《自然资源部信息化建设总体方案》（2019）中提出：推进智能化地质矿产调查，完善并推广地质调查智能化技术，整合一站式地质调查业务管理系统，探索智慧探矿新模式。到2025年，形成自然资源动态监测和态势感知能力，实现对国土空间的全时全域立体监控；建成以自然资源“一张图”为基础的自然资源大数据体系；推进单项调查走向综合调查，立足山水林田湖草整体的生态系统角度，实现面向国土空间全域、多尺度、多类型资源状况和变化的统一的调查监测评价；推进二维调查走向三维调查，实现地上地下三维一体化监测评价。
实现地质勘查行业数字化转型，需要在地质信息科学理论和方法论框架下，运用系统化的地质信息技术，建立完善的数据资源体系，使数据流转顺畅、充分共享，进而打通勘查、设计、开采、选冶、管理等各个环节，为实现探采一体化和智能化奠定基础。以吴冲龙教授为学术带头人的地质信息科学与技术团队在长期地质信息科学理论方法和地质信息技术研究的基础上，基于自主知识产权的三维可视化地质信息系统软件平台QuantyView研发了数字勘查和数字矿山系统，致力于服务新时期地质勘查行业数字化转型和数字经济的发展。
一、实施数字勘查工程，服务找矿工作转型升级
矿产资源勘查工作信息化的目标是全面采用以计算机、信息系统及计算机网络为代表的现代信息技术和工具，实现矿产资源勘查区地质结构、自然地理、生态环境及其演化过程的可视化、透明化，以及勘查数据采集、管理、处理、传输、编图件绘、模型构建、预测评价、决策分析、服务应用的全过程机助化、网络化、数字化、可视化、智能化乃至智慧化，促进矿产资源勘查工作现代化，以便增强相关企、事业部门和单位的决策能力、经营能力、工作效率和核心竞争力。实现上述目标需要数字勘查信息系统的持续研发和基础支持。
地质信息技术团队结合省域“玻璃国土”建设开展了数字勘查系统的研发和应用工作，在研发的矿产资源勘查信息系统QuantyPES基础上，探索省域“玻璃国土”建设方法体系，形成一套多尺度三维地质建模技术标准体系，创建省域多尺度三维地质模型体系，实现省域多尺度三维地质模型应用。取得的主要进展包括：
（1）开展省域数据资源体系建设。采用集中式与分布式结合的策略，构建省局级大数据中心和队院级边缘数据中心，并利用数据湖能以自然格式存放和配置数据的优势对多源多类异质异构数据库和数据文件集群进行管理、调度和服务。（2）制定数据标准。通过制定统一的数据标准，采用以点源主题式数据库为核心的成熟地质信息系统软件，对勘查作业流程进行改造，实现了从岩心编录到图件编绘、矿床三维地质建模和资源储量估算的全过程计算机辅助化和数字化。（3）构建全省域多尺度“玻璃国土”。采用具有快速、动态、精细、全息三维地质建模功能的软件，开展全省域多尺度、多要素的三维地质建模，使之成为地质大数据的载体。（4）开展基于大数据的资源预测。基于所获取的全体地物化遥数据，以寻找相关关系为基本目标，把无模型与有模型分析结合起来，采用数据密集型计算方式进行成矿预测，系统架构如图1所示。通过这项工作，在总结相关地勘单位多年来的工作成果和实践经验的基础上，以“复盘”方式探索并验证了利用大数据和机器学习法进行成矿预测的途径，取得了显著效果。
图1固体矿产数字勘查系统总体架构
贵州作为全国能源资源大省和全国生态文明试验区，为实现地质勘查与大数据融合发展，响应“向地球深部进军”的号召，贵州省自然资源厅于2019年立项，开展全省地质三维空间战略调查评价工作，建设全省域“玻璃国土”。中国地质大学（武汉）地质信息技术团队作为技术支撑单位参加系统研发和应用，与贵州省地质矿产勘查局合作建成全国首个省域“玻璃国土”。其中，建立了TB级全省域的多层次、多尺度、多要素的大规模精细三维可视化地质模型，完成了贵州全省域17.8万平方公里、海拔-2500米以浅的1:50万尺度三维可视化地质信息系统建设。实现了与省自然资源厅全省自然资源管理“一张图”对接应用，同时进行基于微服务架构的云服务平台建设，为自然资源管理及地质矿产勘查提供数据和技术支撑。形成的全省地质三维云服务平台，为政府和专业领域提供可视化的地质数据检索、调度、融合、分析的操作和交换平台，为决策层提供矿产资源潜力分析、预测和战略评价。系统界面如图2所示。
图2省域“玻璃国土”多尺度三维地质模型案例
该系统实现了勘查区内地质、地球物理、地球化学、遥感、钻探等多源、多维数据的计算机综合集成、处理和管理。该局采用集中培训、野外现场演示等方式，培训专业技术人员500多人次，让一线技术人员熟练掌握数字勘查技术，并在重点矿产精查和重点区域优势资源普查中全面实施数字勘查。研究成果获得了广泛的行业影响，得到自然资源部官网（https://www.mnr.gov.cn/dt/kc/202109/t20210917_2681209.html）、贵州省人民政府官网（https://www.guizhou.gov.cn/home/gzyw/202109/t20210913_70364518.html）、人民网（http://hlj.people.com.cn/n2/2022/0105/c387763-35082514.html）、光明网（https://m.gmw.cn/baijia/2020-11/12/1301789689.html）等媒体的报道。
二、研发数字矿山系统，赋能矿山提质增效
数字矿山系统服务于矿山生产的数字化转型和高效运行。数字矿山的信息框架包含矿山信息运行机制与保障系统、矿山信息技术系统、矿山信息增值服务系统等层面，具有多层次特征。“数字矿山”建设所面临的关键技术包括：(1)地上地下多源、多维、多尺度、多时态、多主题三维空间和属性数据一体化存储、管理技术；(2)数据挖掘和数据融合技术；(3)地质体三维空间分析技术；(4)地质体矢量剪切技术；(5)三维表达可视化、过程可视化、分析可视化、设计可视化和决策可视化技术；(6)动态品位模型与市场快速应对技术，包括矿体和采空区品位模型的动态构建技术、矿山最低可采品位动态确定和实时经济评价技术；(7)矿体多重空间变异性自定义拟合、分析及快速对比分析当量品位自动折算、单矿体自动圈定、基于空间关系的夹石及采空区扣除技术；(8)多S的系统集成技术。
采用上述“数字矿山”整体解决方案，团队与福建紫金矿业集团合作研发出了适用于该集团各矿山的核心软件系统——QuantyMine，同时启动了相应的数字矿山建设。该软件系统综合采用了主题式基础点源数据库、三维可视化建模和“多S”结合与集成技术。从应用角度可以分为9个子系统，即矿山综合信息管理子系统、网络与信息服务平台、三维可视化建模子系统、地质图件辅助编绘子系统、储量动态估算子系统、三维空间分析子系统、矿山工程机助设计子系统、开采方案辅助编制子系统和冶炼厂生产管理子系统。系统架构如图3所示。
图3数字矿山系统的体系结构
快速市场响应机制下的动态资源储量估算技术是关键技术之一。目前市场经济主导下的企业，在储量估算过程中，希望根据市场矿产品的价格，灵活调整工业指标，达到企业盈利的目标。所以要求储量估算软件能够对储量估算中的工业指标进行估算，并基于这些指标快速完成储量估算，对资源储量进行动态评估，保证企业对市场做出快速响应。要实现这一目标，面临如下的难题：（1）多因素制约下经济评价困难，经济的边界品位确定困难；（2）传统方法资源储量估算周期长，难于实现快速估算；（3）在新的储量估算成果上，配套的开采方案的设计周期长。在数字矿山软件研发过程中，采用了快速市场响应机制下的动态资源储量估算技术，有效地解决了该问题。在软件中开发实现了快速动态储量估算的功能包括地质统计学法，和传统的垂直断面法和地质块段法，特别是在地质统计学方法中研究解决了多模型的矿体块体模型构建方法，实现了灵活的空间变异性分析工具，开发了类型丰富的克里格估值方法。保证在新的工业指标体系下，借助软件可以快速完成储量估算。并可在三维的环境中对不同的圈矿品位条件下，矿体的结构及属性的实时三维可视化表达（图4）。
图4基于块体模型的动态矿产资源储量估算
除了紫金矿业集团，该系统还成功应用于中国核工业地质局、北京中核大地矿业勘查开发有限公司、内蒙古矿业公司等企事业单位，并构建了新的勘查数据采集、管理、分析等处理流程和软硬件系统，开展了企业数据中心建设。同时开展了信息化战略服务，为有关单位提供了十四五信息化规划的编制支持。QuantyView平台及应用系统研发成果获得湖北省技术发明一等奖。
大数据时代的到来，对地矿工作信息化和地质信息科技发展而言，既是机遇也是挑战。我们开展在数字勘查与数字矿山系统的探索，构建找矿预测、勘查评价、矿山规划建设和生产管理的全流程数字化和探（矿）采（矿）一体化技术体系，实现矿产勘查开发与大数据深度融合、数字经济与实体经济深度融合，以期为新一轮找矿突破战略行动和资源绿色勘探开发利用提供技术支持。
通讯员：李章林、张夏林、刘刚
审核：李国昌
校对：石剑峰
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