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实用参考书《数字地质调查理论、技术方法和软件平台》

2019-11-22 74Rbd0 8496 ℃ 0 评论

原标题:实用参考书、数字地质调查理论、技术方法和软件平台

图纸简介

随着“计算机辅助区域地质调查系统”的推广应用,数字地质调查技术从数字化走向智能化和智能化,从2D地质调查走向支持三维地质调查,从基础地质调查走向地质矿产调查与勘探,从传统工作模式走向现代工作模式等,进入了一个新的发展和更高的阶段。

2008年后,数字测图系统升级并扩展到地质调查系统,使地质调查系统贯穿地质矿产调查的全过程,包括地质调查、矿产资源勘探、矿体模拟、品位估算、资源估算、矿体三维建模、采矿系统优化等。目前,地质调查系统已成为我国地质调查领域的主流软件和工具,并被国土资源部列为地质调查资质可选软件系统之一。

国土资源部国土资源信息化“十二五”规划和《中国地质调查局中长期发展规划纲要》都包括“十二五”和《中长期发展规划纲要》中地质调查体系的完善和全面推进。

该成果的主要关键技术和内容如下:(1)将数字测图的核心PRB理论从二维拓展和完善为三维,建立了地质测图的PRB双三维建模技术和PRB双三维建模连续层析成像算法;建立了浅层地质体和深层地质体的集成建模技术。完善大比例尺地质填图、地质三维填图建模、矿产勘查一体化全过程的无缝数字化流程;(2)《固体矿产勘查数据库内容与结构》标准已经建立,其中《数字地质图空间数据库》已成为该行业地质图数据库建设和成果交流的标准。(3)根据数字地质调查的特点,构建了智能地质调查分布式地理信息系统自主平台。(4)建立了集成国内外主流资源储量估算方法和业务流程的软件系统,该系统集成了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价(目标圈定)、资源估算和矿体三维建模。(5)新一代信息技术和北斗技术融入数字地质调查系统,形成现代地质调查工作+管理和服务的新模式;提供现代地质调查工作、管理和服务的新模式。

展开全文

数字地质调查技术被认为是区域地质调查技术现代化进程中的重大创新,它最终告别了“手工”地质测绘和地质图制作,迎来了“光电”数字时代。其理论和技术方法的研究、推广和应用是中国地质调查局中长期发展规划和国土资源部国土资源信息化“十二五”规划的重要内容之一。

十多年来,数字地质调查主要流程信息化团队(2013年首批“国土资源部科技创新团队”)得到国家863工程、公益性行业基金、国土资源部公益性行业科研项目、国土资源调查项目、地质矿产调查评价项目、国家危机矿山接替资源勘查项目的支持。20多个单位参加了研究,有来自不同学科和研究领域的180多名研究人员,包括软件开发人员、现场一线技术经理、高级地区转移专家、大学教授等。

经过十多年的不断集成研发和推广应用,地质矿产勘查全过程形成了较为完整的数字化理论、技术方法和独立的软件平台,涵盖地质勘查(地质填图)、矿产资源勘查、矿体模拟、品位估算、资源量估算、矿体三维建模、采矿系统优化等内容,贯穿于基础地质矿产勘查的全过程。

2010年后,在新一代信息技术的支持下,地质调查系统已经从数字化走向智能化,从数字空间走向智能空间,成为地质调查完全独立版权的智能地质调查系统。目前,地质调查系统已经成为我国地质调查领域综合应用的主流软件和工具。被大量野外地质调查一线地质人员广泛使用,被国土资源部列为地质调查资质确认的可选软件系统之一。

本成果的主要关键技术和内容有:① PRB地质填图理论和技术方法;(2) PRB地质填图双重三维建模技术、浅层地质体和深层地质体集成建模技术、大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产勘查全过程无缝数字化流程;(3)《固体矿产勘查数据库内容与结构》标准已经建立,其中《数字地质图空间数据库》已成为该行业地质图数据库建设和成果交流的标准。(4)面向数字地质调查的特点,构建了智能2-3维集成分布式地理信息系统底层自治平台。(5)建立了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价、资源估算和矿体三维建模的集成软件系统,集成了国内外主流的资源储量估算方法和业务流程。⑥地质调查智能空间感知服务的理论和技术方法。核心技术包括复杂地质调查的多样化、碎片化非结构化数据存储模型和数据发现挖掘模型、地质调查的智能感知和认知、从物理位置到语义位置的服务模型等。,为具有情景感知、分析和推理等通用计算能力的地质调查智能空间现代化工作模式奠定了基础。

(1)建立适合任何比例尺的PRB(地质点、路线地质观测路线和地质边界是数字地图理论的核心要素,简称PRB)。数字制图的基本理论和方法是从地质制图中计算机野外数据采集技术的现状和存在的问题出发,在确定地质制图空间数据表达的基础上,遵循传统地质制图的规律。在不限制地质学家地质思维的前提下,数字化区域地质调查基础理论和技术的突破性突破,解决了30多年来国际地质调查中难以实现计算机野外数据采集全过程、难以满足不同学科学者野外数据采集需求的问题,使地质调查进入全数字化进程。其明显优势是PRB模型与比例尺无关,能充分采集准确的野外数据,既满足区域地质调查的要求,又满足大比例尺地质填图的要求,为相关野外数据采集提供了参考理论模型。

1)提出一种适用于任意比例尺地质填图全过程的数字PRB句法结构和模型:基于野外路线观测数据和数据采集的结构和关系,通过对地质填图语义粒度、描述粒度、空间粒度和存储粒度的划分及其相关关系的研究,建立了PRB数字填图的基本理论和方法。

2)定义了数字制图技术的核心要素,如PRB数据模型、PRB基本流程、PRB基本流程组合规则、PRB流程公共机制、PRB流程基本程序、PRB数据操作、PRB字典、三级PRB系统、PRB数据流“栈”、PRB数据质量定量评价系统,建立了地质制图全过程的数字模型。

(2)基于3S技术建立了大比例尺地质填图、地质三维填图建模、矿产勘查全过程的无缝数字化流程和理论方法。网格地理信息系统技术、PRB粒度理论和技术方法、地质路线(PRB)双重三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段的数据继承和数据流池技术、三级野外和室内数据综合一致性约束技术、不同阶段数据业务流程耦合三维模型技术、野外地质编录图同步增量覆盖技术、地质调查DGSGIS中间件等综合技术。开发了数字制图系统、勘探工程目录系统、数字地质调查综合平台(DGSI)、资源估算和矿体三维建模系统(赖诺)。在大比例尺地质填图的全过程中,实现了从野外数据采集到最终结果的地质三维填图建模、矿产勘查、数字化和一体化。在保持全过程数据模型的一致性和继承性方面,从系统架构上支持地质矿产勘查全过程的无缝数字化过程,保持了国内外同类软件系统的领先水平。

(3)建立了涵盖基础地质调查和矿产勘查过程的《固体矿产勘查数据库内容与结构》标准。数据库建设过程与具体的地质矿产勘查业务工作充分整合,形成新的工作模式。该标准采用了国外先进标准的思想和技术,以地理信息应用模式的规则为基础。基于地理数据库描述框架、统一建模语言和关系数据库标准化理论,利用面向对象(地理数据库模型)建模技术,建立基础地质调查与矿产勘查过程数据(实体)、数据(实体)之间的关系以及相关语义约束规则的形式化表达,为矿产勘查原始目录数字采集和数据整理的统一描述、组织和管理提供依据。数据库的基本内容包括矿产地质填图、勘查工程、地球化学勘查、地球物理勘查、重砂勘查、遥感地质勘查、矿产勘查、资源估算和地质图、地质矿产图、成矿规律和矿产预测综合研究等。,涉及339个数据模型表和大约3499个数据项。本标准首次对所涉及的元素类、表和实体进行了统一描述,极大地规范了本标准数据模型的统一描述,充分体现了数据库、数据字库、元素类和数据表的层次关系和结构。

地质调查系统完全支持该标准,该标准为建立最原始、最原始的数据库提供了全面的技术支持,改变了以往单纯建立数据库以建立数据库的做法。数据库建设已经成为不同工作阶段的组成部分之一。每个阶段的数据库来自前一个工作阶段的数据库,是下一个工作阶段数据库继承的基础。该模型大大缩短了原始数据系统排序的时间,为提高研究精度、研究效率和结果的表现形式提供了重要的技术保障,也改变了传统原始数据难以共享和服务的局面。目前,该标准已成为全国地质测绘和矿产勘查工作及成果交流的基础。

(4)实现了PRB理论从二维到三维的延伸和完善,建立了地质填图的PRB二元三维建模技术,建立了浅层地质体和深层地质体的集成建模技术。

由于三维地质建模本身的复杂性,国内外常用的三维地质建模软件的建模过程主要是基于钻井和剖面建模。由于建模方法的局限性,效率低下是推广应用的最大障碍。在研究PRB地质填图核心技术从2D向3D延伸的基础上,提出了PRB地质填图双重3D建模技术,实现了地质填图过程从2D向3D的改进。

PRB地质填图双重三维建模技术是从野外地质路线和实测地质剖面出发的建模方法。通过对水平方向(平面)和深度方向(剖面)的地质路线(PRB)的研究和地质建模,动态生成地质图(实际材料图和编辑后的地质图)。其核心技术包括:①地质语义约束产点影响域和地质边界产点估算方法;(2)多穿越路线剖面和产状约束下的地质边界连续层析成像算法;(3)全区域地质体三维模型拓扑一致性检测和无缝建模技术。

在关键技术的支持下,通过地表地质调查数据,可以快速构建工作区的初始三维地质模型,整合地表地质、地球物理、钻井等数据,形成“地质路线+等高线重建与变异函数+单元模型+区块模型”的浅层地表地质体和深层地质体一体化建模技术体系,开发地质、地球物理和钻井多学科数据约束的三维地质建模工具。

(5)面向数字地质调查的特点和要求,形成了智能地质调查DGSGIS底层自主平台。智能地质调查DGSGIS平台针对数字地质调查的应用需求,加强了由桌面和移动部分组成的地质调查业务流程的数字无缝化。它为现场数据收集、处理和建模提供了不同维度的数据存储、组织、管理、可视化和编辑的集成。通过底层框架的独立构建,数字地质调查软件平台可以跨平台无缝连接。桌面平台支持视窗系列操作系统,而移动平台支持安卓、视窗移动等操作系统。通过底层框架的独立构建,数字地质调查软件平台独立于视窗平台的版本,并保持跨平台的无缝连接。

在保持地理信息系统软件特点的基础上,增加了地质调查数据智能处理的特点,如自动适应不同版本的操作系统、支持掌上和桌面数据格式的一致性、支持可变长度描述信息、简化操作模式、支持新一代智能掌上操作系统、提供数据组织、存储、可视化、综合分析、数据传输、野外数据采集阶段跨平台数据零交换等技术、与其他主流软件地理信息系统格式无缝交换等。

其中,DGSGIS移动平台将智能手机的位置感知、姿态感知、行为感知和环境感知整合到地质调查的野外观测路线中,形成了路线地质描述、视听图像、发生感知、手拉手剖面和“语义”相结合的新一代电子野外记录册。

DGSGIS桌面平台将属性数据管理引入轻量级跨平台嵌入式关系数据库,以满足数字地质调查应用的需求,并提供零配置操作模式。DGSGIS桌面和dgsgismail具有相同的数据格式;属性数据支持“不定长字符串”的数据类型;支持包括国家在内的CGCS 2000坐标系的各种投影变换方法。地理信息系统还提供二次开发平台DGSGIS SDK,具有不同级别的开发接口,如应用编程接口、类库、组件等。它支持开发语言,如C++、C#、Java等。目前,该软件平台已经开始为其他专业系统提供基础平台支持,并以公益的形式在地下水、地球物理、地球化学等领域推广应用。

(6)建立了集成国内外主流资源储量估算方法和业务流程的软件系统,该系统集成了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价(目标圈定)、资源储量估算和矿体三维建模。

研究过程基于开发一个集成的过程和软件系统,用于综合数据整理、资源储量估算和中国野外数据收集中勘探项目的管理。实现了整个地质调查过程的数字化和无缝集成。基于国内应用层面的现状,通过数据"层"模型、数据流"池"技术、不同阶段的数据模型继承技术和数据互操作技术,解决了地质调查工作流与软件工作流的一致性和无缝性的重点和难点。大大降低了使用难度,满足了地质人员的工作习惯。

根据国内外地质区块法、地质剖面法、底板等高线法(煤)、地质统计学等方法和三维矿体建模的特点,提出了多源地质数据匹配和一致性处理技术。多约束单项目矿体圈定、三维地质结构模型约束下的地质体非平均属性参数空间分布和变化模型建模;模型重建的反馈机制和校正技术集成了矿山地质多源数据三维建模与多方法资源储量估算耦合的关键技术,形成了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价(目标圈定)、资源估算和矿体三维建模的软件系统。

与目前国内外市场上类似的软件相比,这一成果的最大特点是计算机数字化过程与业务流程完全一致,从槽和坑钻孔的现场数据采集到资源量的计算和矿体的三维显示,无缝连接和零数据交换。在具体应用中,充分体现了提高结果的效率和精度以及节省大量人力物力带来的优势。

(7)将新一代信息技术融入与时俱进的数字地质调查系统,创建中国地质调查信息网格,为地质工作者提供现代地质调查工作、管理和智能感知服务的新模式

根据新一代信息技术的发展特点,针对地质调查的特点和高原及无人员、无通信信号的危险地区智能地质调查的发展趋势,将智能设备和北斗系统充分集成到地质调查系统中,建立中国地质调查信息网格(地质调查智能空间平台),提出并建立对等资源管理技术和方法, 开发和完善了网格资源管理发现监控方法,实现了节点资源的自治和节点间资源的共享与协调。 形成了从物理坐标到地质语义位置、从感知到认知的服务流程,构建了野外地质调查工作+管理+安全保障服务的空天一体化智能感知服务系统框架和模式。

数字地质调查技术在提高地质调查研究的程度、水平和精度、拓宽服务领域、改变成果的表现形式和服务方式、从传统工作模式向现代工作模式转变等方面显示出巨大优势。它是我国地质调查信息化水平的一个窗口,已经在地质调查和许多矿业公司的实际生产中得到充分应用。

自2006年以来,该成果已广泛应用于国家区域地质调查、矿产远景调查与评价、矿产资源调查与评价、危机矿山接替资源调查等特殊和矿区勘查等领域。推广应用单位1000余家,人员15000余人,涉及国家地质、冶金、有色金属、武警黄金、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门、高校科研部门和国内大型矿业公司。软件系统通过技术支持网站(www.dgst.cgs.gov.cn)和培训课程免费提供。

数字地质调查技术已开始向世界传播,并已在丹麦地质调查局格陵兰数字制图项目中得到推广和测试,并在亚洲、非洲和南美洲的合作项目中得到应用。自2010年以来,中国举办了8期数字制图技术特别培训班。受训人员来自亚洲、非洲和拉丁美洲等10多个国家和地区,有120多名受训人员。从2015年起,受训人员还将出国培训老挝和秘鲁的技术人员。相关地质人员经过培训后,开始独立开展数字区域地质填图。多年来,在商务部组织的对外援助培训中,来自亚洲、非洲和拉丁美洲40多个国家和地区的300多名技术官员接受了关于数字制图技术的讲座和交流。

数字地质调查技术促进了地理信息系统技术的发展和应用,形成了新一代地质调查工作、服务和管理模式。它对促进我国卫星技术的发展和应用也起到了明显的作用。建立的数字制图技术和方法已被许多大学纳入本科教学课程,并培养了一批跨学科的技术人才。

目录

前言

第一章数字地质调查的理论框架

第一节地质调查全过程数字化的基本框架和构成

第二节数字业务流程的划分

第三节数字地质调查关键技术概述

一、适用于任何比例尺地质填图的PRB理论和技术方法

二.地质矿产勘查全过程无缝数字化技术

三、涵盖基础地质调查和矿产勘查过程中的“固体矿产勘查数据库内容和结构”

四、自主版权数字地质调查2、3维地理信息系统平台

五、数字地质调查软件系统

六.新一代地质调查智能空间平台服务框架

第二章固体矿产勘查数据库的内容和结构

第一节概述

首先,利用国外先进标准的思想和技术,确定了该标准数据库的组成关系。

第二,该标准规定了地质矿产勘查全过程数据库建设的内容。

三、开展大量试验和验证,证明本标准的实用性和适用性

第四,标准提供的数据模型为形成新的工作模式奠定了基础。

第二节标准编制原则

首先,数据模型主要描述原始数据和最终结果数据库

二、《固体矿产勘查数据库内容与结构》数据描述方法原则

三.《固体矿产勘查数据库内容与结构》中数据内容的基本依据

第四,面向对象技术是建立数据模型的基础。

五、《固体矿产勘查数据库内容和结构》应有利于综合软件系统的开发和应用

第三节标准主要内容的确定依据

一、标准中主要内容边界的确定

二、确定标准的主要内容

三.标准的主要基础

第三章现场数据采集、数据处理、成果表达和服务集成的关键技术

第一节PRB数字测图理论和技术方法

第二节不同阶段数据的零数据交换技术

一、基于业务流程的无缝集成数据模型建模技术

二是基于无缝集成技术的数据收集、管理、综合处理、资源储量估算和成果表达

第三节地质图空间数据库建设技术

一、基于集成数据库构建模式的迭代数据库构建解决方案

二、一站式施工流程

三、基于地质调查系统的拓扑重构技术

四、数字地质图空间数据库构建工具支持迭代数据库构建过程

第四节PRB双重建模块技术及关键算法

第五节地质调查系统软硬件集成创新技术

一、地质调查野外数据采集设备独立产品集成技术

第二,结合多种集成创新技术,开发了适用于多尺度的数字地质调查软件。

第六节天地一体化服务支持野外地质调查+管理+安全的信息共享和服务技术

一、中国地质调查信息网格关键技术

二、地质领域的本体技术

三、野外地质工作管理与安全服务协同集成技术

第四章数字制图三维地质建模技术流程的总体框架

第一节概述

第二节数据收集、整理、动态建模和结果发布的总体框架

第三节:PRB地质填图双重三维建模技术与过程

一、PRB三维数字地质填图双重重建模型技术

二、建模过程的约束规则

三、野外测绘路线剖面和地球物理剖面联合编辑形成综合剖面的技术方法

4.地质填图的PRB双重三维建模过程

第四部分是轮廓+轮廓重构曲面三维精细建模的技术流程

第五部分是变差函数+单元模型+矿体模型三维建模的技术流程

第六节三个阶段的集成技术过程

第五章是地质填图PRB双约束动态三维建模的关键算法

第一节概述

第二部分是基于数字高程模型和地质边界的地表耦合建模算法

第三部分是基于二维剖面轮廓线和定位线信息的剖面二维-三维转换算法

一、剖面2D坐标和定位线坐标转换模型

二、模型原理技术实现

三、模型的实际应用效果

第四节地质边界产状估算和地质体建模方法

一、地质边界顶点的发生插值及估算

二、地质体表面多边形重建算法

第五节:基于产状和路线剖面双重约束的地质边界层析成像估计建模方法

第六节基于边界面的地质体建模算法

首先,边界曲面法构造三维曲面模型——原理

二、边界曲面法构建三维曲面模型——过程

第三,基于边界曲面的相邻地质体共面建模和褶皱地层建模

4.边界曲面法——三维地质建模的应用

第七节基于曲面切割方法的地质体三维建模

首先,曲面模拟地层界面

第二,地图区域下方的空间空属性体

第三,布尔运算实现了地层拓扑的一致建模

第八节模型相交和自相交的检测与校正

首先,模型相交检测和校正

二是相邻地质体的拓扑一致性

第三,在地图表边界之外切割和建模地质体

第六章地质调查地理信息系统平台

第一节独立地质调查地理信息系统平台框架

第二节空间数据的组织和管理

一、空间数据格式

二、矢量数据存储设计

三、属性数据存储方案

第三节空间数据可视化

第四节基于安卓的DGSGIS移动平台的二次开发。

一、安卓二次开发介绍

第二,安卓二次开发步骤

第五节DGSGIS桌面平台的二次开发

一、发展环境的配置

第二,创建应用程序

第七章数字地质调查软件

第一节数字地质调查软件架构

第二节数据采集和处理的智能工具

一、基于PRB规则的现场数据采集智能流程及工具

二、现场智能感知服务的应用模式和功能实现

第三,基于数据集成和数据库构建的微工作流

第三节数字制图的三维建模工具

一、数字制图三维建模系统框架

二、数字制图三维建模过程

第四节资源估算和矿体三维建模系统

一、软件架构

二、功能特征

第八章地质调查信息网格平台及信息服务

第一节地质调查信息网格平台的主要特点

第二节主要技术特征

一是特色地质调查数据服务

二、地质调查智能节点建设和服务模式

三、地质调查网格系统智能定位服务模式

四.基于非结构化地质大数据技术的地质调查成果内容服务

第三节“三维一图”网格服务

一、基于业务逻辑的基本服务

第二,基于球形模型的三维场景服务

三、多样化的用户界面表达

4.“三维一图”服务的应用

第九章野外地质调查空间与地球服务一体化+管理+安全保障服务

第一节基于新一代信息技术的野外地质工作+管理+安全服务

一、多通信技术和网格技术的协同集成技术

二、北斗野外地质工作+管理+安全服务的静态和动态可扩展多级核心组网模式

第三,开发了蓝牙组合存储北斗通信定位终端

四、野外地质调查安全服务主动服务模式和智能地质调查技术模式

五、数字化野外地质工作管理服务及安全平台建设、部署、运行、维护和应用模式

六.推广应用示范

第二节野外地质调查+管理+安全服务软件

一、基于北斗卫星技术的地质调查系统

二、地质调查工作管理和安全服务体系

三、基于多种通信技术的野外地质工作信息服务系统

第三节地质调查生产调度指挥平台

一、整体系统架构

二.关键技术的研究与实现

三.系统建设与应用

第十章智能地质调查技术的探索与展望

第一节国外发达国家相关研究现状

第二部分,国内数字地质调查从数字化向智能化发展是大势所趋。

第三节目前存在的局限性

首先,地质调查领域的整个地质调查智能支持系统尚未形成。

第二,数字地质调查技术在不同领域的应用水平不同

第三,数字地质调查技术系统与相关智能需求之间仍有很大差距。

四、现代野外地质调查、管理、安全和智能服务刚刚起步。

第四节未来十年的发展目标

第五节智能地质调查工作模式探索成果

参考

此消息的版本

责任编辑:关惠梅、杨一天叶

字数:40万字

版本:2016年6月北京第一版

印刷时代:2016年6月北京首次印刷

固定价格:68.00元(限时优惠85%)

书号:ISBN 978-7-116-09660-8

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