剖析地质体三维建模软件的国际与国内发展态势：系统评估与性能提升策略研究

对国内外地质体三维模拟软件现状的深入研究与探讨

综览海外三维地质模拟与可视化软件，可依据数据来源及服务范畴划分为三维地震类如CGC、Geoframe、Earthwork、3Dscis、SeisVision、SeisX2d/3d；地球物理类如EarthCube、OpenVison、GeoViz、GeoQuest、（RC）2；地质/矿山类如Micromine、Surpac、MVS、Vulcan、LYNX/MicroLYNX、MineSight、Datamine、Gemcom和油藏类如GOCAD、3Dmove、Earth Vision、Geosec2D/3D、SGM、Jason、Petrel。

（一）海外主要地质体三维模拟软件的现状剖析

在对海外主流软件Surpac、Vulcan、Datamine、MineSight、MVS、Micromine、3Dmove、MicroLynx、GOCAD、Petrel和（RC）2等从系统配置、功能架构、应用范围、主要特性与开发支持等方面进行分析的基础上，我们认为海外地质体三维模拟与可视化软件的功能大体相似。总结如下：

1.从系统配置来看

在20世纪90年代初期，受微机性能的局限，所开发的系统普遍基于UNIX操作系统和用于工作站环境（如LYNX、Vulcan、Datamine、Surpac等）；20世纪90年代中期以来，随着微机性能的提升，部分三维地质模拟与可视化软件开始迁移至Windows操作系统和微机环境（如Micromine、Gemcom、MineSight、microLYNX、Vulcan、GOCAD等）。近年来，基于Windows操作系统和微机环境的三维地质模拟与可视化软件逐渐成为主流。目前，部分软件具备跨平台特性。

2.从功能架构来看

系统采用c/s架构；软件操作界面友好；提供强大的三维图形交互式编辑环境；采用数据库管理地质数据；地质建模采用实体模型和块体模型；提供地质统计分析功能；提供采矿设计与优化功能；提供测量应用模块；可在网络环境中运行；提供与主流GIS软件的接口；多数系统可根据不同的应用选择不同的模块。

3.从应用范围来看

主要应用于勘探和地质建模、地表和地下采矿设计、尾矿和复垦设计、生产计划和开采计划以及钻孔编录等。

4.从支持二次开发来看

多数系统提供宏语言的形式进行二次开发，少数系统可提供C++的开发。

5.从地质体三维模拟技术方案来看

海外主流的软件采用如下方案：

（1）根据钻孔（物探、探槽、探井等）资料，交互式解释成轮廓线；

（2）根据地质规律，交互式建立地质模型（实体模型）；

（3）根据地质统计方法或其他方法，插值生成块体模型；

（4）估算资源量（找出在当前矿石价格下有利润的块段）；

（5）进行矿山设计与规划；

（6）开采控制与管理。

（二）国内主要地质体三维模拟软件的现状剖析

我国对三维地质体模拟与可视化研究起步较晚，但进行了大量的有益探索。近年来国家自然科学基金委员会大力支持地学可视化研究，先后资助了“复杂地质体的三维建模和图形显示研究”、“油储地球物理理论与三维地质图像成图方法”、“地学时空信息动态建模及可视化研究与应用”和“基于剖面的三维拓扑地质建模研究”等项目。1996年中国科学院地球物理研究所与胜利石油管理局在国家自然科学基金重点项目“复杂地质体”中，开始追踪研究GOCAD。长春科技大学在阿波罗公司的TITAN GIS上开发了Geo TransGIS三维GIS，主要用于建立中国乃至全球岩石圈结构模型的三维信息。石油大学开发的RDMS、南京大学与胜利油田合作开发的SL GRAPH都是用于三维石油勘探数据可视化。中国地质大学开发的三维可视化地学信息系统（GeoView）可实现三维地学信息管理、处理、计算分析与评价决策支持。

通过对国内北京航空航天大学、中国地质大学、中国矿业大学、北京大学、武汉大学、西安科技大学、中科院、北京市勘察设计研究院、中南大学、北京理正软件设计研究院等单位的研究进行分析，认为：目前我国尚未开发出集数据管理、信息可视化、交互操作和地质分析于一体的三维地学模拟与可视化实用软件。

中国工业软件现状

工业软件广泛应用于工业领域各个要素和环节之中，与业务流程、工业产品、工业装备紧密相连，全面支撑企业研发设计、生产制造、经营管理等各项活动，是信息化与工业化的融合剂。在推进“工业化”和“信息化”融合、产业升级、新型工业化、工业发展转型等国家战略的道路上，工业软件都扮演着极为重要的角色。2019年我国工业软件产品实现收入1720亿元，2020年进一步增长，有望突破1800亿元，工业软件行业正处在起飞的前夜。

工业软件发展阶段分析

国内工业软件发展大致分为三个阶段：第一阶段，是软件本身的发展阶段，在纯软件阶段，国外企业称霸市场；

第二阶段，是软件的协同应用阶段，在这个阶段，业务流程进行串通和优化，国内厂商开始加快发展步伐，逐步追赶国外厂商；

第三个阶段是“工业云”的阶段，在这个阶段，软件不再是单一的软件，而是集成多种软件，并提供“软件+服务”的整体解决方案，在这个阶段，国内厂商基于中国工业发展实情，加快本土软件服务水平的提升，开始逐步超越国际厂商。但是目前我国正处在工业软件协同应用末期“工业云”前期之间，国内厂商整体尚未能在技术与服务水平上超越国际巨头。

工业软件市场规模：日益壮大

近年来，随着科技的发展和国民经济的腾飞，工业化和信息化融合进程加快，在中国制造2025的大背景下，工业企业转变发展模式、加快两化深度融合成为大势所趋，工业软件以及信息化服务的需求将继续增加，中国将继续保持着全球工业软件市场增长主力军的地位。

近年来，伴随着科技的进步和国内经济的飞跃，工业与信息化的融合步伐加快，在“中国制造2025”的大框架下，工业企业调整发展路径、加速两化深度融合成为时代潮流，工业软件及信息化服务的需求将持续攀升，中国将继续稳固其在全球工业软件市场增长的主要推动者地位。

我国工业软件市场规模持续扩大。据工信部数据表明，2019年我国工业软件产品收入达1720亿元，同比增长14.6%，2020年1-11月工业软件产品收入增至1794亿元，同比增长12.5%。同时，我国工业软件行业市场规模在软件和信息服务行业市场中所占比重总体呈现上升趋势。

据工信部统计数据表明，2020年1-11月全国软件和信息技术服务业规模以上企业累计实现软件业务收入7.31万亿元，工业软件产品收入占比为2.45%。

工业软件市场构成：嵌入式软件为主

从工业软件行业细分产品结构分析，工业软件细分为嵌入式软件、协同集成、生产管理类、生产控制类以及研发设计类，其中嵌入式软件是我国工业软件的主要细分产品。根据赛迪最新发布的《中国工业软件发展白皮书(2019)》，我国工业软件市场中嵌入式软件销售额占比57.4%，研发设计类占比8.5%，生产控制类占比17%，其余占比17.1%。

工业软件市场展望：预期未来将持续增长

近年来，以美国、德国和中国等制造业强国为代表，在工业互联网标准方面纷纷提出基于自身优势的标准体系建设方案。美国以工业互联网联盟IIC为核心，由GE联合AT&T、思科、IBM和英特尔等企业，以参考架构、测试床、应用案例为关键抓手，通过企业自主设立的应用案例组织垂直领域应用探索，加速工业互联网的落地。德国机械及制造商协会(VDMA)、德国电气电子(ZWEI)和信息技术协会(BITKOM)共同设立的“工业4.0平台”，确定了规范与标准、安全、研究与创新三大主题，以目前广泛应用的底层协议为基础，重点推进数字工程的标准制定。随着《中国制造2025》的逐步实施，我国现代工业化进程的加速，工业软件的应用范围和深度将进一步扩大，结合前几年行业增长态势，预计未来五年我国工业软件市场将持续保持两位数的增长速度，市场规模有望在2026年突破4300亿元。

——更多行业研究分析请参阅前瞻产业研究院《中国工业软件行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》。