数字地质调查系统：从2D到3D，从基础到矿产，全面升级的智能化地质勘查工具

数字地质调查系统：从2D到3D，从基础到矿产，全面升级的智能化地质勘查工具

本书简介

继“计算机辅助区域地质调查系统”推广应用至今，数字地质调查技术已从数字化走向智能化、智慧化，从二维地质调查走向配套三维地质调查。地质调查从基础地质调查扩展到地质矿产普查勘探，从传统地质普查扩展到地质矿产普查勘探。工作模式进入了新的发展阶段，进入了现代工作模式的更高阶段。

2008年后，数字测绘系统全面升级拓展为数字地质调查系统，使数字地质调查系统贯穿地质矿产调查全过程，涵盖地质普查、矿产资源勘查、矿体模拟、等级估计和资源量。矿体估算、三维建模、采矿系统优化等。数字地质调查系统现已成为国内地质调查领域的主流软件和工具，并被列为地质调查可选软件系统之一经国土资源部勘察资质认证。

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均包括完善和全面推广数字地质调查系统“十二五”规划和中长期发展规划纲要。

该成果的主要关键技术和内容为：（1）将数字测绘核心PRB理论从二维扩展到三维，创建了地质测绘PRB双三维建模技术，创建了PRB双三维连续断层扫描算法建模；建立了浅部地表地质体与深层地质体一体化建模技术；完善中大比例尺地质测绘、地质三维测绘与建模、矿产调查与勘探过程的一体化综合管理无缝数字化流程； （2）制定了《固体矿产勘查数据库内容与结构》标准，其中《数字地质图空间数据库》成为地质图数据库建设和成果集成的行业标准。 （3）面向数字地质调查特点，形成自主的智能地质调查底层平台； （四）建立了从地质矿产勘查现场到矿产资源评价（目标区圈定）的与国内外主流资源储量估算方法和业务流程一致的。 ）、资源估算及矿体三维建模集成软件系统； （五）将新一代信息技术、北斗技术融入数字地质调查系统，形成现代地质调查工作+管理服务新模式；提供现代地质调查工作、管理和服务的新模式。

前言

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。终于告别了“手工”地质测绘和地质图制作，迎来了“光、电”数字化时代。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纲要和国土资源部“十二五”规划的重要内容之一。国土资源信息化。

数字地质调查主流程信息化团队（2013年第一批“国土资源部科技创新团队”）共获得国家项目、公益性行业基金、公益性行业科研项目863项国土资源部国土资源调查十余年。参与研究的单位有20余家，研究人员180余人。人员来自不同学科和研究领域，包括软件开发人员、领域一线技术管理人员、资深区域调查专家、大学教授等。

经过十余年的不断集成研发和推广应用，已形成较为完善的地质矿产调查全过程数字化理论、技术方法和自主软件平台，涵盖地质调查（地质填图）、矿产资源勘查、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，贯穿基础地质矿产资源调查的全过程。

2010年以后，在新一代信息技术的支持下，数字地质调查系统从数字化走向智能化，从数字空间走向智慧空间，成为具有完全自主版权的地质调查智能化数字地质调查系统。目前，数字地质调查系统已成为我国地质调查领域广泛应用的主流软件和工具。广泛被一线地质人员在野外地质调查中使用。是国土资源部列出的地质调查资质认证可选软件系统之一。

该成果的主要关键技术和内容有：①地质填图PRB理论与技术方法； ②地质测绘PRB双3D建模技术，浅表地质体与深层地质体一体化建模技术，中大比例尺地质测绘，地质3D测绘建模，矿产调查勘探全流程无缝数字化； ③建立了《实体矿产勘查数据库内容与结构》标准，其中《数字地质图空间数据库》成为地质图数据库建设和成果汇聚的行业标准； ④ 面向数字地质调查特点，智能地质调查2-3维一体化底层独立平台； ⑤ 建立了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价、资源估算、矿体三维建模一体化的软件系统，融合了国内外主流资源储量估算方法和业务流程； ⑥ 地质学 研究智能空间和传感服务的理论和技术方法。核心技术包括多元化、碎片化的复杂地质调查非结构化数据存储模型和数据发现与挖掘模型、地质调查智能感知到认知、物理位置到语义位置服务模型等，为地质调查提供态势感知、分析和挖掘具有推理等无处不在的计算能力的地质调查智能空间现代工作模式的基础。

（1）创建了适合任何尺度的PRB（地质点、路线地质观测路线）数字测绘的基本理论和方法从地质测绘中计算机现场数据采集技术研究的现状和存在的问题出发，确定了地质测绘在表达空间数据的基础上，遵循传统地质填图规则，在不束缚地质工作者地质思维的情况下，在数字区域地质调查基础理论和技术上取得了原创性突破，解决了30个问题。多年来，国际上一直难以实现地质调查全过程的计算机野外数据采集，满足不同学科的地球科学家对野外数据采集的需求，使得地质调查进入了全数字化进程。 PRB模型的明显优点是与尺度无关，可以收集所有准现场数据。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。也为相关现场数据采集提供了参考理论模型。

1）提出适合任意尺度地质填图全过程的数字PRB语法结构和模型：基于野外路线观测数据和数据采集的结构方法和关系，通过语义粒度、描述粒度、空间粒度和存储地质填图的颗粒分割及其相关性的研究建立了PRB数字填图的基本理论和方法。

2）定义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体系、PRB数据流“栈”， PRBS数据质量定量评价体系等数字测绘技术的核心要素，建立了地质测绘全过程的数字化模型。

（2）创建了基于3S技术、网格GIS技术、PRB粒度理论和技术的中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产普查勘探全过程的无缝数字化流程和理论方法技术方法、地质路线（PRB）双三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段数据继承与数据流池技术、三级野外及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3D模型技术、野外地质目录图同步增量覆盖技术、地质调查中间件等综合技术，开发了数字测绘系统（RGMap）、勘查工程目录系统（）、综合数字地质调查平台（）、资源估算与矿体三维建模系统()。在中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产普查勘探等全过程中，实现了从现场数据采集到最终结果的数字化和集成化；并保持整个过程中数据模型的一致性和继承性。在安全等系统方面，系统架构支持地质矿产调查勘探全过程的无缝数字化流程，在国内外同类软件系统中保持领先水平。

（三）建立涵盖基础地质调查和矿产普查流程的《固体矿产勘查数据库内容与结构》标准，将数据库建设流程与具体地质矿产勘查业务工作充分融合，形成新的工作模式。本标准采用国外先进标准的思想和技术，以地理信息应用模式规则（ISO 19109）为基础，采用地理数据库描述框架、UML、基于关系数据库标准化理论、面向对象（地理数据库模型）建模技术用于建立基础地质调查和矿产调查过程数据（实体）的形式化、数据（实体）之间的联系以及相关的语义约束规则。表达为原始矿产勘查目录数字化采集和数据采集的统一描述、组织和管理提供了基础。数据库基本内容包括矿产地质填图、找矿工程、化探、地球物理勘探、重砂测量、遥感地质调查、矿产检验、资源估算、地质图及地质矿产图、成矿规律及矿产预测等。研究等，涉及339个数据模型表，约3499个数据项。该标准首次为要素类、表和实体提供了统一的表达方式，极大地规范了标准数据模型的统一描述，充分体现了数据库、数据字体、要素类和数据的层次关系和结构表。

数字地质调查系统全面支持这一标准，为建立最原始、最原始的数据数据库提供全面的技术支撑，改变了以往单纯为了建库而建库的做法。数据库建设已成为不同工作阶段的组成部分之一。每个阶段的数据库都来自于上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。该模型大大缩短了系统整理原始数据的时间，为提高研究准确性、研究效率和结果呈现提供了重要的技术支撑。也改变了传统原始数据难以共享和服务的局面。目前，该标准已成为全国开展地质填图、矿产普查工作及成果归集的依据。

(4)实现了PRB理论从二维到三维的扩展和完善，创建了地质测绘PRB双三维建模技术，实现了浅表地质体与深层地质体一体化建模技术已确立的。

由于3D地质建模本身的复杂性，国内外常用的3D地质建模软件的建模过程主要基于钻孔和剖面建模方法。由于建模方法的局限性，效率低下是推广应用的最大障碍。该成果通过对地质填图PRB核心技术从二维到三维的延伸研究，提出了地质填图PRB的双三维建模技术，实现了地质填图流程从二维到三维的提升。

地质测绘PRB双三维建模技术是一种从野外地质路线和实测地质剖面出发的建模方法。通过对地质路线（PRB）水平方向（平面）和深度方向（剖面）的研究和地质建模，动态生成地质图（实物图、编制地质图）。其核心技术包括：①地质语义约束下的产状点影响区域及地质边界产状估计方法； ②多交叉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稠度检测及无缝建模技术等。

在关键技术支撑下，通过地面地质调查数据，可快速构建工区初始三维地质模型，整合地面地质、地球物理、钻探等数据，形成“地质路线+等高线重建”变差函数+晶胞”浅层地表地质体和深层地质体一体化建模技术体系，“模型+块体模型”，开发了地质多专业数据约束的三维地质建模工具，地球物理学和钻井。

（五）针对数字地质调查特点和需求，形成自主的智能地质调查底层平台。智能地质调查平台针对数字地质调查应用需求，强化地质调查业务流程数字化无缝化。它由桌面和移动部分组成。 。为现场数据采集、处理、建模等提供数据存储、组织、管理、可视化、编辑等不同维度的集成；通过底层框架的自主建设，数字地质调查软件平台可以保持跨平台的无缝连接。桌面平台支持一系列操作系统，移动平台支持，等操作系统。通过底层框架的自主建设，数字地质调查软件平台与平台版本无关，保持跨平台无缝连接。

在保持GIS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、支持手持式和桌面式数据格式的一致性、支持变长描述信息等，简化操作模式，支持新一代。智能手持操作系统在现场数据采集阶段提供数据组织、存储、可视化、综合分析和数据传输、跨平台数据零交换等技术，并与其他主流软件GIS格式无缝交换。

其中，移动平台集成了智能手机的位置感知、姿态感知、行为感知和环境感知等，并将其融入到地质调查野外观测路线中，形成一体化、“语义化”的新一代电子领域记录书籍。

针对数字地质调查应用需求，桌面平台将属性数据的管理引入轻量级、跨平台的嵌入式关系数据库，并提供零配置的操作模式；具有与”数据类型相同的数据格式；支持包括国家CGCS 2000坐标系在内的多种投影变换方式。GSGIS还提供二次开发平台SDK，具有API、类库、组件等不同层次的开发接口，并支持C++、C#、Java等开发语言，目前该软件平台已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领域进行推广应用。 ,地球物理、地球化学等领域。

（6）建立了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价（靶区圈定）、资源储量估算、矿体三维建模一体化的软件系统，融合了国内外主流资源储量估算方法和业务流程。

研究流程是从我国野外数据采集出发，开发勘探项目综合数据采集、资源储量估算和管理的综合流程和软件系统。整个地质调查过程实现数字化、无缝集成。结合国内应用水平现状，通过不同阶段的数据“层”模型、数据流“池”技术、数据模型继承技术，解决地勘工作流程与软件流程一致性和无缝性的重点和难点，和数据互操作技术。大大降低了使用难度，符合地质人员的工作习惯。

基于国内外地质块法、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；多约束条件下单一工程矿体的圈定，地质体内部非平均属性参数在三维地质结构模型的约束下空间分布变化模型的建模；模型重构的反馈机制和修正技术集成了矿山地质多源数据耦合三维建模和多方法资源储量估算的关键技术，形成了从野外地质矿产勘查到矿产资源评价（目标区）勘定）、资源估算及矿体三维建模软件系统。

与目前国内外市场的同类软件相比，该成果的最大特点是计算机数字化流程与业务流程完全一致。从沟槽钻探现场数据采集到资源量计算、矿体三维展示，实现无缝连接、零数据交换。在具体应用中，充分体现了提高效率和结果准确性、节省大量人力物力的优势。

（七）与时俱进，将新一代信息技术融入数字地质调查系统，打造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新模式

根据新一代信息技术的发展特点，针对无人、无通讯信号的高原和困难、危险地区地质调查的特点，以及地质调查智能化、智能化的发展趋势，智能设备和北斗系统全面融入数字地质调查系统，创建了中国地质调查信息网格（地质调查智能空间平台），提出和建立了点对点资源管理技术和方法，发展和完善了网格资源管理发现和监测方法，实现了节点资源的自治以及节点间资源的共享和协调；形成了从物理坐标到地质语义位置、从感知到认知的服务过程，构建了野外地质调查工作+管理+安全保障服务的天地空一体化、智能感知服务体系架构和模式。

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，变传统工作模式为现代工作模式等方面显示出巨大优势。是我国地质调查资料的重要组成部分。是地质调查水平的一个窗口，已充分应用于地质调查和众多矿山企业的实际生产中。

2006年以来，成果广泛应用于国家区域地质调查、矿产远景调查评价、矿产资源调查评价、危机矿山接替资源调查、矿区勘查等专项工程。推广应用单位1000多家，从业人员15000余人，涉及国家地质、冶金、有色、武警黄金、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门以及国内大型企业矿业公司。该软件系统通过技术支持网站（）和培训课程免费提供。

数字地质调查技术开始走向全球。已在丹麦地质调查局格陵兰数字测绘项目中推广测试，并在亚洲、非洲、南美等地区合作项目中得到应用。 2010年以来，我国已对外举办了8期专题数字测绘技术培训班。学员来自亚洲、非洲、拉丁美洲等十多个国家和地区，包括2015年以来培训的学员120余人。我们还出国培训了老挝、秘鲁等国家的技术人员。其他国家；一些地质人员经过培训已经开始独立开展数字区域地质填图工作。多年来，在商务部组织的援外培训中，已为来自亚非拉40多个国家和地区的300多名技术官员开展了数字测绘技术讲座和交流。

数字地质调查技术推动了GIS领域技术的发展和应用，形成了新一代地质调查工作、服务和管理模式。对我国卫星技术的发展和应用也起到了重大的推动作用。他创建的数字测绘技术和方法已被纳入多所大学本科教学课程，培养了一批复合型技术人才。

目录

前言

第一章 数字地质调查理论框架

第一节 地质调查全流程数字化的基本框架和构成

第二节 数字化业务流程划分

第三节 数字地质调查关键技术概述

1 适用于任意比例尺地质填图的PRB理论和技术方法

2、地质矿产调查全流程无缝数字化技术

3.《固体矿产勘查数据库内容与结构》涵盖基础地质调查和矿产调查流程

4. 自主版权数字地质调查 2. 3D GIS平台

5.数字地质调查软件系统

6、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内容与结构

第一节 概述

1、采用国外先进标准的思想和技术，确定了本标准库的构成关系。

2、本标准规范了地质矿产勘查全过程数据库的建设内容。

3、进行大量的试验和验证，证明本标准的实用性和适用性

4、本标准提供的数据模型为形成新的工作模型奠定了基础。

第二节 标准制定原则

1、数据模型主要提供原始数据和最终结果数据库的标准化描述。

2、《固体矿产勘查数据库内容与结构》中数据描述的方法和原则

三、《固体矿产勘查数据库内容与结构》涉及数据内容的基本依据

4、面向对象技术是建立数据模型的基础

5、《固体矿产勘查数据库内容与结构》应有利于综合软件系统的开发和应用

第三节 标准主要内容确定的依据

1、标准主要内容界限的确定

2、确定标准主要内容

三、标准主要依据

第三章 现场数据采集、数据处理、结果表达和服务集成关键技术

第一节 PRB数字测绘理论与技术方法

第二节 不同阶段数据零数据交换技术

1、基于业务流程的无缝集成数据模型建模技术

2、基于无缝集成技术的数据采集、管理、综合处理、资源储量估算及结果表达

第三节 地质图空间数据库建设技术

1. 基于集成建库模型的迭代建库方案

2. 一站式建库流程

3、基于数字地质调查系统的拓扑重构技术方案

4、数字地质图空间数据库建设工具支持迭代建库过程

第四节 PRB双重重构建模技术及关键算法

第五节 数字地质调查系统软硬件集成创新技术

1、地质调查野外数据采集设备自主产品集成技术

2、结合多项集成创新技术，开发了适合多尺度的数字地质调查软件。

第六节 支撑野外地质调查工作天地空一体化服务的信息共享和服务技术+管理+安全保障

1. 中国地质调查局信息网格关键技术

2、地质领域本体技术

3、野外地质工作管理与安全保障服务协同集成技术

第4章：数字测绘3D地质建模技术流程总体框架

第一节 概述

第二节：数据收集、整理、动态建模、结果发布的总体框架

第三节 地质填图PRB双元3D建模技术方法与流程

1. 三维数字地质填图PRB双建模技术方法

2 建模过程的约束规则

3 野外测绘路线剖面与地球物理剖面联合编辑形成综合剖面的技术方法

4 PRB地质填图双三维建模流程

第四节 断面+轮廓线重构曲面三维精细建模工艺流程

第5节：变量图 +单位细胞模型 +矿石车身模型的三维建模技术过程

第6节集成技术流程的三个阶段

第5章地质映射PRB双重约束动态3D建模密钥算法

第1节概述

第2节基于DEM和地质边界的表面耦合建模算法

第3节：基于二维轮廓轮廓和定位线信息的二维轮廓转换算法

1。坐标的二维坐标和定位线的坐标转换模型

2。模型原理的技术实施

3。模型的实际应用效果

第4节地质边界发生估计和地质体型建模方法

1。地质边界顶点的发生插值和估计

2。地质体表面多边形重建算法

第5节：基于发生双重约束和路线概况的地质边界断层估计估计建模方法

第6节基于边界表面的地质体型建模算法

1。构建三维表面模型的边界表面方法 - 原理

2。构建三维表面模型的边界表面方法 - 过程

3。基于边界表面的相邻地质体的公共表面建模和折叠地层建模

4。边界表面方法 - 应用三维地质建模

第7节基于表面切割法的地质机构的三维模型

1。地层界面的表面模拟

2。在图像框架区域下方的空间中的空属性主体

3。布尔操作以实现地层拓扑的一致建模

第8节模型交集和自我解剖检测和校正

1。模型相交检测和校正

2。相邻地质体的拓扑一致性

3。跨过图像框架边界的地质体的过剩部分的裁剪建模

第6章地质调查GIS平台

第1节自主地质调查GIS平台框架

第2节空间数据组织和管理

1。空间数据格式

2。矢量数据存储设计

3。属性数据存储解决方案

第3节空间数据可视化

第4节基于移动平台的二级开发

1。二级发展简介

2。二级发展步骤

桌面平台的第5节二级开发

1。开发环境配置

2。创建一个应用程序

第7章数字地质调查软件

第1节数字地质调查软件体系结构

第2节一些用于数据收集和处理的智能工具

1。基于现场数据收集期间PRB规则的智能过程和工具

2。现场智能传感服务应用程序模型和功能实现

3。基于数据综合收集和数据库构建的微功能流

第3节数字图3D建模工具

1。数字映射3D建模系统框架

2。数字映射3D建模过程

第4节资源估算和矿石主体3D建模系统

1。软件体系结构

2、功能特点

第8章地质调查信息网格平台和信息服务

第1节地质调查信息网格平台的主要特征

第2节主要技术特征

1。独特的地质调查数据服务

2。地质调查智能节点构建和服务模型

3。地质调查网格系统的智能位置服务模型

4。基于非结构化地质大数据技术的地质调查结果内容服务

第3节“一张三维图片”网格服务

1。基于业务逻辑的元素服务

2。基于球形模型的三维场景服务

3。多元化的用户界面表达式

4。应用“三维图片”服务

第9章现场地质调查工作 +管理 +安全保证服务集成空间，地面和航空服务

第1节实地地质工作 +管理 +基于新一代信息技术的安全保证服务

1。多个通信技术和网格技术的协作集成技术

2。静态和动态可扩展的多层次核心网络网络模型 Field地质工作 +管理 +安全服务

3。蓝牙组合存储的集成开发通信定位终端

4。现场地质调查局安全保证服务主动服务模型和智能地质调查技术模型

5。数字现场地质工作管理服务和安全保证平台的建筑，部署，操作，维护和应用模型

6。促销和申请演示

第2节现场地质调查工作 +管理 +安全保证服务软件

1。基于卫星技术的数字地质调查系统

2。地质调查工作管理和安全保证服务系统

3。基于多个通信技术的现场地质工作信息服务系统

第3节地质调查局生产计划命令平台

1。整体系统体系结构

2。关键技术的研究和实施

3。系统构建和应用

第10章智能地质调查技术的探索和前景

第1节：国外发达国家相关研究的现状

第2节的国内数字地质调查从数字化到情报的发展是主要趋势

目前阶段的第3节限制

1。尚未形成整个地质调查领域的地质调查智能支持系统。

2。数字地质调查技术的应用水平在不同领域的不同

3。数字地质调查技术系统与相关智能需求之间仍然存在很大的差距。

4。现代现场地质调查，管理，安全保证和智能服务刚刚开始

未来十年的第4节发展目标

智能地质调查工作模型的第5节探索结果

参考

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