基于GIS的四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)

謝曉敏，楊 靜

（四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊，四川 成都 610000）

四川馬爾山銅礦位于四川馬爾山西南180°方向，直距20km，礦床類型屬造山帶型銅礦床構(gòu)造蝕變巖亞類[1]。銅礦體受控于大規(guī)模構(gòu)造蝕變帶內(nèi)次級層間斷層控制，成礦的有利條件為構(gòu)造條件-近南北向節(jié)理裂隙和圍巖條件-千枚巖。四川馬爾山作為銅礦富集區(qū)，有必要加大對該地區(qū)找礦的研究力度。

目前，四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)內(nèi)已積累了大量的地質(zhì)勘探、遙感等礦山數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量十分龐大，且存儲形式較為復雜。部分的存儲數(shù)據(jù)由于基數(shù)較大被分散存儲，很難在真正意義上實現(xiàn)資源與社會服務(wù)的一體化。為此，本文基于GIS設(shè)計一種新型四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)。

GIS在應用中又被成為地理信息系統(tǒng)，具備一定的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)表現(xiàn)能力，主要在計算機設(shè)備與良好運營環(huán)境的支撐下，采集相關(guān)地球信息數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)表達特征對其實施有序的數(shù)據(jù)管理、運算、分類、存儲等功能。作為信息系統(tǒng)設(shè)計一個強有力工具，可將獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式后以數(shù)據(jù)庫的形式對其進行存儲。

除此之外，GIS系統(tǒng)中的三維成像技術(shù)可直觀的呈現(xiàn)礦體的地質(zhì)信息，對并其持續(xù)實施數(shù)據(jù)的人工智能處理，進而起到提升礦區(qū)勘查找礦效率的作用。

1 基于GIS的四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)

遵循找礦信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范化原則，下述將從硬件與軟件兩個方面，基于GIS應用下，開展四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)設(shè)計[2]?；贕IS的四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)具體框架，包括：GIS專題地圖制作、GIS空間分析統(tǒng)計、數(shù)據(jù)與模型匹配、GIS可視化表達，通過找礦信息系統(tǒng)進而確定區(qū)域礦產(chǎn)種類，預測礦物儲存。為了滿足找礦信息系統(tǒng)的可視化功能，在整體設(shè)計中需根據(jù)找礦信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、圖像測繪等功能，使用SQL2008作為數(shù)據(jù)管理平臺，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)資料，規(guī)范多種物探設(shè)備的使用規(guī)范，遵循裝置集中管理原則。具體硬件及軟件設(shè)計內(nèi)容，如下文所述。

1.1 硬件設(shè)計

設(shè)計中心服務(wù)器：中心服務(wù)器作為支撐找礦信息系統(tǒng)運行的關(guān)鍵設(shè)備，相應段由多臺計算機設(shè)備構(gòu)成，整體裝置的存儲空間為64GB，增設(shè)外設(shè)移動硬盤256GB，內(nèi)部可運行空間為256kb。其芯片上具有132字節(jié)Flash，其板載晶振可達30.72MHz，具有更加豐富的外部設(shè)施資源及接口。為了確保找礦信息的時效性，引入YL-EDT地球物探設(shè)備，勘查待檢測區(qū)域，以直流電法儀作為測控主機設(shè)備，可承受最大供電電壓為1000V，獲取的電流數(shù)據(jù)分辨率為0.1mA，具有多參數(shù)同時測量的優(yōu)勢，可自動補償模糊數(shù)據(jù)，保護高壓電流板，使獲取的數(shù)據(jù)更為準確。

本文設(shè)計中心服務(wù)器采用了一種具有嵌入式-微控制器的集成電路，且芯體尺寸為32位，速度在72MHz，程序存儲器容量為256KB，RAM容量為48K的硬件平臺，該平臺可以更好的完成系統(tǒng)中對四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息采集以及處理等功能的要求。

本文主要對兩部分的電路進行設(shè)計，一是本系統(tǒng)中的最小系統(tǒng)電路，二是系統(tǒng)中信息的采集以及解析電路。通過轉(zhuǎn)換芯片將模擬的信號信息轉(zhuǎn)換為空間上的數(shù)字化信號，采用具有HS處理技術(shù)的芯片，實現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的信噪比、量子效率等，可以將獲取到的四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息更加高效的轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息。

1.2 軟件設(shè)計

1.2.1 建立礦山資源數(shù)據(jù)庫

引入目前礦產(chǎn)行業(yè)應用較為廣泛的GIS軟件建立了礦山資源數(shù)據(jù)庫，矢量劃分由裝置獲取數(shù)據(jù)圖像，集合礦山資源數(shù)據(jù)屬性要素（包括礦山采礦點、產(chǎn)礦類型、斷裂帶分布及特征等），生成支持存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式，基于GIS功能，搭建空間數(shù)據(jù)庫，導入現(xiàn)有數(shù)據(jù)與礦山勘查時效數(shù)據(jù)值，例如礦山鉆孔深度、遙感影像數(shù)據(jù)等。

使用系統(tǒng)程序編譯功能，修改屬性數(shù)據(jù)值，劃分數(shù)據(jù)閾值，處理數(shù)據(jù)字段，深度分解礦山資源密度值、礦產(chǎn)資源空間分布特征與資源緩沖區(qū)域，設(shè)計礦山三維立體模型，根據(jù)不同礦床的分布特征與巖層分布探索影像光譜規(guī)律，基于GIS系統(tǒng)描述數(shù)據(jù)，匹配資源與礦產(chǎn)數(shù)據(jù)，滿足數(shù)據(jù)的空間分布特征。

1.2.2 估算礦山資源儲備量

根據(jù)勘查礦山對象與數(shù)據(jù)匹配的結(jié)果，采用物探設(shè)備采樣獲取礦山樣本，結(jié)合檢測礦層裸露面積與網(wǎng)點數(shù)據(jù)，估算礦山資源儲備量，同時根據(jù)礦山資源分布純度、鉆孔深度，計算資源分布情況。獲取礦產(chǎn)資源提取的專項要素，統(tǒng)一賦值礦山圖像功能，并采用GIS系統(tǒng)對估算礦山資源儲備量進行綜合分析，繪制地圖圖像，確保數(shù)據(jù)表述的統(tǒng)一性。結(jié)合用戶對系統(tǒng)的要求，搭建結(jié)果人機交流端口，提供用戶下載數(shù)據(jù)的功能，定義用戶使用權(quán)限，維護數(shù)據(jù)安全，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)裝置，確保系統(tǒng)在勘查礦區(qū)的全覆蓋，實現(xiàn)礦山勘查找礦信息數(shù)據(jù)的在線檢索與管理，完成信息系統(tǒng)的設(shè)計。

2 對比實驗

2.1 實驗準備

提出對比實驗，以具有相同特征的四川馬爾山銅礦礦區(qū)作為此次實驗的研究對象。將其隨機劃分為兩組，在控制單一數(shù)據(jù)量不變的前提下，圈定10km2、20km2、30km2、40km2、50km2礦山區(qū)域，忽略其它對系統(tǒng)運行造成影響的外界因素。

首先，使用本文設(shè)計的找礦信息系統(tǒng)，對圈定區(qū)域的礦山數(shù)據(jù)進行特征識別與數(shù)據(jù)管理，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)統(tǒng)計獲取信息數(shù)據(jù)數(shù)量，定義該組為實驗組。再使用傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)實施相同步驟的操作，定義該組為對照組。為了避免突發(fā)礦山事件對結(jié)果的影響，將多種變量參數(shù)控制一致，針對測得的礦山勘察找礦信息獲取量，記錄實驗結(jié)果，進而判斷兩種找礦信息系統(tǒng)對于四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息的獲取能力。

2.2 實驗結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設(shè)計的對比實驗步驟，采集5組實驗數(shù)據(jù)，將兩種找礦信息系統(tǒng)下的礦山勘察找礦信息獲取量進行對比，礦山勘察找礦信息獲取量對比結(jié)果，如下表1所示。

表1 實驗結(jié)果對比表

通過表1可得出如下的結(jié)論：實驗組礦山勘察找礦信息獲取量在相同勘查范圍內(nèi)礦山勘察找礦信息獲取量明顯高于對照組，對于四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息的獲取能力更強。

因此，本文設(shè)計信息系統(tǒng)可識別的礦山數(shù)據(jù)更為全面，可實現(xiàn)對四川馬爾山銅礦富集區(qū)資源信息的良好統(tǒng)計，進一步為四川馬爾山銅礦富集區(qū)的發(fā)展提供支持。

3 結(jié)束語

本文基于GIS系統(tǒng)的應用下，開展了四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息系統(tǒng)的設(shè)計，搭建了管理多元化形式的數(shù)據(jù)庫，并通過設(shè)計對比實驗的方式，驗證了本文設(shè)計的系統(tǒng)在實際應用中可更加全面的識別四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦信息數(shù)據(jù)，基于GIS系統(tǒng)為四川馬爾山銅礦富集區(qū)找礦工作的順利開展提供新發(fā)展方向，從根本上促進四川馬爾山銅礦富集區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

但在四川馬爾山銅礦富集區(qū)后期的發(fā)展中，仍需針對提高數(shù)據(jù)分辨率等問題，實施更加深化的研究，推動分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展。