地質勘查找礦中GIS技術應用分析

劉晉華

（廣東省地質局第三地質大隊，廣東 韶關 512028）

1 GIS技術的基本原理

GIS技術即為地理信息系統，其是在信息技術、遙感技術與計算技術的有效集成下，基于地理空間數據庫的應用所形成的一種具有數據（特別是對海量數據）采集、存儲、管理、查詢、分析、顯示以及繪圖等功能的現代化技術系統。該技術以LBS（基于位置的服務）為核心，對數據信息實現了多元化處理，并在計算機軟、硬件的支持下，不僅提升了繪圖質量，而且對各圖形實體的描述性數據達到了有序管理的效果，使空間定位更加快速和精準[1]。基于GIS系統組成的分析，從本質上可劃分為數據、軟件、硬件以及過程等若干環節。與此同時，由于GIS系統中植入數據庫與圖像軟件，因此對于所收集到的數據，在經其可視化處理后，可使GIS數據的實用性得到顯著提升，以此為后續工作的開展創造有利條件。

2 基于GIS技術的成礦預測理論

在成礦預測（即成礦遠景區預測）過程中，現代找礦理論為GIS技術的應用基礎，人對地質現象的認識與地質規律的總結為其前提，而“5P”找礦地段定量圈定與地質異常致礦理論則為GIS技術在成礦預測中的基本思想。地質異常致礦理論形成后，針對地質勘查與找礦，隨著實際應用中的驗證和不斷完善，現已發展成一套全新的預測理論體系，其認為礦床產出的最有利地段為物質組成、結構、構造或成因序次上與周邊環境差異明顯的地質體或地質體組合。基于地質異常致礦新思路的應用，以圈定和研究不同類型與尺寸的地質異常為途徑，以高新信息處理技術與非線性科學為基本手段，在與工業礦體逐漸逼近的情況下，所形成的一種對礦體進行定量預測的方法稱為地質異常礦體定位預測，并且將其歸納為“5P”地段的定量圈定。基于GIS的成礦預測模型，其以“5P”找礦地段的定量圈定為主要目的，而就其本質來說，實則是對不同形式、不同比例的地質工程信息和處于單一、組合或綜合狀態的地質信息以及地質找礦信息的組合、匹配、疊加、篩選、融合與處理分析的過程。對于成礦預測的具體過程，在GIS技術的支持下，目前常用方法包括聯想求異法、信息量計算法以及證據權重法3種形式。基于文章篇幅的考慮，本文以證據權重法為論述對象就成礦預測過程進行簡要分析。作為一種地學統計方法，證據權證法以統計分析模型為運用，對成礦預測主要是通過疊加分析與礦產形成有關的地學信息來實現。在該方法中，每一種地學信息均被視為成礦預測的一個證據因子，并且在實際操作過程中對于每個因子的權重值是通過其對成礦預測的貢獻來確定。

例如在某個勘查區中，假設將該區域以等面積形式劃分為M個單元，其中有礦單元為B個。此時，任意一個證據因子的權重可定義下式1與2：

式中：W+為證據因子存在區的權重值；W-為證據因子不存在區的權重值；A、分別為因子存在與因子不存在的單元數。

注：當某區域原始數據丟失時，其權重值為0。

證據權重法運用過程中，對證據因子之間相對于礦點分布，要求必須滿足條件獨立。在證據因子數量為時，如若其關于礦點均表現為條件獨立，勘查區任一單元k為礦點的機率O則可表示為下式3：

然后，通過下式4便可求出后驗概率：

最后，在將后驗概率求出后，即可以此為依據對找礦遠景區進行分析和判定。

3 基于GIS技術的成礦預測步驟及內容

（1）數據采集和整理。數據采集與整理為成礦預測過程的必要性任務，其為后續工作的前提與基礎，主要包括數字資料、圖件資料、文字資料、物化探資料以及野外原始資料的獲取。一般情況下，基礎數據庫資料的收集主要涉及區域地球化學數據庫、礦產地數據庫等多項內容。

（2）建立空間數據庫。在礦產預測過程中，對于所需信息的提取，必須以基礎數據庫中數據資料為依據的同時做進一步處理。其中，遙感、物探及化探資料可將原始數據利用計算機處理后將綜合信息數據庫直接形成，而地質類數據則須以人工方法為依靠進行標圖建庫。一般情況下，空間數據庫的建立主要有礦產預測圖數據庫、成礦規律圖數據庫、變質構造圖數據庫、大地構造圖數據庫、巖性構造數據庫、典型礦床數據庫、物探（或化探、遙感）綜合異常圖數據庫以及物理（或化學、遙感）推斷地質構造圖數據庫等。

（3）空間分析。①區域成礦地質背景的空間分析。基于GIS空間分析技術的運用，在相當于Ⅲ、Ⅳ級構造單元的地域上，根據地質信息、遙感信息、地物地化等基礎空間數據以及經數據處理后所形成的中間型空間數據，通過對地域性地質因素、地球物理場、地球化學場等空間以及諸區域性要素與研究區成礦作用及其產物空間的對比分析，以此建立與研究成礦作用有關，且由各類信息綜合標定的區域地質建造構造的空間數據表達。②成礦及控礦因素、成礦和標志的空間分析。基于GIS空間分析技術的運用，在相當于Ⅳ、Ⅴ構造單元的區域上，根據地質信息、遙感信息、地物地化等基礎空間數據以及經數據處理后所形成的中間型空間數據，通過對成礦遠景區的成礦及控礦地質因素、地物地化、遙感與重砂等空間以及諸要素與研究區成礦作用及其產物空間的對比分析，以此建立與研究區成礦作用有關，且由各類信息綜合標定的成礦遠景區地質建造構造的空間數據庫表達。

（4）成礦預測。在上述分析和確定成礦及控礦因素綜合信息特征基礎上，總結出區域性找礦標志組合，或通過對地質、物、化探數據進行成礦信息的提取，總結出直接、間接的找礦標志，再利用一定的數學模型進行成礦有利信息圖層的綜合計算，進而用來圈定成礦遠景區，形成初期成礦預測圖。

在圈定靶區后，通常還需在野外實施現場驗證，以預測結果為依據將工作部署圖編制出來后，將進一步的工作部署建議與驗證方案提出。需要注意的是，在成礦預測過程中，GIS所起作用雖然極為重要，但是系統本身也只能當作成礦預測的工具，并不能代替用戶決策，而是需通過地質人員對GIS預測圖件加以認識和解釋后方可形成最終的成果圖形成。

4 結語

在現代地質勘查找礦中，GIS技術的應用在簡化成礦預測過程的同時有效提升了預測水平與效率，增強了找礦工作效能，實現了具有科學性、實用性與經濟性的找礦體系的建設，很好的滿足了礦產資源開發的實際需求。