GIS技術(shù)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

朱高寶　張宏黨

[摘要]電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展帶來了地理信息系統(tǒng)（GIS）這一先進(jìn)產(chǎn)物。這也是為了適應(yīng)現(xiàn)代地球和相關(guān)科學(xué)日益增長的需求。其主要特征在于可以對地球上任何具有空間方位的海量信息進(jìn)行處理，優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)定量、定時(shí)和定位等。而且近年來也已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中。進(jìn)一步完善GIS技術(shù)將有助于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng) GIS 信息技術(shù) 地質(zhì)礦產(chǎn)

[中圖分類號] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-112-2

1主要軟件及其特點(diǎn)

1995年出現(xiàn)的市場上報(bào)價(jià)的GIS軟件非常多，然而其中只有不過10余種主要占據(jù)市場。國外的代表除了ArcInfo和ArcView GIS，還有MapInfo、ErMapper、Idrisi Endas、Erdas、Genamap、Spans、Tigris等[1]。我國的GIS開發(fā)比較晚，最初是在上世紀(jì)80年代中期才在原地質(zhì)礦產(chǎn)部進(jìn)行研發(fā)。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）吳信才領(lǐng)導(dǎo)的科研小組研究推出了MAPGIS。

GIS經(jīng)常容易被誤解，認(rèn)為它是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且以進(jìn)行地圖繪制或圖像處理為主。實(shí)際上GIS相比較一些人造對象的CAD是不一樣的，具體指的是面向建筑和機(jī)械等，另外，相比較一般的繪圖軟件或地圖編輯出版系統(tǒng)等，也是不一樣的。如今像《方正智繪4.1》等繪圖軟件也新增加了一些關(guān)于GIS的新功能，發(fā)展趨勢主要是更強(qiáng)更具適用性。

GIS主要的研究對象包括天然圖形與圖像，其中的天然圖形包括地形圖、地圖、地質(zhì)圖等，而其中的圖像則主要是包括航空與衛(wèi)星圖像等。GIS不僅擁有一般繪圖和圖像處理軟件具備的基本功能，還具有圖形編輯和拓?fù)涞雀鼜?qiáng)的功能。一般情況下能夠?qū)崿F(xiàn)光柵數(shù)據(jù)的矢量化，實(shí)現(xiàn)大地坐標(biāo)投影的轉(zhuǎn)換，或者是不同投影之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)換。其具有極為復(fù)雜的圖像處理系統(tǒng)，諸如HSI變換、空間濾波等，多圖層和圖像之間也可以實(shí)現(xiàn)疊合，可以將內(nèi)部數(shù)據(jù)庫建立起來，同時(shí)連接外部的ACCESS等大型數(shù)據(jù)庫。使用者可以根據(jù)自己的需要來進(jìn)行屬性統(tǒng)計(jì)分析等空間分析。GIS提供的多是AML語言等二次開發(fā)工具，這樣能夠?yàn)橛脩籼峁┓奖?，可按照自己的專業(yè)需求來自定義建模，進(jìn)而對GIS功能進(jìn)一步拓展。ArcView GIS還能有Script服務(wù)，還可以實(shí)現(xiàn)自動化處理。GIS軟件包則不一樣，也就會具有不同的特點(diǎn)與功能，要進(jìn)行綜合運(yùn)用才能實(shí)現(xiàn)良好的效果。

2在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

GIS如今已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查中，而且也取得了不少矚目的成就。早在上世紀(jì)80年代，就在美國、加拿大等國就開始在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和填圖中應(yīng)用。當(dāng)前，澳大利亞開始借助計(jì)算機(jī)筆記本來將野外的一些地質(zhì)數(shù)據(jù)收集起來，并且是采用的是數(shù)字的形式，將有關(guān)數(shù)據(jù)庫建起來，關(guān)于第二代地質(zhì)圖件，可以在編制的時(shí)候利用ArcInfo和ArcViewGIS來進(jìn)行。Zhou將中國金礦的大型數(shù)據(jù)庫建成，按照最新研究動態(tài)來劃分中國大地的構(gòu)造1～3級單元，同時(shí)相應(yīng)的屬性表建立起來，與其他成礦信息相結(jié)合，作出成礦GIS分析，從而對區(qū)域成礦靶區(qū)進(jìn)行預(yù)測。

國內(nèi)的原地礦部系統(tǒng)有不少單位都依據(jù)將MAPGIS等設(shè)備采購回來了，并且在地質(zhì)調(diào)查中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用GIS技術(shù)。另外，還有出現(xiàn)了一些新成果，主要是借助國外GIS來研究礦產(chǎn)資源，并將地學(xué)多源信息系統(tǒng)建立起來。例如，中國地質(zhì)科學(xué)院的方一平等人經(jīng)過努力將1：500萬的中國礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫建立起來；中國地質(zhì)礦產(chǎn)信息研究院的吳仲煌在礦產(chǎn)資源區(qū)域評價(jià)中應(yīng)用了GIS技術(shù)[2]。這些成果都主要是以ArcInfo與ArcView GIS平臺為基礎(chǔ)的。另外，我國已經(jīng)將1：50萬的數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建成[3]。我們可以預(yù)見，不久的將來會出現(xiàn)更多的GIS地質(zhì)應(yīng)用成果。

總之，通過GIS，以海量綜合信息為基礎(chǔ)，便能做好空間采樣，從時(shí)空和多元統(tǒng)計(jì)的角度來分析構(gòu)造演化、火成活動和沉積相等。也可以對成礦進(jìn)行很好地預(yù)測，或者是對礦產(chǎn)勘查等相關(guān)工作進(jìn)行合理地指導(dǎo)，還可以對區(qū)域地質(zhì)演化進(jìn)行模擬。確保充裕的數(shù)據(jù)量，就能確保GIS分析能夠做到定時(shí)、定量和定位，進(jìn)而得出動態(tài)的結(jié)果。考察深部和時(shí)間數(shù)據(jù)，就能實(shí)現(xiàn)對GIS分析的實(shí)際拓展，即向四維空間拓展。同一個(gè)地區(qū)，可以已知地質(zhì)資料為依據(jù)，來將相應(yīng)的圖形、圖像和數(shù)據(jù)庫建立起來，這實(shí)際上也就是在總結(jié)這一區(qū)域的地質(zhì)工作。其中關(guān)于GIS分析的結(jié)果實(shí)際就是客觀地總結(jié)這一區(qū)現(xiàn)階段的總情況。值得注意的是若是按照GIS分析的要求來進(jìn)行數(shù)據(jù)的格式化，那么這些數(shù)據(jù)就很容易會在將來被新數(shù)據(jù)充實(shí)，并且還要依據(jù)全部掌握數(shù)據(jù)進(jìn)行新的再次分析，這樣新的成果才會形成。

3存在的問題

目前在地質(zhì)中應(yīng)用GIS技術(shù)還有不少問題存在，需要加以重點(diǎn)考慮，從而盡可能地解決或避免。GIS分析對設(shè)備具有很高的要求，其中的計(jì)算機(jī)內(nèi)存、硬盤等都必須具有較大容量，一般還要采用數(shù)字化儀，顯示器也要是大屏幕高分辨的，對掃描儀等設(shè)備都有著高質(zhì)量的要求，所以在硬件方面會存在較大的花費(fèi)。GIS主要是對很多的綜合性信息進(jìn)行處理，相比較軟硬件而言，需要耗費(fèi)更多的卻是在資料方面的花費(fèi)，而且在缺乏充足信息量的情況下，GIS分析通常是無法進(jìn)行的，即使獲得結(jié)果也是不可信的。GIS需要的信息有著極為廣泛的涉及面。具體有地質(zhì)圖以及一些諸如巖漿巖、巖相古地理等基礎(chǔ)圖件，還要礦產(chǎn)數(shù)據(jù)和巖石地化數(shù)據(jù)等等。在對這些資料進(jìn)行收集時(shí)往往非常耗時(shí)并且十分昂貴。而大型數(shù)據(jù)庫的建立還需要有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)十分深厚的人員。這些必然會對GIS廣泛、深入應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查造成不利影響。

將與GIS分析相適應(yīng)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立起來十分艱難，若是數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)質(zhì)量問題，那么最終的分析結(jié)果就很有可能是錯(cuò)誤的。若是標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一下來，那么必然會對數(shù)據(jù)交流和匯總的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致很多重復(fù)性的勞動出現(xiàn)。首先，以往搜集的不少數(shù)據(jù)在位置確定方面不夠準(zhǔn)確，采用不是很合適。其次，有些引用出處不詳?shù)臄?shù)據(jù)，國內(nèi)文獻(xiàn)中普遍存在，特別明顯的還在那些通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算原始數(shù)據(jù)而得出的數(shù)據(jù)。經(jīng)常會出現(xiàn)幾個(gè)合作研究者對同一批數(shù)據(jù)的廣泛引用，但是卻沒有詳細(xì)注明，這樣就會導(dǎo)致建庫者容易把很多重復(fù)的數(shù)據(jù)吸收進(jìn)來，而這必然會對數(shù)據(jù)的概率分布圖式造成干擾。再次，良好的數(shù)據(jù)庫必然是每一個(gè)數(shù)據(jù)都能做到有跡可循，都有大量的說明數(shù)據(jù)。GIS分析結(jié)果很大程度上與數(shù)據(jù)質(zhì)量密切相關(guān)，但是目前有不少文獻(xiàn)都都沒有細(xì)致地說明數(shù)據(jù)，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫難以很好地加以引用。

4結(jié)論

總而言之，盡管將GIS應(yīng)用于地質(zhì)找礦工作還有不少問題存在，然而前景卻十分廣闊。GIS分析具有海量數(shù)據(jù)、多元（源）信息、定量化的重要特點(diǎn)，而這正是傳統(tǒng)地質(zhì)研究所欠缺的[4]。數(shù)據(jù)經(jīng)過長期的積累，同時(shí)不斷完善具體的研究方法，這必然會導(dǎo)致質(zhì)的變化。而相應(yīng)地GIS在地質(zhì)中也將得到越來越成熟的應(yīng)用，進(jìn)而對地質(zhì)學(xué)家提出的要求也就會越來越多、越來越新。還會相繼地出現(xiàn)一些標(biāo)準(zhǔn)化的措施和工作規(guī)范，研究人員對原始數(shù)據(jù)的采集也將嚴(yán)格按照GIS分析的要求來執(zhí)行，要按照相關(guān)規(guī)定來在學(xué)術(shù)刊物進(jìn)行地質(zhì)資料的發(fā)表，堅(jiān)持循序漸進(jìn)，必然會實(shí)現(xiàn)地質(zhì)研究的全面定量化，這樣地質(zhì)學(xué)就能很大程度上突破許多基本認(rèn)識，在找礦方面也會有許多重大突破。而研究人員不斷拓寬知識面和提高綜合技能也會促使地質(zhì)信息系統(tǒng)相應(yīng)地產(chǎn)生，從而根本轉(zhuǎn)變研究手段，實(shí)現(xiàn)從通用到專用的過渡，由此可見其深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]吳信才.地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)與發(fā)展動態(tài)[J].地球科學(xué)，1998，23（4）：329～332.

[4]鄭貴洲.地理信息系統(tǒng)（GIS）在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用[J].地球科學(xué)，1998，23（4）：420～423.