三維GIS技術(shù)在礦產(chǎn)勘探和開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

曾文杰

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

現(xiàn)如今，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求量逐漸增加，必須改進(jìn)礦產(chǎn)勘探技術(shù)，提升礦產(chǎn)勘探整體水平，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，三維GIS技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查工作中，使地質(zhì)勘查的空間屬性能夠以數(shù)字的形式呈現(xiàn)出來(lái)，有利于提升礦產(chǎn)勘探水平。因此，對(duì)三維GIS技術(shù)在礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用方式進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

1 三維GIS技術(shù)的功能分析

1.1 GIS技術(shù)的空間分析功能

GIS技術(shù)的空間分析功能具體表現(xiàn)為對(duì)地理網(wǎng)絡(luò)的分析功能。通過(guò)分析功能可以較為系統(tǒng)地對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，從而確保處理后的數(shù)據(jù)能夠完整呈現(xiàn)出來(lái)，技術(shù)人員在利用較為完整的數(shù)據(jù)時(shí)，其工作速度以及工作效率都會(huì)得到不同程度的提升。

1.2 GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)集成處理功能

GIS技術(shù)具有空間分析功能和集成處理數(shù)據(jù)功能。這兩項(xiàng)功能的作用在于可以將表格、文檔以及多媒體中一些較為重要且不屬于空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的分析與處理。這對(duì)于數(shù)據(jù)分析方式來(lái)說(shuō)是一個(gè)改善，再不會(huì)出現(xiàn)工作人員因數(shù)據(jù)量龐大而束手無(wú)策的情況，大大降低了工作量。

2 三維GIS技術(shù)在礦產(chǎn)勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 對(duì)勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

三維GIS技術(shù)具有處理圖像、數(shù)據(jù)等功能，它能夠覆蓋全網(wǎng)空間內(nèi)部的GIS。在地質(zhì)勘查中可以通過(guò)三維GIS技術(shù)來(lái)獲取勘查數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能和對(duì)數(shù)據(jù)的處理功能來(lái)分析出勘查結(jié)果。三維GIS技術(shù)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)非常強(qiáng)大，包括地質(zhì)勘查中的工程信息、物化探等全面的信息。通過(guò)三維GIS技術(shù)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)，具備查詢(xún)功能，方面查找所需數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)⒌刭|(zhì)屬性以表格的形式導(dǎo)出來(lái)，達(dá)到一目了然的效果。并且，相比于二維GIS技術(shù)，三維GIS技術(shù)解決了其不能將高恒變量獨(dú)立出來(lái)進(jìn)行處理的弊端，從而提升了其對(duì)圖像的處理能力。

2.2 建立起相應(yīng)的地質(zhì)勘查模型來(lái)形成分析系統(tǒng)

數(shù)字地質(zhì)勘查中通過(guò)三維GIS技術(shù)來(lái)建立的模型主要有三種：第一，地質(zhì)模型；第二，礦體模型；第三，礦塊模型。每種模型的使用階段不同，其主要功能在于對(duì)相關(guān)的勘查階段進(jìn)行優(yōu)化處理。而構(gòu)建這些模型需要一定的數(shù)據(jù)源，這些數(shù)據(jù)源便來(lái)自于三維GIS建立的數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)將這模型連接起來(lái)，便可形成一個(gè)完整的分析系統(tǒng)。然后在三維空間內(nèi)對(duì)所有信息進(jìn)行疊加，通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算得出結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，從而對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行優(yōu)化，提高數(shù)字地質(zhì)勘查工作的實(shí)用性。

3 三維GIS技術(shù)在礦產(chǎn)勘探和開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

3.1 在成礦模式預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

使用GIS技術(shù)，并結(jié)合海量的綜合信息，就能夠很好地完成空間采樣任務(wù)。從時(shí)空以及多元統(tǒng)計(jì)兩個(gè)角度對(duì)構(gòu)造演化、火成活動(dòng)以及沉積相等相關(guān)特征進(jìn)行分析?？梢灶A(yù)測(cè)成礦，進(jìn)而合理地指導(dǎo)礦產(chǎn)勘探等一系列相關(guān)工作的進(jìn)行，還可以模擬當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地質(zhì)演化。

3.2 在成礦預(yù)測(cè)異常中的應(yīng)用

GIS在成礦預(yù)測(cè)方面有用，其原因在于，GIS技術(shù)具有對(duì)地質(zhì)異常進(jìn)行分析的功能；可以圈定出可能成礦的地段，可以進(jìn)行找礦的地段以及找礦較為有利的地段；可以對(duì)地質(zhì)異常進(jìn)行分析（斷層、地層、巖漿層、物化探異常等），分析其是否與已知礦床具有一定的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出異常與礦點(diǎn)之間的關(guān)系，斷裂影響帶的半徑等數(shù)據(jù)，這對(duì)于空間相關(guān)性來(lái)說(shuō)有著重要的研究作用。依據(jù)找礦的有利程度，可以產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)層，通過(guò)使用GIS技術(shù)的空間分析疊加功能，對(duì)成礦的預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的圈定。進(jìn)而可以對(duì)GIS的成礦空間進(jìn)行預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建，對(duì)找礦的具體地段進(jìn)行圈定，并對(duì)不同的地質(zhì)信息、找礦信息進(jìn)行綜合、融合、篩選、匹配、疊加。在結(jié)束上述操作之后，可以對(duì)找礦證據(jù)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，以此生成全新的數(shù)據(jù)層，對(duì)成礦的預(yù)測(cè)區(qū)域進(jìn)行圈定。

3.3 在礦產(chǎn)資源勘察潛力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

通過(guò)GIS技術(shù)，能夠有效地將各類(lèi)地理信息與現(xiàn)代化的地質(zhì)學(xué)理論相互結(jié)合，并且進(jìn)行有效分析，從而總結(jié)出其研究區(qū)域的礦產(chǎn)資源信息，最終通過(guò)礦產(chǎn)資源信息評(píng)價(jià)該地區(qū)的礦產(chǎn)資源潛力。GIS技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘察的主要流程見(jiàn)圖1。

圖1 主要流程

3.4 在采礦階段中的應(yīng)用

在礦產(chǎn)勘探中，采礦設(shè)計(jì)至關(guān)重要，對(duì)此，可采用固定的三維礦體建模方式，完善采礦計(jì)劃。在三維GIS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，能夠?qū)Φ叵碌V體進(jìn)行勘探，而礦產(chǎn)設(shè)計(jì)要求利用GIS技術(shù)構(gòu)建數(shù)字模型，以三維數(shù)字方式進(jìn)行開(kāi)采布局，完善礦產(chǎn)設(shè)計(jì)方案。在礦產(chǎn)開(kāi)采和生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用可視化功能，可以立即查看勘探結(jié)果，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行審核分析，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合理性。礦產(chǎn)勘探設(shè)計(jì)方案復(fù)雜，如果應(yīng)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，需要應(yīng)用大量的時(shí)間和精力，而通過(guò)應(yīng)用三維GIS技術(shù)，能夠有效減少工作人員的工作量。另外，通過(guò)對(duì)專(zhuān)家檢查結(jié)果進(jìn)行分析，能夠判斷出數(shù)據(jù)的正確性和合理性，進(jìn)而提升礦產(chǎn)勘探工作效率。

3.5 在礦產(chǎn)管理中的應(yīng)用

在礦產(chǎn)資源開(kāi)采管理過(guò)程中，礦石數(shù)據(jù)至關(guān)重要，是采礦計(jì)劃中十分重要的參數(shù)數(shù)據(jù)，與礦山開(kāi)采發(fā)展密切相關(guān)，只有加深對(duì)于礦石的了解程度，對(duì)礦石價(jià)值以及精度進(jìn)行準(zhǔn)確估算，才能夠提升礦產(chǎn)管理水平。另外，在礦產(chǎn)滾了過(guò)程中，還應(yīng)該注意應(yīng)用GIS技術(shù)，加強(qiáng)挖掘模型改進(jìn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)直接獲得金屬礦石數(shù)量和精度信息。

4 三維GIS技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘探的前景

隨著科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，在礦產(chǎn)資源的勘查中，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到礦產(chǎn)的勘查工作中來(lái)，其中GIS技術(shù)就成為了礦產(chǎn)資源勘查中的首選技術(shù)，我國(guó)對(duì)于這種技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)較晚，但也在積極地探索和改進(jìn)當(dāng)中。澳大利亞勘查隊(duì)伍開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)筆記來(lái)自動(dòng)地記錄所采集的礦產(chǎn)資源的地質(zhì)數(shù)據(jù)，并且建立一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，將各種勘查到的礦床數(shù)據(jù)都記錄下來(lái)，這可以為今后的礦產(chǎn)資源勘查工作提供參考。當(dāng)這種數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合其他的礦床資源進(jìn)行分析時(shí)，利用GIS進(jìn)行成礦分析，從而預(yù)測(cè)并定位可開(kāi)發(fā)的礦產(chǎn)資源區(qū)域。除此之外，還有一些國(guó)家利用GIS計(jì)算機(jī)技術(shù)將礦產(chǎn)資源和建立的多源地信息系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比研究，進(jìn)而從中找到礦產(chǎn)資源的階段性特征。為了使GIS計(jì)算機(jī)技術(shù)可以在礦產(chǎn)資源的勘查中得到充分應(yīng)用，我國(guó)政府和勘查隊(duì)伍機(jī)構(gòu)都制定出相關(guān)的系統(tǒng)工作規(guī)則和文件以及GIS計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。GIS計(jì)算機(jī)技術(shù)可以空間進(jìn)行采樣，對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行多元的分析，進(jìn)而對(duì)勘查人員進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)并指導(dǎo)礦產(chǎn)勘探，它具有較強(qiáng)的定位系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)地給出動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果，形成一個(gè)四維空間模式，有助于在勘查人員進(jìn)行分析的時(shí)候，給出一個(gè)比較客觀的認(rèn)知，最重要的是，這種計(jì)算機(jī)技術(shù)可以把原來(lái)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)有實(shí)地的情況進(jìn)行結(jié)合，形成新的分析結(jié)果以供參考，具有較高的時(shí)效性。所以GIS技術(shù)在我國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)勘探工作中的發(fā)展前景是很好的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前，我國(guó)的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查還存在缺乏系統(tǒng)的地勘軟件和專(zhuān)業(yè)的地勘人才等問(wèn)題，對(duì)此，應(yīng)該推廣應(yīng)用三維GIS技術(shù)，三維GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)，通過(guò)構(gòu)建地質(zhì)模型、礦體模型以及礦塊模型，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)勘查分析，能夠提升礦產(chǎn)勘探工作效率，促進(jìn)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用。

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