基于模糊理論的地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

趙紅宇

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽 宿州 234000）

傳統(tǒng)的地質(zhì)資源勘查技術(shù)是運用標注法對地質(zhì)資源進行勘查并顯示，但這種方法只能對地質(zhì)資源主要的信息進行顯示，無法準確的對資源的邊界進行精準的劃分，因此也限制了地質(zhì)資源勘查技術(shù)的發(fā)展[1]。而基于模糊理論的控制可以簡化系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，適用于地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)這種非線性、時變、模型不完全的系統(tǒng)之上。利用控制法則對系統(tǒng)的變量間的關(guān)系進行描述，不通過數(shù)值而是通過語言形式對模糊變量進行描述，基于模糊理論的地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)控制器不需要對被控制的對象建立完整的數(shù)學(xué)模式但能清晰地勘查到地質(zhì)資源的分布位置。

1 地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。以安徽省的地質(zhì)資源為例，基于模糊理論的地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)中包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器、Arcgis server服務(wù)器、GPS服務(wù)器組成。其中前兩種服務(wù)器部署在安徽省城市規(guī)劃與地質(zhì)資源管理項管部門的中心機房中，同時不同地區(qū)的終端在授權(quán)的情況下可以訪問與其相關(guān)的業(yè)務(wù)信息或查詢地質(zhì)資源定位信息。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要是采用模糊理論的控制架構(gòu)對數(shù)據(jù)進行模糊控制將其轉(zhuǎn)化為語言形式的空間數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并且儲存和發(fā)布模糊控制轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)信息。Arcgis server服務(wù)器連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其作用是用來發(fā)布語言形式的空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及與之相關(guān)的服務(wù)，例如搜索、分析、地理位置顯示等。GPS服務(wù)器是用來接受勘查的信號信息，并將實時位置的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫，便于提供實時的地質(zhì)資源范圍的查詢。當用戶獲得授權(quán)后，在客戶端上搜索“安徽省地質(zhì)資源”時，系統(tǒng)通過服務(wù)器的運作后就會將安徽省地質(zhì)資源中有色金屬、煤、地下水等詳細的資料信息清晰的顯示到客戶端的電腦上，同時通過進一步的搜索后，GPS服務(wù)器也可以將地質(zhì)資源的具體位置信息發(fā)送到客戶端上。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖

1.2 軟件設(shè)計

（1）空間矢量數(shù)據(jù)迭代分析?？臻g矢量數(shù)據(jù)分析設(shè)計是根據(jù)地質(zhì)資源模糊轉(zhuǎn)化過程及表達，是對地質(zhì)資源分析的顯示方法。同時空間矢量數(shù)據(jù)迭代分析也是地質(zhì)資源的模糊理論與可視化中重要的一個環(huán)節(jié)，這一過程是極其復(fù)雜的，因此需要通過公式的表達對空間矢量數(shù)據(jù)迭代分析這一技術(shù)進行詳細的分析。以安徽省某地區(qū)地質(zhì)資源為例，在分析前首先要確定系統(tǒng)中地質(zhì)資源的條件參量，設(shè)計成如（1）所示的公式。

公式（1）中，c（E，F(xiàn)）表示為該地區(qū)地質(zhì)資源的條件參量，（ei，fi）表示為地質(zhì)資源的基本參數(shù)，S表示為條件變化的系數(shù)?？梢酝ㄟ^已知的地質(zhì)資源的條件參量進行顯示其成分和結(jié)構(gòu)的計算，轉(zhuǎn)化成如（2）所示的公式。

公式（2）中D表示為地質(zhì)資源的成分，G表示為顯示地質(zhì)資源的結(jié)構(gòu)，T表示為勘查方法的準確程度，S依然表示為條件變化的系數(shù)，△H表示為臨近結(jié)構(gòu)的變化，k表示為深度。通過公式（2）可以實現(xiàn)地質(zhì)資源的分析，以完成空間矢量數(shù)據(jù)迭代的分析，以此實現(xiàn)地質(zhì)資源可視化勘查技術(shù)的設(shè)計。

（2）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)設(shè)計。在基于模糊理論的地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)中由于想要表達的內(nèi)容數(shù)據(jù)是十分龐大，其主要包括Web要素服務(wù)數(shù)據(jù)、語言形式的空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，對于計算機中的CPU、內(nèi)存、顯卡等使用量需求大，若系統(tǒng)在同一時間內(nèi)加載的不重要信息過多時，可能會電腦的運行變慢，影響系統(tǒng)的啟動速度，嚴重時可能會造成系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定。對此數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)就發(fā)揮著巨大的作用，將這一子系統(tǒng)添加到系統(tǒng)中可以使其進行動態(tài)的且按照需求進行對數(shù)據(jù)的加載以及卸載功能，釋放出系統(tǒng)中占用的不必要的計算機資源，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時加快系統(tǒng)的運行。

2 地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)的應(yīng)用前景

以探究安徽省某地區(qū)的礦山地質(zhì)資源為例，通過基于模糊理論的地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)對該地區(qū)的地質(zhì)資源進行勘查，同時結(jié)合地面的檢查數(shù)據(jù)，可以在該地區(qū)找出大量的有色金屬、煤、地下水等資源，并且能夠精準的確定資源的分布位置。而對于一些地形復(fù)雜的、資源難開發(fā)的位置通過系統(tǒng)的可視化勘查也可以順利的完成。

3 實驗論證分析

首先根據(jù)數(shù)據(jù)準備的參數(shù)，對安徽省某地區(qū)的地質(zhì)資源進行模擬，并將客觀顯示的自變量信息設(shè)置為不同地質(zhì)資源變化的深度。分別通過傳統(tǒng)技術(shù)和本文設(shè)計的新的系統(tǒng)進行分析，并將分析獲得的數(shù)據(jù)進行處理，記錄在客觀能力顯示表中，如表1所示。

表1 客觀能力顯示表

通過表1分析兩種方法的客觀顯示能力，可以得出結(jié)論：傳統(tǒng)技術(shù)的顯示能力會隨著地質(zhì)資源的礦藏深度的增加而明顯減弱，而本文設(shè)計的基于模糊理論的地質(zhì)資源可視化勘查系統(tǒng)的整體運行都十分良好，能夠清晰的分析出該地區(qū)的地質(zhì)資源。分析客觀顯示能力對比曲線，我們可以得出，常規(guī)顯示技術(shù)客觀顯示能力隨埋藏深度的增加變化較為明顯，提出的三維可視化技術(shù)整理運行良好，能夠清楚的分析其礦山的礦產(chǎn)資源。

4 結(jié)語

隨著資源市場需求量的增加，地質(zhì)資源的供應(yīng)愈發(fā)緊迫，需要不斷加強對地質(zhì)資源的開發(fā)力度，因此對于提高資源的利用水平以及效率是十分具有現(xiàn)實意義的，對于地質(zhì)資源勘查工作的難度以及精準的勘查方法的研究力度也需要不斷的深入。