GIS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用及相關(guān)問題研究

梁 敏

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410011)

GIS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用及相關(guān)問題研究

梁 敏

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410011)

GIS技術(shù)即地理信息系統(tǒng)，被廣泛運(yùn)用于工程施工以及成礦工程的地理信息預(yù)測中。將GIS技術(shù)在成礦預(yù)測中進(jìn)行運(yùn)用，不僅能夠有效準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)礦床的位置，同時(shí)也能夠?qū)ΦV床的規(guī)模等基礎(chǔ)信息進(jìn)行了解。主要針對GIS技術(shù)在成礦預(yù)測中的應(yīng)用以及相關(guān)問題進(jìn)行了分析，為我國采礦行業(yè)的發(fā)展提供了有效的價(jià)值支持。

GIS；成礦預(yù)測；礦床；空間科學(xué)

地理信息系統(tǒng)，即GIS技術(shù)，是一種位于信息科學(xué)、空間科學(xué)以及地球科學(xué)三者之間的交叉性質(zhì)學(xué)科，該技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、信息工程以及現(xiàn)代地學(xué)等有關(guān)技術(shù)進(jìn)行了融合。GIS的運(yùn)用，主要是為了采集、儲存、管理空間信息以及制圖等。當(dāng)前階段，在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，GIS除了可以對一些要求比較嚴(yán)格的高質(zhì)量圖解進(jìn)行繪制之外，也可以對各個(gè)圖形實(shí)體描述性數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)詳細(xì)的分析地理系統(tǒng)。所以，GIS在成礦預(yù)測中運(yùn)用，是準(zhǔn)確得知礦床規(guī)模、位置最為有效的技術(shù)，但是在實(shí)際運(yùn)用的過程中，依然存在一些不足，影響整體成礦預(yù)測效果，基于此文章重點(diǎn)對其進(jìn)行了分析。

1 成礦預(yù)測手段與有關(guān)問題

成礦預(yù)測是以礦產(chǎn)資源為地質(zhì)實(shí)體，在其根本成因的基礎(chǔ)上對礦床形成分布規(guī)律進(jìn)行研究，利用成礦地質(zhì)條件的研究結(jié)果，對找礦標(biāo)志進(jìn)行評價(jià)，以了解某一區(qū)域或是地段中的未知礦產(chǎn)資源情況與空間位置等[1]。近年來，在地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的影響下，全新的理論與技術(shù)逐漸得到普遍的運(yùn)用，而成礦預(yù)測也歷經(jīng)了從簡單到復(fù)雜的過程，這主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面，例如由單純定性預(yù)測向定性和定量預(yù)測的轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變至類比與多元統(tǒng)計(jì)等預(yù)測。

另外，在地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的影響下，對于成礦規(guī)律的研究以及找礦標(biāo)志的認(rèn)知也在進(jìn)行轉(zhuǎn)變，并且在現(xiàn)如今這個(gè)社會，有關(guān)人員的成礦預(yù)測觀念也逐漸形成，需要出于不同程度對礦產(chǎn)以及相關(guān)地質(zhì)因素、標(biāo)志聯(lián)系進(jìn)行研究，以此預(yù)測找礦的大概方向。

2 GIS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用

將GIS應(yīng)用于成礦預(yù)測中，其本身有固定的流程，下文主要對實(shí)際應(yīng)用流程進(jìn)行了分析。

2.1 資料采集

進(jìn)行成礦預(yù)測的過程中，資料采集是必不可少的階段，其中涵蓋了對文字、圖片、遙感以及數(shù)字等多個(gè)方面資料的收集，也是日后找礦工作順利進(jìn)行的前提。

2.2 分析地質(zhì)與物化探情況

這一環(huán)節(jié)主要是成礦預(yù)測的過程中，對于一些必要背景材料的介紹，一般包含以下幾個(gè)方面：1)地質(zhì)情況。對地質(zhì)情況的分析，重點(diǎn)需要了解地層出露狀況、地層和成礦聯(lián)系、區(qū)構(gòu)造狀況以及構(gòu)造控礦規(guī)律等；2)地球物理情況。分析這一內(nèi)容時(shí)，需要簡單扼要的對重力、磁法、地震以及放射性測量等異常進(jìn)行介紹，并且明確和成礦之間的區(qū)別；3)地球化學(xué)特點(diǎn)。分析收集的元素，尤其是對異常的分析，且要注重元素之間的密切關(guān)系。

2.3 建立數(shù)據(jù)庫

針對一些已經(jīng)完成搜集的文字、圖片、遙感以及物化探等資料，要對其進(jìn)行處理，在這一過程中，需要對數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確，并將其劃分為不同的圖層，以此為前提建立數(shù)據(jù)庫，隨后將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并輸入數(shù)據(jù)庫[2]。一般情況下，描述性數(shù)據(jù)可直接輸入，但是圖形數(shù)據(jù)則要用到數(shù)字化設(shè)備實(shí)現(xiàn)圖形線、點(diǎn)的數(shù)字化，或是利用掃描儀將圖片整體輸入到計(jì)算機(jī)中，然后再進(jìn)行數(shù)字化處理。對于不同類型的數(shù)據(jù)都可以利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此與空間檢索、分析需求相適應(yīng)。

2.4 控礦因素

對控礦因素進(jìn)行分析時(shí)，編制單元層是其中最為有效的一種渠道。所謂單元層，即和主題有關(guān)的一組數(shù)據(jù)，其中主要涵蓋了圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。構(gòu)成單元層的前提是要對數(shù)據(jù)重新分類，重點(diǎn)凸顯其中的某個(gè)因素和成礦之間的聯(lián)系。如，在實(shí)際分析時(shí)，判斷深大斷裂是其中一個(gè)控礦因素，通過GIS所具備的數(shù)據(jù)查詢分析功能，在全部斷層屬性數(shù)據(jù)內(nèi)，選擇一個(gè)深大斷裂屬性的數(shù)據(jù)，隨后再使用GIS內(nèi)單元層程序構(gòu)成深大斷層單元層，并進(jìn)行圖和斷層屬性表的建立。除此之外，利用GIS所具備的疊加功能也能夠構(gòu)建深大斷裂和已知礦床綜合性單元層，通過這一過程重新進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類。上述一種方法除了可以對控礦因素有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類之外，也能夠用于物探、化探、地質(zhì)以及遙感相關(guān)數(shù)據(jù)的分類。

2.5 確定變量建立找礦預(yù)測模型

相關(guān)數(shù)據(jù)信息因?yàn)樽陨淼亩嘣攸c(diǎn)，致使地質(zhì)變量逐漸呈現(xiàn)多樣化的特征，但是地質(zhì)變量也是受時(shí)間、空間影響而出現(xiàn)變化，為了能夠獲得最真實(shí)、準(zhǔn)確的成礦預(yù)測信息，必須要對變量進(jìn)行詳細(xì)的篩選，通過變量個(gè)數(shù)的減少，以凸顯與成礦關(guān)系較為密切的變量，以此獲得變量最佳組合[3]。為了達(dá)到這一目標(biāo)，一方面可以利用分析控礦因素獲得，另一方面則可以利用變量空間關(guān)系定量化的變量篩選進(jìn)行明確。

當(dāng)前階段，定量化操作的方式主要有以下幾種，即證據(jù)權(quán)法、模糊邏輯法、相關(guān)系數(shù)法、找礦信息量法等。以找礦信息量法為例進(jìn)行分析，對這一方法進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是為了鉆研某一種地質(zhì)變量在成礦、找礦工作中發(fā)揮的價(jià)值意義，進(jìn)而明確這一變量在綜合評價(jià)內(nèi)所占地位。

在這個(gè)公式中，IAjB代表A標(biāo)志j狀態(tài)的存在能夠?qū)Τ傻V作用形成的信息量，若IAjB>0，則代表這一標(biāo)志處于該狀態(tài)下對于找礦標(biāo)志是有利的；若IAjB<0，則代表這一標(biāo)志處于該狀態(tài)對于找礦標(biāo)志不利。

本原理GIS應(yīng)用的操作流程如下：1)搭建統(tǒng)計(jì)單元；2)對有A標(biāo)志j狀態(tài)其包含礦的單元數(shù)Nj進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，含礦單元總數(shù)N同時(shí)又有Aj標(biāo)志單元數(shù)，該區(qū)域內(nèi)的單元總數(shù)為S；3)根據(jù)公式對各個(gè)單元信息量進(jìn)行計(jì)算；4)綜合信息排序各個(gè)找礦標(biāo)志，并將組合信息量生成。

利用這一類定量化計(jì)算方式,能夠?qū)Χ喾N地質(zhì)變量權(quán)系數(shù)、信息量計(jì)算計(jì)算并排序，從中選擇一個(gè)與之相適應(yīng)的臨界值,選擇一個(gè)最為合適的地質(zhì)變量，以此為接下來的成礦預(yù)測地質(zhì)變量提供支持[4]。以礦床地質(zhì)模型以及找礦標(biāo)志等相關(guān)知識進(jìn)行了解的前提下，能夠明確最為合適的找礦搭配,進(jìn)而建立成礦預(yù)測模型，為礦床位置的確定提供了有效的方向。

2.6 空間檢索及分析

在明確控礦因素、控礦因素和礦體空間之間的聯(lián)系之后，便要實(shí)施空間檢索及分析操作，為空間與地質(zhì)賦予含義。在這其中，空間檢索與查詢的執(zhí)行，是以數(shù)據(jù)空間條件為前提的，是將與給定條件相符合的數(shù)據(jù)進(jìn)行查找的過程,主要有屬性數(shù)據(jù)查詢以及幾何數(shù)據(jù)查詢兩種形式；對空間進(jìn)行分析，則主要是為了在現(xiàn)有空間信息內(nèi)形成全新且?guī)в懈郊觾r(jià)值的空間信息。這種方法是在兩層地圖要素中疊加一個(gè)全新的要素，并對其進(jìn)行分析，所得結(jié)果也之前要素被分割、套合、重新生成的全新要素，這種全新的要素同時(shí)具備兩層要素全部的屬性。

2.7 提取及合并特征

上述幾個(gè)過程的分析，其本質(zhì)也是提取、合并地質(zhì)特征與信息的過程。在這一過程中，需要重新建立、存儲全新的信息層特征子集，以此構(gòu)成新信息層。構(gòu)建新信息層的方法主要有以下兩種：其一是將某一空間區(qū)域當(dāng)作截取范圍,在這一范圍內(nèi)提取信息層；其二則是通過信息層內(nèi)特征屬性和給定邏輯表達(dá)式進(jìn)行搭配，以此便可以明確保留或是刪除信息層中的子集。若鄰近的幾個(gè)多邊形某一指定項(xiàng)數(shù)值一致，便可將這些多邊形合并，將圖層特征進(jìn)行簡化。

2.8 生成預(yù)測圖

完成以上幾個(gè)環(huán)節(jié)的操作之后，便是要對已經(jīng)生成的初期成礦預(yù)測圖進(jìn)行生成。因?yàn)镚IS數(shù)據(jù)存儲與再現(xiàn)功能并非是一體，可能要分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與成圖，正因?yàn)槿绱耍梢园凑罩饔^意愿對思路進(jìn)行糾正，以此修正結(jié)果[5-7]。GIS不僅可以輸出普通地圖，同時(shí)也能智能繪制等值線圖和三維顯示圖等，有些GIS也可以對趨勢面進(jìn)行分析。針對一些已經(jīng)完成的預(yù)測成果，要相應(yīng)的給予地質(zhì)解釋，為地質(zhì)人員的理解提供支持，也為日后成礦工作奠定基礎(chǔ)。

2.9 輸出預(yù)測成果

在保證成礦預(yù)測圖準(zhǔn)確無誤且有完善的地質(zhì)解釋之后，便要輸出成礦預(yù)測成果，其中主要包含圖形輸出以及文字報(bào)告輸出兩種，之后便可以進(jìn)行接下來的工作。

3 結(jié) 語

綜上所述，GIS運(yùn)用于成礦預(yù)測中，不僅能夠進(jìn)一步確定礦床的地理位置，同時(shí)也為預(yù)測圖的繪制與輸出帶來了方便，大力應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，能夠?yàn)槲覈蘸笳业V工作提供更多有效的支持。

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An Application of GIS in Metallogenic Prediction Research and Related Problems

LIANG Min

(NuclearIndustryGeologicalSurveyInstituteofHunanProvince,Hunan,Changsha410011,China)

GIS geographic information system is widely used in engineering construction and metallogenic engineering geographic information forecast. Applying GIS technology in metallogenic prediction, it not only can effectively find the position of the ore deposit, at the same time, but also bring about basic information such as size of ore deposit. The article focuses on GIS technology with its applications in metallogenic predictio. After some related problems are analyzed, we think it will provide for the value of the mining industry development in effective support.

GIS; Metallogenic prediction; Deposit; Space science

2017-05-19

梁敏(1965-)，男，廣西隆安人，高級工程師，研究方向：礦產(chǎn)資源勘查與預(yù)測，手機(jī)：15084984319，E-mail：1429505641@qq.com.

P612;P208

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.041