基于GIS的地質礦產資源勘查前景分析

朱智民，張子露

（1.江西有色地質勘查四隊，江西 景德鎮 333000；2.江西有色地質礦產勘查開發院，江西 南昌 330000）

我國是礦產資源產出大國，也是礦產資源消耗大國，無論是市場經濟發展，或是國際文化交往，均需要消耗一定量的礦產資源。但也正因市場對地質礦產資源的無節制的開采，導致部分地區的礦產資源呈現匱乏現象。為此，有關單位在進行礦產資源的勘查與開采過程中，需要使用一系列的地質勘查手段，對區域礦產資源的勘查前景及預計資源產出量進行分析，根據區域礦產資源的富集程度，制定針對性的開采方案，以此避免對區域礦產資源開采過度，造成無法彌補的損失。為此引入GIS技術，此技術又被稱為地理信息系統，屬于一種特殊的地質空間系統，可在計算機等智能終端設備的支撐下，獲取與區域地質礦產資源相關的數據，并可通過對獲取的數據進行處理、計算、分解、聚合等操作，從而完成對區域地質環境的分析?？傊?，GIS技術屬于一種計算機工具，可按照地球上發生事件的順序，對其進行成圖與處理，這種綜合性較強的技術在當下市場內已經得到了較好的應用，并獲取了多種產業對其的認可。因此，在地質礦產資源勘查領域，GIS技術的應用不僅可對區域地質成礦條件進行預測，也可通過對數據的評估，掌握礦產資源的富集情況，以此掌握區域礦產資源的礦產資源發展前景，提高區域產礦質量[1]。

1 基于GIS技術的地質礦產資源勘查機理

基于GIS技術對區域地質礦產資源進行勘查，是以地理空間數據庫作為工作基礎，收集并采集與地質環境相關的礦產資源數據。將數據導入到計算機內，通過對數據的處理，使數據以空間坐標的形式展現處理。在此過程中，使用GIS技術可將礦產資源按照金屬或非金屬對其分類，其中等高線表示為礦產資源集聚的地理位置，并通過對數據的定位，繪制區域礦產資源圖例，并使用計算機呈現功能，將數據與地質環境融合，從而使區域地質礦產資源以三維圖像形態完成的表達出來。

在此基礎上，根據三維形態圖形，使用衛星遙感對礦產資源進行可視化管理。并獲取三維空間內的所有礦產資源數據，記錄獲取數據的時間差與地理位置，計算獲取數據與實際數據之間可能存在的偏差，按照差分機制，評估產出礦物資源的質量，以此作為區域礦產資源發展前景分析的依據，從而為地質勘查及相關決策工作提供參考[2]。

2 基于GIS的地質礦產資源勘查前景分析方法

2.1 基于GIS技術識別區域地質礦產資源成礦信息

為了掌握區域地質礦產資源的勘查前景，引入GIS技術，掌握區域地質環境的成礦規律。為此，在勘查的區域內布設硬件設備，接收衛星定位的區域信號。將收集的數據統一整理后，存儲在地理數據庫中。同時導入GIS軟件，提取空間要素數據（包括：屬性數據、影像數據、產礦地質環境、斷裂帶分布及特征等），并聚合數據，生成支持存儲數據的數據格式。

使用GIS軟件的編譯功能，修改屬性數據值，劃分數據閾值，處理數據字段，深度分解地質礦產資源密度值、礦產資源空間分布特征與資源緩沖區域，設計礦山三維立體模型，根據不同礦床的分布特征與巖層分布探索影像光譜規律，并根據區域地質特征對數據進行描述。導出獲取的空間數據，將數據與礦產資源進行匹配，從而找出與區域地質條件適配的數據，并認為此部分數據為區域地質礦產資源的成礦條件信息[3]。

2.2 計算礦產資源前景優先靶區范圍

利用上述識別的區域地質礦產資源成礦信息，根據勘查礦山對象數據與空間數據庫的匹配結果，估算礦山資源儲備量。同時根據礦山資源分布純度、鉆孔深度，計算資源分布情況。獲取礦產資源提取的專項要素，統一賦值礦山圖像功能，并使用GIS技術對繪制地圖圖像，確保數據表述的統一性。上述過程可用如下公式表示。

公式（1）中：Wp表示為礦產資源在區域地質內的集聚范圍；CI 表示為資源收益值；CO 表示為勘查過程的預計支出；r 表示為礦產資源折現率；i 表示為固體金屬資源序列號；n 表示為礦產資源分布單元。

根據上述對礦產資源富集區域的圈定，采用數據計算的方式，圈定優選成礦區域。同時，在礦區內搭建衛星信號與勘察衛星站的交互端口，定義用戶勘查權限，在保障數據安全的前提下，不斷縮小靶區范圍，從而完成對礦產資源靶區的精準預測。

2.3 定量評價區域地質勘查礦產資源產出量

由于區域內礦產資源量十分龐大，因此，在圈定的靶區范圍中預測礦床數量，可采用數據驅動的方法。即根據單元成礦量，估算區域成礦概率，在主觀判斷的基礎上，將礦砂作為礦產資源預測的主要依據。

考慮到地質表面層的地質資源會受到自然環境對其的影響，因此，當地質表面受到外界環境的影響產生砂石時，可認為此時該區域內具有豐富的礦產資源。

3 對比實驗

提出對比實驗，檢驗本文設計的基于GIS的地質礦產資源勘查前景分析方法的有效性。實驗準備與過程如下：

選擇某一待開采礦區作為預估礦區，根據礦區的地勢與地形，安裝衛星定位設備。如下圖1所示。

圖1 實驗環境

按照上述圖1布設此次對比實驗環境，并使用衛星設備獲取區域地質結構數據，使用CAD輔助技術，將獲取的數據繪制成對應的三維立體圖像。根據GPS設備接收的相關信息，從整體到局部，逐層建立三維立體圖。建立的過程可用如下計算公式表示。

公式中R可表示為如下：

公式（2）、（3）中 ：R 表示為測量基準站移動衛星站點之間的距離；yt表示為礦產資源勘查點距離測量基準站的垂直距離；yc表示為地質勘查礦產資源從局部某一固定點到區域整體的高度；Td表示為衛星測量的新高數據傳遞到評估站點的時間。整合上述計算公式，完成相關外部條件的布置后，分別使用本文設計的基于GIS的地質礦產資源勘查前景分析方法與傳統的分析方法，對區域地質成礦條件與前景進行預測。定義使用傳統方法的組別為對照組，使用本文方法的組別為實驗組。以檢測到的成礦點為衡量方法有效性的依據，開展此次對比實驗，每識別到一個成礦點，便使用多手段勘探技術，以該點為圓心，進行10.0m2范圍的礦產資源開采，分析該區域是否出礦。

按照上述過程執行此次實驗，整理實驗中的相關數據，繪制成表格。如下表1所示。

表1 對比實驗結果

如上述表1中數據所示，本文設計方法可對地質區域內所有出礦點進行有效預測，并且所有定位的出礦點均為出礦中心點，可有效的產出大量礦產資源。分析對照組數據，可發現，傳統方法對于產礦點的識別與預測不全面，并且在預測過程中，識別到無效成礦點，消耗了一定的人力與物力資源?；诖耍贸霰疚牡膶Ρ葘嶒灲Y論：相比傳統的勘查前景分析方法，本文提出的基于GIS的地質礦產資源勘查前景分析方法，在對區域地質成礦條件預測時，評估的結果幾乎與實際結果毫無偏差，因此證明了該方法具有顯著的有效性，可滿足礦產資源實際勘查工作需求[4]。

4 結語

本文以GIS為應用背景，開展了地質礦產資源勘查前景分析方法的設計，并采用設計對比實驗的方式，驗證提出的方法在對礦產資源前景預測時，評估的結果與實際結果幾乎無偏差。綜上所述，盡管當下礦產行業應用的GIS技術仍存在較多的問題，但技術的應用前景仍十分廣闊，且技術的創新空間與進步空間仍較大。因此在后期的地質礦產資源勘查過程中，仍需要有關人員的不斷實踐，在工作中改進問題，提高技術應用的可行性，從而提高我國有關單位對區域礦產資源評估的準確性，推進地質勘查工作順利實施的同時，提升產出資源的質量與效率。