本文關(guān)鍵詞：三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

新技術(shù) ? 新方法

　　 地礦勘查圖件是地礦工作中描述地質(zhì)現(xiàn)象 、 反 映礦產(chǎn)勘查成果的方法和語言 , 是所獲取的實(shí)際勘 探資料的具體表達(dá)方式和礦山開采設(shè)計(jì)的重要依 據(jù) ,編制勘查圖件是礦產(chǎn)勘查工作的重要組成部分 (朱裕生等 , 2000 ) 。傳統(tǒng)地礦勘查圖件編制主要依 據(jù)地質(zhì)科學(xué)理論 ,運(yùn)用投影幾何學(xué) 、 畫法幾何學(xué)及礦 體幾何學(xué)的原理 ,將地質(zhì)現(xiàn)象投影

到一個(gè)平面上 ,從 而對(duì)礦體形態(tài)和地質(zhì)特征進(jìn)行表達(dá) ; 地礦工作者通 過這些圖件 ,如勘探線剖面圖 、 中段地質(zhì)平面圖 、 礦 體投影圖等 ,來認(rèn)識(shí)和表達(dá)三維空間地質(zhì)體及地質(zhì) 現(xiàn)象的形態(tài)與變化趨勢(shì)等 。然而 , 由于地質(zhì)現(xiàn)象比 較復(fù)雜 ,通過二維 、 靜態(tài)的平面圖件難以直接 、 準(zhǔn)確 的理解與表達(dá)地質(zhì)構(gòu)造情況 , 常無法有效避免由于 認(rèn)識(shí)不全面而導(dǎo)致的地礦勘查圖件編制中三維空間 地質(zhì)內(nèi)容不一致問題 ; 同時(shí) ,地礦工作者也無法將自 己的三維地質(zhì)認(rèn)識(shí)快速 、 準(zhǔn)確的進(jìn)行任意平面表達(dá) 。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用 , 傳統(tǒng)手工 地礦勘查圖件編制被計(jì)算機(jī)所取代 , 地礦工作者從 極為勞累 、 繁瑣的圖件編繪中解脫出來 , 工作質(zhì)量

地質(zhì)與勘探 第 46 卷 　 3 期 第 Vol146 　No13 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 GEOLOGY AND EXPLORATI N O 2010 年 5 月 M ay, 2010

三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究
陳國(guó)旭 , 　 吳沖龍
1 1, 2

,　 張夏林 , 　 田宜平 , 　 　 劉 剛

1

1

1

[摘 　 ]利用先進(jìn)的三維可視化模型改造傳統(tǒng)地礦勘查圖件編制是目前研究的一個(gè)重要方向 ,是 要

實(shí)現(xiàn)地礦勘查圖件定量化 、 精準(zhǔn)化編制的一種有效途徑和方法 。以傳統(tǒng)方法礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算為主線 , 以礦山三維地質(zhì)建模及資源儲(chǔ)量估算相關(guān)圖件編制為切入點(diǎn) ,對(duì)三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一 體化方法進(jìn)行了探索性研究 。通過礦山實(shí)際應(yīng)用表明 ,該方法可有效解決礦山在不斷勘探與開采過程 中所面臨的三維地質(zhì)模型更新與地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)編制問題 ,初步實(shí)現(xiàn)了礦山三維地質(zhì)建模與地礦勘 查圖件編制的一體化與可視化 ; 有效避免了地礦圖件編制中的三維空間地質(zhì)內(nèi)容不一致問題 ,礦山圖件 編制及三維地質(zhì)建模效率與精度明顯提高 ,應(yīng)用效果顯著 。
[關(guān)鍵詞 ]三維地質(zhì)模型 　 地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)編制 　 一體化 　 數(shù)字礦山

[中圖分類號(hào) ] P628 　 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ] A 　 [文章編號(hào) ] 0495 - 5331 ( 2010 ) 03 - 0542 - 05

2010, 6( 3) : 0542 - 0546.

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[收搞日期 ] 2009 - 10 - 21; [修訂日期 ] 2010 - 04 - 24; [責(zé)任編輯 ]鄭 　 。 杰 [基金項(xiàng)目 ]國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (編號(hào) : 40802082) 和福建紫金礦業(yè)集團(tuán)“ 數(shù)字礦山 ” 項(xiàng)目資助 。 [第一作者簡(jiǎn)介 ]陳國(guó)旭 ( 1983 年 —) ,男 , 2008 年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué) ,獲工學(xué)碩士學(xué)位 ,礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)在讀博士生 , 現(xiàn)主要從事數(shù) 字礦山研究工作 , E - mail: chenguoxu1983@1631 com

of 3D geosc iences m odelin g and m in era l resources explora tion mapp in g[ J] 1 Geology and Explora tion,

Chen Guo - xu, W u Chong - long, Zhang X ia - li , T ian Y i - p i g, L iu Gang1 Study on in tegra tion n n

( 11中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院 ,武漢 　430074; 21地質(zhì)過程與礦產(chǎn)

資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ,武漢 　430074 )

與效 率 得 到 極 大 提 高 (劉 剛 等 , 2002; 陳 國(guó) 旭 等 , 2009 ) ; 特別是地質(zhì)體三維建模與可視化技術(shù)的快 速發(fā)展 ,給地礦工作信息化注入了新的活力 ,使人們 可以直接 、 、 完整 準(zhǔn)確地理解和認(rèn)識(shí)地質(zhì)規(guī)律和礦體 空間分布規(guī)律 。借助三維地質(zhì)模型 , 地礦勘查圖件 編制中的三維空間地質(zhì)內(nèi)容不一致問題可有效解 決 ,并可實(shí)現(xiàn)各種地礦勘查平面圖件的快速輔助編 制 ; 同時(shí) ,地礦勘查圖件是三維地質(zhì)建模的主要數(shù)據(jù) 源之一 ,對(duì)三維地質(zhì)模型的優(yōu)化校正及提高模型精 度具有重要作用 。 三維環(huán)境下的圖件編繪將是未來發(fā)展的一個(gè)重 要方向 (劉剛等 , 2002; 李偉忠等 , 2005 ) 。然而 , 目 前市場(chǎng)上存在的絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助地礦圖件編繪 軟件都是對(duì)傳統(tǒng)手工編圖過程的簡(jiǎn)單改造 , 研究利 用先進(jìn)的三維可視化模型來改造傳統(tǒng)地礦勘查圖件 編制尚處于起步階段 ; 因此 ,研究三維地質(zhì)建模與地 礦勘查圖件編制的一體化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 。本 文以傳統(tǒng)方法礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算為主線 , 以三維礦 體建模及資源儲(chǔ)量估算相關(guān)圖件編制為切入點(diǎn) , 對(duì)

第 3 期 　　　　　　　　　 　　 陳國(guó)旭等 : 三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究 　　 　　　　　　　　　　

三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法進(jìn)行 了探索性研究 ; 通過礦山實(shí)際應(yīng)用對(duì)比表明 ,該方法 可有效解決不斷勘探與開采的礦山所面臨的三維地 質(zhì)模型更新及地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)編制問題 , 初步實(shí) 現(xiàn)了礦山三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制的一體 化與可視化 ,應(yīng)用效果顯著 。

1　 三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一

體化工作流程
　　 所謂地質(zhì)體三維可視化建模 , 就是運(yùn)用現(xiàn)代空 間信息理論來研究地質(zhì)體及其環(huán)境的信息處理 、 數(shù) 據(jù)組織 、 空間建模與數(shù)字表達(dá) ,并運(yùn)用科學(xué)可視化技 術(shù)來對(duì)地質(zhì)體及其環(huán)境信息進(jìn)行真三維再現(xiàn)和可視 化交互的科學(xué)與技 術(shù) ( Houlding, 1994; 曹代 勇等 , 2001; 戴 碧 波 等 , 2007; 羅 智 勇 , 2008; 向 中 林 等 , 2009 ) 。傳統(tǒng)地礦勘查圖件是三維地質(zhì)建模的主要 數(shù)據(jù)源之一 ,與三維地質(zhì)模型是相輔相承的 ; 它們分 別是地質(zhì)體及地質(zhì)現(xiàn)象在二維平面與三維空間的不 同表現(xiàn)方式 。三維地質(zhì)模型是多源地質(zhì)空間數(shù)據(jù)的 空間綜合表達(dá) (武強(qiáng)等 , 2005; 陳國(guó)旭等 , 2008 ) , 對(duì) 數(shù)據(jù)來源相對(duì)有限的地礦勘查平面圖件編制具有重 要的指導(dǎo)作用 。 三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化是實(shí) 現(xiàn)地礦勘查圖件定量化 、 精準(zhǔn)化編制及優(yōu)化三維地 質(zhì)模型的一種有效方法 ,其核心思想為 : ( 1 ) 依據(jù)傳

統(tǒng)地礦勘查圖件編制思路方法 , 初步繪制構(gòu)建三維 地質(zhì)模型所需基本圖件 (如勘探線剖面圖 ) , 為三維 地質(zhì)模型初步構(gòu)建提供數(shù)據(jù)源 ; ( 2 ) 綜合利用地礦 勘查圖件 (如勘探剖面輪廓線 ) 、 地球物理 、 勘探工 ( 3 ) 以傳統(tǒng) 程等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型初步構(gòu)建 ; 地礦勘查圖件編制方法與流程為基礎(chǔ) , 結(jié)合建立的 三維地質(zhì)模型 ,實(shí)現(xiàn)多種類型地礦勘查圖件輔助編 制 ,如礦體投影圖 、 中段地質(zhì)平面圖 、 礦體縱切剖面 圖等 ; ( 4 ) 根據(jù)實(shí)際需要重復(fù)相關(guān)步驟 ,實(shí)現(xiàn)三維地 質(zhì)模型及地礦勘查圖件的局部?jī)?yōu)化 , 直到用戶滿意 為止 。實(shí)際礦山應(yīng)用中 , 礦山三維地質(zhì)建模與地礦 勘查圖件編制一體化工作流程如圖 1 所示 。

2　 方法實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用
依據(jù)研究的三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制 一體化方法 ,礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)軟件 Quanty ine M (張夏林等 , 2010 )以傳統(tǒng)方法礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算為 主線 ,初步實(shí)現(xiàn)了礦山三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖 件編制的一體化與可視化 , 為用戶提供了一個(gè)借助 三維地質(zhì)模型快速 、 動(dòng)態(tài)編制地礦勘查圖件的地礦 軟件平臺(tái) ,從而提高地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)編制及三維 地質(zhì)建模的效率與準(zhǔn)確性 , 進(jìn)一步推動(dòng)地礦工作信 ( 息化 (吳沖龍等 , 1998, 2005 )和“ 數(shù)字礦山 ” Scoble, 1995; Peck, 1999; 吳立新等 , 2000, 2003, 2009 ) 的發(fā) 展。

圖 1　 礦山三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化工作流程
F ig11 　W orkflow chart show in g in tegra tion of m in e 3D geolog ica l m odelin g and m i era l resource explora tion map com p ila tion n

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 地質(zhì)與勘探 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010 年

　　 二維平面與三維空間數(shù)據(jù)的一體化快速轉(zhuǎn)換是 三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化實(shí)現(xiàn)的關(guān) 鍵 ,不依賴人工的地礦勘查平面圖件三維地質(zhì)空間

圖 2　 礦體二維勘探剖面編制與三維空間快速展布一體化 F ig12 　2D geolog ica l prospectin g li e section s fa st n d istr ibutin g in 3D space
1 - 銅硫礦石 ; 2 - 硫鐵礦石 ; 3 - 銅鋅硫礦石 ; 4 - 夾石 1 - copper - sulfur ores; 2 - sulfur - iron ores; 3 - copper - zinc sulfur ores; 4 - stones

快速自動(dòng)轉(zhuǎn)換校正是礦山三維地質(zhì)模型快速高效構(gòu) 建與優(yōu)化的前提和基礎(chǔ) , 軟件具有常規(guī)方法地礦勘 查平面圖件編制及三維空間快速一體化展布功能 , 如圖 2 所示 。同時(shí) , 軟件結(jié)合傳統(tǒng)地礦勘查圖件編 制思路與方法 ,創(chuàng)新性地借助三維地質(zhì)模型 ,快速有 效地實(shí)現(xiàn)了不斷勘探與開采的礦山勘探線地質(zhì)剖面 圖 (圖 3 ) 、 中段地質(zhì)平面圖 (圖 4 ) 及任意方向礦體 縱切剖面圖等圖件的快速輔助編制 , 地礦勘查圖件 編制的效率和準(zhǔn)確性得到大幅度提高 。軟件還可以 實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型與地礦勘查圖件優(yōu)化對(duì)比 (圖 5 ) ,從而進(jìn)一步提高三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件 編制的地質(zhì)內(nèi)容一致性與精度 。 經(jīng)新疆阿舍勒銅鋅礦 、 貴州水銀洞金礦等礦山 實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)表明 , 利用該方法實(shí)現(xiàn)的軟件功能較 好地實(shí)現(xiàn)了礦山三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制 的一體化 ,可有效解決礦山在不斷勘探與開采過程 中面臨的三維地質(zhì)模型更新與地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)編 制問題 ,應(yīng)用效果顯著 。

3　 結(jié)論與討論
本文以傳統(tǒng)方法礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算為主線 , 以 礦山三維礦體建模及資源儲(chǔ)量估算相關(guān)圖件編制為 切入點(diǎn) ,對(duì)三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體 化方法進(jìn)行了探索性研究 。該方法經(jīng)實(shí)際礦山應(yīng)用

1 - 2005 年采空區(qū) ; 2 - 2006 年采空區(qū) ; 3 - 2007 年采空區(qū) ; 4 - 2008 年采空區(qū) ; 5 - 剪切面 ; 6 - 銅硫礦石 ; 7 - 硫鐵礦石 ; 8 - 銅鋅硫礦石 ; 9 - 夾石 ; 10 - 采空區(qū) 1 - gob areas in 2005; 2 - gob areas in 2006; 3 - gob areas in 2007; 4 - gob areas in 2008; 5 - cutting region; 6 - copper - sulfur ores; 7 - sulfur - iron ores; 8 - copper - zinc - sulfur ores; 9 - stones; 10 - gob areas

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圖 3　 利用實(shí)時(shí)更新的三維采空模型輔助勘探線剖面圖動(dòng)態(tài)編制 F ig13 　D ynam ic map com p ila tion usin g rea l - ti e upda ted 3D gob m odels a long prospectin g lin es m ( a ) 勘探線方向自動(dòng)剪切三維采空模型 ; ( b) 采空區(qū)信息二維平面快速展布 ( a) 3D gob m odels automa tica lly cut ; ( b) Fa st d istr ibutin g of gob area s in 2D plane

第 3 期 　　　　　　　　　 　　 陳國(guó)旭等 : 三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究 　　 　　　　　　　　　　

圖 4　 借助三維礦體模型實(shí)現(xiàn)任意標(biāo)高中段地質(zhì)平面圖快速編制
F ig14 　Fa st draw i g of geolog ica l plane d ia gram s to a section of a n arb itrary eleva tion w ith help of 3D ore body m odels
1 - 礦體 ; 2 - 剪切面 ; 3 - 采空區(qū) 1 - orebody; 2 - cutting region; 3 - gob areas

( a ) 任意標(biāo)高自動(dòng)剪切三維礦體及采空模型 ; ( b) 礦體及采空區(qū)信息二維平面快速展布 ( a ) 3D orebody automa tica lly cut to an arb itrary eleva tion and gob m odel; ( b) Fa st d istr ibuti g of in forma tion for orebody and gob area s in 2D plane n

圖 5　 三維礦體模型與地礦勘查圖件優(yōu)化對(duì)比

( a) 三維礦體模型按任意方向投影 ; ( b) 與礦體投影方向一致的礦體投影圖 ( a) 3D orebody m odel projection in arb itrary d irection; ( b) 2D projection of orebody i the sam e d irection n
1 - 111b 儲(chǔ)量 ; 2 - 121b 儲(chǔ)量 ; 3 - 333 資源量 1 - 111b reserve; 2 - 121b reserve; 3 - 333 resources

檢驗(yàn) ,可有效解決礦山不斷勘探與開采過程中所面 臨的三維地質(zhì)模型更新與地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)編制問 題 ,具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值 。 利用先進(jìn)的三維可視化地質(zhì)模型改造傳統(tǒng)地礦 勘查圖件編制是當(dāng)前一個(gè)重要的研究方向 , 正處于 探索階段 。三維地質(zhì)模型構(gòu)建與更新的速度與質(zhì)量 直接決定著地礦勘查圖件動(dòng)態(tài)輔助編制的效率與精

F ig15 　Com par ison between 3D and 2D projection s of orebody m odels

度 ; 因此 ,作為當(dāng)前地礦工作信息化研究熱點(diǎn)與難點(diǎn) 的三維地質(zhì)模型精準(zhǔn)化快速動(dòng)態(tài)構(gòu)建技術(shù)尚需進(jìn)一 步深入研究 。
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 地質(zhì)與勘探 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010 年
data m ining [ J ] 1NonferrousMetals(M ining Section) , 60 (3) : 19 - 23 Chen Guo - xu, Tian Yi - p ing, L iu Gang, L iu Yuan - yuan, Q i Guang120091 Study on the Integrated and V isualization System of M ineral Reserves Estim ation, Tabling and Mapp ing [ J ] 1Metal M ine, 4 ( 4) : 102 - 105 Dai B i - bo,W ang L i - guan, J ia M ing - tao, L iu Hong - bing, J ing Yong - bin, Zeng Q ing - tian120071App lication of 3D D igitalModeling in a Copper M ine[ J ] 1 Geology and Prospecting, 43 ( 3) : 97 - 101 Houlding SW 1199413D Geosciences modeling - computer techniques for geo2 logical characterization[M ] 1New York: Sp ringer - Verlag: 1 - 320 L i W ei - zhong, W en Yan - p ing120051Realization of the V - like Rule on Stratum Boundary Based on DEM [ J ] 1 Geology and Prospecting, 41 ( 5) : 58 - 61 L iu Gang,W ang Xin - qing, L i W ei - zhong, Tian Yi - p ing120021 The Structure Analysis and Development Strategy of Resource Exp loration Map Computer - A ided Design System [ J ] 1 Geology and Prospec2 ting, 38 ( 4) : 60 - 63 Luo Zhi - yong120081Research and Development of 3D V isualization Sys2 tem for Geological Surveys [ D ] 1Chengdu: Chengdu University of Technology: 1 - 121 Peck J, Gray J119991M ining in the 21 th century using infor mation tech2 nology[ J ] 1C I Bulletin, 92 ( 1032) : 56 - 59 M Q iang W u, HuaXu, Xu - kai Zou120051An effective method for 3D geo2 logical modeling with multi - source data integration [ J ] 1 Computers & Geosciences, 31 ( 1) : 35 - 43 Scoble M 1 19951Canadian m ining automation evolution: the digital m ine enroute to m inewide automation [ J ] 1C I Bulletin, 88 ( 990) : 30 M 37 W u Chong - long119981Computing Technology in the Field of M ineral Resource[ J ] 1 Earth Science Frontiers, 1 ( 4) : 343 - 355 W u Chong - long, L iu Gang, Tian Yi - p ing, L iu Jun - qi120051 Theory and Method Problem s of Infor matization of Geological Surveying and M ineral Resource Exp loration[ J ] 1 Earth Science - Journal of China University of Geosciences, 30 ( 3) : 359 - 364 W u L i - xin, Yin Zuo - ru, Deng Zhi - yi, Q i An - wen, Yang Ke m ing120001Research to the m ine in the 21 st century: digital m ine [ J ] 1Journal of China Coal Society, 25 ( 4) : 337 - 342 W u L i - xin, Yin Zuo - ru, Zhong Ya - p ing120031Restudy on digital m ine: characteristics, framework and key technologies [ J ] 1Journal of China Coal Society, 28 ( 1) : 1 - 6 W u L i - xin1 Technologies for D igitalM ine[M ] 120091Changsha: Central South University Press: 1 - 239 Xiang Zhong - lin, W ang Yan, W ang Run - huai, L iu Yu - fang, L iu Shun - xi1200913D Geological Modeling and V isualization Process
1 1, 2

Study on I tegra tion of 3D Geolog ica l M odelin g and M in era l n Resource Explora tion M app in g
1 1

Abstract:U sing advanced 3D visualization models to transform traditional m ineral exp loration map s is an important research direction as well as an ef2 fective way to imp rove the quantification and p recision of m ineral exp loration map s1 According to the workflow of traditional methods of m ineral reserve es2 tim ation, we took m ine 3D geological modeling and m ineral reserve estim ation mapp ing as a starting point to exp lore a new method for the integration of 3D geological modeling and m ineral resource exp loration mapp ing1 In order to verify this method, we have app lied this method to some real m ines1 The results show that this method can effectively solve those p roblem s of 3D geological model updating and dynam ic map comp ilation of m ineral resource exp loration in continuous exp loration and exp loitation p rocesses of the m ines1 This method has strong p racticality and realizes the p rim ary integration of 3D geological modeling and m ineral resource exp loration mapp ing, which can effectively avoid the geological inconsistencies in 2D p lane map s and imp rove the efficiency and accuracy in 3D geological modeling and m ineral reserve estim ation mapp ing1 Key words: 3D geological modeling, m ineral resource exp loration map dynam ic map comp ilation, integration, digital m ine

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CHEN Guo - xu , WU Chong - long , ZHANG Xia - lin , TI N Yi - p ing , L IU Gang A ( 11 Facu lty of Ea rth R esou rces, Ch ina U n iversity of Geosciences, W uhan 　430074; 21 S ta te Key L abora tory of Geolog ica l P rocesses and M inera l R esou rces, Ch ina U n iversity of Geosciences, W uhan 　430074 )

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[附中文參考文獻(xiàn) ]



  本文關(guān)鍵詞：三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。