地質礦產勘查領域中3S技術的應用研究

許 飛

（山東省第五地質礦產勘查院，山東 泰安 271000）

在礦山施工過程中，因山體結構改變、廢礦渣傾倒等各類因素引起的地質問題給周邊地區的居民、環境造成了極大的危害，甚至會造成山體滑坡、塌方等災害，嚴重影響了周邊居民的人身安全和財產安全，并影響了經濟的健康發展。地質礦產勘查是針對礦山各類地質問題提前進行勘查、預警、治理的第一措施，隨著現代化信息技術的發展與應用，融合了計算機技術、互聯網與大數據的3S技術是目前勘查、檢測技術領域最受歡迎的技術，隨著國家和相關部門對地質災害治理的重要性認識不斷提高，對3S技術等現代化科技在地質礦產勘查領域中的應用也越來越重視，3S技術的應用能在地質礦產勘查中提供精確數據，并通過相關工作人員對數據的分析與評估，對地質礦產區域進行科學化管理，減少地質災害的發生，保障礦山周邊地區居民、財產的安全性。

1 3S技術的概述與發展

1.1 3S技術概述

3S技術是GIS、GPS、RS的總稱，其中，GIS是指地理信息系統，是通過與計算機技術相結合，建立、更新地理數據庫的相關技術，可以通過存儲、共享、處理、查詢等主要功能來實現地理信息數據化；GPS是指全球定位系統，是使用無線定位系統對目標進行實時定位，發揮導航作用，從而明確目標物體在地表的動態情況。RS是指衛星遙感技術，是通過衛星、飛機、無人機等工具進行高空探測，并通過傳感器電磁波將收集到的數據進行傳輸，并使用物理法、數值解析法等對數據進行處理，并將數據轉化為虛擬3D地理模型，從而對地面環境分布與變化明確掌握，特點是探測面積大、可探測較為負責環境與地形；三者具有相互支持的作用，RS技術、GPS技術將對地面環境信息捕捉、監視過程中產生的數據共享給GIS系統，通過三大系統對地面數據的共同分析、處理，獲得較為完善的地面環境信息，加強對地面環境動態性信息的了解與掌握。因此，促進了三大系統的綜合利用與集成化發展，促進全面化的環境勘查、利用、治理。

1.2 3S技術的發展

我國將信息資源開發正式錄入現代化建設發展戰略中已有四十年左右的發展歷史，在國家政策的大力支持與推動下，3S技術作為國家重點發展項目，經過不斷發展，我國信息技術的發展速度在世界名列前茅，尤其是RS技術和GPS技術，現已廣泛應用于多個領域中[1]。科技的發展與勘查工作發展需求下，促進了GIS技術、GPS技術與RS技術的集成化發展，隨著三大技術的緊密結合，使地質礦產勘查領域的發展前景更加廣闊。以3S技術為基礎，構建綜合性的技術系統，促進勘查工作中對地理、環境信息的收集、整理。

2 地質礦產勘查中存在的問題特性

2.1 地質礦產勘查具有多樣性

地質礦產勘查工作是在保護生態環境的基礎上，了解并掌握當地環境、地質狀態與變化，從而起到保護地質環境與生態環境的目的。在這項工作中，因需要勘查的地質礦產類型較多，不同地性、環境所需要的勘查技術和處理方式也不同，勘查流程也有區別，因此，地質礦產勘查具有多樣性的特點。地質與環境的多樣性也代表了不同地質具有其個性化特點，使勘查工作過程中存在一定的變化性，會直接影響到不同地質礦產勘查工作的難易度，從而影響地質勘查工作中的協調性。

2.2 地質礦產勘查具有復雜性

根據地質礦產勘查工作內容與勘查數據進行分析，地質結構和礦產資源類型較為復雜，同時也存在交通環境復雜現象。在進行勘查規劃工作時，因當地地質結構和礦產資源具有復雜性特點，存在對規劃與系統設計工作難度大、內容復雜現象。在以保護生態環境工作為主要目的實際勘查工作中，因勘查中具有復雜性特點，會影響勘查工作前期規劃與勘查系統的規范性設計。

2.3 地質礦產勘查具有不定性

在實際地質礦產勘查時，因當地地面環境、磁場的影響，會引起探測設備在勘測、測量過程中出現勘測數據不準確的問題。當進行地質勘查時出現天氣、氧氣濃度、氣壓等方面的變化，例如在海拔較高的區域進行勘測，可能會造成勘測人員身體上的不適，從而影響到勘測人員的工作質量[2]。因此，當在地質礦產勘測中出現不定性變化時，勘測人員應及時采取應急措施，調整、優化勘測規劃。

3 地質礦產勘查領域中3S技術的作用

3S技術是GIS技術、RS技術和GPS技術結合性發展的結果，但因各項技術特點不同、具體功能也具有差異性，因此，將對3S技術進行個體性分析。

3.1 地質礦產勘測領域中GIS技術的作用

（1）對地質礦產資源信息數據集中化管理。GIS技術具有對高速處理數據特點，通過GIS對地質礦產資源的采集與整理，將地質礦產資源信息數據進行集中化管理，從而提高地質礦產資源信息數據處理的質量與速度，更方便、直觀的了解地質信息，并實現不同區域地質礦產信息的關聯性。

（2）對地質礦產資源綜合評估。根據GIS技術對各類地質信息大數據的綜合利用，包括地理數據庫、GPS數據庫、RS數據庫、地質礦產數據庫、化學數據庫和物理數據庫等相關信息，能實時從綜合數據庫中提取評價工作中需要的各類信息，并通過對各類地質礦產資源的集中化管理，對地質礦產資源的評價工作提供了較為完善的評價依據。

3.2 地質礦產勘測領域中RS技術的作用

（1）對礦區地質結構的識別性提高。RS技術應用與地質礦產勘測領域中，通過對捕捉礦區數據的分析、識別、處理與標繪，得出捕捉對象的形態、構造、組合與分布，從而知道礦區的地質成因。并通過對礦區多時段、多波段信息的收集與對比，分析并掌握礦區地質結構。

（2）有利于尋找礦藏。礦山中普通巖土物質與礦物質的數學變換數據或者兩者之間的吸收光譜段變量是不同的，而RS技術能通過這兩點具有差異性的量化信息有效區分出普通巖土和礦物質的區別之處，并通過對已知礦點分布的掌握與信息分析，建立RS地質尋礦模型，并標記異常信息，分析礦藏所在區域。

（3）對礦區生態環境實時檢測。RS技術具有勘測涵蓋面積大、勘查信息量大等特點，能多維度分析勘查面積內的資源、環境信息，從而通過對礦區資源信息和周邊環境信息的掌握，分析前者對后者的影響原因和可能造成的影響，從而起到保護周邊生態環境的作用。

3.3 地質礦產勘測領域中GPS技術的作用

GPS技術具有對三維圖像坐標的位置、空間、時間實時共享的作用，能不間斷的為勘查人員提供以上信息，從而節省了勘測環節，提高了勘測速度，并降低了勘測成本，為勘測人員減輕了工作強度。

4 地質礦產勘查領域中3S技術的應用分析

因3S技術中各項技術特點不同、具體功能也具有差異性，因此，將對地質礦產勘查領域中3S技術的應用進行個體性分析，從而促進3S技術在地質礦產勘查領域中的綜合利用。

4.1 地質礦產勘查中GIS技術的應用分析

（1）對地質演變進行分析、預測。GIS技術是在進行空間采樣時通過對空間內大量信息綜合采集、處理，從多個維度的角度進行對采集信息分析處理，從而對地質礦產活動更加明確，不僅能夠對地質礦產資源進行勘查，同時也可以根據各項數據的分析與處理模擬勘查區域的地質演變。

（2）對礦區、礦點預測。GIS技術通過對采集信息的分析計算出成礦區域，并對該區域內的各類資源數據進行處理分析，對可能出現礦產資源的異常地質區域進行標注，通過對已知礦點結構的分析，找出標注區域與礦點的關聯性。建立找礦模型后，對礦區各類數據產生的信息進行篩選，將無關聯信息篩選掉，并將剩下信息建立新數據層。

4.2 RS技術在地質礦產勘查中的應用

RS技術根據不同的地質使用的方法和模型也不相同。有色、線、環、塊、帶五大要素尋礦法，也有通過對礦源場進行遙感信息采集、處理方式，找出成礦節點后通過節點區域異常信息尋找新的礦產資源。總體來說，是對當前區域成礦規律分析后建立尋礦模型的過程。

4.3 GPS技術在地質礦產勘查中的應用

根據GPS技術對空間、位置等信息實際檢測的作用，在地質勘查中對信息的實時更新、共享與定位都具有重要作用，能對天氣變化實時掌握，對勘查位置準確定位，減少地質礦產勘查工作受環境不定性因素的影響，從而提高地質礦產勘查數據的精確性。

5 結語

綜上所述，3S技術在地質勘查應用中具有多方面的作用。地質礦產資源的開發和利用，對原生態環境資源造成了一定的破壞，并且環境后期修復工作艱難，而地質礦產勘查中3S技術的應用則有利于實時掌握當地生態環境，對環境修復、治理工作也有較大作用。在地質礦產資源開發中，3S技術也有利于資源開發管理工作的加強，促進地質礦產資源的合理開發、礦渣的合理存放，并對開礦過程中產生的垃圾做好分類工作，從而減低地質礦產資源開發對當地土壤、水源造成的污染，促進地質礦產勘查領域的發展。