Особенности применения метода динамической анизотропии в ПО GEOVIA Surpac

Поисковый эллипсоид – один из ключевых элементов в процессе интерполяции качественных характеристик в блочную модель. Он определяет основные направления изменчивости характеристик рудного тела. Для использования поискового эллипсоида необходимо вычислить параметры его ориентации, то есть определить азимут простирания, угол погружения и угол падения – углы вращения вокруг осей. Для начала вспомним, какие методы традиционно используются для задания направленности эллипсоида анизотропии:

  1. Выбор единого генерального направления. Этот вариант возможен для рудных тел без заметной морфологической изменчивости (например, пласты с постоянными элементами залегания). В случае «изгиба» рудного тела такой подход приведет к менее точной локальной оценке. 
  2. Разбивка рудного тела на домены, в каждом из которых ориентация различается незначительно. Такой подход является более корректным, однако, также дает погрешность при присвоении параметров в блоки модели, поскольку изгибы рудных тел в пространстве не резкие, а с постепенным изменением азимутов/углов. 
  3. Применение метода динамической анизотропии, обеспечивающее присвоение блокам модели максимально приближенных к реальным параметрам ориентации. Опция динамической анизотропии позволяет использовать индивидуальные параметры ориентации эллипса для каждого блока блочной модели. 

Последний метод является наиболее точным и позволяет максимально уменьшить погрешность при определении параметров, поэтому он предпочтительнее для большинства объектов.

В данной статье рассматриваются методические и технические особенности использования метода динамической анизотропии в модуле ПО GEOVIA Surpac.

Как отмечалось выше, использование динамической анизотропии позволяет более точно описывать распределение качественных показателей в пространстве. Особенную актуальность это имеет в случае, когда рудное тело имеет значительное изменение параметров залегания и морфологии (рис.1).

Рис. 1 Коричневым цветом показана каркасная модель рудного тела, синим цветом – плоскость, описывающая морфологию рудного тела.

 

Возможную степень изменчивости морфологии можно оценить на рис.2 и рис.3.

Рис. 2 Цветовым градиентом показана изменчивость азимута простирания рудного тела.

 

Рис. 3 Результат расчета  параметров ориентации треугольников по поверхности.

 

Как же используются параметры ориентации для разнонаправленных частей рудного тела?

 

На рисунке 4 представлена схематический разрез рудного тела. Стрелки указывают направления падения тела на отдельных участках.  Черные квадраты – это отдельные ячейки блочной модели. При интерполяции содержаний из данных опробования (скважин) блоки получает каждый свое, максимально приближенное к реальному, направление эллипсоида поиска.

Рис. 4 Схематичный разрез рудного тела

 

Для пользователя ПО GEOVIA Surpac интерфейс установок параметров поиска интерполяции выглядит следующим образом:

  Рис. 5. Интерфейс установок параметров поиска интерполяции

 

В полях «Характеристики поискового эллипсоида/ориентация эллипсоида» задаются не конкретные значения, а поля присвоенных блокам параметров.

Необходимо отметить, что данные методы корректно использовать только тогда, когда ориентация эллипсоида совпадает с залеганием рудного тела.

Прежде чем углы ориентации эллипса могут быть использованы для оценки содержаний, требуется присвоить их блочной модели. Общая схема представлена ниже.

Dassault Systemes GEOVIA предлагает два способа вычисления параметров ориентации эллипса (азимута простирания, угла погружения и угла падения): из триангуляционных поверхностей или из стрингов, отрисованных по планам и разрезам повторяя направления минерализации.

Рис. 6 Алгоритм действия метода динамической анизотропии

 

Далее рассмотрим подробнее особенности реализации каждого метода на каждом из шагов процесса.

При использовании триангуляционной поверхности по разрезам отстраиваются ЦТМ по серединным линиям солидов, задающие морфологию залегания тела (рис.7). От степени детальности построения срединных линий зависит точность последующей интерполяции. Очень важно, чтобы все треугольники соответствовали простиранию и падению рудного тела. В случае, если образуются горизонтальные треугольники в местах перегиба стрингов, их необходимо перестроить (инвертировать).

Рис. 7 Создание ЦТМ поверхностей для определения ориентации поискового эллипсоида интерполяции с помощью поверхностей

 

При использовании серий стрингов первая серия стрингов отвечает за направление простирания и погружения минерализации (обычно отрисовывается в горизонтальных или наклонных планах), должна быть отрисована в направлени, равном азимуту падения минус 90 градусов., а вторая – за угол падения минерализации (обычно отрисовывается в вертикальных разрезах), субперпендикулярно стрингам первой серии) (рис.8).

 

Рис. 8 Создание линий простирания и падения для определения параметров ориентации эллипсоида методом серий стрингов

 

Далее производится расчет параметров ориентации осей поискового эллипсоида интреполяции. Общий алгоритм расчетов приведен ниже:

Для каждого из треугольников поверхности в первом методе считывается азимут простирания и истинный угол падения плоскости. Результаты расчетов записываются в точки, созданные в центроидах треугольников (рис.9)

 

Рис. 9 Параметры ориентации, метод триангуляционной поверхности

 

При использовании серии стрингов процедура вставляет дополнительные точки в стринги с назначенным интервалом. После этого процедура производит расчёт азимута и угла падения от каждой точки до следующей в стринге и записывает эти значения . Таким образом в первой серии стрингов рассчитывается азимут простирания и угол погружения эллипса, а во второй серии стрингов рассчитывается видимый угол и азимут падения (рис.10).

 

 

Рис. 10. Параметры ориентации, метод серий стрингов

 

После определения параметров залегания по стрингам или ЦТМ производится расчет этих параметров для каждого блока блочной модели. Предлагается два способа расчета азимутальных и угловых значений: методом ближайшего и методом обратных расстояний. Значение азимута простирания, погружения и угла падения присваиваются из точек, сгенерированных на предыдущем шаге.

В первом случае значение в блок блочной модели присваиваются значения из ближайшей точки к этому блоку. Во втором случае производится интерполяция в блоки с заданными пользователем параметрами. (рис.11)

 

 

 Рис. 11 Окно установок интерполяции

 

В установочных окнах необходимо также задать имя блочной модели, если она не подгружена в графическое окно, файл, из которого считываются данные, поля для присвоения (2 для триангуляционной поверхности и 3 для стрингов). (рис.11, 12)

 

Рис. 12 Окно установок параметров интерполяции

 

В результате ячейкам блочной модели присваиваются значения каждого из параметров (рис.13).

При необходимости можно также задать ограничители для интерполяции. Например, для отдельных рудных тел корректно использовать параметры залегания, считанные в его границах.

 

Рис. 13 Визуализация результата присвоения параметров ориентации

 

Особенности расчетов

Отдельно стоит выделить особенности процедуры расчета азимута при использовании метода IDW.

Первым шагом в каждой точке для азимута простирания и падения рассчитываются параметры Х и Y, равные соответственно косинусу и синусу значения азимута. Процедура интерполирует значения во временные атрибуты. Следующим шагом по представленным формулам с помощью математических операций с блоками блочной модели рассчитываются истинные значения азимута простирания.

A1=If(Xa =0 And Ya =0,0,Acos(Xa /Sqrt(Xa *Xa +Ya *Ya)))
A2=If(Xa =0 And Ya =0,0,Asin(Ya /Sqrt(Xa *Xa +Ya *Ya)))
A=If(A2>0,A1,360-A1);

A – значение рассчитываемого азимута.

Значение погружения и угла падения интерполируются с помощью стандартной операции методом обратных расстояний.

Для чего это производится?

Расчёт дополнительных параметров необходим для корректной интерполяции азимутальных данных в блочную модель методом обратных расстояний.  В случае интерполяции азимутальных данных напрямую стандартными средствами интерполяции (любой алгоритм) имеется довольно значимая проблема  при переходе азимута через ноль (рис.14) Т.е. интерполируя между двумя соседними точками наблюдения, в которых задано направление в одной точке 25 градусов, а в другой 355,  среднее значение будет равно 190, хотя азимут среднего  направления должен быть равным 10.

 

Рис. 14 Вычисление азимутальных данных при методе IDW

 

Следующим шагом процедуры является расчет истинного угла падения. Это действие производится только в случае использования исходных данных в виде стрингов.

Данная операция необходима в связи с тем, что стринги, отрисованные в направлении падения, как правило не перпендикулярны к направлению простирания, и, в связи с этим, углы падения, вычисленные в этом стринге, являются видимыми, а не истинными (рис.15).

Истинный угол падения рассчитывается по формуле вычисления угла между двумя плоскостями, где первая плоскость описывается вектором простирания (значение азимута простирании и угла погружения) и вектором видимого падения (видимый азимут падения и видимый угол падения), а вторая плоскость вектором простирания и перпендикуляром в горизонтальной плоскости к этому же вектору.

 

Рис. 15 Определение истинного угла падения

 

Данная операция производится для каждого блока модели.  В случае использования в качестве исходных данных триангуляционной поверхности, необходимость в использовании этой операции отсутствует, так как истинный угол падения вычисляется на первой стадии процедуры.

 

Сравнение методов определения ориентации эллипса

В заключении хотелось бы отметить основные различия описанных методов на уровне пользователя. Какие факторы «за» и «против» использования одного и другого метода?

Основные преимущества использования триангуляционной поверхности – это относительные простота и удобство в использовании и подготовки данных по сравнению с методом стрингов. Отрицательные стороны данного метода – отсутствие возможности задания угла погружения и вероятность неточной оценки за счет «заворотов» или инвертированных треугольников. Поэтому такой метод предпочтителен при работе с относительно простыми рудными телами. При этом нужно тщательно проверять направленность треугольников во избежание ошибок триангуляции.

Для сложных моделей, в которых, например, имеются разветвления, рекомендуется использовать метод стринг-данных, сильными сторонами которого являются более точное определение изменчивости морфологии за счет прямого вычисления истинных углов. Также важной особенностью метода стрингов является возможность задания угла погружения эллипсоида. Соответственно, метод является более трудоемким по сравнению с методом триангуляционной поверхности.

Таким образом, в результате использования метода динамической анизотропии после интерполяции компонента получаем блочную модель, в которой распределение интерполируемого компонента максимально согласовано с морфологическими особенностями рудного тела (рис.16). Более точная локальная оценка содержаний полезных компонентов в пространстве, может позволить существенно повысить качество планирования горных работ.

 

 

Рис. 16 Результат интерполяции компонента с использованием метода динамической анизотропии

 

 

Александра Корсакова, ведущий геолог Geovia, Dassault Systemes в России и СНГ 

Mobile: +7(915) 291-44-30

Alexandra.Korsakova@3ds.com  

 

Vlada.STRUGOVA@3ds.com'

Dassault Systèmes

Комментарии закрыты.