(一)中国地质统计学软件的发展和应用

80年代以后,我国地质矿产领域(包括地质矿产管理部门、学校、科研院所和生产矿山)地质统计学的学习和研究方兴未艾。许多单位开始结合自己的工作特点,把学习和研究地质统计学的重点转向生产和应用。相继开发出一批在全国具有较高水平和较大影响的地质统计学软件。这些软件代表了我国80年代和90年代地质统计学软件发展的最高水平。它开创了中国地质统计学软件的发展。

1.“CGES”地质勘探系统软件

这个软件是武警黄金指挥部在引进加拿大“IGC”公司Geolog软件的基础上,经过三年(1987~1990)由武警黄金地质研究所于1990开发的。结合我国地质勘查工作的特点和地质勘查报告成果编写的要求,该软件全面开发了中文版GEOLOG英文版。该软件开发成功后,已应用于河北省平泉县瓦子店岩金矿、山东省招远市下店岩金矿、山东省栖霞县后旗岩金矿、山东省烟台市新安河砂金矿和外家河砂金矿的储量计算中,取得了满意的效果。随后,“CGES”2.4版在武警黄金指挥部地质队推广使用近10年,被原化工部化学矿产地质研究所、有色金属总公司北京地质研究院、山东招远黄金集团公司地质队购买应用。在黄金地质领域产生了很大的影响。实践证明,由武警黄金地质研究所研制成功的适应我国地质勘查工作特点的“CGES”中国地质勘查系统软件完全适合在我国地质勘查工作中使用。

作为国家七五项目成果,该软件于199110通过了国家计委主持的专家鉴定,并于1992获得国务院电子信息系统推广应用办公室“优秀工程”奖。后来由中国软件登记中心核准颁发了软件著作权证书,从而确认了软件的技术法律地位。

1993年4月,在国家矿产储量委员会的支持下,武警黄金指挥部第十四黄金支队利用“CGES”软件提交了陕西省洛南县贾鲁金矿地质勘查储量报告,经陕西省矿产储量管理局审批。本报告是国内首次采用地质统计学储量计算方法和自主开发的软件系统提交的储量报告。该软件为地质统计学在我国地质勘查中的推广和应用做出了巨大贡献。

武警黄金地质研究所高级工程师李伟明是开发“CGES”软件的主要技术专家。“CGES”软件的成功开发使高级工程师李伟明成为将外国软件翻译成中文的先锋。

2.固体矿物勘探和评价自动化系统(KPX软件系统)

KPX软件系统是中国地质矿产部和联合国开发计划署之间的一个合作项目。1994,1991开发,1993完成。

这套“系统”以地质统计储量计算为核心,紧扣我国矿产勘查与储量分类规范(1999之前,即GB/T 1766-1999颁布之前的储量分类规范),完全适用于我国矿产资源开发从矿产勘查到矿山生产的软件系统。应该说是有中国特色的调查评价体系。这一特点在系统的基本功能和流程中有明确的标记(见图表)。

地质统计学(空间信息统计)基本理论和方法的应用

“KPX”研制成功后,原地矿部已在各省(自治区、直辖市)地矿部门全面推广应用,并推广到全国地质找矿行业。

3.三维普通克立格程序系统(3DOK)和SMICKS系统。

这两个软件是由北京科技大学地质系侯镜如教授领导的地质统计学研究小组开发的。前一个软件是原冶金部第三地质勘查局312队用的。用于编制山西省灵丘县刁泉银铜矿床地质勘探报告。该报告于1995年4月通过了原国家矿产储量委员会办公室组织的专家评审。

“SMICKS”软件系统属于研究软件,其内容是空间域多信息协同克立格系统。

4."气或"(油藏地质统计分析系统)

“GASOR”系统是由Xi石油学院计算机系的王家华教授开发的。这个“系统”是基于地质统计学中随机建模的理论和方法,用于建立地层结构模型、层位模型、沉积相模型、物性参数模型、砂体厚度变化等模型,从而形成相应的三维定量地质模型。

这是一个实用的储层随机建模软件系统,自1994以来已在大庆、胜利、塔里木和辽河油田成功应用。之后与其他软件集成为《石油滚动勘探开发集成应用软件技术》,由中国石油天然气集团公司开发生产局推广使用,在石油地质领域影响较大。

5.克立格技术矿山开发系统

该软件系统是为江西德兴铜矿开发的,并应用于该矿的生产中。在该矿的生产管理中,以正确估计矿石品位和计算局部块段储量为核心,进行开采管理,取得了良好的经济效益。

除了上述地质统计软件,相关学校、研究所和地质队也开发了自用的地质统计软件,由于影响较小,此处不一一列举。列出的地质统计软件基本反映了我国80年代和90年代地质统计软件的发展和应用水平。这一时期,我国经济体制正处于社会主义计划经济向社会主义市场经济的转型期,计划经济体制起主导作用。从地质统计学软件的研发来看,各级政府的矿产资源管理部门、学校、科研院所、设计院、矿山企业等国有单位起着决定性的作用。进入21世纪后,我国已是社会主义市场经济体制,矿产勘查市场十分活跃,矿产资源勘查开发投资主体多元化。在这种背景下,地质统计学软件的开发和应用,随着政府部门和职能的转变,无条件地执行了现有的地质统计学软件成果,由于失去了稳定的管理和服务,很难发挥其作用,再开发就更难了。

地质统计学软件的研究和开发进入了一个新的发展阶段。如果单纯从时间上划分,可以分为两个发展时期。

第一期(1985~1998):

1985是我国地质统计学软件的第一个研发期。

1998是地矿部和国家矿产资源委员会撤销重组,成立国土资源部的时候。这一时期是中国经济体制的转型期,但计划经济体制仍然起主导作用。国家矿产资源委员会取消新的地质统计学科技工作后,这项工作被无条件落实。因此,该时段的结束时间设置为1998。

第二期(1998 ~至今):

这一时期,中国已经是社会主义市场经济体制,进入了自由市场竞争时期。地质统计学软件的研发主体多元化,面向实际应用的研发成为这一时期的突出特点。许多有实力的矿山企业和经济实体,看到了地质统计学在矿业经济中,特别是在蓬勃发展的数字矿山中的巨大作用和生命力,根据地质和矿业领域以及自身矿山企业的需要,多层次、多方向地开展了地质统计学软件系统的研发和应用。

研发水平较第一时期有了很大进步。目前,在中国矿业市场上活跃着两个具有代表性和影响力的软件系统:一个是Dimine数字矿业软件系统;另一个是3DMine采矿工程软件。这是两个独特的软件系统。

Dimine数字矿山软件系统由中南大学数字矿山研究中心和长沙麦迪数字技术服务有限公司联合开发..在众多相关地质统计学软件中脱颖而出,代表了目前国内同类软件的领先水平。

软件系统上线后,迅速在中国铝业公司、中国五矿集团公司、中铁资源集团有限公司、攀钢集团有限公司、中核集团等近20家大型矿业集团推广应用。现在已经发展到近百家矿山,给这些矿山企业带来了显著的经济效益。该软件系统紧密结合了中国矿山的实际特点和先进的理论与技术,受到了众多矿山企业的青睐。

该软件系统以矿产资源储量这一矿山企业的经济命脉为核心,以储量动态管理系统为主体系统。围绕主系统,开发了一系列适合中国矿山的系统软件,如矿山生产调度实时监控和动态报表系统,很有特色。

在开发的储量动态管理系统中,基于广泛使用的地质工程数据库,建立三维矿体模型,然后得到块段模型和品位模型,进行地质统计克立格估值。这种估价过程可以根据经济效益分析随生产探矿进度动态确定矿体,达到最佳的储量效果,这是软件系统的另一大特点。此外,在建立矿体三维模型的过程中,可以清晰地获得矿体的空间形态及其与勘探工程网格的关系,对矿山寻找后备储量、制定矿山生产远景规划和指导矿山生产勘探具有重要的现实意义。

同时,特别需要提到的是,软件系统的研发吸收了我国过去开发应用地质统计学软件的经验,以先进的地质统计学理论为指导,吸取了缺乏稳定的研发力量和技术服务的教训,强化了研发力量和技术服务,做了稳定扎实的部署。软件系统的开发基于中南大学数字矿山研究中心和资源与安全工程学院强大的科研实力,坚持组织稳定、R&D人才稳定、R&D经费稳定的三稳定原则,从而保证了软件系统的先进性和技术服务的稳定性。

3DMine矿业工程软件是北京桑迪曼矿业软件技术有限公司在鞍山矿业公司和中国地质大学(北京)的合作指导下成功开发的具有自主知识产权的软件系统。该软件以矿产资源储量计算为主要功能模块,跟踪我国现行矿产勘查规范和矿产资源储量分类,将先进的地质统计学储量计算方法与传统储量计算方法有机结合,较好地解决了国际矿业领域对地质统计学储量计算方法的需求和国内传统储量计算现状。这在同类软件中很少见。应该说这是一个创新的例子,也是这个软件在我国矿产资源储量计算中的一个突出特点。此外,该软件的另一个特点是实用性。这一特点反映在软件的块模型中。

品位模型(又称块模型)是一种数据库格式,是数学地质与品位空间分布相结合的具体应用。这不同于传统的储量计算区块法。存储数据时,更像是插值替换一个值,而不是测量一个值。此外,一个主要区别是该值具有空间参考。第三个不同点是,块模型打开就放在内存中,实现动态操作,很多复杂的地质属性,比如各种等值线、边界等,只要需要就可以画出来。

目前在挖掘软件中引入块模型的概念,在一定范围内确定一定大小的空间块,对应的块有一个质心点,可以存储所有的属性。在此基础上,进一步划分子模块,保证矿体边缘的块段尽可能与矿体边界(曲面)一致,以获得准确的估算。该软件采用地质统计学方法和克里金法对品位分布进行估算,既实用又灵活,充分体现了先进的估价技术。

块体模型的实用性和科学性大大提高了矿产储量计算过程的可靠性,为实现矿山设计和矿山生产的科学管理奠定了良好的基础。

该软件投入市场后,已在国内外多家矿山企业和地质部门得到应用,取得了良好的应用效果。