礦業權設置方案編審輔助系統的應用研究

易繼寧，薛春紀，王全明，張福良，靳 松，李曉宇，王永志

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083；2.中國地質調查局發展研究中心(國土資源部礦產勘查技術指導中心)，北京 100037；3.中國地質調查局，北京 100037；4.吉林大學儀器科學與電氣工程學院，吉林 長春 130061)

整裝勘查區內的礦業權設置方案制度的實施工作常受到專業人員短缺、評審工作倉促、數據應用意識不強、針對性軟件缺少等因素制約，難以高效控制報盤數據質量，在一定程度上延遲了方案評審備案、上圖入庫的節奏，為快速推進整裝勘查帶來一定影響。本文介紹了基于GIS開發的整裝勘查區礦業權設置編審輔助系統，它可動態融入多個專業的數據、將專業性分析封裝成常規操作，從而確保整裝勘查實施方案編制、評審、入庫全流程信息化和標準化，大幅度提升方案編制、評審的精度與效率。

1 系統數據來源

對礦業權設置具有重要價值的數據主要有地理、地質、物探、化探、礦業權、礦產、遙感等。

1)基礎地理：對整裝勘查區或大面積分析時，可以使用較小比例尺的地理數據，但是對單個礦業權進行分析時，使用大比例尺的基礎地理數據(如公路、鐵路、水系、重要居民地等)。

2)基礎地質：使用國土資源部、各國土資源廳、各地勘單位提供的權威的、大中比例尺的基礎地質數據(如區調、礦調等，涉及地層、構造、巖體等內容)，面積較大且目前工作程度較弱的整裝勘查區(如西藏)也可以使用較小比例尺的基礎地質數據。

3)物探數據：收集整裝勘查區內國土資源部、國土資源廳、各地勘單位提供的業界認可的電法、磁法、航磁、地震等屬性數據、空間數據(矢量、柵格等)、非結構化數據(報告等)，圖件以大、中比例尺為主。

4)化探數據：收集與整裝勘查區的主攻礦種或重要共伴生礦種相關的化探數據，例如金、鐵、錳、銅等元素的地球化學異常，圖件以大、中比例尺為主。

5)礦業權數據：由國土資源部及各省廳提供的、整裝勘查區內的與礦政管理有關的數據，主要是礦業權登記庫、礦業權核查成果數據[4-5]等。

6)礦產數據：主要包括整裝勘查區內的礦產地、礦產資源規劃、礦產資源工作部署(重點工作區、一般工作區、找礦遠景區)、礦產資源潛力[6-7]、礦產資源開發與利用等各類屬性數據、空間數據。

7)遙感數據：覆蓋整裝勘查區的大、中比例尺的遙感數據，也包括相關解譯數據(如解譯的構造線等)。

8)其他數據：風景區、自然保護區、地質公園等相關的各類圖件和成果報告。

不同類型的原始數據(如潛力評價)可能有其他格式(如MapGIS、AUTOCAD等)的圖件，在使用時需要轉換成地理坐標系(西安80/1975年I.U.G.G.推薦橢球)的Shapfile格式文件。

2 系統可實現的功能

圖1為系統的功能模型。

圖1 系統功能模型

1)導入屬性數據：主要包括礦業權設置、礦業權登記兩大類數據導入。礦業權設置數據導入完成系統外電子報盤數據庫中的擬設探礦權、擬設采礦權、已設探礦權、已設采礦權等數據導入；礦業權登記數據導入包括采礦權登記、探礦權登記等數據導入，分別實現無限制直接導入或按整裝勘查區導入，在導入礦業權登記數據時，使用登記數據生成對應的已設礦業權(采礦申請登記生成已設采礦權，勘查項目登記生成已設探礦權)，同時還會自動生成對應的保留類型的擬設礦業權(如已設探礦權保留、已設采礦權保留)。

2)導出屬性數據：主要包括擬設探礦權、擬設采礦權、已設探礦權、已設采礦權的導出，形成符合國土資源部要求的Access格式的電子報盤數據庫，還可以將各類數據導出Excel格式的文件。

3)屬性數據查詢：包括所有類型礦業權數據查詢、擬設探礦權查詢、擬設采礦權查詢、已設探礦權查詢、已設采礦權查詢等用例，查詢結果以表格等形式進行展示。

4)屬性數據更新：包括擬設探礦權、擬設采礦權、已設探礦權、已設采礦權等各類屬性數據的單個、批量或全部修改與刪除等應用。

5)生成空間要素：主要包括整裝查區、擬設探礦權、擬設采礦權、已設探礦權、已設采礦權等類型的要素生成，即使用不同類型的屬性數據(名稱、區域坐標等)生成對應名稱的 Shapefile格式的空間要素。

6)擬設礦業權設置：包括使用已有坐標值生成(手工錄入坐標、導入標準坐標串和自動提點等)、直接繪制要素(根據各種控礦要素在地圖上直接繪制)、參考礦業權繪制(以相鄰已設或擬設探礦權要素的節點或邊為參考，進行自動定位繪制)等多種方式新增擬設礦業權數據(在擬設礦業權表中增加屬性記錄，并在地圖上生成對應的要素)，并自動進行設置合理性分析。

7)擬設礦業權要素修改：定位指定的擬設礦業權(保留、調整、整合、新設等各種類型均可)，參考地質、礦產、物化探異常等背景數據，用鼠標對擬設礦業權空間要素進行直觀、實時、精確的調整(可直接對要素的節點進行移動、增加、刪除等操作)，并可進行設置合理性分析，確認后對應的屬性數據、要素類同步更新。

8)空間數據管理：主要包括圖層管理(導入、移除、移動等)、顯示設置、透明度設置、要素渲染、標注處理、文檔管理等用例，實現對系統內外空間數據的統一管理。

9)空間數據查詢：對每一個空間要素均可以查詢其屬性，實現屬性與空間要素的交互，礦業權數據還可以與其屬性查詢結果進行交互。

10)礦業權空間分析：主要包括要素相關性分析(同一圖層各要素之間、不同圖層要素之間)、擬設礦業權合理性分析、緩沖區分析、疊加分析等，對礦業權與地物化遙等背景信息進行可視的量化分析。其中擬設礦業權合理性分析主要判斷每一個擬設探礦權、擬設采礦權在空間、時間上的設置是否科學合理，例如不能與其他礦業權、禁采區、軍事禁區、保護區、公路、居民地等重疊；是否具備應有一定的成礦背景條件(如物化探異常、潛力評價最小預測區等)。

3 礦業權設置分析

礦業權設置分析的核心是合理性，其實現方式是通過判斷和計算目標礦業權與各類背景空間要素的拓撲關系。一個合理的擬設礦業權應該盡可能多地設置在構造交匯區、物化探異常區、潛力評價最小預測區等成礦有力區域中，同時又避免與其它已設礦業權、禁采區、軍事禁區、自然保護區等排他性要素重疊。參與分析的各類背景數據越多，造成的制約因素就越多，判斷就越復雜。通過與足夠多的要素進行各類空間分析，并結合不同權重對各類評價指標進行計算，最終可以得出一個綜合性、可信度較高的分析判斷結果。

圖2給出了整裝勘查區礦業權設置的分析流程，主要針對矢量格式的空間數據進行分析，柵格數據主要作為背景參考數據。在“一張圖”顯示來自多專題GIS數據的前提下，通過后臺調用嵌入式GIS組件，系統能夠逐個擬設礦業權(采礦權、探礦權)地進行分析，自動分析載入到系統中的每一個圖層是否與當前的擬設礦業權有相交，如果有則分別定量化計算相交的要素與當前擬設礦業權要素之間公共部分(面積、相交面積比、長度等)，并從規則庫中提取相應的規則，為定量化計算結果給予對應的自動化定性解釋，列出所有可能影響擬設礦業權設置的因素，最終由操作人員進行定性判斷。

4 系統實現與測試

4.1 系統實現

以微軟Visual Studio 2008作為可視化開發工具，采用WinForm設計系統圖形用戶界面，使用面向對象程序設計語言C#作為編程語言，采用ADO.NET與數據庫進行通信，基于MVC(模型-視圖-控制器)模式、ArcGIS Engine開發了目標系統，實現了各類屬性數據管理、空間管理、空間數據查詢、空間與屬性交互、擬設礦業權設置、空間數據分析等功能模塊。

4.2 系統測試

在系統開發過程中，使用第一批提交的整裝勘查區礦業權設置方案的真實數據進行測試，在云南等多個省對整裝勘查區礦業權設置編審輔助系統進行了多輪的詳細測試，測試人員涉及編制人員、評審專家、管理人員等各環節的角色；根據測試人中提出的意見、建議對系統進行持續的修改與完善，并再提交測試。測試結果表明它是一款功能靈活、易于操作、適用性很強的軟件系統。

4.2.1 應用實例1

萬事開頭難，而相應的，只要頭開好了，后面的路就會一帆風順。在婚姻理財這個問題上，亦是如此。30年、40年、50年或是一生的幸福生活，在財務方面的保障其實在結婚頭3年可能就已經注定了。

以江西某鎢(銅)多金屬整裝勘查區為例，對整裝勘查區礦業權設置編審輔助系統的使用舉例說明。圖3展示了整裝勘查區內礦業權的設置現狀，其中填充顏色為黃色、邊框為紅色的要素是已設探礦權，而填充紅色、灰色線條的要素為已設采礦權，點狀要素為整裝勘查區內的礦點。可以看出有10礦點已落入已設采礦權或已設探礦權所的區域內，剩余5個礦點較均勻地分布在重點工作區的約75%空白區域內，指示該區域具有較大的礦產資源潛力；另外，一般工作區、找礦遠景區內均有大面積空白區，亦存在很大的礦業權設置空間。

圖2 整裝勘查區礦業權設置分析流程

圖3 整裝勘查區內礦業權分布現狀

圖4顯示了整裝勘查區內擬設礦業權的設置及分布情況，其中粉色為空白區新設的擬設探礦權，淺綠色要素是已設探礦權保留的擬設探礦權；從圖4中可以清楚地看出，設置的礦業權主要集中在重點工作區內(去除已設采礦權后幾乎已經全部覆蓋)，而一般工作區、找礦遠景區還留有很大的設置空間。

圖4 整裝勘查區內擬設探礦權分布情況

圖5展示的是擬設礦業權與其設置依據的空間分布關系。本區主攻礦種的成礦作用與燕山期巖漿侵入作用有關，故將燕山期巖漿巖(黃色面元)和潛力評價工作中圈出的最小預測區(紅色線圈)疊加在礦業權設置圖上。由圖5中表達的信息可明顯看出，礦業權設置方案主要是依據該區成礦地質體、預測工作區的分布規律編制的。區內還有豐富的化學異常、斷裂、禁止區(如風景區)等其他設置依據，因圖面負載較重未全部顯示。

圖5 擬設礦業權與設置依據

圖6為擬設探礦權設置與勘查工作部署關系圖，粉紅色要素為空白區新設探礦權，淺藍色要素為探礦權保留。為滿足整裝勘查的總體工作需求，區內部署了許多具體勘查工作，圖中整裝勘查區邊界外部大的外邊框為將要開展的1∶5萬區域地質礦產調查工作范圍，整裝勘查區內紅色面要素為部署的1∶1萬土壤測量工作，圖6中不同顏色五星狀要素是在多個探礦權區域內部署的鉆孔工作位置。

圖6 擬設探礦權設置與勘查工作部署關系圖

圖7是一個具體的空白區新設類型的擬設探礦權，該圖不僅展示了要素的空間位置，還凸顯了相關設置依據。該擬設探礦權相鄰關系上與其他礦業權無任何交集，空間位置上落入重點工作區內，區內沒有重要的道路(公路)、風景區等；區內落入一個已知礦點，探礦權區塊覆蓋了兩個最小預測區的一部分(其中左側的最小預測區為已設采礦權之外的全部區域)，區內有燕山期巖體，區內還存在對成礦有利的斷裂，并發現與主攻礦種成礦有關的重要元素化學異常。

4.2.2 應用實例2

本節以云南某金多金屬礦整裝勘查區的礦業權設置方案編制為例，對系統加以應用分析。圖8為該整裝勘查區內的擬設探礦權、擬設采礦權的空間分布情況，圖中沒有加載其他分析要素數據，故僅表達了擬設采礦權、擬設探礦權、整裝勘查區之間的相對位置。

圖8 擬設礦業權分布效果

擬設礦業權與工作部署分區數據疊加之后(圖9)，能夠清楚地看到重點工作區的90%區域已被4個擬設探礦權、3個擬設采礦權填充，一般工作區的75%區域覆蓋了5個擬設探礦權、3個擬設采礦權，而找礦遠景區的53%區域分布了8個擬設探礦權、3個擬設采礦權。重點工作區的擬設探礦權3個為已設探礦權調整(2個詳查、1個勘探(勘查區))、1個是高風險的空白區新設，擬設采礦權均為已設采礦權保留(礦種分別為銅礦、鐵礦)；一般工作區內，擬設探礦權有3個為空白區新設、已設探礦權調整1個、已設探礦權保留1個，3個擬設采礦權有1個是空白區新設、2個為已設采礦權保留；找礦遠景區內，擬設探礦權有3個空白區新設、3個已設探礦權保留、2個已設探礦權調整，勘查階段有5個處于普查階段、3個處于詳查階段。

圖9 擬設礦業權在工作部署區內的分布情況

圖10 疊加背景數據后的北衙勘查區內擬設礦業權分布情況

圖11 擬設探礦權坐標調整示意圖

圖11為空白區新擬設的擬設探礦權坐標調整示意圖。圖11中對應位置可見該擬設探礦權與1個金礦最小預測區相交，但僅覆蓋了其一半的面積，不符合資源規劃和礦產資源整合要求。根據專家建議，通過系統即時調整并自動提取區域坐標的功能將該擬設探礦權向左側空白區擴充調整，使得調整后的擬設探礦權區域覆蓋且略大于整個最小預測區(圖中透明交叉線條所示區域為評審專家給出的擬設探礦權建議區域)。

應用系統靈活的空間統計分析模塊，結合地質、物化探等多專題要素綜合研究，可初步得出該整裝勘查區內有利于設置礦業權的相關要素組合。

1)控礦要素。①地層：北衙組的一套碳酸鹽巖是該整裝勘查區內的主要賦礦地層，化學性質活潑，裂隙及層間破碎帶發育，為成礦溶液流通、礦物質聚集和沉淀提供通道或空間[9]；②巖漿巖：該區巖漿巖分正常和鋁過飽和兩類，礦體在空間上多產在石英正長斑巖的上、下接觸帶，說明斑巖(及煌斑巖)在成礦過程中提供了熱源及礦源；③構造：北衙地區主要控巖構造為近南北向的馬鞍山斷裂和隱伏的近東西向斷裂，為規模較大的隱伏型基底斷裂[10]；④次生富集：區內氧化帶較深，原生硫化物在氧化帶中多已淋濾流失，趨于貧化，而金卻在氧化帶中富集。

2)物化探、遙感特征。通過對區內金屬元素的化探異常特征進行分析，發現其金元素異常與北衙金礦礦床套合良好[11]；通過區內磁法測量顯示，全區為一個較大范圍的高磁異常區，其中磁性較強、規模最大的異常與礦(化)段對應；礦區位于遙感地質解譯給出的線、環形構造交匯部位，對該類礦床成礦具有指示意義。

3)礦產資源潛力。該整裝勘查區內開展過礦產資源潛力評價工作，根據成礦條件、成礦概率和找礦信息及相關模型圈定了最小預測區的邊界，優選出11個具有潛力的最小預測區。區內礦床為多礦種、類型各異的礦床，原生礦床以矽卡巖型Au-Fe-Cu礦床為主，兼有斑巖型Au-Cu礦床和熱液脈型Au-Fe-Cu等各類型礦床[12]，除金礦之外，區內及外圍鐵、銅、銀、鉛鋅也具有很好的找礦潛力。

5 結束語

整裝勘查區礦業權設置方案編審輔助系統在全國第二批31片整裝勘查區的編制、評審過程中全面應用，因其易于操作、交互性強、可視化效果好、自動化程度高，得到了編制人員、評審人員及相關專家的認可。檢查發現了坐標錄入錯誤、礦種設置錯誤、跨省、礦業權自相交、礦業權相交、跨層相交、與禁止區相交等一批影響礦業權設置合理性的問題，并由編制人員進行了及時的修改，為避免后續的權益糾紛剔除了隱患。通過該系統與國土資源部開發的電子報盤系統的無縫集成與應用，使得整裝勘查區礦業權設置方案編制、評審、入庫周期縮短了三分之一以上。

本系統的應用和推廣，不僅提高了礦業權設置方案的編審的工作效率，而且有效地保證了各省提交的成果數據質量(數據質量遠遠高于首批整裝勘查區礦業權設置方案數據)。目前，該系統已在全國第三批整裝勘查方案的編制工作中全面推廣應用，并被部分省份應用于轄區內不同級別(省、市、縣級)的礦業權設置方案的編制。

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