基于地面綜合物探法的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)

趙立瑰

（浙江省隧道工程公司，浙江 杭州 310000）

1 基于地面綜合物探法的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)硬件部分，是建立在地面綜合物探法的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的，是以微信息采集器為核心，對(duì)礦山地質(zhì)的物理信息進(jìn)行采集，能夠識(shí)別礦山的巖石標(biāo)本以及物性參數(shù)，并且融合了地面綜合物探法中地震法與磁法的采集器。微信息采集器本質(zhì)上是一個(gè)多功能模塊聯(lián)合工作的高度集成采集端，能夠?qū)崿F(xiàn)地面綜合物探法中全部的信息采集能力，能夠?qū)崿F(xiàn)巖石標(biāo)本采集、地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)整合等[2]。微信息采集器整體結(jié)構(gòu)包括PLC控制單元、GPS定位芯片、YUH采集芯片、識(shí)別數(shù)據(jù)集成器等。

礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)過(guò)程是在WHR手持式數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)器中實(shí)現(xiàn)的，WHR手持式數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)器具備特定預(yù)測(cè)功能的換算芯片以及多功能計(jì)算器，其主要結(jié)構(gòu)包括核心預(yù)處理RTHY-500-Ι芯片、多項(xiàng)識(shí)別預(yù)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)連接模塊等。在WHR手持式數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)器中導(dǎo)入了地質(zhì)體定位模擬器，能夠?qū)ξ⑿畔⒉杉髦械臄?shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)模擬，將地面綜合物探法所有能采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾整合，同時(shí)還兼?zhèn)淞薘FID讀寫功能，能夠通過(guò)手動(dòng)輸入的方式進(jìn)行修訂，并且可以支持多種數(shù)據(jù)模式協(xié)議如ISO18000-6C、ISO 18000-6B等。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)首先要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行條件約束，避免出現(xiàn)綜合物探法勘查數(shù)據(jù)相互干擾，考慮到礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)是手持式系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中使用的微信息采集器采集到的數(shù)據(jù)比較混亂，基本包含了綜合物探法所能采集的全部信息，為了方便進(jìn)行預(yù)測(cè)可以將數(shù)據(jù)分為地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)與其他物理數(shù)據(jù)，分別標(biāo)記為X、Y，地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)用TX表示，其他物理數(shù)據(jù)用TY表示，這樣數(shù)據(jù)識(shí)別過(guò)程中可以將地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)篩選出來(lái)，用公式表示為：

公式中：uxy表示采集的全部數(shù)據(jù)集；T表示帶有向量預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)；條件約束過(guò)程如下：

如果uxy＜TX時(shí)，那么定義uxy=Tmin

如果uxy＞TX時(shí)，那么定義uxy=TMAX

如果TX=0時(shí)，那么定義uxy為無(wú)效數(shù)據(jù)

如果TX=1時(shí)，那么定義uxy為預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)

針對(duì)礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)，已經(jīng)使用條件將地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)篩選出來(lái)，通過(guò)識(shí)別機(jī)制將地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)的分布類型進(jìn)行確認(rèn)，一般情況下，比較常見(jiàn)的地質(zhì)體定位分為兩種：一種是數(shù)據(jù)類集中的Weibull（綜合物探法中磁法數(shù)據(jù)），另一種是定位性坐標(biāo)類的Log-Normal（綜合物探法中地震法數(shù)據(jù)），通過(guò)概率計(jì)算法對(duì)礦山地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)預(yù)測(cè)推演，經(jīng)過(guò)假設(shè)預(yù)測(cè)推演發(fā)現(xiàn)，兩種類型的礦山地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，因此假設(shè)預(yù)測(cè)推演能夠得到基本預(yù)測(cè)變量，為了保證預(yù)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，利用斯米洛夫檢驗(yàn)方法進(jìn)行假設(shè)預(yù)測(cè)檢驗(yàn)，使用累計(jì)分布函數(shù)對(duì)礦山地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)過(guò)程為：，其中F(x)表示的是礦山地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)待檢驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果，F(xiàn)xy(x)表示預(yù)測(cè)有效值，T0表示全部有效數(shù)據(jù)量，F(xiàn)xy(y)表示預(yù)測(cè)執(zhí)行數(shù)據(jù)，F(xiàn)(y)表示預(yù)測(cè)檢驗(yàn)有效值，也測(cè)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量表示為：

公式中：Rxy表示檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。設(shè)定預(yù)測(cè)深度為α，預(yù)測(cè)樣本數(shù)量個(gè)數(shù)為n，根據(jù)條件約束的坐標(biāo)個(gè)數(shù)得到預(yù)測(cè)限制參數(shù)值為，經(jīng)過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)ΜF(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行類別化處理，利用兩種數(shù)據(jù)的集合走向?qū)ΜF(xiàn)有的數(shù)據(jù)走向進(jìn)行方向定位以及數(shù)據(jù)集中量預(yù)測(cè)，通過(guò)可靠度函數(shù)得到礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)結(jié)果：

公式中：f(T)表示礦山地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)的走向；R(T)表示礦山地質(zhì)體定位數(shù)據(jù)的集中程度，上述預(yù)測(cè)過(guò)程囊括了綜合物探法中全部的定位數(shù)據(jù)，礦山地質(zhì)體定位走向與定位數(shù)據(jù)集中需要使用綜合物探法數(shù)據(jù)進(jìn)行反向檢驗(yàn)，結(jié)果與現(xiàn)有數(shù)據(jù)相同說(shuō)明準(zhǔn)確，否則重新進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證本文設(shè)計(jì)的基于地面綜合物探法的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)的有效性，實(shí)驗(yàn)選擇一種傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)與本文系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，以某礦山為實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)地質(zhì)體定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為保證實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性，保證在相同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

表1 兩種系統(tǒng)效率實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

通過(guò)上表可以發(fā)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)的基于地面綜合物探法的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)在效率方面明顯高于傳統(tǒng)系統(tǒng)，說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具備極高的有效性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于地面綜合物探法的礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中，能夠更好的發(fā)揮綜合物探技術(shù)在定位預(yù)測(cè)工作中深度勘探與高分辨率的優(yōu)勢(shì)。想要進(jìn)一步將這一技術(shù)在礦山地質(zhì)體定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步研究，進(jìn)一步提升定位預(yù)測(cè)系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。