剖析GIS技術(shù)成礦預(yù)測方法及應(yīng)用

■鞠霞 姚娟

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院 河南鄭州450001）

剖析GIS技術(shù)成礦預(yù)測方法及應(yīng)用

■鞠霞 姚娟

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院 河南鄭州450001）

面對21世紀(jì)對礦產(chǎn)資源需求的嚴(yán)峻形勢，礦產(chǎn)預(yù)測研究將面臨新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，我國礦產(chǎn)預(yù)測工作的發(fā)展和各種地學(xué)數(shù)據(jù)的急劇增長，GIS在礦產(chǎn)預(yù)測工作中的應(yīng)用研究將隨著地學(xué)信息科學(xué)的發(fā)展日益普及和深化。這一技術(shù)已被引入到成礦預(yù)測工作中，取得了不少成果。本文分析了GIS成礦預(yù)測的方法，提出了基于GIS技術(shù)進(jìn)行成礦區(qū)預(yù)測的應(yīng)用。

GIS成礦預(yù)測方法應(yīng)用

1　 GIS成礦預(yù)測方法比較

1.1布爾邏輯法

布爾邏輯法是在成礦規(guī)律分析基礎(chǔ)上，根據(jù)各個成礦因素對成礦的有利程度，在GIS軟件中將每個成礦因素（圖層）進(jìn)行二值化（True，F(xiàn)alse）或（0，1）。對于每個圖層中的單個要素，如果對成礦有利則賦值為1，否則為0。

1.2代數(shù)法

代數(shù)法是布爾邏輯法的擴(kuò)展。代數(shù)法對于各個成礦因素中的要素不是簡單的賦值1或0，而是根據(jù)一定的規(guī)則對這些數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行一系列的分?jǐn)?shù)賦值，規(guī)則的確定可以由地質(zhì)專家來評定，也可以按照一定的規(guī)則劃分相應(yīng)的數(shù)據(jù)級別和分?jǐn)?shù)。在確定圖層內(nèi)的要素數(shù)值的同時，也可以確定圖層間的數(shù)值關(guān)系（權(quán)重），這樣對每個圖層、圖層內(nèi)要素賦值后，就可以開展綜合計算。

1.3模糊邏輯法

在模糊邏輯法中，各個成礦圖層要素能夠進(jìn)行定量化的連續(xù)賦值。模糊邏輯法是在模糊關(guān)系值基礎(chǔ)上通過模糊代數(shù)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)對多個成礦要素圖層綜合。模糊關(guān)系值則是反應(yīng)模糊集合中各個要素的重要性程度，其位于（0，1）之間，具體數(shù)值的確定可以通過基于模糊關(guān)系的隸屬函數(shù)，也可以通過地質(zhì)專家的主觀判斷給定。在GIS格式的數(shù)據(jù)屬性中，成礦因素圖層的每個數(shù)據(jù)級別都和模糊關(guān)系值相互聯(lián)系，模糊關(guān)系值本質(zhì)上是各個成礦要素的相對重要性和同一個成礦要素內(nèi)不同數(shù)據(jù)之間的相對重要性。

1.4證據(jù)加權(quán)法

證據(jù)加權(quán)法是一種基于貝葉斯規(guī)則和條件概率基礎(chǔ)上的成礦預(yù)測方法。在證據(jù)加權(quán)中，各個成礦預(yù)測因素可以被定量化為反映成礦有利度高低的數(shù)值。證據(jù)加權(quán)法進(jìn)行金礦成礦預(yù)測一般包括四個步驟：①各證據(jù)因子的二值化處理；②先驗(yàn)概率估算；③計算證據(jù)因子的權(quán)重值；④計算預(yù)測圖。

1.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

在成礦預(yù)測中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是分類的工具，其過程是先建立一個與金礦成礦有關(guān)的成礦要素圖層，然后將這些先驗(yàn)的成礦信息輸入，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立未知區(qū)域與已知礦床區(qū)域的關(guān)聯(lián)，一旦經(jīng)過訓(xùn)練，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以用于確定研究區(qū)任何一點(diǎn)的有利程度。

2　 GIS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用過程

基于GIS綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測是本文主要采用的預(yù)測方法。具體步驟如下：

（1）資料的收集和準(zhǔn)備：搜集研究區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的地、物、化、遙等資料。如有可能，在缺乏資料的地區(qū)補(bǔ)充采集資料。包括已開采礦區(qū)和預(yù)測工作區(qū)的文字資料和圖形影像資料等。

（2）數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)庫的建立：通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理進(jìn)行合理分層，對地質(zhì)、物探、化探、遙感信息進(jìn)行詳細(xì)分析，并根據(jù)需要利用GIS工具對數(shù)據(jù)做相應(yīng)的分析和處理（如物化探異常的圈定，遙感數(shù)據(jù)的解譯等），利用GIS工具（如ARCGIS，MAPGIS）建立空間數(shù)據(jù)庫，并對屬性數(shù)據(jù)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，建庫時要解決現(xiàn)存數(shù)據(jù)的集成問題：比例尺、定位與投影方式、數(shù)據(jù)精度與格式等。

（3）控礦因素的分析及找礦模型的建立：在分析區(qū)域的成礦規(guī)律基礎(chǔ)上，確定控礦因素，建立礦床的描述性模型，列出所有的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等找礦標(biāo)志。

（4）模型的定量化與轉(zhuǎn)換：從每一個描述性模型中選擇出能確定該類型礦床存在與否的重要標(biāo)志和一般性標(biāo)志，并將其定量化，包括單個空間關(guān)系的確定和量化以及多個空間關(guān)系集成的量化，確定空間分析的方法并轉(zhuǎn)換成GIS可以表示和處理的形式。

（5）預(yù)測GIS系統(tǒng)的開發(fā)及成礦預(yù)測：組建二次開發(fā)GIS預(yù)測系統(tǒng)，利用GIS提供的可視化空間分析功能，進(jìn)行礦產(chǎn)資源綜合分析與評價，利用總結(jié)的成礦因素進(jìn)行多源信息成礦預(yù)測并圈定預(yù)測靶區(qū)。

3　 GIS在成礦預(yù)測中的實(shí)現(xiàn)方法

在礦的勘測過程中，巖石的碎屑中伴隨著一定數(shù)量的磁性礦物的富集。通過對對異常進(jìn)行化極處理，磁異常的弱信息進(jìn)行增強(qiáng)在數(shù)據(jù)窗口內(nèi)計算磁場的水平梯度和垂直梯度（即一階水平導(dǎo)數(shù)與垂直導(dǎo)數(shù)）的乘，構(gòu)成濾波器。計算每一測點(diǎn)的濾波系數(shù)Mj。

Mj給出的是總信號功率的量，，具有增強(qiáng)弱信號的作用。從而突出弱異常，壓制干擾背景。通過對鈾礦化區(qū)磁異常航磁化極異常到航磁剩余異常增強(qiáng)的應(yīng)用，分離了背景值和成礦異常值之間的信息，突出了鈾礦異常區(qū)范圍，縮小了預(yù)測的成礦遠(yuǎn)景。從而降低勘探風(fēng)險，有助于提高找礦的成功率

4　小結(jié)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的一種計算機(jī)軟硬件技術(shù)系統(tǒng)。借助地理信息系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)空間（幾何）數(shù)據(jù)和屬性（非幾何）數(shù)據(jù)的輸入、存儲、更新、檢索、查詢、編輯、修改、運(yùn)算、分析處理、圖形顯示、輸出等工作。綜合信息成礦預(yù)測就其本質(zhì)而言，是空間分析問題，它研究的是點(diǎn)（礦床、礦點(diǎn)）、線（斷層、構(gòu)造線）、面（地層、巖體、各種物化探異常）之間的空間關(guān)系。地理信息系統(tǒng)正是研究點(diǎn)、線、面（區(qū)）空間系統(tǒng)的有力工具。因此地理信息系統(tǒng)（GIS）為綜合信息成礦預(yù)測提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。地理信息系統(tǒng)（GIS）支撐下的綜合信息成礦預(yù)測，在成礦信息的提取、成礦信息的綜合關(guān)聯(lián)分析、預(yù)測過程及預(yù)測結(jié)果的可視化等方面均具有許多常規(guī)地質(zhì)方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，不但可以極大地提高工作效率，而且在建立研究區(qū)空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行動態(tài)、定量預(yù)測，促進(jìn)成礦預(yù)測工作的科學(xué)化，是今后成礦預(yù)測的一個重要發(fā)展方向，必將把傳統(tǒng)的成礦預(yù)測工作推進(jìn)到一個嶄新的階段。

[1]鄧勇，邱瑞山，羅鑫.基于證據(jù)權(quán)重法的成礦預(yù)測 [J].地質(zhì)通報，2007，26（9）.

[2]楊茂森，黎清華，張淑珍.GIS技術(shù)在山東膠東地區(qū)金礦預(yù)測中的應(yīng)用 [J].山東師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，20（3）：52～55.

F416.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-201-1