gis技術(shù)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用畢業(yè)論文設(shè)計

GIS技術(shù)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用[摘要]GIS作為一種先進(jìn)技術(shù),是電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物,與現(xiàn)代地球及其相關(guān)科學(xué)日益增長的需求相適應(yīng),以處理地球上任何具有空間方位的海量信息為特征,具定量、定時、定位等優(yōu)點(diǎn),近10年來已在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中得到廣泛應(yīng)用。一個區(qū)域各種地質(zhì)資料(圖形、圖像、文字、邏輯、數(shù)值)的GIS分析實(shí)際上代表該區(qū)域現(xiàn)階段較為客觀的總認(rèn)識。目前,野外收集資料、數(shù)據(jù)建庫、GIS分析等尚存在規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題,GIS本身解決諸多專業(yè)性較強(qiáng)地質(zhì)問題的能力亦不足。但GIS的進(jìn)一步發(fā)展與完善必將使地質(zhì)礦產(chǎn)勘查進(jìn)入一個數(shù)字化的新時期。[關(guān)鍵詞]礦產(chǎn)資源；地理信息系統(tǒng)；GIS；GIS應(yīng)用現(xiàn)狀；預(yù)測方法；礦產(chǎn)資源勘查潛力；評價路線；關(guān)鍵問題礦產(chǎn)資源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著生產(chǎn)力水平的提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦產(chǎn)資源的利用程度及其工業(yè)價值也將不斷提高。鑒于礦產(chǎn)資源在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中舉足輕重的地位，我國已經(jīng)將礦產(chǎn)資源勘查潛力評價作為制定國家礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略、加強(qiáng)資源宏觀調(diào)控的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源勘查主要依據(jù)專家的經(jīng)驗，通過對預(yù)測區(qū)范圍內(nèi)地、物、化、遙等資料進(jìn)行研究，并利用手工方法在圖紙上定性地圈定礦預(yù)測靶區(qū)。該方法存在以下缺點(diǎn)：①在勘查過程中評價模型主要是針對數(shù)值型數(shù)據(jù)而非圖形數(shù)據(jù)；②勘查評價過程中難以實(shí)現(xiàn)可視化的互操作，并且空間對象之間的復(fù)雜關(guān)系難以直觀地體現(xiàn)；③難以將實(shí)現(xiàn)評價的結(jié)果可視化表達(dá)[1]。而地理信息系統(tǒng)即GIS(GeographicalInformationsystem)通過圖形操作對空間對象關(guān)系進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上通過可視化界面輸出分析結(jié)果，這不僅可以在礦產(chǎn)資源勘查過程評價中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，并且評價結(jié)果能進(jìn)行可視化展示。因此該技術(shù)為礦產(chǎn)資源多源信息的集成管理提供了理想的解決途徑；從而很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源勘查中的不足，成為專家們在礦產(chǎn)資源勘查方面的有利工具[2]。1GIS在礦產(chǎn)資源勘查中的研究現(xiàn)狀1.1GIS簡述當(dāng)今時代是信息的時代,現(xiàn)代通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、海量的數(shù)字化信息以及功能日益增強(qiáng)的計算機(jī)軟硬件正使其向縱深飛速發(fā)展。地理信息系統(tǒng)即GIS(GeographicalInformationsystem)是指在計算機(jī)軟硬件支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)方法，對地表空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、顯示、查詢、操作、分析和建模，以提供對資源、環(huán)境和區(qū)域等方面規(guī)劃、管理、決策和研究的人機(jī)系統(tǒng)[3]。GIS作為一門新興技術(shù)，從學(xué)科的角度來看，是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)和計算機(jī)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的學(xué)科體系；從應(yīng)用和技術(shù)的角度來看，就是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從功能的角度看，具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度看，具有一定的結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng)[3]。GIS所具有的這些實(shí)用性特點(diǎn)，使其能夠應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)找礦和礦產(chǎn)資源預(yù)測及評價、土地整治和自然資源管理及區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、城市規(guī)劃和建設(shè)、各種災(zāi)害的評估和防治、農(nóng)作物估產(chǎn)以及耕地動態(tài)變化等。目前，GIS在理論和應(yīng)用上都處在一個飛速發(fā)展的時期，GIS的廣泛應(yīng)用、普及必將成為21世紀(jì)的一個重要特征。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀GIS應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查評價中，起始于70—80年代，美國、加拿大、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家較先把GIS技術(shù)與礦產(chǎn)資源勘查評價結(jié)合起來并成功應(yīng)用，而我國GIS技術(shù)應(yīng)用研究起步較晚[4-6]。我國將GIS技術(shù)應(yīng)用于礦產(chǎn)資源潛力評價始于20世紀(jì)80年代中后期，許多研究部門及大專院校，運(yùn)用GIS技術(shù)在全國一定范圍內(nèi)開展了礦產(chǎn)資源勘查的工作，初步研制出基于GIS平臺的礦產(chǎn)資源勘查評價輔助決策系統(tǒng)，并對部分礦種實(shí)施了資源潛力評價研究[7]，如中國地質(zhì)科學(xué)院肖克炎博士的課題組在MapGIS軟件平臺上開發(fā)了礦產(chǎn)資源評價系統(tǒng)(MRAS)[8]，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）數(shù)學(xué)地質(zhì)遙感地質(zhì)研究所開發(fā)了金屬礦產(chǎn)資源評價分析系統(tǒng)（MORPAS）[9]，長春科技大學(xué)王世稱等“綜合信息礦產(chǎn)資源預(yù)測系統(tǒng)（ＫＣＹＣ）”[10]，中國地質(zhì)大學(xué)池順都開發(fā)的“基于ＧＩＳ地質(zhì)異常的分析系統(tǒng)”，中國地質(zhì)礦產(chǎn)信息研究院與四川地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局在ＡＲＣ／ＩＮＦＯ和ＡＲＣＶＩＥＷ平臺合作開發(fā)的“ＧＩＳ應(yīng)用于礦產(chǎn)資源區(qū)域評價方法（ＡＭＳ－ＧＩＳ）”[11]，武警黃金指揮部白萬成等基于ＡＲＣＶＩＥＷ開發(fā)的“礦產(chǎn)位置預(yù)測系統(tǒng)（ＤＰＩＳ）”[12]等。這些基于ＧＩＳ的礦產(chǎn)預(yù)測系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查中得到廣泛的應(yīng)用，如李光明“西藏岡底斯銅多金屬成礦帶基于ＭＲＡＳ資源評價系統(tǒng)的成礦預(yù)測”[13]，薛順榮“基于ＭＲＡＳ的證據(jù)權(quán)重法在香格里拉地區(qū)的綜合信息成礦預(yù)測”[14]，李紹儒“松潘—摩天嶺地區(qū)金礦定位預(yù)測研究”[15]，矯東風(fēng)“基于ＭＯＲＰＡＳ平臺的甘南鉛鋅礦床遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測”[16]等國內(nèi)外實(shí)踐證明：把GIS應(yīng)用于礦產(chǎn)資源勘查中，已成為地質(zhì)學(xué)家在礦產(chǎn)資源勘查方面的重要手段，這主要是因為：①它改變了傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的勘查體系；②它提高了礦產(chǎn)資源勘查的效率，簡化了勘查的過程。隨著GIS和礦產(chǎn)資源勘查理論的有機(jī)結(jié)合，必將對礦產(chǎn)資源勘查及地學(xué)工作者的思維方式和研究方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。2GIS在礦產(chǎn)資源勘查中的預(yù)測方法傳統(tǒng)的預(yù)測方法，預(yù)測人員在使用多元信息數(shù)據(jù)時面臨如下問題：（1）多元數(shù)據(jù)的時空性：簡單的數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗?zāi)Ｐ碗y以兼顧數(shù)據(jù)間的空間相關(guān)關(guān)系；（2）多元數(shù)據(jù)的多樣性：地、物、化、遙異常及各異常組合的綜合成為令人生畏的難題；（3）多元數(shù)據(jù)的龐雜性：多元數(shù)據(jù)的多元性致使它也具有復(fù)雜性，因此預(yù)測難度增大，預(yù)測人員也經(jīng)驗有限，人為因素較多；（4）多元數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化：實(shí)際中預(yù)測大都運(yùn)用文字、圖件、表格等形式來表現(xiàn)成果，因此大多定性的或定量的多元數(shù)據(jù)需經(jīng)轉(zhuǎn)化，才能適用于預(yù)測模型。目前，GIS礦產(chǎn)資源預(yù)測，主要是利用GIS的基本空間分析功能，研究地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)體的空間關(guān)系，對未知地段找礦遠(yuǎn)景作直觀評價，如通過控礦因素的疊置分析可以圈出找礦有利地段，或是與數(shù)學(xué)預(yù)測模型相結(jié)合進(jìn)行預(yù)測，其方法可以概括如下：（1）收集地理、地質(zhì)、礦產(chǎn)、構(gòu)造、化探、物探及遙感等多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，將圖件進(jìn)行數(shù)字化、分層、統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)等處理后存入圖形庫中，將屬性數(shù)據(jù)分類、編碼，并與圖形特征數(shù)據(jù)連接，建立多源地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫。（2）針對特定的預(yù)測目標(biāo)，進(jìn)行成礦地質(zhì)背景和典型礦床特征分析，研究預(yù)測區(qū)的成礦規(guī)律，定性地確定影響成礦的因子變量，確定區(qū)域找礦模型。（3）在多源地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)確定的評價因子，利用GIS提供的空間疊加、屬性分析、數(shù)據(jù)檢索、二維模型分析及三維模型分析等處理多源地學(xué)信息，進(jìn)行專題提取和生成，形成適合礦產(chǎn)資源預(yù)測的專題圖層和專題屬性，并建立綜合信息找礦模型。（4）利用GIS提供的可視化空間分析功能，對專題圖層進(jìn)行綜合分析研究，同時結(jié)合數(shù)學(xué)預(yù)測模型對專題屬性進(jìn)行綜合分析研究，進(jìn)而圈定成礦有利地段，還可以計算成礦概率。（5）對專題屬性進(jìn)行多元統(tǒng)計分析，優(yōu)化成礦有利地段，并采用統(tǒng)計分析方法或其它建模方法對優(yōu)選靶區(qū)進(jìn)行資源量估算。（6）基于GIS對預(yù)測成果進(jìn)行計算機(jī)表達(dá)。（7）成果輸出，提供預(yù)測資料指導(dǎo)靶區(qū)圈定或是進(jìn)一步勘探工作。3基于GIS礦產(chǎn)資源勘查潛力中的評價路線礦產(chǎn)資源勘查潛力中的評價是通過研究地質(zhì)工作中所獲得的數(shù)據(jù)與資料，結(jié)合地質(zhì)學(xué)理論及其基本分析方法，在總結(jié)成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上，將其轉(zhuǎn)化為礦產(chǎn)資源信息，從而實(shí)現(xiàn)對地殼的某一部分或某一單元內(nèi)礦產(chǎn)資源的潛力、利用的可能性及其經(jīng)濟(jì)價值做出合理的評估[17]。圖1礦產(chǎn)資源勘查一般評價過程國內(nèi)外常用的礦產(chǎn)資源勘查評價方法體系的評價過程如圖1所示，概括為地、礦、物、化、遙和科研資料的匯集，建立空間數(shù)據(jù)庫，成礦信息提取，信息的綜合，成礦理論的應(yīng)用，預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)的圈定和優(yōu)化[18]。由于GIS在管理、分析和綜合多源、多時態(tài)、多層次空間信息方面的優(yōu)勢以及具有高效、快捷、準(zhǔn)確的空間信息分析功能，使其逐漸成為礦產(chǎn)資源勘查潛力評價的主要手段[19-21]。基于GIS的礦產(chǎn)資源勘查潛力評價主要步驟有：①整合地質(zhì)、礦產(chǎn)、航磁、化探、遙感等多源地學(xué)信息，建立空間數(shù)據(jù)庫；②利用GIS的空間分析功能，對收集的資料分別進(jìn)行深度挖掘；③通過對研究區(qū)找礦標(biāo)志的建立，在GIS技術(shù)支持下，對不同數(shù)據(jù)源的成礦信息分別建立圖層，對找礦信息的空間綜合疊加分析，圈定勘查靶區(qū)[22]，礦產(chǎn)資源勘查GIS評價工作流程如圖2所示。圖2礦產(chǎn)資源勘查GIS評價工作流程4GIS在礦產(chǎn)資源勘查潛力評價中的應(yīng)用隨著數(shù)據(jù)資源的不斷積累、評價方法研究的深入、GIS軟件功能的增強(qiáng)、高性能硬件設(shè)備價格的大幅度下降，GIS必將在礦產(chǎn)資源勘查潛力評價中發(fā)揮越來越大的作用。以下就基于GIS的礦產(chǎn)資源勘查潛力評價的基本步驟：地學(xué)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，礦產(chǎn)勘查潛力評價綜合模型的建立，礦產(chǎn)資源勘查潛力綜合評價并預(yù)測礦產(chǎn)資源分布進(jìn)行論述。4.1基于GIS數(shù)據(jù)庫的建立我國開始研制的礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫都是基于礦產(chǎn)資源的非空間數(shù)據(jù)的管理，基于空間信息的礦產(chǎn)資源勘查潛力評價不僅涉及到空間信息的位置而且也與其分布有著直接或間接的聯(lián)系。利用GIS手段可以對空間信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理，建立礦產(chǎn)資源勘查潛力評價GIS數(shù)據(jù)庫[23,24]。GIS數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫設(shè)計是礦產(chǎn)資源勘查潛力評價信息系統(tǒng)建設(shè)中的一項重要工作，其涉及的技術(shù)關(guān)鍵問題為GIS數(shù)據(jù)庫圖層的設(shè)計、數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)化及圖形采集精度誤差控制分析[25]。屬性是一個實(shí)體特征，屬性數(shù)據(jù)是描述真實(shí)實(shí)體特性的數(shù)據(jù)集，只有空間圖形與屬性數(shù)據(jù)有機(jī)的結(jié)合，真正的信息系統(tǒng)才有可能建立。因此，基于單純的圖形或單純的屬性數(shù)據(jù)而建立起來的信息系統(tǒng)是無意義的。礦產(chǎn)資源勘查潛力評價信息數(shù)據(jù)庫中的圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫它們之間的關(guān)系如圖3所示。圖3礦產(chǎn)資源勘查潛力評價數(shù)據(jù)庫構(gòu)成空間數(shù)據(jù)庫建立之后，圖形信息與屬性之間可以實(shí)現(xiàn)靈活雙向查詢檢索，即可從圖形檢索各種屬性信息，也可以根據(jù)地質(zhì)體的各種專題屬性實(shí)現(xiàn)其對應(yīng)圖形的檢索，還可以進(jìn)行多種屬性組合條件的查詢與檢索，如在地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫中根據(jù)地層、巖性、構(gòu)造等屬性檢索出相應(yīng)的地質(zhì)體；還可以通過表示地質(zhì)現(xiàn)象的點(diǎn)（礦床、鉆孔、采樣點(diǎn)等）、線（斷層、線性構(gòu)造、河流等）以及面（地層、巖體、異常區(qū)等）檢索它們的屬性。數(shù)據(jù)庫一旦建立，其中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)即作為一種資源存儲在計算機(jī)內(nèi)，可反復(fù)使用。當(dāng)在同一地區(qū)進(jìn)行深入的研究，或進(jìn)行其他涉及庫中信息的研究時，即可應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的管理功能，檢索出所需的信息，這大大提高礦產(chǎn)資源勘查潛力評價的效率[23，26，27]。3.2要素提取、綜合與模型的建立一般GIS在礦產(chǎn)資源評價中可通過以下途徑來進(jìn)行信息的提取與綜合：①直接利用GIS的一些基本空間分析功能，通過研究空間實(shí)體（地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象、礦產(chǎn)實(shí)體）及相互關(guān)系（如空間實(shí)體的關(guān)系運(yùn)算、BUFFER分析、疊置分析等）而達(dá)到評價的目的；②結(jié)合礦產(chǎn)預(yù)測數(shù)學(xué)模型進(jìn)行綜合評價[1]，主要結(jié)合方式如圖4所示[28]?；贕IS的成礦信息提取就是運(yùn)用GIS空間分析技術(shù)和其他學(xué)科專業(yè)理論知識，將地學(xué)數(shù)據(jù)信息表達(dá)成GIS空間數(shù)據(jù)庫圖層或以圖層方式展現(xiàn)的屬性表（就是GIS能夠理解的方式），并對其中的隱含的成礦信息進(jìn)行深度地挖掘，找出反映礦床定位和礦床規(guī)模的信息。4.2.1空間分析方法為了能充分利用已經(jīng)建立的基礎(chǔ)地學(xué)數(shù)據(jù)庫，必須使用GIS提供的空間分析功能[29]。GIS空間分析功能包括2個不同的應(yīng)用層次[30]：①根據(jù)空間對象之間的關(guān)系及其分布特征，通過圖形分析操作實(shí)現(xiàn)對特征因子的提取，生成新的專題圖層；②根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)，模擬真實(shí)的地質(zhì)作用過程，通過構(gòu)建空間分析模型實(shí)現(xiàn)與GIS系統(tǒng)的集成。一般GIS空間分析在礦產(chǎn)資源勘查潛力評價中的應(yīng)用情況可以這樣描述：利用GIS的空間分析功能（如包含、緩沖區(qū)分析、疊加分析、統(tǒng)計分析等）生成新的專題信息圖層，然后利用GIS的空間查詢功能檢索出滿足條件的空間信息，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信息提取和查詢分析，如將用GIS方式表達(dá)的地質(zhì)圖、礦產(chǎn)圖和構(gòu)造圖等各種地質(zhì)圖件與評價單元文件疊加，可計算得到所需評價單元的定性和定量數(shù)據(jù)信息，還可以利用已有的變量進(jìn)一步進(jìn)行地質(zhì)變量綜合與轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對深層次信息的挖掘，使隱含的信息和規(guī)律顯性化。其中在GIS空間查詢中所用到的GIS空間索引技術(shù)在空間數(shù)據(jù)高效、快速檢索的過程中發(fā)揮著重要的作用，它是對存儲在介質(zhì)上的數(shù)據(jù)位置信息的描述，運(yùn)用于礦產(chǎn)資源勘查潛力評價中可以提高系統(tǒng)對地學(xué)數(shù)據(jù)獲取的效率?？臻g索引的主要常見方法有：Cell空間索引、四叉樹空間索引、RTree及其擴(kuò)展的空間索引。目前空間索引技術(shù)主要應(yīng)用于矢量數(shù)據(jù)查詢檢索、空間數(shù)據(jù)庫的管理等[31]。簡單地說：GIS空間分析功能是成礦信息獲取的主要手段，也是實(shí)現(xiàn)成礦信息自動提取與變量轉(zhuǎn)換的主要思路和內(nèi)容。4.2.2評價模型的建立在GIS空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)中一項非常重要的內(nèi)容是根據(jù)預(yù)測評價礦種及資料水平來進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫地學(xué)數(shù)據(jù)模型的設(shè)計[32,33]，傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源勘查評價是基于專家找礦模型來實(shí)現(xiàn)對資源的合理評價，而利用GIS技術(shù)的空間分析功能可以反推找礦模型，這實(shí)現(xiàn)了評價模式的轉(zhuǎn)變[34]。礦產(chǎn)資源勘查潛力評價模型實(shí)際為基于GIS的應(yīng)用模型，即根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和問題，借助GIS技術(shù)優(yōu)勢，使觀念世界中形成的概念模型具體化為信息世界中可操作的機(jī)理和過程。礦產(chǎn)資源勘查潛力的評價模型包括反映礦產(chǎn)形成及成礦表現(xiàn)的礦床成礦模型、綜合標(biāo)志找礦模型、礦床地質(zhì)環(huán)境模型和社會經(jīng)濟(jì)模型等內(nèi)容[35]。在潛力評價模型的建立過程中，可用GIS表達(dá)模型諸要素，如在礦床模型中可表達(dá)的要素為：成礦地質(zhì)背景、礦床成礦要素、成礦產(chǎn)物、成礦標(biāo)志等。具體過程可以概括為：在多源地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)確定的評價因子，利用GIS提供的空間分析功能處理多源地學(xué)信息，進(jìn)行專題信息的提取和生成，形成適合礦產(chǎn)資源勘查潛力評價的專題圖層和專題屬性，并建立綜合信息評價模型[22]。4.3礦產(chǎn)資源勘查潛力預(yù)測評價科學(xué)理論的3條準(zhǔn)則為：深刻、統(tǒng)一和預(yù)測[36]。由此可見，預(yù)測能力是評價科學(xué)理論的重要標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)測的目的是應(yīng)用當(dāng)代先進(jìn)的地質(zhì)理論和現(xiàn)代化的技術(shù)方法將與礦產(chǎn)有關(guān)的資料（數(shù)據(jù)或信息）轉(zhuǎn)化為資源量的概念，進(jìn)而圈定預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)，縮小勘查目標(biāo)區(qū)，減小發(fā)現(xiàn)礦床的風(fēng)險，從而提高找礦成效和預(yù)見性[37]。在礦產(chǎn)資源勘查潛力預(yù)測中，借助GIS工具能夠探索已知礦帶與地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)圖的組合關(guān)系，最終利用組合圖進(jìn)行潛力預(yù)測。GIS在礦產(chǎn)資源勘查潛力評價中的應(yīng)用過程如圖5所示。圖5GIS在礦產(chǎn)資源勘查潛力預(yù)測中的工作流程在礦產(chǎn)資源勘查潛力評價的實(shí)際工作中，主要面臨預(yù)測要素信息提取與綜合、多元信息分析與表達(dá)、找礦信息立體化等問題，而這恰好可以用GIS技術(shù)解決。其中，空間分析和空間索引技術(shù)可以解決信息提取與綜合問題；GIS空間數(shù)據(jù)庫可以高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、修改、統(tǒng)計、查詢等功能。同時，GIS的應(yīng)用模型可使觀念世界中形成的概念模型轉(zhuǎn)化為預(yù)測評價模型，并使之具體化、形象化。[38]5存在的關(guān)鍵問題及研究思路GIS在礦產(chǎn)資源預(yù)測中的應(yīng)用發(fā)展迅速,但尚存在一些關(guān)鍵問題。利用GIS進(jìn)行礦產(chǎn)資源預(yù)測的成功與否,在很大程度上取決于對研究區(qū)域成礦規(guī)律的認(rèn)識程度和預(yù)測方法的合理應(yīng)用[8]。傳統(tǒng)地質(zhì)科學(xué)對成礦規(guī)律的研究已有較成熟的方法體系,但是利用GIS的空間分析功能以及結(jié)合預(yù)測模型的礦產(chǎn)資源預(yù)測,還存在一些缺陷,如忽略各種地質(zhì)變量之間的關(guān)系、各種地質(zhì)變量與成礦作用的關(guān)系,以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征等[39],同時預(yù)測模型本身尚不成熟。為了克服這些問題,本文認(rèn)為,所建立的多源地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫不應(yīng)只是多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的集合,還應(yīng)當(dāng)包括一些關(guān)系信息,如多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系、多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)與成礦作用的關(guān)系等。而這又牽涉到多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的組織問題。礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)是基于GIS的礦產(chǎn)資源預(yù)測的基礎(chǔ),但是目前地礦行業(yè)礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)不僅是多來源、多學(xué)科的,而且還依各個部門的任務(wù)、內(nèi)容不同而不同,包括地質(zhì)、構(gòu)造、地層、巖石、礦體、鉆孔、物探、化探等數(shù)據(jù)及與地質(zhì)礦產(chǎn)有關(guān)的各項研究成果數(shù)據(jù),因此如何高效地組織和管理這些數(shù)據(jù)使之適于GIS礦產(chǎn)資源預(yù)測是急待解決的問題[40]。本文提出的思路是,以成礦規(guī)律的研究為基礎(chǔ),劃分不同類型礦床,從不同類型成礦作用的角度,對多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、總結(jié)、分類,建立包含多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系以及與成礦作用內(nèi)在聯(lián)系的多源地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫,同時根據(jù)需要,多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)與成礦作用關(guān)系的信息也可以直接作為綜合預(yù)測評價的專題層。礦床時間譜系的研究對于礦產(chǎn)資源預(yù)測具有十分重要的指導(dǎo)意義[41],但由于時空數(shù)據(jù)及其涉及的時空分析的復(fù)雜性,GIS中的時空數(shù)據(jù)模型仍然處于研究階段,還沒有可實(shí)際應(yīng)用的時態(tài)GIS出現(xiàn)[42,43],也使得在礦產(chǎn)資源預(yù)測中與時態(tài)相關(guān)的研究剛剛起步。本文認(rèn)為,目前可行的方法是,結(jié)合具體應(yīng)用研究適用的時空數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及模型,針對礦產(chǎn)資源預(yù)測,歸納總結(jié)多源礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)中與時間有關(guān)的數(shù)據(jù)的特征,在傳統(tǒng)GIS空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中增加時間維并結(jié)合時間標(biāo)記法來研究礦產(chǎn)資源預(yù)測中的時態(tài)問題。礦產(chǎn)資源預(yù)測中領(lǐng)域?qū)＜业闹R是任何技術(shù)手段以及數(shù)學(xué)模型無法替代的[44],在基于GIS的礦產(chǎn)資源預(yù)測中如何考慮專家意見以及GIS礦產(chǎn)資源預(yù)測系統(tǒng)如何與專家系統(tǒng)結(jié)合等問題仍在探索之中。本文認(rèn)為,將GIS礦產(chǎn)資源預(yù)測系統(tǒng)與專家系統(tǒng)直接整合,目前實(shí)現(xiàn)的難度較大。為了充分利用領(lǐng)域?qū)＜业闹R,一種可行的研究思路是,在基于GIS的礦產(chǎn)資源預(yù)測中,采用層次分析方法,將礦產(chǎn)資源預(yù)測的各要素按隸屬關(guān)系分為若干層次,而領(lǐng)域?qū)＜覍Ω鲗哟胃饕蛩氐南鄬χ匾越o出定量指標(biāo),然后利用數(shù)學(xué)方法綜合進(jìn)而得到各層次各因素的相對重要性權(quán)值,以此作為預(yù)測評價的一個基礎(chǔ)或者一個專題層。當(dāng)然,定量指標(biāo)的設(shè)計以及綜合定量指標(biāo)的數(shù)學(xué)方法也是需要進(jìn)一步探討的問題。此外,基于GIS的礦產(chǎn)資源預(yù)測需要采集大量的礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù),其中一種重要的獲取方式是地圖數(shù)字化,而目前采用數(shù)字化儀或基于GIS平臺的屏幕數(shù)字化均存在工作量大、精度控制難等問題。雖然一些GIS平臺如ARCGIS、ARCINFO、MAPGIS等提供了自動數(shù)字化功能,另外還有一些專門的矢量化軟件如R2V、VPStudio、GeoScan等也具有自動矢量化功能,但是其自動化效果均不理想,這一問題還有待進(jìn)一步研究。本文認(rèn)為目前可行的也比較高效的方法是,在地圖掃描的基礎(chǔ)上,基于GIS平臺或?qū)ｉT矢量化軟件進(jìn)行半自動、交互式的屏幕數(shù)字化,而屬性數(shù)據(jù)可以在數(shù)字化的同時錄入,或者在專門的數(shù)據(jù)庫平臺上錄入后再與圖形數(shù)據(jù)連接。6未來展望盡管GIS在地質(zhì)找礦工作中的應(yīng)用還存在諸多不足,但卻有著廣闊前景。海量數(shù)據(jù)、多元(源)信息、定量化是GIS分析的重要特點(diǎn),也正是傳統(tǒng)地質(zhì)研究中所缺乏的,數(shù)據(jù)的日積月累與具體研究方法的不斷完善必將引起一些質(zhì)的變化。與此同時,GIS在地質(zhì)中的應(yīng)用也會逐步成熟起來,向地質(zhì)學(xué)家們提出更多更新的要求。一些標(biāo)準(zhǔn)化措施、工作規(guī)范會相繼出現(xiàn),研究人員嚴(yán)格根據(jù)GIS分析要求采集原始數(shù)據(jù),學(xué)術(shù)刊物按相關(guān)規(guī)定發(fā)表地質(zhì)資料,依此循序漸進(jìn)經(jīng)相當(dāng)時期甚至幾代人的積累,一個地質(zhì)研究全面定量化的時代必將最終到來,從而導(dǎo)致地質(zhì)學(xué)在許多基本認(rèn)識上的重大飛躍和找礦的重大突破。更重要的是,研究人員知識面的拓寬和綜合技能的提高會使得地質(zhì)信息系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,完成研究手段從通用GIS(GeographicalInformationSystem)到專用GIS(GeologicalInformationSystem)的根本轉(zhuǎn)變,其深遠(yuǎn)意義不言而喻。目前,就通用0GIS而言,功能也在不斷拓展。ESRI集團(tuán)1992年推出集CAD與GIS技術(shù)之大成的ArcCAD,1994年上市面向空間數(shù)據(jù)管理的ArcSDE1。MAPGIS32位版也已問世,可在WindowsNT(5.32)下運(yùn)行,空間分析及網(wǎng)絡(luò)分析功能明顯增強(qiáng)、速度大大加快。次外,多媒體技術(shù)會逐步應(yīng)用于GIS[45]。例如,地質(zhì)演化可按時間序列以動畫方式再現(xiàn),結(jié)合聲音變化、箭頭閃爍等動態(tài)顯示GIS分析結(jié)果。GIS將由現(xiàn)在具備一些三維顯示功能逐漸發(fā)展為真正意義上的三維GIS,可以進(jìn)行三維數(shù)據(jù)操作、全息圖像顯示、層次處理等。GIS已和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合,出現(xiàn)了像WebGis這樣的新名詞。WebGis即不是環(huán)網(wǎng)GIS,以WWW的Web頁面作為GIS用戶界面,便于使用者共享資源、查詢?yōu)g覽、更新軟件等。虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality)技術(shù)是當(dāng)今僅次于Internrt網(wǎng)的對未來有重大影響的科學(xué)技術(shù),通過虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)球網(wǎng),可以收集分散在全球的多媒體信息營造一種仿真的虛擬實(shí)現(xiàn)系統(tǒng),使人通過計算機(jī)等設(shè)備置身其中猶如身臨其境[46]。GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三者必將被最終結(jié)合在一起,設(shè)計出一種全新的空間信息計算機(jī)系統(tǒng)。7結(jié)束語最后，我非常感謝老師在這學(xué)期為我們辛勤地講解《GIS及其在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用》這門課！同時也感謝助教老師在實(shí)習(xí)課中為我們講解關(guān)于MAPGIS的具體操作過稱及知識！參考文獻(xiàn)[1]歐陽淵.淺析基于GIS礦產(chǎn)資源評價的方法與模式[J].四川地質(zhì)學(xué)報，2011,31(2):232-234[2]朱思才,吳家齊,劉和發(fā).GIS在區(qū)域礦產(chǎn)資源勘查評價中的應(yīng)用[J].有色金屬礦產(chǎn)與勘查，1999,8(6):615-618[3]鄔倫,劉瑜,張晶，等.地理信息系統(tǒng)—原理、方法和應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2001[4]徐翠玲.基于GIS的礦產(chǎn)預(yù)測研究—以新疆中天山沙壟以西地區(qū)為例[D].西安:長安大學(xué)，2007[5]薛順榮,胡光道.成礦預(yù)測研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].云南地質(zhì)，2001,20(4):411-416[6]宋國耀,張曉華,肖克炎，等.礦產(chǎn)資源潛力評價的理論和GIS技術(shù)[J].物探化探計算技術(shù),1999,21(3):199-205[7]王全明,方一平.礦產(chǎn)資源調(diào)查評價中的GIS[J].中國地質(zhì)，2001,28(4):38-44[8]肖克炎,張曉華,王四龍.礦產(chǎn)資源GIS評價系統(tǒng)[M].北京:地質(zhì)出版社,2000[9]胡光道,陳建國.金屬礦產(chǎn)資源評價分析系統(tǒng)設(shè)計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