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礦產(chǎn)資源勘查是通過各種技術(shù)與方法，對所研究地質(zhì)的了解、認(rèn)識、描述的過程，是資源開采前必做的工作。礦產(chǎn)資源勘查的過程實際上就是將實際工作轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的過程，是對地址信息的采集、整理、處理、解釋的過程。在這過程中，信息技術(shù)起到了不可替代的重要作用，從最簡單的數(shù)據(jù)分析，到數(shù)據(jù)庫(DBMS)，輔助設(shè)計(CAD)、地理信息系統(tǒng)(DIS)，再到技術(shù)的集成(3S、5S)，三維可視化技術(shù)(3DS)的發(fā)明等，使得信息從二維抽象表達(dá)變成了三維甚至四維立體描述。這一發(fā)展過程可以看作是技術(shù)的更新與整合的過程，在這一過程中還存在著一些問題:(1)實際工作流程的連續(xù)性與應(yīng)用技術(shù)的隔離性問題。(2)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。在三維建模的三個方式(有線框建模、表面建模、實體建模)中，實體建模是應(yīng)用最多的模式，因為它不僅能描述實體幾何信息，還能夠定義點、線、面之間的關(guān)系，描述也相對完善。實體表示法又分為構(gòu)造實體幾何法、邊界表示法、掃描法。(3)地質(zhì)體虛擬現(xiàn)實問題。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實際應(yīng)用中還沒有形成完善的處理流程，主要存在的問題是外視與內(nèi)視的轉(zhuǎn)換與結(jié)合問題。基于這些問題，本文提出了一個全新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—二體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將平面三維與虛擬實體三維技術(shù)結(jié)合到一起，探索地質(zhì)體虛擬顯示的合理表達(dá)方式。

整個信息處理的過程有三個中心，數(shù)據(jù)管理、三維模型和虛擬現(xiàn)實。從圖中可以看出，數(shù)據(jù)管理是三維模型與虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ);三維模型是對實際地質(zhì)體的模擬，是整個信息處理流程的載體;虛擬現(xiàn)實是信息處理的展示平臺。這三個技術(shù)處理中心就被稱為“3C”，以“3C”為中心建立的集成體系能夠把來自各個方面的礦產(chǎn)勘查信息集合成一個整體，促進(jìn)礦產(chǎn)勘查的順利進(jìn)行。

1數(shù)據(jù)管理

礦產(chǎn)資源勘查時會用到大量的數(shù)據(jù)，主要有:歷史數(shù)據(jù)、實驗測試數(shù)據(jù)和通過遙感技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)按時間分，又可以分為三類，一類是歷史數(shù)據(jù)，一類是現(xiàn)階段的狀態(tài)數(shù)據(jù)，被稱為狀態(tài)數(shù)據(jù)，一類是能夠造成現(xiàn)狀改變的數(shù)據(jù)，稱為影響數(shù)據(jù);如果按幾何性質(zhì)分，可以分為一維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)和三維數(shù)據(jù);如果根據(jù)數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式分，可以分為數(shù)字型數(shù)據(jù)、字符型數(shù)據(jù)、圖形型數(shù)據(jù)、多媒體型數(shù)據(jù)。而地質(zhì)勘查則要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析、總結(jié)，具體來說就是通過測繪和勘探收集地質(zhì)數(shù)據(jù)與地質(zhì)體地表數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行圖件編制。礦產(chǎn)資源勘查信息處理可以分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用。把通過測繪和勘探收集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存入到數(shù)據(jù)庫中。二維制圖利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)制作成地質(zhì)圖，再存入到數(shù)據(jù)庫中，三維制圖利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和二維制圖制作的地質(zhì)圖制作成三維模型，再存入數(shù)據(jù)庫中。另外，分析、查詢、統(tǒng)計等也是提取數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)的過程，所以說數(shù)據(jù)庫就是一切數(shù)據(jù)應(yīng)用工作的依據(jù)和出入中心。反映到圖1中就是整個流程的中心。

2三維建模

隨著科技的發(fā)展，三維可視化技術(shù)逐漸發(fā)展成熟并被人們所使用，勘查工作一開始就可以著手構(gòu)建三維模型，例如利用測繪數(shù)據(jù)建立地表模型，然后將地表模型在零平面或水平面上投影就得到了三維模型，人們就可以直接在三維模型上(這時也許只是簡單的三維地表模型)進(jìn)行勘探布設(shè)等工作。利用收集到的數(shù)據(jù)不斷完善最初的簡單的三維模型，逐漸使三維模型成為礦產(chǎn)資源勘查信息系護(hù)理的應(yīng)用中心。

2．1二體式三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本文提出了一種全新的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是二體式三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實際上是對邊界表示法的改良。二體式三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以將三維物體劃分成各種對象。如線對象、多邊形對象、體對象等，而一個三維模型可以劃分成若干個體單元，體單元與體單元之間有共同的公共面，反映到二體式三維模型中，兩個體單元的公共面被合并成了一個面，形成二體共面結(jié)構(gòu)，這個公共面擁有兩個體單元的屬性。從圖中可以看出，共有5個分界面A、BC，D、E、F、G，其中G是透鏡體邊界，有六個單元，V1、V2、V3、V4、V5、V6。可以看出，BCD面與V2、V3、V4、V5都有關(guān)系，這時就可以將BCD面拆分成三個面B、C、D。面A是V1、V2的分界面，就是上述的公共面，具有V1、V2的屬性;面E、面F與BCD面相交，而BCD面又與四個體單元有關(guān)系，根據(jù)規(guī)定“每個面最對能臨街兩個體單元”，所以從面E與面F在面BCD上的交點將BCD面分成三個面，這樣就符合規(guī)定了。面B鄰接了兩個體單元，V2與V3，因此面B具有兩個體單元的屬性，同理，面C具有V2與V4的屬性，面D具有V2與V5的屬性，面G具有V5與V6的屬性。

2．2二體式結(jié)構(gòu)有以下特點①體單元與體單元只能有一個公共面，面上的節(jié)點是兩個體單元所公用的，在三維模型中有很多體單元，這一特點能夠避免由于每個體單元都與各自的點和面而增加存儲空間;②由于簡化了處理對象，處理速度相對就會加快，對處理器的要求也不會太高;③體面與體面之間不會存在縫隙，提高了模型的精密度。

2．3二體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建模方法二體式結(jié)構(gòu)中用到的三維建模技術(shù)與以往有所不同，它是把三維建模看作是利用分界面對三維實體進(jìn)行切割的過程，通常分為以下幾個步驟:①收集研究區(qū)域測繪與地質(zhì)數(shù)據(jù);②確定研究區(qū)大小、邊界，在研究區(qū)外建一個長方體或正方體將研究區(qū)包含進(jìn)去，這個長方體或正方體就是原始體(初始的體對象)，圖4是原始體的剖面圖，這個原始體較為簡單;③建立地質(zhì)結(jié)構(gòu)分界面，包括:地表面、巖漿侵入界面、水位面、風(fēng)化面等;④用地表面切割原始體，形成地表面三維模型;⑤按照其余地質(zhì)分界面形成的順序?qū)υ俭w進(jìn)行切割，形成地質(zhì)單元體，這樣一個初始的三維模型就建造完成了;⑥用前期勘查得到的地表區(qū)邊界線對三維模型進(jìn)行切割即得到了最終的三維模型。此方法的優(yōu)點主要有:減少了傳統(tǒng)方法應(yīng)用的數(shù)據(jù)量，保留了傳統(tǒng)方法的優(yōu)點;整個建模過程變得更加直觀與可控;建模速度更快，更容易滿足客戶的需求;對硬件要求并不高，有助于推廣此方法的使用。

3虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要由數(shù)據(jù)采集、建立模型、虛擬場景三部分組成。數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本;建立模型就是把收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立研究區(qū)域的三維模型;虛擬場景就是把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)由“平面”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲Ⅲw”，讓人有一種身臨其境的感覺，對研究區(qū)的分析更直觀。虛擬現(xiàn)實的建模主要利用圖像建模技術(shù)(IBM)，這種技術(shù)是利用一組圖像建立環(huán)境模型。目前應(yīng)用較多的領(lǐng)域有建筑、機械制造、醫(yī)學(xué)等。但是在礦產(chǎn)資源勘查實際應(yīng)用中，單純地依靠圖像建模技術(shù)很難獲取地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)圖像。因此在此基礎(chǔ)上，發(fā)明了數(shù)據(jù)建模技術(shù)(DBM)，數(shù)據(jù)建模技術(shù)利用勘查得到的數(shù)據(jù)制作成二維圖像，利用這些數(shù)據(jù)與二維圖像建立地質(zhì)體的三維模型。立體三維區(qū)別于平面三維主要有三個方面:第一，有透視效果;第二，有光線變化;第三，有雙眼空間定位效果，尤其是第三點，是平面三維無法實現(xiàn)的。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要包括:分色、分光、分時、光柵四種技術(shù)。利用這四種技術(shù)通過以下兩個步驟就可以實現(xiàn)雙眼空間定位效果:(1)分別渲染出左眼與右眼的畫面;(2)將兩個畫面分別傳送給對應(yīng)的眼，也就是左眼只能看到左眼畫面，右眼只能看到右眼畫面，(通過佩戴3D眼鏡就可以實現(xiàn))。

4結(jié)束語

通過3C技術(shù)的集成，可以簡化工作流程，實現(xiàn)技術(shù)的整合，能夠為地質(zhì)勘查提供可靠地數(shù)據(jù)支持與直觀的圖像支持。本文提出的二體式數(shù)據(jù)建模法是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維立體模型的方法，實用性更強。為地址空間勘查提供了更直觀、更全面的技術(shù)支持，應(yīng)用前景很寬廣。

作者：馬翼飛 潘利國 單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)煤田地質(zhì)局104勘探隊 內(nèi)蒙古平莊煤業(yè)( 集團) 有限責(zé)任公司