已有的鉆孔數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的礦體品位條件來(lái)確定礦體上下界。根據(jù)勘探工程數(shù)據(jù)庫(kù)圈定單工程礦體的邊界時(shí)，將已有的勘探工程數(shù)據(jù)，按照勘探工程的位置、巖性劃分，錄為三個(gè)基本表格“勘探工程位置表” “勘探工程形態(tài)表” “采樣信息表”；三個(gè)表格存儲(chǔ)在Excel、Access, SQL Server等具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，形成勘探工程數(shù)據(jù)庫(kù)；讀取勘探工程數(shù)據(jù)庫(kù)，按照勘探工程的起始位置，將這些勘探工程投影到若干勘探線上；根據(jù)礦體的具體形態(tài)，使用正射投影或者走向投影方法；對(duì)于每個(gè)勘探工程，分別進(jìn)行單工程礦體圈定的操作；其目的是為了充分展示礦體的連續(xù)性，為在勘探線剖面上進(jìn)行礦體連接做準(zhǔn)備工作，根據(jù)礦床工業(yè)指標(biāo)(包括邊界品位、最低可采厚度、夾石容許厚度等參數(shù))進(jìn)行單勘探工程中礦體的圈定和處理根據(jù)給定的工業(yè)指標(biāo)(單指標(biāo)、雙指標(biāo))控制參數(shù)，對(duì)單個(gè)工程進(jìn)行礦體圈定(Orebody Delineation in drill)；對(duì)雙指標(biāo)圈定，可根據(jù)控制參數(shù)調(diào)整礦體邊界“穿鞋帶帽”的厚度，并對(duì)特高品位進(jìn)行處理。步驟120，將勘探工程投影到勘探剖面上，利用單工程礦體圈定得到的礦體上下界進(jìn)行勘探剖面礦體連接(剖面編輯)，以在勘探剖面方向上將礦體上下界按一定規(guī)則(1/2 平推或1/4平推或1/3尖推等)得到勘探剖面的地質(zhì)體界線。該步驟中，是將勘探工程投影到勘探剖面上，并在勘探剖面上對(duì)礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在勘探剖面的地質(zhì)體界線；其任務(wù)是將同一個(gè)剖面上位置相近、巖層相同的地層，用地質(zhì)體界線勾勒出來(lái)，為下面的三維重建做必要的準(zhǔn)備；使用合適的投影方式，將剖面投影在二維平面上，然后，使用編輯線的基本功能(包括增加線、刪除線、線上加點(diǎn)、線上刪點(diǎn)、線上移點(diǎn)、合并線、剪斷線、抽稀線、加密線、復(fù)制、剪切、粘貼、移動(dòng)等)，完成剖面編輯；在剖面編輯的過(guò)程中，需要在最外側(cè)的鉆孔外層向外平推1/4的距離(或平推 1/2的距離或尖推1/3的距離)，作為勘探剖面內(nèi)的地質(zhì)體的截止部分。步驟130，將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用合適的三維曲面連接，進(jìn)行三維重建，得到三維重建后的地質(zhì)體(Orebody Delineation in 3D)；該步驟中，是將剖面礦體連接完成的各剖面地質(zhì)體數(shù)據(jù)統(tǒng)一顯示在三維視圖中， 在三維狀態(tài)下根據(jù)相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線位置及走向完成三維曲面的生成。該步驟中，采用模擬退火遺傳算法，保證相鄰地質(zhì)體界線的平滑過(guò)渡，并最大限度的保證了曲面的不交叉；最外層的兩個(gè)剖面，分別向外平推1/2的距離(或平推1/4的距離或尖推1/3的距離)，作為三維體的外側(cè)推斷部分。現(xiàn)有的三維重建方法包括MC移動(dòng)立方體算法、B樣條NURBS曲面擬合、細(xì)分曲面擬合等。三維重建過(guò)程是對(duì)原始地質(zhì)體界線數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，不存在舍入誤差，能完全與地質(zhì)體界線吻合；在全體解空間中進(jìn)行最優(yōu)化搜索，既能避免陷入局部最優(yōu)解，又可保證算法執(zhí)行速度；可以完成剖面距離較遠(yuǎn)或曲線形態(tài)變化較大的三維重建。模擬退火混合遺傳算法是基于剖面數(shù)據(jù)的輪廓線表面重建的一種實(shí)現(xiàn)算法。輪廓線對(duì)應(yīng)可使用全局對(duì)應(yīng)法和局部對(duì)應(yīng)法兩種。因全局對(duì)應(yīng)法具有較好的對(duì)應(yīng)效果，故本發(fā)明采用這種方法。其工作原理是確定各閉合曲線的幾何參數(shù)(內(nèi)外心、重心、 最優(yōu)角等)，以一定的規(guī)則(連接跨度最短、總距離最小、最小角最大或各參數(shù)加權(quán)平均)選擇最優(yōu)連接。輪廓線拼接問(wèn)題的解決即上述模擬退火混合遺傳算法。輪廓線表面重建中的分支處理分四步進(jìn)行Al)確定分支線位置；A2)在分支線位置處分割曲線；A3)分支線分別使用模擬退火混合遺傳算法進(jìn)行曲面連接；A4)將曲面合并成實(shí)體。輪廓線表面重建的關(guān)鍵是確定分支線位置，可采用凸包限界法。凸包限界法主要步驟為Bi)求出各輪廓線重心；B2)求這些重心點(diǎn)的凸包多邊形；B3)求該凸包多邊形與各輪廓線的交點(diǎn)；B4)在交點(diǎn)處將原輪廓線打斷；B5)將打斷后的各折線段依次使用模擬退火混合遺傳算法進(jìn)行連接。進(jìn)一步地，上述方法還包括礦體儲(chǔ)量估算(Orebody Resource Estimationin 3D)；該步驟將三維重建后的地質(zhì)體與傳統(tǒng)的地質(zhì)塊斷法結(jié)合，首先使用空間體水平或垂直投影方法獲取礦體水平投影圖輪廓線，然后根據(jù)輪廓線和見(jiàn)礦鉆孔點(diǎn)自動(dòng)生成礦體三角網(wǎng)，地質(zhì)專(zhuān)家根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行三角礦塊的修正，最后由計(jì)算機(jī)計(jì)算每個(gè)礦塊的面積和平均厚度和品位，從而估算地質(zhì)儲(chǔ)量。進(jìn)一步地，上述方法還包括礦體儲(chǔ)量管理(Orebody ResourceManagement in 3D)步驟
該步驟使用圖表交互查詢(xún)、各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖解等，動(dòng)態(tài)檢索礦山儲(chǔ)量的各類(lèi)信息。上述方法屬于地質(zhì)體三維建模核心技術(shù)，主要分析傳統(tǒng)地質(zhì)勘探工作流程，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了礦體的三維可視化工作流程，其核心技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)剖面的輪廓線建模?；谄拭鏀?shù)據(jù)的輪廓線表面重建是一個(gè)傳統(tǒng)的物體表面重建算法，它的輸入是一組平行的平面，稱(chēng)為切片(或剖面Msection)，每個(gè)切片有一個(gè)或多個(gè)輪廓線，故也稱(chēng)切片級(jí)重建。通過(guò)連接切片上輪廓線的頂點(diǎn)來(lái)構(gòu)造分片的線性曲面，最常用的是三角片。兩層切片連接好以后就在切片間形成了一條三角帶，所有的三角帶組合起來(lái)就構(gòu)成了一個(gè)擬合物體表面的三角網(wǎng)格。在上述地質(zhì)勘探三維計(jì)算機(jī)建模中，解決了剖面建模的三個(gè)問(wèn)題一是根據(jù)勘探工程確定單工程礦體頂界和底界及夾石；二是將勘探工程投影到剖面上，并在剖面上將鉆孔控制礦體進(jìn)行輪廓線連接；最后是礦體三維連接。上述方法將三維技術(shù)與傳統(tǒng)儲(chǔ)量估算方法結(jié)合，總結(jié)出礦床勘探3DEM儲(chǔ)量估算流程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于剖面數(shù)據(jù)的三維體建模。 解決了表面重建的三個(gè)基本問(wèn)題輪廓對(duì)應(yīng)、輪廓拼接和分叉問(wèn)題。上述方法對(duì)基于剖面輪廓線的表面重建的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)，主要針對(duì)由一序列剖面輪廓線重建三維實(shí)體的輪廓線間的拼接方法，將模擬退火算法引入到輪廓線拼接中來(lái)，提高了輪廓線拼接算法的效率和發(fā)揮了全局法的優(yōu)點(diǎn)；并提出了針對(duì)輪廓線拼接特點(diǎn)的交叉和變異算法，提高了算法效率；還實(shí)現(xiàn)了輔助線輪廓線拼接，提供了一種具有更大靈活性的拼接的方法。如圖2所示，是本發(fā)明單工程礦體圈定的方法流程圖。在礦產(chǎn)勘探中判斷礦與非礦涉及因素很多，主要有礦石品位、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、礦石類(lèi)型、埋深、礦體厚度等。單工程礦體厚度的圈定主要是依據(jù)工業(yè)指標(biāo)，按照國(guó)儲(chǔ)[1991] 164 號(hào)文，以充分體現(xiàn)連續(xù)性。圈定單工程礦體的厚度一般按下列步驟進(jìn)行1)按邊界品位的指標(biāo)初步確定礦體的邊界及礦體中的無(wú)礦夾石地段；2)按夾石剔除厚度的指標(biāo)剔除夾石，或并入礦體中；3)按工業(yè)品位圈定“基礎(chǔ)儲(chǔ)量”與“資源量”界線，并按照“穿鞋戴帽”的有關(guān)規(guī)定， 最后確定基礎(chǔ)儲(chǔ)量礦體界線。根據(jù)上述原則，地質(zhì)勘探人員傳統(tǒng)使用手工制圖方法進(jìn)行礦體單工程圈定，這種圈定方法除遵循基本地質(zhì)勘探國(guó)家規(guī)定原則外，有一定的靈活性和不確定性。在圖2中，該方法的詳細(xì)步驟如下步驟201，選定需要作礦體圈定的勘探工程；步驟202，設(shè)定礦體品位條件；步驟203，根據(jù)礦體圈定通用標(biāo)準(zhǔn)和礦體品位條件，確定所選定的勘探工程包含的礦體上下界。在確定礦體上下界后，還進(jìn)一步包括對(duì)圈定結(jié)果進(jìn)行人工交互式修改的步驟。上述方法實(shí)現(xiàn)了礦體單工程圈定計(jì)算機(jī)化，是將GIS圖形可視化技術(shù)與鉆孔記錄數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系，將表記錄形成鉆孔柱狀電子圖，并實(shí)現(xiàn)表屬性數(shù)據(jù)與圖形互連互通。按照單工程礦體圈定單指標(biāo)或多指標(biāo)進(jìn)行礦體人工交互操作，一方面按照“穿鞋戴帽”的有關(guān)規(guī)定和夾石剔除厚度的指標(biāo)剔除夾石或并入礦體中原則，設(shè)計(jì)多種判斷表內(nèi)礦、表外礦的準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)圈礦；同時(shí)提供一種非常友好的人機(jī)交互的圖形可視化界面，容許地質(zhì)專(zhuān)家多套圈礦方案，讓地質(zhì)專(zhuān)家參與得到最優(yōu)單工程圈礦的方案。圖3是某銅鉬礦區(qū)使用多指標(biāo)(銅與鉬總含量大于0. 2)圈定的結(jié)果，圖4是該礦區(qū)使用單指標(biāo)(銅的含量大于0. 2)圈定的結(jié)果。如圖5所示，是本發(fā)明利用單工程礦體圈定得到的礦體上下界進(jìn)行勘探剖面礦體連接流程圖。該流程具體包括如下步驟步驟501，選擇進(jìn)行礦體連接的勘探剖面；步驟502，設(shè)定引導(dǎo)容差、礦層顯示方式等相關(guān)參數(shù)；步驟503，在設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，根據(jù)礦層邊界繪制地質(zhì)體界線。該連接的主要工作有探礦工程投影在勘探剖面上，剖面礦體等地質(zhì)體界限連接等。初步形成地質(zhì)勘探剖面圖中鉆孔巖性分層及礦化分析結(jié)果圖。本發(fā)明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了交互式專(zhuān)家參與的剖面礦體輪廓線圈定技術(shù)。將勘探工程投影在勘探剖面上，有兩種方式法向投影和走向投影?，F(xiàn)在鉆孔投影方法的實(shí)質(zhì)或共同點(diǎn)，是將偏斜鉆孔某測(cè)程影響距離終點(diǎn)處所見(jiàn)巖層點(diǎn)，沿特定方向水平投影到勘探線上，再?gòu)拇它c(diǎn)引鉛垂線與勘探剖面上巖層視傾斜線(即投影前的同一巖層界面與剖面的交線)相交，其交點(diǎn)為見(jiàn)巖層點(diǎn)在剖面上的投影；將此投影點(diǎn)同該測(cè)程影響距離的起點(diǎn)連接起來(lái)，即為偏斜鉆孔某井段在勘探剖面上的投影軸線。若將該方向選擇為垂直方向，則為法向投影；若將該方向選擇為垂直礦體走向的方向，則為走向投影。在完成投影方式的前提下，實(shí)現(xiàn)了大量CAD編圖功能，用戶(hù)可以方便進(jìn)行剖面礦體、地質(zhì)體輪廓線連接，這些功能主要有畫(huà)線、點(diǎn)(線)捕捉、移動(dòng)點(diǎn)線、刪除點(diǎn)線及反悔操作等。同時(shí)利用GIS屬性圖形一體化思想，借助鉆孔地質(zhì)分層信息和圖形表達(dá)，在圈定礦體輪廓線時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)前位置準(zhǔn)確捕捉到同層地質(zhì)體下一個(gè)可能位置，地質(zhì)專(zhuān)家可以交互完成剖面礦體輪廓線圈定。為了解決礦體外推問(wèn)題，按照地質(zhì)勘探1/2平推或1/4平推或1/3尖推等原則，并計(jì)算輪廓線大致走向確定相應(yīng)位置。圖6是在法線投影下，某礦區(qū)的剖面圖；圖7是在礦體走向?yàn)?0°情況下，該礦體使用走向投影的結(jié)果。如圖8所示，是本發(fā)明對(duì)勘探剖面間的地質(zhì)體界線進(jìn)行三維重建的方法流程圖。 該流程具體步驟如下步驟801，在三維狀態(tài)下顯示各剖面的地質(zhì)體界線；步驟802，選擇相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面生成；步驟803，設(shè)定生成曲面的名稱(chēng)、類(lèi)型、內(nèi)外巖性等參數(shù)；步驟804，判斷所有剖面間的曲面連接是否完成，若是，則執(zhí)行步驟805，否則；返回步驟802 ；步驟805，分別選定兩端勘探剖面的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面封閉；步驟806，檢查以上生成的封閉曲面的拓?fù)渫暾裕瓿蓪?shí)體生成。該流程中，基于剖面數(shù)據(jù)的輪廓線表面重建是一個(gè)傳統(tǒng)的物體表面重建算法，它的輸入是一組平行的平面，稱(chēng)為切片(或剖面)(section)，每個(gè)切片有一個(gè)或多個(gè)輪廓線， 故也稱(chēng)切片級(jí)重建。算法一般只在兩層切片之間進(jìn)行討論。通過(guò)連接切片上輪廓線的頂點(diǎn)來(lái)構(gòu)造分片的線性曲面，最常用的是三角片。兩層切片連接好以后就在切片間形成了一條三角帶，所有的三角帶組合起來(lái)就構(gòu)成了一個(gè)擬合物體表面的三角網(wǎng)絡(luò)。它包括以下幾個(gè)關(guān)鍵的子問(wèn)題，它們是輪廓對(duì)應(yīng)、輪廓線拼接、分支處理。整個(gè)表面重建過(guò)程分為兩步拓?fù)渲亟ê蛶缀伪砻嬷亟?。拓?fù)渲亟ê蛶缀伪砻嬷亟ㄓ星昂箜樞蛑?，必須先進(jìn)行拓?fù)渲亟?，然后進(jìn)行幾何表面重建。拓?fù)渲亟閹缀伪砻嬷亟ㄌ峁┍匾妮斎霐?shù)據(jù)(即輪廓線)。拓?fù)渲亟ǖ哪康氖菍?duì)每一斷層上的輪廓線進(jìn)行分組，確定各輪廓的包含和對(duì)應(yīng)連接關(guān)系，保證幾何表面重建的正確性。輪廓線表面重建中的四種基本連接方式所對(duì)應(yīng)的四類(lèi)基本實(shí)體，它們是①末端連接，②單輪廓線的簡(jiǎn)單連接，③不連通的分支連接，④連通的分支連接。對(duì)于剖面輪廓線是單一的凸輪廓線的重構(gòu)，H. Fuchs對(duì)可接受表面的定義如下(1)每一個(gè)輪廓線線段必須在而且只能在一個(gè)基本三角面片中出現(xiàn)。如果上、下兩條輪廓線各有m、η個(gè)輪廓線段，合理的三維表面模型將包含m+n個(gè)基本三角面片；(2)如果一個(gè)跨距在某一基本三角面中為左跨距，則該跨距是而且僅是另一個(gè)基本三角面片的右跨距；(3)各面片之間不允許自交。上述步驟802中，曲面生成是指將相鄰剖面間的地質(zhì)體界線通過(guò)不規(guī)則三角網(wǎng)形成曲面的過(guò)程。它是通過(guò)模擬退火混合遺傳算法完成的，其具體操作如下1)初始種群的產(chǎn)生，使產(chǎn)生的初始種群都是合法解；2)模擬退火操作，即對(duì)群體中每個(gè)個(gè)體進(jìn)行模擬退火操作來(lái)擾動(dòng)遺傳算法產(chǎn)生的群體；3)查詢(xún)最小交叉多邊形，通過(guò)交叉和變異操作，完成種群的迭代，并通過(guò)選擇操作，完成種群的一次更新；4)當(dāng)種群滿(mǎn)足終止條件時(shí)，算法結(jié)束。模擬退火混合遺傳算法是將遺傳算法與模擬退火算法相結(jié)合而構(gòu)成的一種優(yōu)化算法。遺傳算法的局部搜索能力較差，但把握搜索過(guò)程總體能力較強(qiáng)；而模擬退火算法具有較強(qiáng)的局部搜索能力，并能使搜索過(guò)程避免陷入局部最優(yōu)解，但模擬退火算法卻對(duì)整個(gè)搜索空間的狀況了解不多，不利于使搜索過(guò)程進(jìn)入最有希望的搜索區(qū)域，從而使得模擬退火算法的運(yùn)算效率不高。將遺傳算法與模擬退火算法相結(jié)合，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良的新的全局搜索算法，這就是模擬退火混合遺傳算法的基本思想。圖9(a)、圖9(b)、圖 9(c)、圖9(d)分別是利用模擬退火遺傳算法得到的“任意形狀輪廓線拼接”“退化輪廓線拼接” “復(fù)雜形狀輪廓線拼接” “某鐵礦礦體的三維表面”結(jié)果圖。在輪廓線拼接中，可設(shè)定拼接后的曲線經(jīng)過(guò)某折線，這條指定的折線，稱(chēng)作輔助線。完成這一功能的輪廓線拼接，稱(chēng)作輔助線輪廓線拼接。這一功能有兩方面的作用1、能夠使得生成的曲面經(jīng)過(guò)某地質(zhì)體界線，如斷層。2、當(dāng)輪廓線復(fù)雜時(shí)，可由用戶(hù)指定經(jīng)過(guò)某折線，方便算法的順利進(jìn)行。下面將該算法詳述如下。在模擬退火混合遺傳算法中，涉及適應(yīng)值函數(shù)的選取和控制參數(shù)的設(shè)置。適應(yīng)值函數(shù)是個(gè)體優(yōu)越性的度量，控制參數(shù)包含初始群體大小、退火率、最小初始值連續(xù)不變次數(shù)、交叉概率、變異概率、交叉概率等，這些參數(shù)決定了整個(gè)算法的執(zhí)行性能和運(yùn)行結(jié)果。算法關(guān)鍵步驟如下定義1 一個(gè)重建表面的合法解也稱(chēng)為串。定義2端點(diǎn)分別在上下輪廓線中的邊稱(chēng)為連接邊。定義3端點(diǎn)在同一條輪廓線中的邊稱(chēng)為輪廓線邊。1、初始種群的產(chǎn)生算法產(chǎn)生初始種群，要考慮到產(chǎn)生的初始種群必須都是合法解。方法是將輪廓線P中的點(diǎn)Po，P1,…，Pnri (分別表示P中的第ι個(gè)點(diǎn)到第m個(gè)點(diǎn))和Q中的點(diǎn)如，Q1,…， qn-!(分別表示Q中的第1個(gè)點(diǎn)到第η個(gè)點(diǎn))相對(duì)P和Q所在平面的法向量按逆時(shí)針?lè)较蚺判颍谳喞€P和Q中選擇合適的點(diǎn)形成三角形，按如下步驟產(chǎn)生初始合法種群。(1)置解T為空，分別從P和Q點(diǎn)集中取第一個(gè)點(diǎn)Ptl和Citl構(gòu)成當(dāng)前連接邊，然后隨機(jī)地在P或Q中取第二個(gè)點(diǎn)P1或Cl1與當(dāng)前的邊連接成一個(gè)三角形，放入到T中，置PlqQ或 PtlCl1S當(dāng)前連接邊；(2)接著依次以已經(jīng)加入串中的piQj(i = 1，…，m-l，j = l，…，n_l)為當(dāng)前連接邊，用同樣的方法隨機(jī)地在P和Q中取出下一個(gè)(該點(diǎn)未取過(guò))與其構(gòu)成三角形放入T 中；(3)重復(fù)步驟(2)直到點(diǎn)集P和Q中有一個(gè)點(diǎn)集中的點(diǎn)被取完；(4)將另一個(gè)點(diǎn)集中剩下的點(diǎn)依次與已經(jīng)取完點(diǎn)的點(diǎn)集的最后一點(diǎn)相連，生成三角形放入T中；(5)若是封閉的輪廓線，則需要使多邊形PtlPnriqciqiri按以上方法隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)三角形加入到τ使表面封閉，這樣就產(chǎn)生一個(gè)有序點(diǎn)集P和Q上的解。(6)按合法解的定義檢測(cè)該初始解的合法性，如合法且所有三角形在空間無(wú)相交則加入初始種群，否則不加入。將上面的步驟重復(fù)，直到獲得點(diǎn)集P和Q上的N個(gè)隨機(jī)合法表面，作為第一代種群。2、適應(yīng)值函數(shù)群體中的每個(gè)個(gè)體(串)都具有一個(gè)適應(yīng)值，適應(yīng)值函數(shù)是個(gè)體優(yōu)越性的度量，個(gè)體越優(yōu)越，適應(yīng)值就越小(或越大)，它繁殖下一代的可能性也就越大。采用適應(yīng)值函數(shù)是根據(jù)具體問(wèn)題，應(yīng)用的較多的有邊長(zhǎng)最小、表面積最小、內(nèi)角平均值最大和體積最大等。本文做法是定義一個(gè)多目標(biāo)函數(shù)f (T) = (ci; C2, C3) · (f1 f2，f3)，其中T為任意一個(gè)三維表面的三角劃分，f為T(mén)所有三角形的最小角平均值，f2為T(mén)所有三角形連接邊之和，f3為T(mén) 所有三角形面積之和，C1 C3為加權(quán)系數(shù)。

Ai (i = 1,2, -,m+n)為個(gè)體T中每個(gè)三角形的面積。適應(yīng)值函數(shù)可以根據(jù)具體問(wèn)題提出，所以還可以采用其它情況的適應(yīng)值函數(shù)。3、模擬退火操作對(duì)群體中每個(gè)個(gè)體進(jìn)行模擬退火操作來(lái)擾動(dòng)遺傳算法產(chǎn)生的群體。具體操作為(1)對(duì)當(dāng)代群體中各個(gè)體進(jìn)行模擬退火操作，確定初始溫度、；(2)判斷Metropolis抽樣穩(wěn)定準(zhǔn)則是否滿(mǎn)足，如果滿(mǎn)足則退出，如果不滿(mǎn)足轉(zhuǎn)到⑶；(3)對(duì)個(gè)體進(jìn)行“2-變換”，類(lèi)似于變異操作，由當(dāng)前穩(wěn)定狀態(tài)Mi產(chǎn)生狀態(tài)Mj ；(4)計(jì)算適應(yīng)值之差 Δ = €愧)4饑)，判斷1^11[1，exp (-Δ/kt)]彡 random
是否成立，成立則轉(zhuǎn)(5)，否則轉(zhuǎn)(6)；(5)令Mi = Mj,并及時(shí)更換最優(yōu)解；(6)保持當(dāng)前狀態(tài)；(7)重復(fù)步驟(1)到(6)直到對(duì)該代群體中的所有個(gè)體都執(zhí)行退火操作。4交叉操作最小交叉多邊形(MCP，minimum crossover polygon)為一個(gè)空間多邊形s，s的所有頂點(diǎn)和所有邊同時(shí)存在于串1和串2，但s在串1和串2中的內(nèi)部三角劃分并不完全相同。如圖10和圖11所示MCP由點(diǎn)集P中點(diǎn)Pi到pi+j和點(diǎn)集Q中點(diǎn)qk到qk+1所有點(diǎn)組成的多邊形。該算法的主要思想是以串中的一個(gè)三角形的兩條連接邊為初始邊，向前和向后按連接邊逐步搜索兩個(gè)待交叉串來(lái)求最小交叉多邊形。EMCP算法的基本步驟如下其中，向前表示是相對(duì)P，Q所在平面的法向量順時(shí)針?lè)较?，向后是按逆時(shí)針?lè)较颉?1)置堆棧Si，S2為空，隨機(jī)地在串nl中尋找一個(gè)三角形t，且t在串n2中不出現(xiàn)，t — Si，t — S2 ；(2)以t的兩條連接邊 和。為初始邊分別向前和向后搜索，在串nl和串π2中尋找最小交叉多邊形Sl和S2 ；①在串nl中搜索，判斷。是否同時(shí)存在于串nl和串n2中，如果存在，則向前搜索結(jié)束，否則將當(dāng)前三角形t的三個(gè)頂點(diǎn)和輪廓線邊加入sl，將與當(dāng)前三角形相鄰的前一個(gè)三角形的另一條連接邊作為新的 重新向前搜索，對(duì) 按同樣方法向后搜索，向前和向后搜索結(jié)果得到的兩條前后連接邊和它們之間輪廓上的邊構(gòu)成多邊形sl，若不存在則轉(zhuǎn)到⑶；②同①的方法在串n2中搜索得到多邊形s2，若不存在則轉(zhuǎn)到(3)；③判斷sl與s2相同連接邊在串nl與串n2中的前后位置之差是否相等，若不同則轉(zhuǎn)到⑶；④判斷sl與s2的輪廓邊和頂點(diǎn)是否完全相同，若相同則找到符合條件的最小交叉多邊形，退出算法，否則轉(zhuǎn)到⑶；(3)串nl的t是否取完，未取完轉(zhuǎn)到(1)，否則算法完畢。按交叉概率ρ。從群體中按輪盤(pán)賭的方式選取兩個(gè)個(gè)體，以這兩個(gè)個(gè)體作為雙親， 找出雙親中可以交叉的部分互換，從而產(chǎn)生兩個(gè)新的個(gè)體，即子代。種群的每個(gè)個(gè)體是由 m+n個(gè)三角形組成，并且所有的三角形彼此之間要求沒(méi)有自交和縫隙。這就決定了在做交叉時(shí)不能隨機(jī)的選取交叉位置，而是要找出個(gè)體中的子串，使子串交叉后生成的子代個(gè)體仍然是合法個(gè)體。交叉算法的主要流程如下(1)在串nl和串n2中按EMCP算法尋找最小交叉多邊形；(2)若找到這樣的最小交叉多邊形，交換串nl中的sl與串n2中的s2，則完成交叉操作，否則不交叉。5、變異操作如圖12(a)、圖 12(b)所示，圖 12(a)中空間四邊形 Pi+1qjqJ+1Pi+2 由 APi+1qjPi+2 和 Api+2qjCVl組成，將圖12(a)中的空間四邊形變異成圖12(b)中的空間四邊形，即就是空間四邊形Pi+Iqjqj+1PM變成由和Api+1qj+1pi+2組成，這樣就完成了個(gè)體變異過(guò)程。 在變異過(guò)程中如果新串的適應(yīng)度比原串的適應(yīng)度差則不進(jìn)行變換，否則用新串替換原串進(jìn)行變異操作。6、選擇操作在種群演進(jìn)過(guò)程中，每一代群體種群規(guī)模都是N，經(jīng)過(guò)模擬退火操作、交叉和變異， 上一代的N個(gè)串變成了 N個(gè)新串。在每次選擇時(shí)，將原來(lái)N個(gè)串與經(jīng)過(guò)交叉和變異后得到的N個(gè)新串的適應(yīng)值排序，把2N個(gè)串中適應(yīng)值最小的N個(gè)串作為新一代的群體。這樣就把父代中適應(yīng)值較小的串得以保留下來(lái)，在每次選擇是保留了上一代中較優(yōu)良的個(gè)體，從而加快了算法的收斂速度。7、終止條件選取合理終止條件對(duì)該算法性能有很大影響，如果終止條件選取不當(dāng)將可能會(huì)引起算法過(guò)早收斂和陷入局部極小或者收斂速度太慢。該算法采用如下終上條件，滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件之一，算法結(jié)束。(1)達(dá)到給定遺傳代數(shù)；(2)群體中最小適應(yīng)值連續(xù)L次不變(L是預(yù)先給定的次數(shù))。8、關(guān)鍵控制參數(shù)本文算法有5個(gè)重要的控制參數(shù)，算法開(kāi)始執(zhí)行時(shí)需要給出它們的初始值。(1)群體大小N。群體大小N是算法中一個(gè)重要參數(shù)，如果N選取得太小，則算法會(huì)收斂太慢而導(dǎo)致算法性能下降。如果N選取得太大，則算法又會(huì)收斂的太快而陷入局部最優(yōu)。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，N—般取20 60之間比較合適。(2)退火率k和最小初始值連續(xù)不變次數(shù)L。合理設(shè)置退火率可以使算法接受更多的變異解，使算法能搜索更大的解空間。L設(shè)置合理能使算法在達(dá)到收斂時(shí)及時(shí)終止。(3)交叉概率p。，變異概率pm。交叉概率p。，變異概率Pm是影響算法性能的關(guān)鍵所在，直接影響到算法的收斂性。一般取P。在0. 25 0. 9之間，Pm在0. 01 0. 15之間。圖13到圖18描述了地質(zhì)塊斷法的過(guò)程。下面逐一介紹在圖13中，描繪了在三維狀態(tài)下顯示的鉆孔和礦體的形態(tài)。在圖14中，描繪了將鉆孔和礦體投影到平面上的效果圖，其中，圓圈表示鉆孔的開(kāi)孔位置，輪廓線時(shí)表示礦體在水平面上的投影。在圖15中，描繪了在礦體內(nèi)部，將最近的3個(gè)或4個(gè)鉆孔組成四邊形或者三角形后形成的礦塊，其中每個(gè)礦塊以不同的顏色顯示。在圖16中，描繪了將組成塊段的鉆孔品位加權(quán)平均，得到塊段的平均品位和平均厚度。圖17是圖16左上角部分的局部放大圖，對(duì)于鉆孔，斜線前面是鉆孔的測(cè)量品位， 斜線后面是鉆孔的真厚度；對(duì)于塊段，斜線前面是塊段的加權(quán)平均品位，斜線后面是塊段的平均厚度。
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在圖18中，描繪了將每個(gè)塊段的體積、平均品位、礦石量、儲(chǔ)量等信息統(tǒng)一顯示在表格中，將每個(gè)礦石量相加是總礦石量，將每個(gè)儲(chǔ)量相加是總儲(chǔ)量。如圖19所示，是本發(fā)明地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置結(jié)構(gòu)圖。該裝置200包括單工程礦體圈定模塊21，用于根據(jù)勘探工程數(shù)據(jù)庫(kù)圈定單工程礦體的邊界；剖面礦體連接模塊22，連接單工程礦體圈定模塊21，用于將勘探工程投影到勘探剖面上，并在勘探剖面上對(duì)礦體進(jìn)行輪廓線連接，得到礦體在勘探剖面的剖面曲線；地質(zhì)體三維重建模塊23，連接剖面礦體連接模塊22，用于將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用合適的三維曲面連接，進(jìn)行三維重建，得到三維重建后的地質(zhì)體。進(jìn)一步地，單工程礦體圈定模塊21包括勘探工程選定模塊211、品位條件設(shè)定模塊212、礦體上下界確定模塊213。其中勘探工程選定模塊211用于選定需要作礦體圈定的勘探工程；品位條件設(shè)定模塊212用于設(shè)定礦體品位條件；礦體上下界確定模塊213，連接勘探工程選定模塊211、品位條件設(shè)定模塊212，用于根據(jù)礦體圈定通用標(biāo)準(zhǔn)和礦體品位條件，確定所選定的勘探工程包含的礦體上下界。進(jìn)一步地，剖面礦體連接模塊22包括勘探剖面模塊221、參數(shù)設(shè)定模塊222、界線連接模塊223。其中勘探剖面模塊221用于將勘探工程投影到勘探剖面上，并選擇進(jìn)行礦體連接的勘探剖面；參數(shù)設(shè)定模塊222用于設(shè)定引導(dǎo)容差、礦層顯示方式等相關(guān)參數(shù)；界線連接模塊223，連接勘探剖面模塊221、參數(shù)設(shè)定模塊222，用于在設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，在所選擇的勘探剖面上對(duì)礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在勘探剖面的地質(zhì)體界線，即根據(jù)礦層邊界繪制地質(zhì)體界線。進(jìn)一步地，地質(zhì)體三維重建模塊23包括剖面間曲面生成模塊231、曲面連接模塊 232、地質(zhì)體生成模塊233。其中，剖面間曲面生成模塊231用于選擇相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面生成；曲面連接模塊232，連接剖面間曲面生成模塊231，用于對(duì)兩端勘探剖面的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面連接，生成封閉曲面；地質(zhì)體生成模塊233，連接曲面連接模塊232，用于對(duì)生成的封閉曲面進(jìn)行拓?fù)涮幚?，生成地質(zhì)體。地質(zhì)體三維重建模塊23可采用分支處理的輪廓線表面重建，首先確定分支線位置；然后在分支線位置處分割曲線；接著分支線分別使用模擬退火混合遺傳算法進(jìn)行曲面連接；最后將曲面合并成實(shí)體。輪廓線表面重建的關(guān)鍵是確定分支線位置，可采用凸包限界法，主要步驟為Bi)求出各輪廓線重心；B2)求這些重心點(diǎn)的凸包多邊形；B3)求該凸包多邊形與各輪廓線的交點(diǎn)；B4)在交點(diǎn)處將原輪廓線打斷；B5)將打斷后的各折線段依次使用模擬退火混合遺傳算法進(jìn)行連接。進(jìn)一步地，該裝置200還包括礦體儲(chǔ)量估算模塊對(duì)，連接地質(zhì)體三維重建模塊 23，用于根據(jù)三維重建后的地質(zhì)體與傳統(tǒng)的地質(zhì)塊斷法結(jié)合估算地質(zhì)儲(chǔ)量。該礦體儲(chǔ)量估算模塊M又包括輪廓線獲取模塊M1，用于使用空間體水平或垂直投影方法獲取礦體水平投影圖輪廓線；
礦體三角網(wǎng)生成模塊對(duì)2，連接輪廓線獲取模塊M1，用于根據(jù)投影圖輪廓線和見(jiàn)礦鉆孔點(diǎn)自動(dòng)生成礦體三角網(wǎng)；三角礦塊修正模塊M3，連接礦體三角網(wǎng)生成模塊M2，用于由地質(zhì)專(zhuān)家根據(jù)地質(zhì)情況對(duì)三角礦塊進(jìn)行修正；地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算模塊M4，連接三角礦塊修正模塊M3，用于通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算每個(gè)修正后礦塊的面積和平均厚度和品位，從而估算地質(zhì)儲(chǔ)量。進(jìn)一步地，裝置200還包括礦體儲(chǔ)量管理模塊25，連接礦體儲(chǔ)量估算模塊204，用于使用圖表交互查詢(xún)、各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖解等，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢索礦山儲(chǔ)量的各類(lèi)信息。本發(fā)明提供圖表交互查詢(xún)、各種統(tǒng)計(jì)圖解等，方便礦山儲(chǔ)量管理的動(dòng)態(tài)檢索管理。本發(fā)明提供了一種地質(zhì)勘探礦體三維非線性3DEM建模技術(shù)，屬于地球探測(cè)與信息技術(shù)領(lǐng)域，是一種地質(zhì)勘探三維可視化技術(shù)，它將計(jì)算三維可視化與傳統(tǒng)儲(chǔ)量估算方法結(jié)合，總結(jié)出礦床勘探3DEM儲(chǔ)量估算流程技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了基于剖面數(shù)據(jù)的三維體重建，該技術(shù)將模擬退火算法和遺傳算法有機(jī)整合，引入到輪廓線拼接中來(lái)，在獲得全局最優(yōu)解的同時(shí)，提高了輪廓線拼接算法的效率。本發(fā)明根據(jù)地質(zhì)勘探資料信息建立礦體三維數(shù)字化模型，圈定礦體單工程邊界，連接礦體在勘探剖面的剖面曲線，使用模擬退火遺傳算法進(jìn)行剖面曲線三維最優(yōu)三角形剖分連接，實(shí)現(xiàn)三維體建模和地質(zhì)儲(chǔ)量估算，從而查明地下三維空間礦產(chǎn)的質(zhì)量、規(guī)模、位置和形狀。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，包括 步驟一，根據(jù)勘探工程圈定單工程礦體，得到礦體上下界；步驟二，將所述勘探工程投影到勘探剖面上，并在所述勘探剖面上對(duì)所述礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在所述勘探剖面的地質(zhì)體界線；步驟三，將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用三維曲面連接，得到三維重建后的地質(zhì)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟一中，進(jìn)一步包括選定需要作礦體圈定的勘探工程； 設(shè)定礦體品位條件；根據(jù)礦體圈定通用標(biāo)準(zhǔn)和礦體品位條件，確定所選定的勘探工程包含的礦體上下界。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟二中，進(jìn)一步包括選擇進(jìn)行礦體連接的勘探剖面； 設(shè)定引導(dǎo)容差、礦層顯示方式相關(guān)參數(shù)；在設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，在所選擇的勘探剖面上對(duì)所述礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在所述勘探剖面的地質(zhì)體界線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟二中，進(jìn)一步包括根據(jù)礦體的具體形態(tài)，使用正射投影或走向投影方法將所述勘探工程投影到所述勘探剖面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟三中，進(jìn)一步包括選擇相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面生成； 對(duì)兩端勘探剖面的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面連接，生成封閉曲面； 對(duì)生成的封閉曲面進(jìn)行拓?fù)涮幚?，生成所述地質(zhì)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟三中，進(jìn)一步包括采用模擬退火遺傳算法對(duì)相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面生成的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟三中，進(jìn)一步包括將所述地質(zhì)體與地質(zhì)塊斷法結(jié)合估算地質(zhì)儲(chǔ)量的步驟，具體為使用空間體水平或垂直投影方法獲取礦體水平投影圖輪廓線； 根據(jù)礦體水平投影圖輪廓線和見(jiàn)礦鉆孔點(diǎn)自動(dòng)生成礦體三角網(wǎng)； 根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行三角礦塊的修正；計(jì)算每個(gè)修正后礦塊的面積和平均厚度和品位，從而估算地質(zhì)儲(chǔ)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模方法，其特征在于，所述步驟三中，進(jìn)一步包括使用圖表交互查詢(xún)和/或數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖解方式，動(dòng)態(tài)檢索礦體儲(chǔ)量的信息。
9.一種地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，包括單工程礦體圈定模塊，用于根據(jù)勘探工程圈定單工程礦體，得到礦體上下界；剖面礦體連接模塊，連接所述單工程礦體圈定模塊，用于將所述勘探工程投影到所述勘探剖面上，并在所述勘探剖面上對(duì)所述礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在所述勘探剖面的地質(zhì)體界線；地質(zhì)體三維重建模塊，連接所述剖面礦體連接模塊，用于將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用三維曲面連接，得到三維重建后的地質(zhì)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，所述單工程礦體圈定模塊包括勘探工程選定模塊，用于選定需要作礦體圈定的勘探工程；品位條件設(shè)定模塊，用于設(shè)定礦體品位條件；礦體上下界確定模塊，連接所述勘探工程選定模塊、所述品位條件設(shè)定模塊，用于根據(jù)礦體圈定通用標(biāo)準(zhǔn)和礦體品位條件，確定所選定的勘探工程包含的礦體上下界。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，所述剖面礦體連接模塊包括勘探剖面模塊，用于將所述勘探工程投影到所述勘探剖面上，并選擇進(jìn)行礦體連接的勘探剖面；參數(shù)設(shè)定模塊，用于設(shè)定引導(dǎo)容差、礦層顯示方式等相關(guān)參數(shù)；界線連接模塊，連接所述勘探剖面模塊、所述參數(shù)設(shè)定模塊，用于在設(shè)定相關(guān)參數(shù)后， 在所選擇的勘探剖面上對(duì)所述礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在所述勘探剖面的地質(zhì)體界線。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，所述地質(zhì)體三維重建模塊包括剖面間曲面生成模塊，用于選擇相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線，進(jìn)行曲面生成；曲面連接模塊，連接所述剖面間曲面生成模塊，用于對(duì)兩端勘探剖面的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面連接，生成封閉曲面；地質(zhì)體生成模塊，連接所述曲面連接模塊，用于對(duì)生成的封閉曲面進(jìn)行拓?fù)涮幚恚傻刭|(zhì)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，所述剖面間曲面生成模塊采用模擬退火遺傳算法對(duì)相鄰勘探剖面間的地質(zhì)體界線進(jìn)行曲面生成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，該裝置還包括礦體儲(chǔ)量估算模塊，連接所述地質(zhì)體三維重建模塊，用于根據(jù)所述地質(zhì)體與傳統(tǒng)的地質(zhì)塊斷法結(jié)合估算地質(zhì)儲(chǔ)量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，該礦體儲(chǔ)量估算模塊進(jìn)一步包括輪廓線獲取模塊，用于使用空間體水平或垂直投影方法獲取礦體水平投影圖輪廓線；礦體三角網(wǎng)生成模塊，連接所述輪廓線獲取模塊，用于根據(jù)投影圖輪廓線和見(jiàn)礦鉆孔點(diǎn)自動(dòng)生成礦體三角網(wǎng)；三角礦塊修正模塊，連接所述礦體三角網(wǎng)生成模塊，用于根據(jù)地質(zhì)情況對(duì)三角礦塊進(jìn)行修正；地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算模塊，連接所述三角礦塊修正模塊，用于計(jì)算每個(gè)修正后礦塊的面積和平均厚度和品位，從而估算地質(zhì)儲(chǔ)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的地質(zhì)勘探礦體三維建模裝置，其特征在于，該裝置還包括 礦體儲(chǔ)量管理模塊，連接所述礦體儲(chǔ)量估算模塊，用于使用圖表交互查詢(xún)和/或數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖解方式，動(dòng)態(tài)檢索礦體儲(chǔ)量的信息。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于一種地質(zhì)勘探礦體三維建模方法及其裝置，其中該方法包括步驟一，根據(jù)勘探工程圈定單工程礦體，得到礦體上下界；步驟二，將勘探工程投影到勘探剖面上，并在勘探剖面上對(duì)礦體上下界進(jìn)行礦體連接，得到礦體在勘探剖面的地質(zhì)體界線；步驟三，將勘探剖面間的地質(zhì)體界線用三維曲面連接，得到三維重建后的地質(zhì)體。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)從鉆孔到剖面到曲面最終生成實(shí)體的地質(zhì)三維建模。
文檔編號(hào)G06T17/05GK102279980SQ20101020835
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者劉勇強(qiáng), 李小勇, 李楠, 肖克炎, 鄒偉, 陰江寧, 陳學(xué)工 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所