張 寧
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)科技的快速發(fā)展,礦業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),對(duì)社會(huì)保障制度的持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用,我國(guó)要促進(jìn)礦產(chǎn)地質(zhì)研究健康長(zhǎng)期發(fā)展。3S技術(shù)包括GIS、RS、GPS三大技術(shù)。首先,GIS是從加拿大引進(jìn)的,主要用于對(duì)地形特性、地質(zhì)資料的數(shù)字化處理以及三維可視化建模等方面進(jìn)行研究。RS技術(shù)則是可以根據(jù)地表影像數(shù)據(jù)得出地表物理特征及生態(tài)環(huán)境狀況,效率極高。GPS技術(shù)由于其快速、高效、低偏差而被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。
科技的發(fā)展與GIS、RS和GPS技術(shù)密切相關(guān),為整體應(yīng)用開辟了更廣闊的前景。基于GIS、RS和GPS技術(shù)的運(yùn)用,可以快速正確地收集、處理和更新地理和環(huán)境信息,將相關(guān)部件與綜合工藝系統(tǒng)相結(jié)合。隨著我國(guó)信息高速公路建設(shè)計(jì)劃的正式啟動(dòng),3S技術(shù)的發(fā)展也在加快。
GIS、RS和GPS技術(shù)的有機(jī)集成是一個(gè)相輔相成的要素。在實(shí)踐中,這三種技術(shù)是獨(dú)立的,但有成千上萬(wàn)的聯(lián)系。這三種技術(shù)的科學(xué)整合為地質(zhì)研究提供了可靠的依據(jù)。利用3S技術(shù)可以有效提高地質(zhì)調(diào)查的質(zhì)量和效益,促進(jìn)地質(zhì)資源的開發(fā)利用,防止地質(zhì)資源的不合理利用,如:不規(guī)則采礦。特別是近年來科技進(jìn)步明顯,GIS、RS、GPS技術(shù)不斷進(jìn)步。
(1)3S技術(shù)主要由地理信息、空間定位、遙感影像數(shù)據(jù)樣本、數(shù)據(jù)管理、查詢、更新、空間分布組成。
(2)3S技術(shù)的詳細(xì)介紹。
①GPS(全球定位系統(tǒng))。目前,GPS主要采用美國(guó)研制的技術(shù),主要是在軌衛(wèi)星,用于確定特定區(qū)域內(nèi)的位置,精度可達(dá)一米。該技術(shù)可用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)速度和一定的工作軌跡。GPS的主要優(yōu)點(diǎn)首先是相對(duì)穩(wěn)定,不受天氣等外部因素的影響。同時(shí),它不受地理問題的影響,因此可以是多維的。其次,GPS不僅提供了快速定位,而且提供了恒定的速度和時(shí)間,還可以對(duì)電路進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。第三,GPS是一個(gè)功能齊全的系統(tǒng),可用于礦產(chǎn)地質(zhì)、水資源管理、交通等領(lǐng)域。第四,GPS覆蓋范圍更廣,通過適當(dāng)?shù)挠?jì)算,可以覆蓋全球95%以上的領(lǐng)土,覆蓋全球的24顆衛(wèi)星。第五,GPS允許在不需要定位的情況下檢測(cè)人類活動(dòng),即使在移動(dòng)狀態(tài)下,也可以提供所需的空間。早在50年代末,美國(guó)就研制出全球GPS定位系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)是高穩(wěn)定性,GPS技術(shù)本身的高穩(wěn)定性無(wú)異于一種保護(hù)膜,隔離氣候、溫度等外部自然條件,從這項(xiàng)技術(shù)的作用來看,既不受時(shí)間的限制,也不受空間的限制,可以在不同的情況下,在多個(gè)維度上精確定位相關(guān)位置。在我國(guó),GPS技術(shù)不僅在礦產(chǎn)地質(zhì)研究中取得了良好的效果,而且在許多交通運(yùn)輸行業(yè)得到了成功而有效的應(yīng)用,例如,水資源管理,軍事和其他領(lǐng)域。這一特點(diǎn)不僅加快了GPS技術(shù)的發(fā)展,也增強(qiáng)了其作用。GPS技術(shù)不僅可以以極快的速度確定具體位置,還可以使用極其強(qiáng)大的系統(tǒng),分析和預(yù)測(cè)其運(yùn)行的速度、軌跡和其他要素。這種作用極大地方便了人們的生產(chǎn)和生活。這也是GPS在各個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用的原因。而且,在連續(xù)的運(yùn)動(dòng)中,GPS可以非常精確和靈活的發(fā)展。②RS(遙感技術(shù))。利用電磁波的反復(fù)輻射與吸收循環(huán),是遙感技術(shù)的基礎(chǔ)。利用電磁波信息進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像的分析,能夠在不與目標(biāo)直接接觸的前提下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。遙感影像技術(shù)的內(nèi)容主要有膠卷影像和數(shù)字影像。目前,數(shù)字影像生成技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,它被用來處理和轉(zhuǎn)換無(wú)線電波信號(hào)的圖像。以往,采用遠(yuǎn)距離檢測(cè)技術(shù),通過薄膜上的物質(zhì)來制作圖像,但這種方法早已過時(shí),性能不佳。目前,利用遙感技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化圖像處理是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵手段。RS是3S系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù),它為GPS、GIS等技術(shù)提供了基礎(chǔ)資料,能夠快速、精確地獲得目標(biāo)的全部信息。這些優(yōu)點(diǎn)使遙感技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域得到擴(kuò)展,該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通規(guī)劃、害蟲預(yù)測(cè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。它在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中的運(yùn)用,不但使它的所有功能和用途得到了充分的發(fā)揮,而且極大地提高了勘查工作的效率。③GIS(地理信息技術(shù))。GIS主要是利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并對(duì)其進(jìn)行有效的管理。地理信息技術(shù)必須分析和重組與這一問題相關(guān)的基本信息,并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行分類、搜索、生成和轉(zhuǎn)換這些信息。此外,它還可以處理這些信息,對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將信息完全顯示在地圖上,甚至顯示在屏幕上,使其可視化。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展,GIS被用于視覺信息的動(dòng)態(tài)顯示和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。GIS使用計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、分析模型等礦產(chǎn)地質(zhì)研究的有用信息。這種技術(shù)最常用的工具就是電腦,它能最大限度地發(fā)揮電腦的軟硬件,可以收集、存儲(chǔ)、管理、計(jì)算、分析、顯示、描述等各種空間數(shù)據(jù)(包括大氣)的地理分布數(shù)據(jù)。GIS技術(shù)是一種比較復(fù)雜、很實(shí)用的技術(shù),它能讓數(shù)據(jù)更清楚、更容易理解。同時(shí),該技術(shù)還可以建立一個(gè)具有復(fù)制和充分利用電腦技術(shù)獲得地理信息的虛擬三維模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間信息的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控,提高了礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。
3S是指全球定位系統(tǒng),遙感技術(shù),地理信息技術(shù)。地理信息技術(shù)主要是存儲(chǔ)、分析和處理地理信息,而遙感和全球定位系統(tǒng)技術(shù)則是地理信息采集和監(jiān)控的主要手段。地理信息技術(shù)主要用于對(duì)地理信息進(jìn)行下載、存儲(chǔ)、利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)地理信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢索和分析,將目標(biāo)的時(shí)空模型在幾秒鐘內(nèi)讀取目標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化,將復(fù)雜的物理問題轉(zhuǎn)化為描述性問題。全球定位系統(tǒng)作為一種外層空間控制系統(tǒng),其基礎(chǔ)是雷達(dá)系統(tǒng),即衛(wèi)星、監(jiān)測(cè)站等手段。它的主要功能是全天候和全域,借助GPS,可以快速準(zhǔn)確地確定目標(biāo)位置。通過對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的分析,可以確定未申報(bào)點(diǎn)的位置,獲取地理信息,建立地面高度模型。遙感技術(shù)用于衛(wèi)星和飛機(jī)等一系列手段。在實(shí)際調(diào)查過程中不需要與目標(biāo)直接聯(lián)系。傳感器可以收集電磁波信息,通過數(shù)學(xué)或物理分析確定目標(biāo)的具體條件、性質(zhì)和動(dòng)態(tài)。有些研究目標(biāo)范圍廣泛,環(huán)境復(fù)雜,可以借助遙感技術(shù),可以獲得多種測(cè)量參數(shù)來識(shí)別目標(biāo)。
地質(zhì)填圖法是目前最常用的勘查手段。在對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)研究后,根據(jù)有關(guān)的理論知識(shí),對(duì)礦體構(gòu)造進(jìn)行了詳細(xì)的分析,以確定礦體的構(gòu)造,并對(duì)礦體的性質(zhì)進(jìn)行了評(píng)估。只有對(duì)特定的地質(zhì)情況進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí),并將其與有關(guān)的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,才能使地質(zhì)調(diào)查工作更加精確,提高工作效率,確保礦產(chǎn)地質(zhì)工作的順利進(jìn)行。
重礫找礦法是通過對(duì)散粒沉積物中的天然碎石進(jìn)行考察,對(duì)大體積碎石進(jìn)行提取,分析礦石的產(chǎn)地。這是對(duì)研究人員的一個(gè)考驗(yàn),因?yàn)樗蟠_保研究人員有良好的監(jiān)察及進(jìn)入目的地的能力,并對(duì)地點(diǎn)作出準(zhǔn)確的評(píng)估,以確保調(diào)查成功進(jìn)行。
全球定位系統(tǒng)在我國(guó)實(shí)施以來,已經(jīng)使用了幾十年。這項(xiàng)技術(shù)已由未知轉(zhuǎn)化為成熟,由多個(gè)問題轉(zhuǎn)化為持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。目前GPS技術(shù)有很大的發(fā)展空間,特別是在礦產(chǎn)地質(zhì)研究領(lǐng)域,提供地質(zhì)礦產(chǎn)的時(shí)間、空間和地理的完整信息。在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中,一般使用GPS定位系統(tǒng),包括空間、地面控制以及用戶設(shè)備三大部分。通過對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的有效應(yīng)用,可以對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)情況進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí),對(duì)地質(zhì)點(diǎn)的高緯度進(jìn)行精確測(cè)量,從而為其它化合物的開發(fā)提供依據(jù)。GPS在地質(zhì)研究中的第一步是測(cè)繪,能夠結(jié)合實(shí)際地形條件進(jìn)行精確的地形測(cè)繪。早期的制圖方法和過程極其復(fù)雜,精度低。GPS技術(shù)的出現(xiàn),使地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的監(jiān)測(cè)測(cè)繪工作能夠方便快捷地進(jìn)行,并保證對(duì)地質(zhì)研究具有重要意義的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。研究人員到達(dá)礦山后,必須建立GPS系統(tǒng),建立其測(cè)地基礎(chǔ),保證地質(zhì)調(diào)查工作的正常有序進(jìn)行,全球定位系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的存在大大縮短了操作周期。在對(duì)基線進(jìn)行檢查后,確定了GPS的各種技術(shù)方面,以確定其具體坐標(biāo),并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)和分析,以便對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的剖面。幾十年來我國(guó)一直在開發(fā)GPS技術(shù),能隨著地質(zhì)勘探的發(fā)展,提供各種地質(zhì)地理資料和具體的地質(zhì)礦產(chǎn),具有非常明確的應(yīng)用前景,在地質(zhì)研究中占有十分重要的地位。在地質(zhì)研究方面,主要使用GPS和衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的GPS定位系統(tǒng),在不受外部環(huán)境干擾的情況下,具有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。此外,定位系統(tǒng)還能對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè),對(duì)地質(zhì)點(diǎn)的海拔、緯度進(jìn)行測(cè)量,為下一步的工作提供依據(jù)。GPS技術(shù)雖然精度不高,但是使用GPS技術(shù),可以大大降低工作負(fù)荷,而且操作簡(jiǎn)單,能夠滿足較高的要求,為地質(zhì)研究提供了有力的支持。在起點(diǎn)測(cè)量時(shí),采用GPS定位法,對(duì)勘察方向上的各類地形點(diǎn)進(jìn)行定位,并獲得最終的測(cè)量坐標(biāo)。通過對(duì)資料的綜合和分析,可以得到相應(yīng)的剖面圖。
利用遙感技術(shù)可以分析特定區(qū)域的地層構(gòu)造,并進(jìn)行地形測(cè)量。同時(shí),也可以根據(jù)礦產(chǎn)地質(zhì)情況,將特定的法律資料分配給礦藏,這是很有現(xiàn)實(shí)意義的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,將遙感技術(shù)用于礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的范圍也越來越廣。三維視覺技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)在地學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在以往的地質(zhì)研究中,由于地質(zhì)環(huán)境、地理環(huán)境等因素的影響,造成了大量的工作困難,不但耗費(fèi)大量的人力物力,還造成了整個(gè)調(diào)查進(jìn)程的延誤。然而,利用遙感技術(shù)代替手工的方法,可以大大提高礦產(chǎn)資源和時(shí)間,從而大大提高了礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)幾率。在遙感技術(shù)的具體應(yīng)用中,山脈本身的光譜特征具有重要意義。不同的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致不同類型的礦產(chǎn)分布。地質(zhì)礦產(chǎn)一般具有特定的巖性,因此對(duì)其進(jìn)行測(cè)量分析具有重要意義。由于不同類型的巖石具有不同的光譜特征,可通過遙感方法進(jìn)行分析采集巖石參數(shù),地質(zhì)礦產(chǎn)通常分布在地質(zhì)構(gòu)造的周長(zhǎng)上,并根據(jù)變化的具體地點(diǎn)而定。一般來說,遙感技術(shù)可以評(píng)估礦產(chǎn)的位置,提高勘探的準(zhǔn)確性。此外,對(duì)采礦時(shí)間的分析對(duì)采礦具有重要意義。在某一具體的礦產(chǎn)資源中,應(yīng)用遙感技術(shù)可以對(duì)這些區(qū)域的具體地質(zhì)條件進(jìn)行識(shí)別。另一方面,利用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行了某種程度的解釋,對(duì)我國(guó)的礦產(chǎn)資源具有重要的意義。由于遙感影像是以線性或連續(xù)的方式呈現(xiàn),因此,在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。因此,利用遙感影像進(jìn)行觀察與分析,能較好地理解地質(zhì)結(jié)構(gòu),為進(jìn)一步開展地質(zhì)工作提供參考。另外,利用遙感技術(shù)可以對(duì)礦山環(huán)境進(jìn)行追蹤,它能生成大量的影像,能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行多維的分析。在對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí),可以隨時(shí)注意周邊環(huán)境,減少危險(xiǎn),保證人員的安全。該技術(shù)允許對(duì)該區(qū)域的底層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,以獲得地形圖像。此外,它還可以根據(jù)對(duì)礦產(chǎn)資源分布立法的詳細(xì)說明,更準(zhǔn)確、更實(shí)際地分析其詳細(xì)情況。隨著現(xiàn)代科學(xué)隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展,三維視覺與虛擬模型已被廣泛地用于遙感領(lǐng)域。在沒有使用遙感技術(shù)時(shí),由于地形條件復(fù)雜,地質(zhì)勘察過程中所發(fā)生的各種地貌和自然現(xiàn)象會(huì)對(duì)地質(zhì)工作造成很大的影響。但是,利用遙感技術(shù),可以取代人工地質(zhì),既節(jié)約了資源,又節(jié)約了時(shí)間,又增加了新的發(fā)現(xiàn)幾率,實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫、高效的工作。另外,在找礦過程中,對(duì)采礦時(shí)間進(jìn)行分析和研究也是很有意義的。礦產(chǎn)資源分析的主要目的是確定礦產(chǎn)資源分配的相關(guān)信息,并對(duì)可能存在的欄目進(jìn)行評(píng)價(jià)。遙感技術(shù)在特定地區(qū)的應(yīng)用可以獲得更多的礦床信息,而采集、整合、統(tǒng)計(jì)和后期數(shù)據(jù)分析可以建立科學(xué)合理的研究模型,有效提高檢索概率和準(zhǔn)確性。
該技術(shù)首先提供相關(guān)信息,然后用于管理、分析和使用,最后為員工提供更直觀、更清晰的數(shù)據(jù)。在分析和處理國(guó)家地質(zhì)信息時(shí),國(guó)家地質(zhì)調(diào)查總局利用GIS技術(shù)繪制地質(zhì)信息圖,應(yīng)為礦產(chǎn)地質(zhì)研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。地理信息技術(shù)可以將多種地形系統(tǒng)精確地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息,這些系統(tǒng)因地形不同而不同,向礦物學(xué)研究人員提供數(shù)據(jù),加快科學(xué)研究。地質(zhì)信息的準(zhǔn)確性和可靠性直接而顯著地影響著地質(zhì)研究的質(zhì)量。只有在正確的地質(zhì)信息下,后續(xù)工作才能正常順利。為了有效提高地質(zhì)信息的真實(shí)性,有關(guān)人員應(yīng)更加重視測(cè)繪、采礦等工作,以及加強(qiáng)控制。地質(zhì)信息是地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的重要內(nèi)容,可作為加快地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)有關(guān)方面,因此有必要加強(qiáng)地質(zhì)信息管理。新的地理信息技術(shù)使地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)化,建立了可靠的保護(hù)系統(tǒng)。同時(shí),它作為圖解數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)的鏈接,為礦產(chǎn)地質(zhì)研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外,GIS還可以建立一個(gè)基于數(shù)據(jù)信息的數(shù)字三維模型,以便進(jìn)行基于科學(xué)的數(shù)據(jù)分析和處理。可以得出這樣的結(jié)論:礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查只有在充分利用地理信息技術(shù)的情況下才能有效、合理地進(jìn)行,以提高工作效率。GIS包含了獲取、管理、分析和利用信息的過程,最終的分析資料可以直接提供給工作人員。我國(guó)自然資源廳通過GIS對(duì)國(guó)家地質(zhì)資料進(jìn)行分析、處理,制作成地質(zhì)資料地圖。利用GIS技術(shù),可以把各種地形特點(diǎn)的地形圖轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息,上傳平臺(tái),大大提高了地形圖的工作效率。地質(zhì)信息的準(zhǔn)確性對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)研究至關(guān)重要,保證地質(zhì)信息的準(zhǔn)確性是后續(xù)調(diào)查的基礎(chǔ)。為了提高準(zhǔn)確性,通常需要對(duì)監(jiān)測(cè)和制圖、采礦活動(dòng)等進(jìn)行合理的控制。地質(zhì)信息對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)研究具有重要意義,可幫助有關(guān)人員總結(jié)經(jīng)驗(yàn),有效開展地質(zhì)調(diào)查,加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)資料的管理是十分必要的。同時(shí),進(jìn)行定量的地質(zhì)調(diào)查,也是提高地質(zhì)調(diào)查工作質(zhì)量與效益的關(guān)鍵。尤其是GIS可以充分利用數(shù)據(jù),構(gòu)建模型,高效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量的分析與處理。因此,充分利用地理信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì),將有效保證地質(zhì)研究的成功進(jìn)行,大大提高其工作效率。
總之,我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的深度發(fā)展也促進(jìn)了科技資源的更有效利用。電子技術(shù)應(yīng)用于許多領(lǐng)域,特別是3S技術(shù),廣泛應(yīng)用于礦山地質(zhì)研究。近年來,3S技術(shù),特別是RS、GPS和GIS技術(shù)在礦山地質(zhì)研究中得到了廣泛應(yīng)用。一般來說,這三種技術(shù)是分開處理的。但是,現(xiàn)在它們正在逐漸地互相融合。在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中占有舉足輕重的地位,并逐步成為工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。3S技術(shù)不僅用于礦山地質(zhì)調(diào)查,也可用于環(huán)境管理、汽車導(dǎo)航等方面。3S技術(shù)是進(jìn)行礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的重要手段,它能保證對(duì)礦產(chǎn)的持續(xù)開采,同時(shí)也能對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行采集和分析。3S技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于礦產(chǎn)地質(zhì)領(lǐng)域,相信3S技術(shù)在未來會(huì)有很大的發(fā)展,為我國(guó)的礦產(chǎn)地質(zhì)工作提供更好的環(huán)境。3S技術(shù)在礦井地質(zhì)勘察中的運(yùn)用,使采礦工作的效率和質(zhì)量得到了極大的提高。