地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中3S技術(shù)的應(yīng)用研究

許 飛

（山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安 271000）

在礦山施工過程中，因山體結(jié)構(gòu)改變、廢礦渣傾倒等各類因素引起的地質(zhì)問題給周邊地區(qū)的居民、環(huán)境造成了極大的危害，甚至?xí)斐缮襟w滑坡、塌方等災(zāi)害，嚴(yán)重影響了周邊居民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，并影響了經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。地質(zhì)礦產(chǎn)勘查是針對礦山各類地質(zhì)問題提前進(jìn)行勘查、預(yù)警、治理的第一措施，隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的3S技術(shù)是目前勘查、檢測技術(shù)領(lǐng)域最受歡迎的技術(shù)，隨著國家和相關(guān)部門對地質(zhì)災(zāi)害治理的重要性認(rèn)識不斷提高，對3S技術(shù)等現(xiàn)代化科技在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越重視，3S技術(shù)的應(yīng)用能在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中提供精確數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)工作人員對數(shù)據(jù)的分析與評估，對地質(zhì)礦產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行科學(xué)化管理，減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保障礦山周邊地區(qū)居民、財(cái)產(chǎn)的安全性。

1 3S技術(shù)的概述與發(fā)展

1.1 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是GIS、GPS、RS的總稱，其中，GIS是指地理信息系統(tǒng)，是通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，建立、更新地理數(shù)據(jù)庫的相關(guān)技術(shù)，可以通過存儲、共享、處理、查詢等主要功能來實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)化；GPS是指全球定位系統(tǒng)，是使用無線定位系統(tǒng)對目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時定位，發(fā)揮導(dǎo)航作用，從而明確目標(biāo)物體在地表的動態(tài)情況。RS是指衛(wèi)星遙感技術(shù)，是通過衛(wèi)星、飛機(jī)、無人機(jī)等工具進(jìn)行高空探測，并通過傳感器電磁波將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并使用物理法、數(shù)值解析法等對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為虛擬3D地理模型，從而對地面環(huán)境分布與變化明確掌握，特點(diǎn)是探測面積大、可探測較為負(fù)責(zé)環(huán)境與地形；三者具有相互支持的作用，RS技術(shù)、GPS技術(shù)將對地面環(huán)境信息捕捉、監(jiān)視過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)共享給GIS系統(tǒng)，通過三大系統(tǒng)對地面數(shù)據(jù)的共同分析、處理，獲得較為完善的地面環(huán)境信息，加強(qiáng)對地面環(huán)境動態(tài)性信息的了解與掌握。因此，促進(jìn)了三大系統(tǒng)的綜合利用與集成化發(fā)展，促進(jìn)全面化的環(huán)境勘查、利用、治理。

1.2 3S技術(shù)的發(fā)展

我國將信息資源開發(fā)正式錄入現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略中已有四十年左右的發(fā)展歷史，在國家政策的大力支持與推動下，3S技術(shù)作為國家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，經(jīng)過不斷發(fā)展，我國信息技術(shù)的發(fā)展速度在世界名列前茅，尤其是RS技術(shù)和GPS技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域中[1]。科技的發(fā)展與勘查工作發(fā)展需求下，促進(jìn)了GIS技術(shù)、GPS技術(shù)與RS技術(shù)的集成化發(fā)展，隨著三大技術(shù)的緊密結(jié)合，使地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域的發(fā)展前景更加廣闊。以3S技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建綜合性的技術(shù)系統(tǒng)，促進(jìn)勘查工作中對地理、環(huán)境信息的收集、整理。

2 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中存在的問題特性

2.1 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查具有多樣性

地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作是在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，了解并掌握當(dāng)?shù)丨h(huán)境、地質(zhì)狀態(tài)與變化，從而起到保護(hù)地質(zhì)環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的目的。在這項(xiàng)工作中，因需要勘查的地質(zhì)礦產(chǎn)類型較多，不同地性、環(huán)境所需要的勘查技術(shù)和處理方式也不同，勘查流程也有區(qū)別，因此，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查具有多樣性的特點(diǎn)。地質(zhì)與環(huán)境的多樣性也代表了不同地質(zhì)具有其個性化特點(diǎn)，使勘查工作過程中存在一定的變化性，會直接影響到不同地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的難易度，從而影響地質(zhì)勘查工作中的協(xié)調(diào)性。

2.2 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查具有復(fù)雜性

根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作內(nèi)容與勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦產(chǎn)資源類型較為復(fù)雜，同時也存在交通環(huán)境復(fù)雜現(xiàn)象。在進(jìn)行勘查規(guī)劃工作時，因當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)和礦產(chǎn)資源具有復(fù)雜性特點(diǎn)，存在對規(guī)劃與系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作難度大、內(nèi)容復(fù)雜現(xiàn)象。在以保護(hù)生態(tài)環(huán)境工作為主要目的實(shí)際勘查工作中，因勘查中具有復(fù)雜性特點(diǎn)，會影響勘查工作前期規(guī)劃與勘查系統(tǒng)的規(guī)范性設(shè)計(jì)。

2.3 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查具有不定性

在實(shí)際地質(zhì)礦產(chǎn)勘查時，因當(dāng)?shù)氐孛姝h(huán)境、磁場的影響，會引起探測設(shè)備在勘測、測量過程中出現(xiàn)勘測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。當(dāng)進(jìn)行地質(zhì)勘查時出現(xiàn)天氣、氧氣濃度、氣壓等方面的變化，例如在海拔較高的區(qū)域進(jìn)行勘測，可能會造成勘測人員身體上的不適，從而影響到勘測人員的工作質(zhì)量[2]。因此，當(dāng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘測中出現(xiàn)不定性變化時，勘測人員應(yīng)及時采取應(yīng)急措施，調(diào)整、優(yōu)化勘測規(guī)劃。

3 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中3S技術(shù)的作用

3S技術(shù)是GIS技術(shù)、RS技術(shù)和GPS技術(shù)結(jié)合性發(fā)展的結(jié)果，但因各項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)不同、具體功能也具有差異性，因此，將對3S技術(shù)進(jìn)行個體性分析。

3.1 地質(zhì)礦產(chǎn)勘測領(lǐng)域中GIS技術(shù)的作用

（1）對地質(zhì)礦產(chǎn)資源信息數(shù)據(jù)集中化管理。GIS技術(shù)具有對高速處理數(shù)據(jù)特點(diǎn)，通過GIS對地質(zhì)礦產(chǎn)資源的采集與整理，將地質(zhì)礦產(chǎn)資源信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化管理，從而提高地質(zhì)礦產(chǎn)資源信息數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量與速度，更方便、直觀的了解地質(zhì)信息，并實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)信息的關(guān)聯(lián)性。

（2）對地質(zhì)礦產(chǎn)資源綜合評估。根據(jù)GIS技術(shù)對各類地質(zhì)信息大數(shù)據(jù)的綜合利用，包括地理數(shù)據(jù)庫、GPS數(shù)據(jù)庫、RS數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、化學(xué)數(shù)據(jù)庫和物理數(shù)據(jù)庫等相關(guān)信息，能實(shí)時從綜合數(shù)據(jù)庫中提取評價(jià)工作中需要的各類信息，并通過對各類地質(zhì)礦產(chǎn)資源的集中化管理，對地質(zhì)礦產(chǎn)資源的評價(jià)工作提供了較為完善的評價(jià)依據(jù)。

3.2 地質(zhì)礦產(chǎn)勘測領(lǐng)域中RS技術(shù)的作用

（1）對礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的識別性提高。RS技術(shù)應(yīng)用與地質(zhì)礦產(chǎn)勘測領(lǐng)域中，通過對捕捉礦區(qū)數(shù)據(jù)的分析、識別、處理與標(biāo)繪，得出捕捉對象的形態(tài)、構(gòu)造、組合與分布，從而知道礦區(qū)的地質(zhì)成因。并通過對礦區(qū)多時段、多波段信息的收集與對比，分析并掌握礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（2）有利于尋找礦藏。礦山中普通巖土物質(zhì)與礦物質(zhì)的數(shù)學(xué)變換數(shù)據(jù)或者兩者之間的吸收光譜段變量是不同的，而RS技術(shù)能通過這兩點(diǎn)具有差異性的量化信息有效區(qū)分出普通巖土和礦物質(zhì)的區(qū)別之處，并通過對已知礦點(diǎn)分布的掌握與信息分析，建立RS地質(zhì)尋礦模型，并標(biāo)記異常信息，分析礦藏所在區(qū)域。

（3）對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境實(shí)時檢測。RS技術(shù)具有勘測涵蓋面積大、勘查信息量大等特點(diǎn)，能多維度分析勘查面積內(nèi)的資源、環(huán)境信息，從而通過對礦區(qū)資源信息和周邊環(huán)境信息的掌握，分析前者對后者的影響原因和可能造成的影響，從而起到保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境的作用。

3.3 地質(zhì)礦產(chǎn)勘測領(lǐng)域中GPS技術(shù)的作用

GPS技術(shù)具有對三維圖像坐標(biāo)的位置、空間、時間實(shí)時共享的作用，能不間斷的為勘查人員提供以上信息，從而節(jié)省了勘測環(huán)節(jié)，提高了勘測速度，并降低了勘測成本，為勘測人員減輕了工作強(qiáng)度。

4 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中3S技術(shù)的應(yīng)用分析

因3S技術(shù)中各項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)不同、具體功能也具有差異性，因此，將對地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中3S技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行個體性分析，從而促進(jìn)3S技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中的綜合利用。

4.1 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中GIS技術(shù)的應(yīng)用分析

（1）對地質(zhì)演變進(jìn)行分析、預(yù)測。GIS技術(shù)是在進(jìn)行空間采樣時通過對空間內(nèi)大量信息綜合采集、處理，從多個維度的角度進(jìn)行對采集信息分析處理，從而對地質(zhì)礦產(chǎn)活動更加明確，不僅能夠?qū)Φ刭|(zhì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘查，同時也可以根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析與處理模擬勘查區(qū)域的地質(zhì)演變。

（2）對礦區(qū)、礦點(diǎn)預(yù)測。GIS技術(shù)通過對采集信息的分析計(jì)算出成礦區(qū)域，并對該區(qū)域內(nèi)的各類資源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對可能出現(xiàn)礦產(chǎn)資源的異常地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注，通過對已知礦點(diǎn)結(jié)構(gòu)的分析，找出標(biāo)注區(qū)域與礦點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性。建立找礦模型后，對礦區(qū)各類數(shù)據(jù)產(chǎn)生的信息進(jìn)行篩選，將無關(guān)聯(lián)信息篩選掉，并將剩下信息建立新數(shù)據(jù)層。

4.2 RS技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

RS技術(shù)根據(jù)不同的地質(zhì)使用的方法和模型也不相同。有色、線、環(huán)、塊、帶五大要素尋礦法，也有通過對礦源場進(jìn)行遙感信息采集、處理方式，找出成礦節(jié)點(diǎn)后通過節(jié)點(diǎn)區(qū)域異常信息尋找新的礦產(chǎn)資源。總體來說，是對當(dāng)前區(qū)域成礦規(guī)律分析后建立尋礦模型的過程。

4.3 GPS技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

根據(jù)GPS技術(shù)對空間、位置等信息實(shí)際檢測的作用，在地質(zhì)勘查中對信息的實(shí)時更新、共享與定位都具有重要作用，能對天氣變化實(shí)時掌握，對勘查位置準(zhǔn)確定位，減少地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作受環(huán)境不定性因素的影響，從而提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查數(shù)據(jù)的精確性。

5 結(jié)語

綜上所述，3S技術(shù)在地質(zhì)勘查應(yīng)用中具有多方面的作用。地質(zhì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用，對原生態(tài)環(huán)境資源造成了一定的破壞，并且環(huán)境后期修復(fù)工作艱難，而地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中3S技術(shù)的應(yīng)用則有利于實(shí)時掌握當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，對環(huán)境修復(fù)、治理工作也有較大作用。在地質(zhì)礦產(chǎn)資源開發(fā)中，3S技術(shù)也有利于資源開發(fā)管理工作的加強(qiáng)，促進(jìn)地質(zhì)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)、礦渣的合理存放，并對開礦過程中產(chǎn)生的垃圾做好分類工作，從而減低地質(zhì)礦產(chǎn)資源開發(fā)對當(dāng)?shù)赝寥馈⑺丛斐傻奈廴?，促進(jìn)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域的發(fā)展。