3S技術(shù)在地質(zhì)資源勘查中的應(yīng)用探析

丁勇勇

安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心

摘要：本文對(duì)3S技術(shù)的特點(diǎn)與基本構(gòu)成進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，基于其應(yīng)用原理，深入分析3S技術(shù)在地質(zhì)資源勘查中的作用。以此為前提，分別介紹GIS技術(shù)、RS技術(shù)、GPS技術(shù)在地質(zhì)資源勘查中的具體應(yīng)用，旨在全面提高地質(zhì)資源勘查效果，并為相關(guān)工作的開(kāi)展提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù);地質(zhì)資源;資源勘查

經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展使得國(guó)家對(duì)于地質(zhì)資源的需求量不斷增加，在此形勢(shì)下，與之對(duì)應(yīng)的地質(zhì)資源勘查技術(shù)也得以創(chuàng)新。3S技術(shù)的持續(xù)性進(jìn)步為地質(zhì)資源勘查工作系統(tǒng)化提供了堅(jiān)實(shí)保障，在地質(zhì)勘查、模型分析、地圖繪制等多個(gè)方面均有體現(xiàn)。

一、3S技術(shù)

3S技術(shù)的基本構(gòu)成為地理信息系統(tǒng)（DIS）、衛(wèi)星遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS），是三種技術(shù)的總稱(chēng)[1]。其中，地理信息系統(tǒng)通常被應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析中，遙感與全球定位系統(tǒng)則被應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)的收集、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中。地理信息系統(tǒng)的有效應(yīng)用是以計(jì)算機(jī)軟件與硬件為基礎(chǔ)的，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的查詢(xún)、存儲(chǔ)、處理。依照實(shí)際需要，針對(duì)目標(biāo)進(jìn)行時(shí)空建模，開(kāi)展精準(zhǔn)全面的建模分析，保證對(duì)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)化描述，將原有的復(fù)雜空間問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^(guān)性問(wèn)題。

全球定位系統(tǒng)作為一種空間導(dǎo)航系統(tǒng)，需要借助無(wú)線(xiàn)電定位系統(tǒng)來(lái)發(fā)揮作用。其基本組成為衛(wèi)星、監(jiān)控站、其他相關(guān)設(shè)備，具有全天候的特點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)均可使用。全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用則可快速精準(zhǔn)的確定目標(biāo)位置，利用衛(wèi)星技術(shù)加以分析，能夠及時(shí)找出待定點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信息的深入分析，以此構(gòu)建地面高程模型。

衛(wèi)星遙感技術(shù)使用的運(yùn)載工具多種多樣，較為常見(jiàn)的包括衛(wèi)星、飛機(jī)。在實(shí)際勘查期間，無(wú)法直接接觸勘查目標(biāo)，通過(guò)傳感器便可對(duì)目標(biāo)的電磁波信息進(jìn)行全面收集。依照數(shù)字分析法、物理法等，明確目標(biāo)的具體分布、性質(zhì)特點(diǎn)、動(dòng)態(tài)變化等。尤其是針對(duì)部分面積較大的勘查目標(biāo)而言，由于其周?chē)h(huán)境相對(duì)復(fù)雜，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)可準(zhǔn)確獲取目標(biāo)參數(shù)，達(dá)到有效識(shí)別的目的。

三種技術(shù)在空間信息采集、動(dòng)態(tài)分析等方面均存在著各自特點(diǎn)，互補(bǔ)性較強(qiáng)，這就使得3S技術(shù)開(kāi)始向著集成化方向發(fā)展。該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用在一定程度上反映了空間信息技術(shù)和環(huán)境科學(xué)的基本方向，在環(huán)境保護(hù)、資源開(kāi)發(fā)與利用、環(huán)境污染治理等方面均有所體現(xiàn)。其中，GPS技術(shù)的主要應(yīng)用方向，是對(duì)目標(biāo)物空間進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并確定不同事物對(duì)地表邊界的覆蓋情況。RS技術(shù)通常應(yīng)用在快速截取捕捉對(duì)象本身及其相應(yīng)的環(huán)境信息，監(jiān)察地表出現(xiàn)的多種變化，并及時(shí)更新GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。而GIS技術(shù)作為3S技術(shù)核心，應(yīng)用中利用空間信息平臺(tái)，綜合處理RS、GPS和其他來(lái)源的時(shí)空信息，并進(jìn)行集成管理、動(dòng)態(tài)存取，同時(shí)還可利用并數(shù)據(jù)挖掘、空間分析對(duì)需要和有用的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，可為科學(xué)決策和計(jì)劃制定提供有效可靠的依據(jù)。

二、3S技術(shù)發(fā)展

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，DIS、RS和GPS技術(shù)在應(yīng)用中被緊密聯(lián)系起來(lái)，形成“3S”，以一體化形式存在，這種應(yīng)用方式的前景更加廣闊。將RS、GIS、GPS技術(shù)作為基礎(chǔ)，連接有關(guān)的部分，可構(gòu)建全面的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息和環(huán)境信息的快速、精準(zhǔn)收集、整理與更新。

我國(guó)從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，將開(kāi)發(fā)信息資源作為現(xiàn)代化建設(shè)的一部，國(guó)家相關(guān)部門(mén)也通過(guò)大力支持和推動(dòng)，為信息技術(shù)發(fā)展提供更多幫助，并在九五科技規(guī)劃中將3S技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)項(xiàng)目。而隨著我國(guó)信息高速公路建設(shè)計(jì)劃的正式啟動(dòng)后，3S技術(shù)發(fā)展更加快速，現(xiàn)階段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于民用和商業(yè)領(lǐng)域，尤其是GPS技術(shù)，而我國(guó)的RS技術(shù)應(yīng)用方面目前也處于世界先進(jìn)水平。

三、3S技術(shù)在地質(zhì)資源勘查中的意義

經(jīng)過(guò)GIS、RS、GPS技術(shù)的有機(jī)結(jié)合后，逐步形成一個(gè)互補(bǔ)統(tǒng)一整體。在實(shí)際使用過(guò)程中，三種技術(shù)相互獨(dú)立，但又存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。RS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)樣本的完整提取，GIS技術(shù)對(duì)提取出的數(shù)據(jù)信息展開(kāi)全面分析。在實(shí)行比對(duì)、整合、處理分析后，實(shí)行信息篩選。而GPS技術(shù)則能保證對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位，明確地質(zhì)資源位置及其分布情況。通過(guò)將三種技術(shù)的科學(xué)融合，能夠?yàn)榈刭|(zhì)資源勘查工作的進(jìn)行提供可靠依據(jù)。

3S技術(shù)的應(yīng)用，切實(shí)提升了地質(zhì)資源勘查的質(zhì)量與效率，便于地質(zhì)資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與利用，防止出現(xiàn)由于不當(dāng)開(kāi)采等造成的地質(zhì)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。尤其是在近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的顯著進(jìn)步，GIS、RS、GPS技術(shù)也得到了持續(xù)創(chuàng)新。研發(fā)人員制定了明確的技術(shù)操作流程，以此從整體上提高3S技術(shù)的利用率與實(shí)用性，開(kāi)展科學(xué)合理的地質(zhì)資源勘查工作。相對(duì)于傳統(tǒng)的3S技術(shù)而言，優(yōu)化過(guò)后的3S技術(shù)簡(jiǎn)化了操作程序，減輕了工作人員的任務(wù)量，降低工作難度。在保證勘查數(shù)據(jù)合理的同時(shí)，為地質(zhì)資源勘查提供了便捷。

四、3S技術(shù)在地質(zhì)資源勘查中的應(yīng)用

（一）GIS技術(shù)

GIS屬于用于管理地理信息的軟件系統(tǒng)，能夠通分門(mén)別類(lèi)科學(xué)管理多種地理信息，同時(shí)利用該項(xiàng)技術(shù)還可進(jìn)行重新組合、多次分析，相關(guān)人員可對(duì)信息進(jìn)行查詢(xún)、修改、輸出和更新等操作。該技術(shù)具有“可視化”功能，借助計(jì)算機(jī)屏幕可將全部信息較為真實(shí)的展現(xiàn)于地圖中，使得相應(yīng)數(shù)據(jù)、信息以可視化狀態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)，并直觀(guān)表示信息的規(guī)律與分析結(jié)果，以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方式顯示相應(yīng)信息變化。可被廣泛應(yīng)用在資源調(diào)查、區(qū)域規(guī)劃、作物估產(chǎn)、地質(zhì)資源勘查和災(zāi)害監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

GIS技術(shù)在地質(zhì)資源勘查中的應(yīng)用主要包括以下幾方面：1.地質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)。通過(guò)地質(zhì)資源規(guī)劃、管理的有效結(jié)合，推動(dòng)地質(zhì)資源勘查向著全自動(dòng)化方向發(fā)展。保證對(duì)地質(zhì)資源信息的全面管理，從而提高數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量，為后續(xù)工作的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ);2.地質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)。此環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在創(chuàng)建基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、分析資源信息、綜合定量圈定與評(píng)價(jià)幾個(gè)方面。其中地質(zhì)資源基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的主要構(gòu)成為地理數(shù)據(jù)庫(kù)、地球物理數(shù)據(jù)庫(kù)與遙感數(shù)據(jù)庫(kù)，有利于實(shí)現(xiàn)有效的資源信息提取。上述環(huán)節(jié)完成后，工作人員可對(duì)相應(yīng)信息實(shí)行集成化利用。而綜合定量圈定的主要目的為評(píng)價(jià)地質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)潛力;3.資源預(yù)測(cè)。整合并分析地質(zhì)資源數(shù)據(jù)，明確地質(zhì)資源所在位置及基本屬性。該技術(shù)能夠綜合不同學(xué)科進(jìn)行數(shù)據(jù)整合與處理，不受區(qū)域限制。借助多個(gè)空間模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)資源信息的有效預(yù)測(cè)[2]。

在此期間，工作人員應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：合理布置勘查點(diǎn)。參照當(dāng)?shù)氐匦巍⒌孛驳龋鶕?jù)勘查所得的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建直觀(guān)有效的數(shù)據(jù)模型。明確其中要點(diǎn)后，制定針對(duì)性方案;確保工作開(kāi)展的科學(xué)性。創(chuàng)建信息管理系統(tǒng)，保證勘查結(jié)果的精準(zhǔn)度與可靠性。與此同時(shí)，積極開(kāi)展資源評(píng)價(jià)工作，根據(jù)GIS技術(shù)處理所得的結(jié)果，及時(shí)更新地質(zhì)資源信息。由于地質(zhì)資源勘查工作開(kāi)展難度相對(duì)較大，相應(yīng)工作人員務(wù)必保證勘查的有效性，統(tǒng)一處理各項(xiàng)信息，努力將地質(zhì)資源的利用率最大化。工作人員也應(yīng)不斷提升自身專(zhuān)業(yè)水平，強(qiáng)化工作能力。

（二）RS技術(shù)

RS技術(shù)指的是從高空或者是外層空間捕獲來(lái)自地球表層物品放射的電磁波信息，同時(shí)利用信息掃描、圖像攝影、信息傳輸和數(shù)據(jù)處理等，對(duì)地表各類(lèi)地物和現(xiàn)象進(jìn)行控測(cè)與識(shí)別。在不與目標(biāo)物直接接觸前提下，于飛遙感平臺(tái)上，利用使用光學(xué)或電子光學(xué)設(shè)備接受地面物體電磁波信號(hào)，再采用圖像膠片等形式進(jìn)行記錄，傳輸至地面接受中心，經(jīng)過(guò)處理、分析后，可為資源勘探、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供有效參考。

在巖層類(lèi)型分析過(guò)程中，RS技術(shù)的應(yīng)用可明確巖石的光譜反射特性與對(duì)應(yīng)的影像差異。由于巖石在不同條件下形成的形狀也不盡相同，有必要借助RS技術(shù)有效識(shí)別巖石類(lèi)型。除此之外，巖石光譜反射率往往會(huì)受到礦物顆粒與粗糙度的影響粗糙度較低則反射率高、粗糙度高則反射率較低。且?guī)r石表面濕潤(rùn)度越高，則反射率越低。

RS技術(shù)可幫助工作人員精準(zhǔn)獲取地表淺層物質(zhì)的相關(guān)特征，經(jīng)過(guò)合理分析后，得出深層地質(zhì)情況。在遙感圖像中有效識(shí)別各構(gòu)造成分，以此保證其形態(tài)特征、分布規(guī)律分析的精準(zhǔn)性。要求有關(guān)人員以構(gòu)造輪廓及區(qū)域構(gòu)造為基礎(chǔ)，注重構(gòu)造的代表性，對(duì)其實(shí)行分層解釋。在礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，同樣會(huì)涉及到該技術(shù)的使用。遙感影像信息通常具有較高的分辨率，根據(jù)遙感影像中的相應(yīng)信息，工作人員可確定植被的覆蓋位置。包括地質(zhì)資源分為地區(qū)中的各項(xiàng)信息，例如地貌地形、地質(zhì)災(zāi)害等。

在地質(zhì)找礦環(huán)節(jié)中，RS技術(shù)也會(huì)得到應(yīng)用。借助該技術(shù)在大量的數(shù)據(jù)信息中準(zhǔn)確提取出所用數(shù)據(jù)，依照蝕變礦物不同的數(shù)據(jù)變化，確定信息強(qiáng)度。針對(duì)已經(jīng)確定下來(lái)的礦床分布區(qū)域，提取重要信息。在此過(guò)程中如若發(fā)現(xiàn)異常信息數(shù)據(jù)，可采用建模標(biāo)記的方式，借助三維遙感地質(zhì)找礦模型，便于后續(xù)地質(zhì)資源開(kāi)發(fā)工作的進(jìn)行。蝕變信息提取方式中，最為常見(jiàn)的包括波譜夾角法、比值法、主成分分析法等。

（三）GPS技術(shù)

GPS系統(tǒng)主要由空間、地面控制以及用戶(hù)設(shè)備三部分組成，GPS技術(shù)能夠快速、精準(zhǔn)提供點(diǎn)、線(xiàn)、面要素三維坐標(biāo)及相關(guān)信息，便于進(jìn)行全天候、高精度和自動(dòng)化的對(duì)多方面動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行勘測(cè)，能夠被廣泛應(yīng)用在軍事、民用交通導(dǎo)航、地質(zhì)測(cè)量、土地利用調(diào)查等不同領(lǐng)域。

在我國(guó)地質(zhì)資源勘查過(guò)程中，常見(jiàn)的定位系統(tǒng)包括GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要組成為控制段、空間段、用戶(hù)段[3]。相對(duì)于其他的定位技術(shù)而言，衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以不受天氣因素的影響，在數(shù)據(jù)獲取方面更具精準(zhǔn)性與時(shí)效性。借助該技術(shù)可對(duì)工作人員的具體位置、地質(zhì)資源所在處進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并配合其他技術(shù)手段一同使用，將地質(zhì)資源分布區(qū)域相關(guān)信息傳輸至指揮中心，方便工作人員制定防災(zāi)減災(zāi)措施。

GPS技術(shù)作為一種空間定位技術(shù)，使用特點(diǎn)較明顯，例如精度高、速度快、操作簡(jiǎn)便等，一般在地形測(cè)量、地籍測(cè)繪、工程測(cè)量中均有體現(xiàn)，并支持三維定位。相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)而言，GPS技術(shù)下的勘查結(jié)果目標(biāo)較少，在數(shù)據(jù)處理方面更具便捷性。GPS技術(shù)可勘查范圍較大，最終得出的勘查結(jié)果較全面，能夠減少測(cè)量工作的環(huán)節(jié)，降低了其成本支出。通過(guò)利用該技術(shù)，可將原本的靜態(tài)測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)測(cè)量。依照精度、外界條件的不同進(jìn)行分類(lèi)，GPS技術(shù)可分為手持式測(cè)量技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)。在此過(guò)程中工作人員應(yīng)注意，GPS信號(hào)無(wú)法達(dá)到井下，為了保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性，需采取相應(yīng)的處理措施。

五、結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在地質(zhì)資源勘查中應(yīng)用到3S技術(shù)，能夠在保證勘查結(jié)果精準(zhǔn)性的基礎(chǔ)上，大幅減輕工作人員的任務(wù)量，提升地質(zhì)資源勘查的質(zhì)量與效率。要求相關(guān)人員合理運(yùn)用并創(chuàng)新3S技術(shù)，針對(duì)資源勘查中的所用的地質(zhì)資料信息實(shí)行全面收集、存儲(chǔ)、處理與分析。

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