測繪遙感技術和地理信息系統在地質勘查中的應用分析

冷長才

（江西省地質局地理信息工程大隊，江西 南昌330001）

我國礦產資源豐富，廣闊土地下埋藏豐富礦藏，面對社會發展對資源需求的增加，怎樣開采礦藏已經成為重要工作。特別是信息技術、計算機的發展，推動了各領域技術進步，以地理信息系統和測繪遙感技術為主的測繪技術，在礦山勘察中占據重要作用，不僅可實現數字化、現代化礦山建設，還能自動采集、管理及查詢空間數據，提高礦山開采效率。

1 礦山地質勘查重要性

礦山地質勘察作為礦山整體地質重要工作，是為礦山編制采掘計劃、設計生產廠房的依據，還能管理礦山生產儲量，實現損失與貧化管理，提高儲量級別及勘探程度，保障礦山資源生產安全，貫穿于礦山開發至結束整體過程，也是基礎性工作[1]。內容如下：

（1）控制礦體開采、礦產分布及規模形態等，定期重新圈定礦體，提高儲存礦體級別，核實地址資源儲量[2]。

（2）掌握礦石、巖石等材料機械性能及結構，明確各部位圍巖構造，確保生產穩定，明確地質情況是后期施工的基礎條件，需掌握地質條件及水文條件等。

（3）勘查礦區富集分布規律，正確分類礦石所述類型，檢測開采礦石物質含量，歸納總結礦石有益及有害成分。

（4）礦床地質探究，組織采礦與探礦對比，總結地質勘探經驗，分析礦床形成原因及一般性規律，為后期成礦預測提供支持。

2 地質勘查中測繪遙感技術應用

測繪遙感技術能夠對地面景物開展識別、探測的綜合技術，應用該技術能夠獲得高分辨率遙感影像，具有突出優勢，能夠實時動態監測，覆蓋范圍廣、采集信息量大，不受人為、天氣環境等因素干擾，能提高測量結果準確性與可靠性[3]。具體應用如下。

2.1 明確應用流程

在礦山地質勘查中，測繪遙感技術應用流程如下：①借助衛星選取數據，對比礦山地形圖，檢測中還需增加生態指標與人文字表，利用數據對比的方式，獲得信息精準度；②測繪遙感中，鑒于部分設備機械無法直接識別、利用遙感裝置信息，數據獲取第一時間，應當修正、轉化信息，便于后期礦山人員使用[4]；③部分礦山地理信息由于具有動態性、變化性特點，可根據時間順序獲取遙感裝置信息，結合不同階段數據內容，預測礦山一段時間變化；④獲取信息后評價信息準確度，測繪核心是精準度，人員處理數據中，始終應維持嚴謹態度，對數據反復核實、檢測，方能確保數據精準客觀。

2.2 確定勘查范圍

我國礦產資源需求量較大，淺層與地表礦產基本完成開采，其與礦產具有隱蔽性特點，增加了開采難度，可利用遙感技術確定勘查范圍。根據勘查實際地質影像資料，能夠發現色調不同的特殊影像體，是由于圍巖蝕變等原因造成，還有部分礦物提和巖石在圖像上呈現迥異色彩，主要是由于礦物質和圍巖蝕變結構差異較大。因此，人員可利用TM、MSS等多光譜數據技術提取蝕變信息，作為新興技術能夠遙感攝影不同電磁波譜段，收集不同譜段植被信息，擴大遙感信息量，多用于控礦斷裂帶。地質勘查中，還可使用ASTER影像數據，波段廣譜范圍較窄，提高了空間范圍分辨率，提取數據源能夠反映某物體某方面特征，融合多種數據源進而匯總準確數據信息，增強識別信息能力。

2.3 提取地質構造

地質勘測中，內生礦由于常處于地質構造變異部分或邊緣部分，重要礦產多分布于不同板塊結構邊界地帶，成礦帶地質結構與規模存在差異。人員使用遙感技術中，應當從區域地質線狀影響內提取信息，包含節理、斷裂等類型，分析火山機構、火山盆地、中酸性巖體等有關影像的構造（見圖1），從有關控礦斷裂交切構成的感框色異常與塊狀影像內提取色塊、色環、色帶等信息，斷裂為控礦構造時，能夠利用遙感技術對斷裂構造重點提取信息。遙感系統成像中，可能出現“模糊作用”，導致人員感興趣的紋理、線性形跡等信息不清晰，難以有效識別，可通過人機交互、目視解譯的方式，處理遙感影像，如方向濾波、灰度拉伸、卷積運算、邊緣增強、比值分析等，將構造信息突顯出來[5]。此外，遙感還可根據植被分布、水系分布、地表巖性、地錨構造等特征提取構造隱伏信息，如斷裂、褶皺等，利用邊緣增強提取線性信息。

圖1 遙感地質

2.4 分析植被波普

礦山地質勘測中，由于地下水與微生物的參與，金屬元素將會引發底層結構變化，進而改變土壤成分，地表植物聚集、吸收金屬作用不同，會影響植物含水量、葉綠素變化，植被反射光譜特征產生不同波譜[6]。礦區生物學特征為遙感勘測提供可能，可提取遙感資料內生物學化學特征，人員使用測繪遙感技術，分析遙感資料內植被廣譜異常信息，為人員工作提供指導，尋找礦區（見圖2）。并且，不同植被器官含金屬量差異，需采集礦區植被光譜特征進行測試，統計能夠吸收金屬的植被，以此作為找礦特征，其他植被為輔助植被，采取監督分類、穗帽變換的分析方法對特殊光譜增強處理。遙感圖像中，植物反射光譜信息異常將會使其在圖像內呈現異常色調，處理圖像后，人員提取、分離微弱異常，圖像上可利用直觀色調展現出來，能夠以此推測地理情況。

圖2 植被分析

3 地質勘查中地理信息系統應用

地理信息系統（GIS）為空間信息系統，借助計算機軟硬件，能夠對地球表面空間分布數據實現系統化處理，包含數據存儲、采集、運算、管理分析等。GIS技術為多維結構，能夠在定位二維空間基礎上，結合礦山地質，展示多維特征屬性，如三維地理信息系統屬性等[7]。并且，GIS能夠分析地理空間分布的關聯性及規律，用于礦山地質勘察中，可獲得礦山勘察數據，為后續開采礦石提供支持。具體應用如下。

3.1 建立空間數據庫

礦山地質勘查中，為保證礦山信息資料準確，應用GIS技術能夠整合、規劃有關信息，包含礦產資源空間位置、可視化分布等，利用GIS標準化、規范化空間信息處理后，能夠建立地質勘查數據庫，為后續資源勘查提供依據（見圖3）。建立空間數據庫后，即可開展圖形、屬性信息檢索活動，根據屬性組合條件，完成檢索與查詢，包含地質空間數據庫的構造、巖性、地層等內容，體現地質本質特征，還能利用地質圖形的巖體、地層、斷層、礦床、河流、鉆孔等檢索其屬性[8]。并且，建立空間數據庫能夠存儲至計算機，根據勘查進行查詢與檢索，提高評價礦山地質勘查工作效率。

圖3 建立空間數據庫

3.2 明確工作流程

在地理信息系統發展下，廣泛用于政策決策與分析、交通運輸、經濟規劃等有關空間信息的部門及行業。工作流程如下：①采集數據。利用GPS定位系統，采集數據信息，先讀取GPS數據后，對讀取內容加以處理分析，以完成整體采集數據工作；②處理數據。系統采集數據是采取不同算法，對采集多種數據信息完成編輯運算，需剔除冗余數據，彌補缺失數據，以保證數據完整，形成多種數據形式。常見空間數據處理方式有地圖投影變換、圖形數據編輯、坐標轉換、圖幅拼接等[9]；③管理數據。GIS技術核心功能是空間數據管理，利用空間數據庫，按照流程：數據庫-內部數據結構-格柵數據編碼-編碼方法-矢量數據編碼-格柵結構與矢量數據轉換比較-空間索引機制-查詢空間信息-查詢屬性信息-擴展空間，完成數據管理；④顯示數據。地理信息系統通過多步驟采集、處理信息后，即可顯示數據結果，便于人員讀取與利用。

3.3 建立信息要素提取模型

地質勘察地區信息要素中，利用GIS空間分析功能，將地學數據信息以屬性、涂層的方式表現出來，挖掘地學數據潛在成礦信息，獲得礦產資源規模和位置信息。建立礦產勘察模型，立足于GIS技術，結合勘察礦產資源目標，將概念化礦產資源模型轉化為可操作、具象化要素，包含綜合標志找礦模型、礦床成礦模型、社會經濟模型、地質環境模型等，能夠將各種要素表達出來，標志好地址北京、成礦產物、要素等。

3.4 預測勘查潛力

礦產資源預測勘查千粒重，主要是利用地質理論技術和方法，根據礦產信息數據，確定預測區域，將勘查范圍縮小，增加找礦幾率。該環節中，利用GIS對地質、礦帶、地球化學圖、地球物理圖進行分析，通過綜合圖評價潛力（見圖4）。

圖4 預測流程

4 測繪遙感技術與地理信息系統融合應用

礦山地質勘查中，測繪遙感技術與GIS具備獨特功能及作用，且兩者關系密切，測繪遙感技術可為GIS提供數據來源，GIS能夠發揮測繪遙感技術使用效率。所以，在地質勘查中，應實現兩者融合應用，具體如下：

（1）定量分析融合。地質勘查中，利用測繪遙感技術獲得地質信息，包含地形地貌、地質結構、礦化蝕變、地層巖性等，提取信息后，通過遙感影像處理，生成影像圖像，進而借助生成溫度圖像定量分析地質數據結果[10]。例如，事變礦物特征廣譜區西岸多處于光譜數據波段位置，可識別事變礦物，對其種屬加以分類。并且，為增強定量分析準確性，需配合GIS構建數據模型，以此完成模型分析，保證地址信息可靠、精準。

（2）信息處理融合。地質勘查中，測繪遙感技術中的衛星遙感影像具有較高利用價值，可通過遙感影像收集、匯總礦山地理信息，并加以存儲處理，立足于現代計算機技術，轉化地理信息為形象、直觀的影像圖，為地質分析提供支持。并且，衛星遙感影像需借助星載傳感裝置，提高采集信息效率，借助數字解析方式解析信息，融合GIS處理數據信息，能夠短時間內獲得地質信息。而在科技發展下，更多高光譜、多光譜、微波等功能各異傳感器研發出來，能夠從不同光譜范圍、時間周期、空間尺度將地物目標特性展現出來，構成地區多源數據，相比單源數據具有冗余性、互補性特點。單源數據僅能反映某方面特征，需從多源數據內提取更為豐富的信息，利用信息處理融合方式，去除無用信息，降低處理數據量，還能集中有用信息，實現信息優勢互補。

（3）融合其他技術。地質勘查中，融合測繪遙感技術和GIS基礎上，還需融合其他技術，如高光譜數據與微波遙感技術，集精密光學機械、探測器技術、計算機技術、微弱信號檢測、信息處理于一體，使用成像光譜儀顯示圖像，光譜分辨率達到納米級，成像同時還能記錄光譜通道數據，每個像元上就能提取連續光譜曲線，同步獲取第五空間信息、光譜信息及輻射信息，發展前景廣闊。并且，成像光譜儀能夠獲取多波段數據，波段相關度高、分辨率強、數據冗余大，擁有豐富的光譜信息層次，波段不同信息變化量也有所差異，以此建立巖石光譜模型，可將礦物封堵反映出來，借助高光譜分辨率、窄波段特點，結合豐富紋理信息與專題圖件，能夠加強處理數據能力。而微波遙感城鄉與光學遙感不同，是使用紅外光束投射至物體表面，以天線為接收端，獲取微弱波段生成電壓信號，判斷物理結構特征，具有波段范圍大、穿透性強、全天候特點，可用于提取覆蓋地區信息。此外，還可融合數據挖掘技術，對獲取數據進行分析辨識、圖像查看及數據融合處理，使用專家系統、神經網絡細化圖像，便于人員直觀了解地質勘查信息，提高工作效率。

5 總結

綜上所述，地質勘查中，測繪遙感技術與地理信息系統的應用具有重要意義，能夠促進地質勘察向智慧化、數字化及現代化方向發展。因此，地質勘察應當結合實際情況，利用遙感測繪技術提供地形地貌、構造底層等信息，以地理信息系統規范不同類型數據，實現地質勘察數據的有效管理。