3S技術在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中的應用研究

張 寧

隨著我國經(jīng)濟科技的快速發(fā)展，礦業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，對社會保障制度的持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用，我國要促進礦產(chǎn)地質(zhì)研究健康長期發(fā)展。3S技術包括GIS、RS、GPS三大技術。首先，GIS是從加拿大引進的，主要用于對地形特性、地質(zhì)資料的數(shù)字化處理以及三維可視化建模等方面進行研究。RS技術則是可以根據(jù)地表影像數(shù)據(jù)得出地表物理特征及生態(tài)環(huán)境狀況，效率極高。GPS技術由于其快速、高效、低偏差而被廣泛應用于許多領域。

1 3S技術發(fā)展

科技的發(fā)展與GIS、RS和GPS技術密切相關，為整體應用開辟了更廣闊的前景?；贕IS、RS和GPS技術的運用，可以快速正確地收集、處理和更新地理和環(huán)境信息，將相關部件與綜合工藝系統(tǒng)相結合。隨著我國信息高速公路建設計劃的正式啟動，3S技術的發(fā)展也在加快。

2 3S技術在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中的應用意義

GIS、RS和GPS技術的有機集成是一個相輔相成的要素。在實踐中，這三種技術是獨立的，但有成千上萬的聯(lián)系。這三種技術的科學整合為地質(zhì)研究提供了可靠的依據(jù)。利用3S技術可以有效提高地質(zhì)調(diào)查的質(zhì)量和效益，促進地質(zhì)資源的開發(fā)利用，防止地質(zhì)資源的不合理利用，如：不規(guī)則采礦。特別是近年來科技進步明顯，GIS、RS、GPS技術不斷進步。

3 3S技術的組成及詳細介紹

（1）3S技術主要由地理信息、空間定位、遙感影像數(shù)據(jù)樣本、數(shù)據(jù)管理、查詢、更新、空間分布組成。

（2）3S技術的詳細介紹。

①GPS（全球定位系統(tǒng)）。目前，GPS主要采用美國研制的技術，主要是在軌衛(wèi)星，用于確定特定區(qū)域內(nèi)的位置，精度可達一米。該技術可用于計算運動速度和一定的工作軌跡。GPS的主要優(yōu)點首先是相對穩(wěn)定，不受天氣等外部因素的影響。同時，它不受地理問題的影響，因此可以是多維的。其次，GPS不僅提供了快速定位，而且提供了恒定的速度和時間，還可以對電路進行分析和預測。第三，GPS是一個功能齊全的系統(tǒng)，可用于礦產(chǎn)地質(zhì)、水資源管理、交通等領域。第四，GPS覆蓋范圍更廣，通過適當?shù)挠嬎悖梢愿采w全球95%以上的領土，覆蓋全球的24顆衛(wèi)星。第五，GPS允許在不需要定位的情況下檢測人類活動，即使在移動狀態(tài)下，也可以提供所需的空間。早在50年代末，美國就研制出全球GPS定位系統(tǒng)，其優(yōu)點是高穩(wěn)定性，GPS技術本身的高穩(wěn)定性無異于一種保護膜，隔離氣候、溫度等外部自然條件，從這項技術的作用來看，既不受時間的限制，也不受空間的限制，可以在不同的情況下，在多個維度上精確定位相關位置。在我國，GPS技術不僅在礦產(chǎn)地質(zhì)研究中取得了良好的效果，而且在許多交通運輸行業(yè)得到了成功而有效的應用，例如，水資源管理，軍事和其他領域。這一特點不僅加快了GPS技術的發(fā)展，也增強了其作用。GPS技術不僅可以以極快的速度確定具體位置，還可以使用極其強大的系統(tǒng)，分析和預測其運行的速度、軌跡和其他要素。這種作用極大地方便了人們的生產(chǎn)和生活。這也是GPS在各個行業(yè)中得到了廣泛的應用的原因。而且，在連續(xù)的運動中，GPS可以非常精確和靈活的發(fā)展。②RS（遙感技術）。利用電磁波的反復輻射與吸收循環(huán)，是遙感技術的基礎。利用電磁波信息進行數(shù)據(jù)圖像的分析，能夠在不與目標直接接觸的前提下對目標進行識別。遙感影像技術的內(nèi)容主要有膠卷影像和數(shù)字影像。目前，數(shù)字影像生成技術得到了廣泛的應用，它被用來處理和轉(zhuǎn)換無線電波信號的圖像。以往，采用遠距離檢測技術，通過薄膜上的物質(zhì)來制作圖像，但這種方法早已過時，性能不佳。目前，利用遙感技術進行數(shù)字化圖像處理是實現(xiàn)該技術的關鍵手段。RS是3S系統(tǒng)的基礎技術，它為GPS、GIS等技術提供了基礎資料，能夠快速、精確地獲得目標的全部信息。這些優(yōu)點使遙感技術在我國的應用領域得到擴展，該技術在環(huán)境監(jiān)測、交通規(guī)劃、害蟲預測等方面得到了廣泛的應用。它在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中的運用，不但使它的所有功能和用途得到了充分的發(fā)揮，而且極大地提高了勘查工作的效率。③GIS（地理信息技術）。GIS主要是利用計算機軟件對數(shù)據(jù)進行處理，并對其進行有效的管理。地理信息技術必須分析和重組與這一問題相關的基本信息，并能夠?qū)ζ溥M行分類、搜索、生成和轉(zhuǎn)換這些信息。此外，它還可以處理這些信息，對其進行轉(zhuǎn)換，將信息完全顯示在地圖上，甚至顯示在屏幕上，使其可視化。隨著科技的進一步發(fā)展，GIS被用于視覺信息的動態(tài)顯示和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。GIS使用計算機軟件、數(shù)據(jù)庫、分析模型等礦產(chǎn)地質(zhì)研究的有用信息。這種技術最常用的工具就是電腦，它能最大限度地發(fā)揮電腦的軟硬件，可以收集、存儲、管理、計算、分析、顯示、描述等各種空間數(shù)據(jù)（包括大氣）的地理分布數(shù)據(jù)。GIS技術是一種比較復雜、很實用的技術，它能讓數(shù)據(jù)更清楚、更容易理解。同時，該技術還可以建立一個具有復制和充分利用電腦技術獲得地理信息的虛擬三維模型，實現(xiàn)了對空間信息的實時、動態(tài)監(jiān)控，提高了礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的準確性和有效性。

4 3S技術的應用原則

3S是指全球定位系統(tǒng)，遙感技術，地理信息技術。地理信息技術主要是存儲、分析和處理地理信息，而遙感和全球定位系統(tǒng)技術則是地理信息采集和監(jiān)控的主要手段。地理信息技術主要用于對地理信息進行下載、存儲、利用計算機軟件對地理信息進行實時檢索和分析，將目標的時空模型在幾秒鐘內(nèi)讀取目標的動態(tài)變化，將復雜的物理問題轉(zhuǎn)化為描述性問題。全球定位系統(tǒng)作為一種外層空間控制系統(tǒng)，其基礎是雷達系統(tǒng)，即衛(wèi)星、監(jiān)測站等手段。它的主要功能是全天候和全域，借助GPS，可以快速準確地確定目標位置。通過對衛(wèi)星信號的分析，可以確定未申報點的位置，獲取地理信息，建立地面高度模型。遙感技術用于衛(wèi)星和飛機等一系列手段。在實際調(diào)查過程中不需要與目標直接聯(lián)系。傳感器可以收集電磁波信息，通過數(shù)學或物理分析確定目標的具體條件、性質(zhì)和動態(tài)。有些研究目標范圍廣泛，環(huán)境復雜，可以借助遙感技術，可以獲得多種測量參數(shù)來識別目標。

5 礦產(chǎn)地質(zhì)勘查的具體方法

5.1 地質(zhì)填圖法

地質(zhì)填圖法是目前最常用的勘查手段。在對礦產(chǎn)地質(zhì)進行仔細研究后，根據(jù)有關的理論知識，對礦體構造進行了詳細的分析，以確定礦體的構造，并對礦體的性質(zhì)進行了評估。只有對特定的地質(zhì)情況進行全面的認識，并將其與有關的知識與經(jīng)驗相結合，才能使地質(zhì)調(diào)查工作更加精確，提高工作效率，確保礦產(chǎn)地質(zhì)工作的順利進行。

5.2 重礫找礦法

重礫找礦法是通過對散粒沉積物中的天然碎石進行考察，對大體積碎石進行提取，分析礦石的產(chǎn)地。這是對研究人員的一個考驗，因為它要求確保研究人員有良好的監(jiān)察及進入目的地的能力，并對地點作出準確的評估，以確保調(diào)查成功進行。

6 礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中的3S技術應用分析

6.1 GPS全球定位系統(tǒng)技術的具體應用

全球定位系統(tǒng)在我國實施以來，已經(jīng)使用了幾十年。這項技術已由未知轉(zhuǎn)化為成熟，由多個問題轉(zhuǎn)化為持續(xù)改進和優(yōu)化。目前GPS技術有很大的發(fā)展空間，特別是在礦產(chǎn)地質(zhì)研究領域，提供地質(zhì)礦產(chǎn)的時間、空間和地理的完整信息。在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中，一般使用GPS定位系統(tǒng)，包括空間、地面控制以及用戶設備三大部分。通過對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的有效應用，可以對礦產(chǎn)地質(zhì)情況進行全面的認識，對地質(zhì)點的高緯度進行精確測量，從而為其它化合物的開發(fā)提供依據(jù)。GPS在地質(zhì)研究中的第一步是測繪，能夠結合實際地形條件進行精確的地形測繪。早期的制圖方法和過程極其復雜，精度低。GPS技術的出現(xiàn)，使地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的監(jiān)測測繪工作能夠方便快捷地進行，并保證對地質(zhì)研究具有重要意義的測量結果的準確性。研究人員到達礦山后，必須建立GPS系統(tǒng)，建立其測地基礎，保證地質(zhì)調(diào)查工作的正常有序進行，全球定位系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的存在大大縮短了操作周期。在對基線進行檢查后，確定了GPS的各種技術方面，以確定其具體坐標，并對這些數(shù)據(jù)進行匯總、統(tǒng)計和分析，以便對礦產(chǎn)地質(zhì)進行科學準確的剖面。幾十年來我國一直在開發(fā)GPS技術，能隨著地質(zhì)勘探的發(fā)展，提供各種地質(zhì)地理資料和具體的地質(zhì)礦產(chǎn)，具有非常明確的應用前景，在地質(zhì)研究中占有十分重要的地位。在地質(zhì)研究方面，主要使用GPS和衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS技術相對于傳統(tǒng)的GPS定位系統(tǒng)，在不受外部環(huán)境干擾的情況下，具有較高的穩(wěn)定性和準確性。此外，定位系統(tǒng)還能對地質(zhì)情況進行有效的監(jiān)測，對地質(zhì)點的海拔、緯度進行測量，為下一步的工作提供依據(jù)。GPS技術雖然精度不高，但是使用GPS技術，可以大大降低工作負荷，而且操作簡單，能夠滿足較高的要求，為地質(zhì)研究提供了有力的支持。在起點測量時，采用GPS定位法，對勘察方向上的各類地形點進行定位，并獲得最終的測量坐標。通過對資料的綜合和分析，可以得到相應的剖面圖。

6.2 RS遙感技術的具體應用

利用遙感技術可以分析特定區(qū)域的地層構造，并進行地形測量。同時，也可以根據(jù)礦產(chǎn)地質(zhì)情況，將特定的法律資料分配給礦藏，這是很有現(xiàn)實意義的。隨著科學技術的不斷進步，將遙感技術用于礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的范圍也越來越廣。三維視覺技術和虛擬仿真技術在地學領域得到了廣泛的應用。在以往的地質(zhì)研究中，由于地質(zhì)環(huán)境、地理環(huán)境等因素的影響，造成了大量的工作困難，不但耗費大量的人力物力，還造成了整個調(diào)查進程的延誤。然而，利用遙感技術代替手工的方法，可以大大提高礦產(chǎn)資源和時間，從而大大提高了礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)幾率。在遙感技術的具體應用中，山脈本身的光譜特征具有重要意義。不同的地質(zhì)運動將導致不同類型的礦產(chǎn)分布。地質(zhì)礦產(chǎn)一般具有特定的巖性，因此對其進行測量分析具有重要意義。由于不同類型的巖石具有不同的光譜特征，可通過遙感方法進行分析采集巖石參數(shù)，地質(zhì)礦產(chǎn)通常分布在地質(zhì)構造的周長上，并根據(jù)變化的具體地點而定。一般來說，遙感技術可以評估礦產(chǎn)的位置，提高勘探的準確性。此外，對采礦時間的分析對采礦具有重要意義。在某一具體的礦產(chǎn)資源中，應用遙感技術可以對這些區(qū)域的具體地質(zhì)條件進行識別。另一方面，利用遙感技術對地質(zhì)資料進行了某種程度的解釋，對我國的礦產(chǎn)資源具有重要的意義。由于遙感影像是以線性或連續(xù)的方式呈現(xiàn)，因此，在地質(zhì)結構上也會產(chǎn)生錯誤。因此，利用遙感影像進行觀察與分析，能較好地理解地質(zhì)結構，為進一步開展地質(zhì)工作提供參考。另外，利用遙感技術可以對礦山環(huán)境進行追蹤，它能生成大量的影像，能夠?qū)δ繕诉M行多維的分析。在對礦產(chǎn)進行地質(zhì)勘察時，可以隨時注意周邊環(huán)境，減少危險，保證人員的安全。該技術允許對該區(qū)域的底層結構進行分析，以獲得地形圖像。此外，它還可以根據(jù)對礦產(chǎn)資源分布立法的詳細說明，更準確、更實際地分析其詳細情況。隨著現(xiàn)代科學隨著遙感技術的迅速發(fā)展，三維視覺與虛擬模型已被廣泛地用于遙感領域。在沒有使用遙感技術時，由于地形條件復雜，地質(zhì)勘察過程中所發(fā)生的各種地貌和自然現(xiàn)象會對地質(zhì)工作造成很大的影響。但是，利用遙感技術，可以取代人工地質(zhì)，既節(jié)約了資源，又節(jié)約了時間，又增加了新的發(fā)現(xiàn)幾率，實現(xiàn)了無縫、高效的工作。另外，在找礦過程中，對采礦時間進行分析和研究也是很有意義的。礦產(chǎn)資源分析的主要目的是確定礦產(chǎn)資源分配的相關信息，并對可能存在的欄目進行評價。遙感技術在特定地區(qū)的應用可以獲得更多的礦床信息，而采集、整合、統(tǒng)計和后期數(shù)據(jù)分析可以建立科學合理的研究模型，有效提高檢索概率和準確性。

6.3 GIS地理信息技術的具體應用

該技術首先提供相關信息，然后用于管理、分析和使用，最后為員工提供更直觀、更清晰的數(shù)據(jù)。在分析和處理國家地質(zhì)信息時，國家地質(zhì)調(diào)查總局利用GIS技術繪制地質(zhì)信息圖，應為礦產(chǎn)地質(zhì)研究提供了堅實的基礎。地理信息技術可以將多種地形系統(tǒng)精確地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，這些系統(tǒng)因地形不同而不同，向礦物學研究人員提供數(shù)據(jù)，加快科學研究。地質(zhì)信息的準確性和可靠性直接而顯著地影響著地質(zhì)研究的質(zhì)量。只有在正確的地質(zhì)信息下，后續(xù)工作才能正常順利。為了有效提高地質(zhì)信息的真實性，有關人員應更加重視測繪、采礦等工作，以及加強控制。地質(zhì)信息是地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的重要內(nèi)容，可作為加快地質(zhì)調(diào)查的基礎有關方面，因此有必要加強地質(zhì)信息管理。新的地理信息技術使地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)計算機化，建立了可靠的保護系統(tǒng)。同時，它作為圖解數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)的鏈接，為礦產(chǎn)地質(zhì)研究提供了堅實的基礎。此外，GIS還可以建立一個基于數(shù)據(jù)信息的數(shù)字三維模型，以便進行基于科學的數(shù)據(jù)分析和處理?？梢缘贸鲞@樣的結論:礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查只有在充分利用地理信息技術的情況下才能有效、合理地進行，以提高工作效率。GIS包含了獲取、管理、分析和利用信息的過程，最終的分析資料可以直接提供給工作人員。我國自然資源廳通過GIS對國家地質(zhì)資料進行分析、處理，制作成地質(zhì)資料地圖。利用GIS技術，可以把各種地形特點的地形圖轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，上傳平臺，大大提高了地形圖的工作效率。地質(zhì)信息的準確性對礦產(chǎn)地質(zhì)研究至關重要，保證地質(zhì)信息的準確性是后續(xù)調(diào)查的基礎。為了提高準確性，通常需要對監(jiān)測和制圖、采礦活動等進行合理的控制。地質(zhì)信息對礦產(chǎn)地質(zhì)研究具有重要意義，可幫助有關人員總結經(jīng)驗，有效開展地質(zhì)調(diào)查，加強對地質(zhì)資料的管理是十分必要的。同時，進行定量的地質(zhì)調(diào)查，也是提高地質(zhì)調(diào)查工作質(zhì)量與效益的關鍵。尤其是GIS可以充分利用數(shù)據(jù)，構建模型，高效地對數(shù)據(jù)進行定量的分析與處理。因此，充分利用地理信息技術的優(yōu)勢，將有效保證地質(zhì)研究的成功進行，大大提高其工作效率。

7 結語

總之，我國社會經(jīng)濟的深度發(fā)展也促進了科技資源的更有效利用。電子技術應用于許多領域，特別是3S技術，廣泛應用于礦山地質(zhì)研究。近年來，3S技術，特別是RS、GPS和GIS技術在礦山地質(zhì)研究中得到了廣泛應用。一般來說，這三種技術是分開處理的。但是，現(xiàn)在它們正在逐漸地互相融合。在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中占有舉足輕重的地位，并逐步成為工業(yè)發(fā)展的一個重要組成部分。3S技術不僅用于礦山地質(zhì)調(diào)查，也可用于環(huán)境管理、汽車導航等方面。3S技術是進行礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的重要手段，它能保證對礦產(chǎn)的持續(xù)開采，同時也能對有關資料進行采集和分析。3S技術已廣泛地應用于礦產(chǎn)地質(zhì)領域，相信3S技術在未來會有很大的發(fā)展，為我國的礦產(chǎn)地質(zhì)工作提供更好的環(huán)境。3S技術在礦井地質(zhì)勘察中的運用，使采礦工作的效率和質(zhì)量得到了極大的提高。