三維GIS技術在礦產勘探和開發中的研究與應用

顏 穎

（湖南省水文地質環境地質調查監測所，湖南 長沙 410000）

隨著我國社會經濟的快速發展，工業發展對于礦產資源需求量也顯著增加，需要積極革新礦產勘探與開發技術。三維GIS技術應用到礦產勘探和開發中以后，不僅能夠顯著提高礦產勘探與開發的綜合效益，還可以推動整個行業的創新拓展。

基于三維GIS技術的礦產勘探和開發活動，在工作內容與工作方式等方面都步入了新的格局，是未來礦產勘探行業發展的重要方向之一。但是結合當前的實際情況來看，部分礦產勘探與開發團隊并沒有充分發揮三維GIS技術的價值，導致這項技術在實踐應用過程中還存在較多不足，有必要對其進行深入全面的探討與分析。

1 三維GIS技術在礦產勘探和開發中的應用優勢

1.1 一體化優勢

三維GIS技術在礦產勘探和開發中具有較為顯著的一體化優勢。這是因為三維GIS技術直接改變了傳統勘探信息的傳播方式，能夠提供更大范圍的信息服務區域。這也使得礦產勘察與開發系統可以實現一體化運作，通過三維建模模型展示礦產勘察信息，并借助于數字控制器形成穩定的操控模式，保證各項數據指標達到預期效果。

1.2 安全化優勢

三維GIS技術可以顯著提高礦產勘探和開發的安全性。這是因為在礦產勘察與開發過程中，各類物質材料的管理是非常關鍵的，直接關系著后續礦區建設的安全性與穩定性。而三維GIS技術可以實現各類物質材料和技術設備的精細化管理，給后續礦產開發活動提供較好的支撐，推動礦產勘探與開發的現代化轉變。

1.3 數字化優勢

三維GIS技術具有圖像與數字處理的多種功能，可以覆蓋全網空間內部的各個細節模塊。在礦產勘察和開發中使用三維GIS技術，可以將勘察所得信息放置在互聯網空間中，并通過計算機進行數據處理，得出最終的勘察結果?；谌SGIS技術的勘察活動可以構建完善全面的數據庫，并融入工程信息、物化探等多項內容，顯著提高了礦產勘察與開發的數字化水平。三維GIS技術解決了傳統二維GIS技術無法將高恒變量獨立出來進行處理的難點，具有突出的應用價值。

2 三維GIS技術在礦產勘探和開發中的應用內容

在礦產勘探和開發過程中，三維GIS技術的應用可以構建多種功能模塊，顯著提高了礦產勘探和開發的現代化水平。這里也結合實際情況，全方位探討基于三維GIS技術的礦產勘探和開發體系，闡述三維GIS技術的具體應用內容。

2.1 礦區連接模塊

使用三維GIS技術可以在礦區實現多項連接，并按照不同分布點設計針對性較強的連接方案，最終形成群體控制和數字化操控模塊，形成礦產勘探結構調度的最優化模式。在構建礦區連接模塊的時候，技術人員也要完成設備清點系統的建設，同時還要布設數控技術優化可操控流程，使得整個模塊滿足現代控制系統的結構要求。在建設過程中，技術人員需要按照三維GIS技術使用標準呈現各個細節內容，通過節點層構建數據運行控制的標準，加快礦產勘探與控制系統的升級拓展，最終形成更加穩定的礦產勘探作業工具控制平臺。

2.2 勘探調度模塊

在引入三維GIS技術以后，礦產勘探和開發體系也需要構建勘探調度模塊，逐步落實礦產勘探一體化理念。礦產勘探一體化主要是指勘探設備與人員之間的高度協調，提高人機交互的整體水平。這也要求技術人員通過使用三維GIS技術，完成“微處理系統”的搭建工作，構建礦產勘探調度的智慧運作模塊。技術人員在使用三維GIS技術的時候，可以融入一些人工智能、專家系統等元素，使得最終形成的“微處理系統”具有一定的自動化運作能力，可以處理一些基礎的礦產勘探工作，同時也能夠結合勘探工作內容給操作人員提供一定的建議與指引，使得礦產勘探工作可以取得更好的綜合成效。

2.3 三維虛擬模塊

礦產勘探和開發工作在使用三維GIS技術的時候，最關鍵的環節就是構建三維虛擬模塊，提供完善的三維數據信息。這也要求技術人員可以結合礦產勘探與開發活動選擇最合適的三維建模方法，提取礦區地質信息、礦產資源等各類數據，完成三維模型的搭建工作。

在完成三維建模的時候，技術人員需要做好三維模型的評價分析，保證最終形成的三維模型可以在后續礦產勘探與開發活動中取得較好的應用效果。技術人員在使用三維GIS技術的時候，也要完善仿真分析模塊，可以針對后續礦產開發環節進行仿真預演，保證礦產開發活動的合理性，避免出現不必要的損失。

2.4 遠程控制模塊

在引入三維GIS技術以后，礦產勘探與開發活動也可以構建遠程控制模塊，改變傳統礦產勘探與開發的整體格局，打造真正的智慧勘探工程。技術團隊在使用三維GIS技術、遙感技術、遠程控制技術等技術模塊以后，就可以形成功能齊全、結構合理的礦產勘探智慧控制體系。智慧控制體系不僅能夠處理礦產勘探與開發過程中產生的各類數據信息，同時也開放了遠程控制功能。即勘探人員使用手持設備就可以跟礦產勘探智慧控制平臺進行交互。平臺根據勘探人員所處的環境，智能設計勘探活動的工作情境，并給勘探人員提供針對性的參考與建議，切實提高礦產勘探工作的整體效率。

3 三維GIS技術在礦產勘探和開發中的實踐應用

3.1 在成礦模式預測中的應用

使用三維GIS技術以后，礦產調查相關單位可以獲得海量的勘探信息，并完成空間采樣等多項工作。與此同時，借助于三維GIS技術，礦產勘探圖就可以立足于時空以及多元統計兩個層面，針對構造演化、沉積相等、火成活動等多種特征展開深入分析，完成成礦預測工作，并基于此進行后續的礦產勘探設計與安排。不僅如此，在使用了三維GIS技術以后，礦產調查相關單位也可以進行區域內地質演化的預測與分析，給后續進行礦產開發活動提供更加完善的數據支撐。

3.2 在成礦異常預測中的應用

三維GIS技術可以在成礦預測異常中取得較為顯著的應用效果。這是因為三維GIS技術具有地質異常分析的功能，不僅能夠通過數據分析得出最有可能出現礦產的區域，同時也可以對斷層、地層、巖漿層、物化探異常等各類情況進行深入分析。通過這些分析活動，可以得出地質異常與礦點之間的關系，明確地質異常區域對后續礦產勘探與開發活動所帶來的具體影響。除此之外，使用三維GIS技術的空間分析疊加功能，也可以對成礦區域進行圈定，綜合分析地質異常信息、找礦信息等多種數據，形成全新的數據層，提供更加精細完善的勘探數據，有利于礦產探勘和開發活動的有效進行。

3.3 在礦產勘探中的應用

礦產調查相關單位積極使用三維GIS技術可以有效解決勘探過程中的高成本問題，提高成本管理的綜合效益。這是因為在使用了三維GIS技術以后，礦產調查相關單位可以使用地質鉆孔數據庫對礦體儲量進行綜合分析，確定礦石資源儲量的級別，基于此設計礦產勘探方案，有效解決礦石勘探的綜合成本。以前進行礦石勘探活動的時候，出現了鉆孔布設過于密集而顯著增加成本，同時也容易造成工期延誤的情況。

與此同時，部分項目也出現了鉆孔布設過于松散，無法有效勘察礦體儲存量，直接影響工程進度，造成了成本增加。而在引入三維GIS技術的時候，這些情況就可以得到較好地改善。這是因為基于三維GIS技術的勘探活動可以引入三維模型，并使用類鉆孔布置進行提前分析，最終確定后續進行礦產勘探和開發的有效方法。

3.4 在礦產資源潛力評價中的應用

在使用了三維GIS技術以后，礦產調查相關單位也可以對礦產資源的潛力進行綜合評價。這是因為三維GIS技術可以將地理信息技術與現代地質學理論結合在一起，并進行有機分析與探索，最終形成完善的礦產資源信息體系，評價區域礦產資源的潛力。相關評價流程如圖1所示。結合圖中相關內容可以知道，礦產調查相關單位應該構建礦產資源評價的相關模型，確定地質變量與取值范圍，進行礦產資源地位預測和潛力評估，形成一份相對完善的研究成果，給后續設計礦產開發計劃和實踐施工提供相應的指引。在礦產資源潛力評價過程中，也可以進行礦石資源總量的分析，利用現代信息技術分析礦石資源價格的市場波動情況，完成礦產資源的經濟潛力評價，使得評價體系變得更加完整。

圖1 基于三維GIS技術的礦產資源潛力評價流程圖

3.5 在采礦階段中的應用

三維GIS技術在采礦階段中可以發揮顯著成效，提高了采礦計劃的科學性與合理性，顯著增強采礦施工的效率。這是因為礦產調查相關單位在使用了三維GIS技術以后，可以使用三維建模的方式直觀展示礦產信息，完成礦產資源分布的三維數字建模。

在制定采礦計劃的時候，使用三維GIS技術進行區域開采活動的整體布局，形成數字化的礦產設計方案。在后續具體進行礦產開發的時候，使用三維GIS技術也可以實現開采過程的可視化以及開采活動的仿真分析，較好規避不合理的采礦施工活動，同時也能夠在采礦施工出現問題的時候第一時間介入其中，避免出現不必要的損失。

3.6 在礦產管理中的應用

在礦產資源開發過程中，礦石信息的真實度也是非常重要的參數，需要引起充分的重視。這也要求開采團隊可以做好礦產資源的動態管理工作，掌握礦石信息的實時變化。在引入了三維GIS技術以后，通過三維模型對礦區的礦石信息進行實時分析，并結合礦石開采活動構建專項的挖掘模型，提高礦石管理的動態化與精細化水平。不僅如此，在三維GIS技術支持下，礦石開采活動也可以通過實時數據分析最合適的礦石開采位置，使得礦石管理具有較強的前瞻性與針對性，提高礦石管理的綜合成效。

4 三維GIS技術在礦產勘探和開發中應用的保障措施

4.1 構建礦產勘探和開發的管理體系

在引入三維GIS技術的時候，礦產勘探與開發工作也應該構建完善的管理體系，保證三維GIS技術可以取得較好的運作效果。

第一，在礦產勘探活動開始之前，技術團隊需要對三維GIS技術進行深入分析，并結合礦產勘探工程設計科學合理的勘探方案，充分發揮三維GIS技術的價值。在這個過程中，技術團隊還要結合三維GIS技術做好技術交底工作，保證各個勘探人員都對三維GIS技術有較高的了解與認知水平，保證后續勘探施工的流暢性。第二，在礦產勘探工作進行過程中，需要結合三維GIS技術做好標準化工作，并進行各個勘探環節的精細化控制。特別是基于三維GIS技術的智能系統投入運作以后，一定要關注礦產勘探與開發工作在網絡環境中的應用情況，并開展針對性的管理工作，保證系統平臺可以發揮較好效果。第三，在礦產開發活動中，相關人員也要靈活使用三維GIS技術，保證三維勘探成果可以提供較好的指引。

4.2 做好三維GIS智能勘探系統的維護

在使用了三維GIS技術以后，礦產勘探和開發活動就可以完成智能系統的建設。但是想要充分發揮智能系統的作用與價值，就需要在平時做好系統的維護工作。第一，做好功能改造與系統升級。當前我國礦產勘探與開發行業領域的發展是非常迅速的，因此基于三維GIS技術的智能勘探系統在應用一段時間以后就可能無法取得較好效果，需要技術團隊積極進行功能改造與系統升級。這也要求技術團隊在平時的時候可以積極關注三維GIS智能勘探系統的運作效果，明確系統應用過程中的欠缺與不足，制定完善的功能改造與系統升級計劃，使得系統平臺可以在較長時間里取得較好穩定運作效果。第二，做好安全管理工作。在引入三維GIS技術以后，大部分礦產勘探與開發工作都融入到了智能系統中。為了保證礦產勘探信息的真實性與安全性，以及各個勘探設備運作的穩定性，相關技術團隊一定要做好安全維護工作。

5 結語

綜合來看，三維GIS技術在礦產勘探和開發中可以取得較好的應用成效，可以在后續時間里進行全面推廣。在具體應用三維GIS技術的時候，需要做好信息化硬件與軟件的建設，提高礦產勘探和開發過程的智慧化水平，打造智能化工程體系。

對于礦產勘探與開發團隊來說，也應該加強自身對于三維GIS技術的了解水平，重點完成三維建模工作，直觀展示礦產勘探的各類信息，顯著提高礦產勘探技術水平，給后續的礦產開發活動提供較好的支持，推動礦產行業的高質量發展。