国内外矿业软件的对比研究

国内外矿业软件的对比研究摘要：文章对四款常见的国内外矿业软件进行系统的对比，通过对其数据兼容性及数据库管理、集成建模、地下采矿设计和露天采矿设计等主要功能进行对比，从而分析各款软件在各项功能方面的优劣。

关键词：矿业软件；功能；比较1国内外可视化矿业软件发展现状三维可视化矿业软件是根据地质统计学原理，采用定量化、自动化和可视化的方式对客观地质体进行快速解析。

通过矿业软件的应用，能够快速掌握矿体的厚度、品位及组分的三维空间分布特点和规律，及时反映矿体的矿化程度、空间形态及品位——矿量的变化情况，实现矿体的数字化、可视化及矿山生产技术动态管理。

国外矿业软件的研究和开发始于20世纪70年代，当前的矿业软件已经形成了相当的规模和相对较完善的功能。

历届APCOM会议资料显示，以矿床模型为代表的矿业软件发展迅速，西方采矿大国相继推出了用于地质资料处理、矿床建模、采矿设计、测绘图形处理等方面的商业矿业软件，如：Surpac、Micromine、Datamine、Mintec、Lynx等。

在国内，从20世纪80年代起，一些有识之士开始探索和研发国产软件；一些矿山企业与科研院所、大专院校开始合作将计算机技术应用于矿山设计和生产中。

90年代后，很多国外矿业企业进入中国，带来了国外的软件及实质性成果，从而带动了矿业软件在国内的应用。

同时，国外矿业软件商也瞄准了中国市场，在国内联合了矿业软件代理商，使得国内矿业软件市场出现了今日的“繁荣”景象。

在这些国产软件中，具有代表性的有：Dimine、3DMine、龙软GIS、采矿CAD等。

2国内外可视化矿业软件的对比本文将从数据兼容性及数据库管理、集成建模功能、地下采矿设计功能和露天采矿设计功能等方面对国内市场中使用较多的四款软件（Dimine、3DMine、Micromine、Surpac）进行系统的对比，从而分析各款软件在各功能方面的优劣。

2.1数据兼容性及数据库管理{1}数据兼容性。

在数据兼容性方面，Dimine兼容各种数据库数据、Excel 表数据、AutoCAD数据、MapGIS数据，同时还兼容Micromine、Datamine、Surpac 等其他矿业软件。

3DMine可兼容AutoCAD、MapGIS、南方CASS、MSOffice、ArcInfo和Datamine等国外矿业软件，并提供了AutoCAD、MAPGIS等多种软件的接口，可以很方便的将矿山的各种原有的平面图件导人3DMine内进行编辑处理。

Micromine的数据输入虽然适应于Mapgis、ODBC（Excel、Acess、Foxpro、DBASE）、DEM、DXF、Surpac等形式的资料；但其对于MapGis数据，只能兼容明码格式的点、线数据；AutoCAD平剖面数据导入复杂，不能保留原有图层。

Surpac软件系统与Mapgis不兼容，须将数据导人AutoCAD中进行处理，然后将经过AutoCAD处理的dxf文件导入Surpac中。

{2}数据库管理。

在数据库管理方面，Dimine采用数据库技术集中管理用户数据，一个矿山维护一套数据，并且系统提供数据交换功能，充分实现企业各种数据的共享与交换。

3DMine、Micromine、Surpac这三款软件的数据并非存放在软件本身中，而是存放在数据库软件（Excel，Acess，Foxpro，DBASE）中，用户可利用矿业软件创建数据库，将地质数据导入到数据库中。

然而3DMine只能使用Accessh和Excel数据库。

2.2集成建模功能矿业软件的建模功能是其基本的核心功能。

过去使用传统方法圈定矿体和地质构造容易产生一些错误和偏差，并且这些错误在平面图上或剖面图上不易发现。

而在真实的二三维空间里，就很容易被识别还可以通过在三维空间中对矿体的圈定，加深技术人员、理场管理人员对矿体形态、品位情况等认识，更有效指导生产。

矿业软件建模功能包括地表模型、矿体模型和块段模型的建立。

2.2.1地表模型（DTM）建立地表模型建立是三维地质建模一项重要的内容。

三维地表不仅直接影响到地表工程的设计、施工，而且对于选厂、排土场、钻孔孔口等的最优布置有很大的影响。

同时，地表模型作为边界约束条件，还直接影响到露天境界优化的技术经济指标和工程量的计算。

在这四款软件中，地表模型的建立方式大同小异，都是将现有地形图里所含的测量数据导入到软件中进行相应的修改，从而创建地表模型。

2.2.2矿体模型建立矿体模型的建立是整个模型建立过程中最重要的部分，它们都是为矿体的开采服务的。

建立矿体模型除了可视化、体积计算、在任意方向上产生剖面、与来自于地质数据库的数据相交四种功能外，还有一个极其重要的功能，就是为之后的品位估值和块段分析提供线框约束的基础。

在矿体模型建立功能方面，四款软件各自具有不同的特点:在Dimine中，矿体模型生成后，可以在任意方向切削面，生成剖面图（含地层情况、矿厚）。

还可以将地勘部门所递交的勘探线剖面图与地质模型所生成的剖面图进行比较分析，以控制开采过程中的经济性与风险性。

3DMine中带有“扩展外推线”功能，这项功能能够很好的解决根据所建立的模型得到的各个品级的储量报告和矿山原有资料之间存在一定的误差的问题。

问题的原因是在建模的过程中，圈定矿体时只截止到两端的勘探线，而矿体的实际赋存情况大多不会是在勘探线处戛然而止，而是有所延伸。

因此“扩展外推线”的功能将两端的勘探线根据经验按一定的比例向外做了延伸，再重新建立了实体模型。

Micromine和Surpac同样具有上述建立矿体模型的功能，并且这两款国外软件在处理体之间、体与面之间的并、交差运算，实体布尔运算和快速计算出闭合实体体积这些方面的功能更为强大。

然而这两款软件在实际操作方面，与国产软件差异较大，国内工作人员较难适应。

2.2.3块段模型建立通过块段模型可以完成对平均品位统计及储量计算等工作，还可以结合地表模型、地质数据库生成任意剖面品位分布图，了解各个剖面的品位分布情况。

Dimine、3DMine为矿体品位估值提供了许多方法，主要有普通克立格法、指示克立格法、多边形剖面估值法、多边形线框估值法、距离反比法等。

根据矿体的不同特性可以选择不同的估值方法，也可以针对同一矿床使用不同的估值方法来进行对比研究和检验估值的准确度。

Micromine块段模型是一个强大而灵活的资源建模系统。

它可以分别和矿体模型、地表模型、采石场或者露天采矿设计中组合“约束条件”，能够在“约束条件”下，根据用户的定义，在限定的区域内快速生成矿块的体积、吨位、品位等方面的报告。

Surpac的块段模型是数据库的一种格式，意味着其结构不仅可以存储和操作数据，还能修补来自于数据中的信息，存储的时候更像内插替换一个值，而不是度量一个值。

而且Surpac块段模型的打开的时候完全放在了内存中，实现了动态操作。

2.3地下采矿设计功能矿业软件的地下采矿设计主要包括井巷工程设计、地下矿山设计、爆破设计。

就目前的三维矿业软件来说，还没有达到包含全部采矿设计的要求。

不过这四款软件在地下采矿设计方面都有各自的优劣。

{1}井巷工程设计。

Dimine、3DMine提供了竖井、斜坡道、巷道、弯道、道岔、断面等工程参数化的设计功能，巷道生成实体方便。

Dimine采用参数化、可视化的设计思想，类AUTOCAD的操作风格，设计完后，能自动标注、自动计算，自动生成带有控制点表和工程量表的设计施工图。

Micromine和Surpac 没有提供弯道、道岔等常用工程的设计工具。

{2}采场设计。

Dimine和Surpac软件不仅具有地下采场设计功能（包括出矿巷道、漏斗、凿岩巷道、切割天井，天溜井设计），而且都带有无底柱采场设计功能，极大的方便了矿业公司的使用。

由于3DMine和Micromine软件不能进行精确化的采场设计，因此目前通用的做法还是先在AutoCAD软件中先进行二维设计，然后再导入软件中进行三维实现。

2.4露天采矿设计功能2.4.1采剥计划设计Dimine软件采剥顺序优化功能根据国内做中长期计划主要考虑的因数——矿石量、均衡剥采比、均衡品位为条件，应用线性规划理论进行优化。

3DMine可以设置块体模型报告参数对采剥计划初始化，进而设置采掘带和斜坡道参数，从而划定采掘体。

同时带有统计所有采掘带的台阶范围、品位、岩量、矿量等属性的功能，可为设计人员提供数据参考。

Micromine采场和工作面也可以分配到块段模型中形成各采场和工作面的储量，并以此来确定开采计划。

如果已有矿山设计的图纸，也可以先把图纸扫描成图像，将扫描图像导人，在图像上面进行数字化。

Surpac的采剥计划设计过程与3DMine类似，但操作较为复杂。

2.4.2露天境界优化露天境界优化是露天矿山设计的重要环节，是露天矿山生产经营决策的重要依据，对露天矿进行开采设计，首先要进行境界优化。

本研究所选择的四款软件在露天境界优化方面的功能基本相同——工作程序如下：首先，建立矿床数学模型，包括地表模型、矿体模型、块段模型。

其次，建立矿床价值模型，根据计算或选取的经济技术参数分别对矿岩块体进行成本和收益计算求取块体净值，形成境界优化直接运算的对象——矿床价值模型。

再次，确定露天境界优化的边界约束条件，包括最终帮坡角、地表限制模型、底部限制模型或标高及其它限制边界条件。

最后，实现境界优化，先选择优化方法，确定优化参数后进行境界优化自动运算，形成优化境界。

3结论通过上述比较，可以得出如下几点结论：①上述四款矿业软件通过其可视化建模和采矿设计功能，都能更为直观地显示矿山各项信息，并为生产提供最优的决策和方案，使矿山获得更大的经济效益。

②在数据兼容性及数据库管理方面，Dimine和3DMine表现较优秀，都可兼容大部分常用数据和一些同类矿业软件并且Dimine的矿山数据的共享性和安全性更好；Micromine和Surpac除了对MapGis数据兼容性不佳，数据兼容性也表现不俗。

③在集成建模功能和采矿设计方面，两款国产软件的操作更符合中国工程师的操作习惯，其功能设计也更加符合中国矿山的实际情况，实用性较强。

两款外国软件的功能也能很好的满足设计和生产的需要，并且都有其独特的功能设计；但其采矿设计功能及理念与国有一定的差异，而且其绘图操作繁琐，建立模型比较费时，导致修改困难，工作量较大。

参考文献:[1] 吴立新.数字矿山技术[M].长沙:中南大学出版社,2009.。