地理信息系統(tǒng)（GIS）在礦產(chǎn)資源評價中的應用研究

梁樹鵬

（廣西地礦資源勘查開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022）

隨著找礦難度和找礦風險的增大，礦床勘查和開發(fā)成本的提高，找礦勘探效率的降低，人們開始探尋礦產(chǎn)勘查的新理論、新技術(shù)和新方法，于是，便出現(xiàn)了運用地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，簡稱GIS)進行礦產(chǎn)資源評價。

1 GIS應用于礦產(chǎn)資源預測的作用及優(yōu)勢

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機硬、軟件支持下，以采集、存儲、管理、分析、描述和應用與空間地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，GIS作為在礦產(chǎn)資源評價中的強有力的工具，有著眾多不可比擬的優(yōu)勢，被廣泛應用。

中國地質(zhì)大學(武漢)數(shù)學地質(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)。武警黃金指揮部白萬成等研制成功了用于區(qū)域找礦靶區(qū)預測的GIS專家系統(tǒng)(DPIS)。安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局開展了GIS應用于安徽東部地區(qū)金礦資源評價的研究。陳石羨利用MAPGIS對鄂東南地區(qū)鐵礦資源進行了預測，取得了較好的效果。它的具體優(yōu)勢在于：

1.1 強大的數(shù)據(jù)管理功能

GIS數(shù)據(jù)庫可完成遙遠的地學信息綜合管理，在礦產(chǎn)資源評價中涉及的有關(guān)地質(zhì)、地物、地化、遙感信息通過數(shù)字化后進入系統(tǒng)，可長期保存，保障了礦產(chǎn)資源評價的順利和有效的開展。

1.2 高效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能

在圖件上可精確地統(tǒng)計各種地質(zhì)體空間幾何屬性,如面積、周長等,有助于定量研究地質(zhì)問題,完成手工操作不能完成的工作。還可在不用進行地質(zhì)信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的情況下,對數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計,減少礦產(chǎn)預測中的人為因素。

1.3 強大的空間分析能力

GIS提供的空間分析(疊加、包含、相鄰關(guān)系、緩沖區(qū)、地形分析)及空間信息計算(面積、周長、距離等)等功能,實現(xiàn)了傳統(tǒng)方法難以進行的對各種地質(zhì)體的多種空間關(guān)系的定量分析。

1.4 便捷的模型可視化功能

利用DEM、TIN模型完成各種空間測量科學數(shù)據(jù)的可視化，可方便地將成礦信息數(shù)據(jù)處理與GIS可視化結(jié)合起來。同時，GIS能夠保證成礦預測的過程可視化，將成礦預測工作可視化。

1.5 快捷地完成空間信息查詢、檢索

既可根據(jù)專題屬性，如地質(zhì)圖層中檢索巖漿巖地質(zhì)體，又可完成不同專題數(shù)據(jù)空間交互條件查詢，如檢索出某含礦地層中礦床數(shù)等。

2 應用GIS進行礦產(chǎn)資源預測的方法及思路

在現(xiàn)代成礦科學理論指導下，以可靠的野外地質(zhì)調(diào)查第一手資料為基礎(chǔ)，廣泛運用新的技術(shù)手段研究地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探、遙感等綜合信息與礦產(chǎn)的關(guān)系，通過綜合信息研究區(qū)域構(gòu)造運動、巖漿活動、變質(zhì)作用、成礦作用的時間、空間演化規(guī)律，總結(jié)礦床的綜合控礦因素及找礦標志信息，形成礦床綜合信息找礦模型，然后運用計算機統(tǒng)計預測方法進行遠景區(qū)的成礦有利性及資源潛力定量評價。具體步驟包括：一般基于GIS地質(zhì)礦產(chǎn)資源評價可采用6步法：

2.1 搜集資料

搜集研究區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的地質(zhì)、礦點分布、地下巖性和構(gòu)造、地球化學、航磁、重力等地球物理和遙感等資料。如有可能，在缺乏資料的地區(qū)可補充采集資料，據(jù)此進行綜合研究確定現(xiàn)代地質(zhì)環(huán)境。

2.2 確定礦床類型

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境與全球范圍內(nèi)已知的某種礦床類型有關(guān)的或與研究區(qū)內(nèi)已知的礦床礦點地質(zhì)環(huán)境進行對比，確定在以上地質(zhì)環(huán)境中可能形成的礦床類型。

2.3 建立這些礦床的描述性模型

從每一個描述性模型中，選擇出能確定該類型礦床存在與否的重要標志和一般性標志并將其定量化。

2.4 建立數(shù)據(jù)庫

用第一步搜集到的信息建立數(shù)據(jù)庫（空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫)，并用GIS實現(xiàn)集成管理與靈活檢索。建庫時要解決現(xiàn)存數(shù)據(jù)的集成問題:比例尺、定位與投影方式、數(shù)據(jù)精度與格式等。

2.5 確定礦床類型

用GIS技術(shù)根據(jù)所建立的模型對數(shù)據(jù)庫中的多源地學信息進行分析處理，判別標志是否存在以及各種判別標志的區(qū)域分布和相對重要程度，然后進行綜合分析與評價，確定每個礦床類型出現(xiàn)的有利程度。

2.6 編制預測圖件

從搜集資料到第三步建立礦床的描述性模型與傳統(tǒng)的綜合評價方法是相同的。基于GIS的礦產(chǎn)資源評價的主要任務(wù)是在對研究區(qū)的資料充分研究的基礎(chǔ)上，確定合適的數(shù)據(jù)源、建立合理有效的GIS數(shù)據(jù)庫、單個空間關(guān)系的確定和量化以及多個空間關(guān)系集成。

3 需要解決的關(guān)鍵問題

3.1 豐富的、高質(zhì)量的空間與非空間數(shù)據(jù)是礦產(chǎn)資源評價的基礎(chǔ)

利用GIS進行礦產(chǎn)資源預測評價的基本要求，用于基本分析的數(shù)據(jù)最少要包括基本地質(zhì)數(shù)據(jù)(地質(zhì)、地球物理、遙感)、點數(shù)據(jù)庫(巖石物理特性、地球化學、礦床點)以及一系列基礎(chǔ)專題數(shù)據(jù)復合而成的綜合數(shù)據(jù)(土壤地質(zhì)、變質(zhì)巖、構(gòu)造帶等)。由于原始數(shù)據(jù)是由不同單位在不同時間段所采取不同的采集及分析方法而獲得的，因此，必然造成同一研究區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)具有不同的比例尺、不同的精度、不同的投影方式及不同的存儲方式。因此，在應用GIS技術(shù)進行綜合分析之前，必須對原始數(shù)據(jù)進行預處理，如投影變換、格式轉(zhuǎn)換，以保證建立高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

3.2 多源地學信息的管理是有效評價的保證

地質(zhì)信息是礦產(chǎn)資源評價的基礎(chǔ)信息，其主要來源是地質(zhì)圖，在GIS中分空間信息及屬性信息進行管理。如果是建立區(qū)域綜合地學信息系統(tǒng)，就要存儲地質(zhì)圖上的全部信息。如果單純?yōu)橘Y源評價，地質(zhì)圖在數(shù)字化前要進行簡化。由于處理的需要，地質(zhì)圖的信息適合用矢量型GIS，即將空間信息分成點、線和面進行存儲，為了便于操作與管理，可將數(shù)據(jù)按邏輯類型或?qū)I(yè)屬性分成不同的層進行組織。

3.3 找礦信息的量化與轉(zhuǎn)換

GIS可理解處理的形式主要指將成礦信息用具有空間拓撲關(guān)系的點、線、面及相應的屬性描述的圖層表示。地球物理(重力、航磁等)、地球化學、遙感信息經(jīng)一定的數(shù)學方法處理，得出或推斷出與成礦有關(guān)的圖形信息。對于地質(zhì)信息，通過GIS提供的屬性檢索、空間信息的量算以及疊加、緩沖等空間分析功能，可幫助完成從地質(zhì)信息提取成礦信息的過程。

3.4 礦產(chǎn)資源評價的空間分析方法

用于礦產(chǎn)資源的空間分析方法根據(jù)研究區(qū)的工作程度的差別，可大致分成兩類：經(jīng)驗的和理論的。前者利用已知礦床，后者利用礦床和成因模型。在工作程度較高，數(shù)據(jù)比較豐富的地區(qū)，可采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法；在沒有已知礦床或已知礦床很少的情況下，信息是由遙感和地球物理數(shù)據(jù)推斷而來，模型僅以地學專家的概念想法存在時，數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法就不能使用。而只能采用簡單的分級和知識為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，不管是那種方法，其主要目的是定量化的表示相關(guān)的專題關(guān)系，最終對若干個專題關(guān)系進行集成分析生成一副預測圖。多數(shù)GIS為基礎(chǔ)的礦產(chǎn)預測集中研究，對多個專題關(guān)系進行綜合分析。布爾邏輯、代數(shù)方法、貝葉斯、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是幾種常用的方法。

總之，雖然目前一些基于GIS開發(fā)的預測系統(tǒng)還處于試運行階段，也存在一些問題，但從它們用于已知礦床所取得的成果看，其預測結(jié)果有很高的可信度。因此，GIS在礦產(chǎn)資源的定量和定性評價中都有很廣闊的前景。

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