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复杂矿体结构三维建模与储量计算方法研究-以某地区铀矿床为例

作　者: 杨利容
导　师: 王绪本
学　校: 成都理工大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 铀矿三维建模剖面重建多边形变形储量估算地质统计 Kriging
分类号: P619.14
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在各种矿产资源中，铀矿资源既是一种战略资源，又是重要的能源矿产，在国防和国民经济建设中具有非常重要的地位。和世界上其他国家比较，我国是铀矿资源不甚丰富的一个国家，勘探手段和程度都远低于发达国家水平，急需加强资源勘探与开发综合利用技术研究。随着计算机信息技术特别是地理信息技术与三维图形技术的发展，将地理信息技术、三维地质建模技术及三维可视化技术应用到固体矿产勘探、开发与管理中，是目前矿产资源勘探开发中的重要研究方向。论文以某地区铀矿床为研究对象，通过分析该区域的矿床结构特征和勘探数据特点，建立了一套针对复杂铀矿床的三维地质建模及储量计算方法技术体系，并开发了铀矿三维建模及储量计算可视化软件系统。通过对该矿区的矿床建模和储量计算实验，验证了方法技术的正确性，对于指导该区域的进一步勘探与开发具有重要的实用意义。论文针对铀矿结构特征和勘探数据特点，提出了采用三角网构模和广义三棱柱体元构模方法，分别用于构建矿体的表面模型和建立矿体内部属性模型；在三维建模中，采取了基于剖面重构的三维建模方法。考虑铀矿特殊的成矿条件，在勘探线上矿体形态呈现复杂，边缘尖锐，以及在相邻勘探线上矿体形态差异较大等特点，论文提出了一种基于矿体轮廓多边形变形技术的三维剖面重建方法。首先从勘探线中提取出矿体的轮廓边缘，经过将复杂多边形简化处理成简单多边形，然后采用同构三角网剖分及多边形插值技术生成中间多边形，最后采用等分线法将中间多边形对应连接生成三维矿体的表面。在矿体内部属性建模中，为了更好地适应矿体的边界，论文采用了基于广义三棱柱体元建模方法，并实现了三维网格剖分、网格节点插值，以及矿体边界处理等关键技术问题，成功构建了矿体内部属性模型。在对矿区储量估算中，论文提出了结合三维地质模型的Kriging储量计算方法。通过计算研究区样本数据的实验变异函数，利用Kriging插值算法生成了矿体三维空间的品位分布；然后利用矿体表面模型对矿体品位边界进行约束处理，最后通过统计矿体内体元数目和资源量得到矿体的储量。论文还研究并实现了在建模过程中涉及到的各种三维可视化与交互技术，如MC算法、LOD算法，三维图形的选择、旋转、缩放，切片制作、图形切割及虚拟漫游等，提高了建模过程的自动化，增强了三维操作的互动性与实境感。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 论文研究目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究进展  11-14
  1.3 论文主要研究内容  14
  1.4 论文研究技术路线  14-16
  1.5 论文创新性研究工作  16-17
第2章研究区域概况  17-22
  2.1 区域地质特征  17-18
  2.2 区域矿产特征  18
  2.3 典型矿体特征  18-19
  2.4 已有工作基础  19-20
  2.5 研究可行性分析  20-22
第3章三维建模与可视化  22-94
  3.1 矿床特征分析  22-24
  3.2 矿体三维数据模型表达  24
  3.3 三维地质建模方法技术  24-26
  3.4 基于复杂轮廓变形技术的剖面三维重构建模  26-52
    3.4.1 二维剖面轮廓提取  26-35
    3.4.2 复杂多边形简化  35-38
    3.4.3 复杂多边形变形  38-48
    3.4.4 等分线法轮廓拼接  48-52
  3.5 广义三棱柱矿体属性建模  52-64
    3.5.1 广义三棱柱体元定义  53-54
    3.5.2 三维空间网格化与插值  54-57
    3.5.3 矿体边界处理  57-64
  3.6 三维地质模型可视化技术  64-80
    3.6.1 地质模型数据结构表示  65-66
    3.6.2 三维图形开发技术  66-74
    3.6.3 三维等值面提取技术  74-78
    3.6.4 LOD 细节显示技术  78-80
  3.7 三维交互技术  80-94
    3.7.1 三维对象选择  80-81
    3.7.2 平移、缩放、旋转  81-82
    3.7.3 三维切片  82-83
    3.7.4 图形切割  83-87
    3.7.5 虚拟漫游  87-94
第4章基于三维矿体结构模型的储量计算  94-119
  4.1 概述  94-95
  4.2 储量计算基本原理与过程  95-96
  4.3 水平断面法矿床储量计算  96-102
    4.3.1 工业指标确定  97
    4.3.2 估算参数确定  97-100
    4.3.3 矿体的圈定  100-101
    4.3.4 资源/储量分类及块段的划分  101-102
    4.3.5 45 号矿体的储量计算结果  102
  4.4 SD 法矿床储量计算  102-109
    4.4.1 储量计算工业指标及参数  102-103
    4.4.2 SD 计算方案确定  103-104
    4.4.3 数据准备  104-105
    4.4.4 矿体圈定与搜索  105-106
    4.4.5 基本公式  106-107
    4.4.6 SD 估算过程  107-109
    4.4.7 风暴品位处理  109
    4.4.8 储量估算结果  109
  4.5 矿体品位建模及储量计算  109-117
    4.5.1 广义三维棱柱块体模型  109-110
    4.5.2 样品采样与处理  110-111
    4.5.3 铀矿体空间品位插值  111-114
    4.5.4 矿体边界计算  114-115
    4.5.5 储量计算  115-117
  4.6 三种储量计算方法结果对比  117-119
第5章结论与展望  119-121
  5.1 结论  119-120
  5.2 展望  120-121
致谢  121-122
参考文献  122-130
攻博期间发表的学术论文及其他成果  130

复杂矿体结构三维建模与储量计算方法研究-以某地区铀矿床为例

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