關(guān)于信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應用探究

陳志

摘要：地質(zhì)勘探工作是工程建設的一項前提工作，在工程建設中起到十分重要的作用，通過對信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應用研究，分析信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應用意義，其后在探索其應用策略時，可從樹立信息意識、強化信息化勘探設備應用、GPS-RTK技術(shù)等多個方面展開，總結(jié)各項技術(shù)的實際應用成果，積累經(jīng)驗，優(yōu)化信息技術(shù)應用流程，這對于地質(zhì)勘探工作的長遠發(fā)展來說有著促進作用。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；地質(zhì)勘探；應用；策略

一、前言

進入新時代以后，地質(zhì)勘探工作進入新篇章，而隨著地質(zhì)勘探的逐步深入，傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探技術(shù)、設備已經(jīng)逐漸難以滿足發(fā)展所需。基于此，地質(zhì)勘探部門開始嘗試引入更加先進、有效的信息技術(shù)、設備，輔助完成勘探工作，并取得了較好效果。

二、地質(zhì)勘探特征分析

（一）種類與方法繁多

地質(zhì)狀況不同，所選勘探方法亦有所不同，目前來說應用較多的包括坑探、鉆探、物探等，在遇到特殊地段時，會用到多種勘探方法，而不同勘探方法需配備對應的專業(yè)設施、技術(shù)人員。

（二）變動大

部分地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對復雜，在勘探時會遇到各種未知的事情，需在勘探初期強化對勘探區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的了解，在地質(zhì)情況改變前調(diào)整設計方案、施工圖紙、流程等，并通過管理人員討論、項目變更，確定最終施工流程。

（三）周期長

每個區(qū)域的地質(zhì)勘探工作，都是一個漫長的過程，因勘探工作并非簡單的檢查工作，需科學合理分析、論證，才可得到完整、準確的地質(zhì)勘探結(jié)果。此過程會涉及多方面內(nèi)容，如數(shù)據(jù)搜集與化驗、地質(zhì)業(yè)務圖繪制、評價等，周期較長。

三、信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應用意義

（一）減輕勞動強度、降低危險程度

地質(zhì)勘探工作在不同地區(qū)有著不同的要求，特別是在一些比較特殊的復雜地形地帶，需勘探人員跋山涉水、翻山越嶺、野營露宿，勘探、收集、分析相關(guān)資料，勞動強度較高，且會遇到各種各樣的危險[1]。信息技術(shù)的引入可讓危險地帶的勘探、挖掘工作由信息化設備完成，工作效率高、勘探人員的人身安全亦得到保障。

（二）提升數(shù)據(jù)分析準確度

以往地質(zhì)勘探工作中，因科技不發(fā)達，勘探人員雖然搜集了大量的資料，進行了重復性的試驗、數(shù)據(jù)分析，完成了勘探報告，但在實際挖掘、開采時，發(fā)現(xiàn)部分報告準確度較低，不具備參考性，未能凸顯地質(zhì)勘探價值。而信息技術(shù)的引入能提升數(shù)據(jù)分析準確度，且先進的采集技術(shù)、抽樣技術(shù)、分析技術(shù)的應用對地質(zhì)勘探效率、找礦命中率等有著較好的提升作用。

（三）有利于地質(zhì)勘探工作未來發(fā)展

進入新時代，地質(zhì)勘探逐步朝著更深、更偏僻的區(qū)域進發(fā)，傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探模式已經(jīng)難以滿足具體需求，出現(xiàn)地質(zhì)勘探效率低、進展慢等各種問題。而信息技術(shù)的引入能輔助勘探人員在高效率完成當前工作的同時，繼續(xù)朝著更深層次的地質(zhì)層展開勘探、研究，這對于勘探工作未來發(fā)展有著一定的推動作用。

四、信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應用策略

（一）樹立信息意識

樹立信息意識在于確保地質(zhì)勘探人員在實際勘探工作中能夠靈活性地應用各種信息技術(shù)完成勘探任務，關(guān)注以下要點。

第一，要求地質(zhì)勘探部門能夠給予地質(zhì)勘探信息化建設足夠的重視，從地質(zhì)勘探當前發(fā)展現(xiàn)狀、未來發(fā)展需求出發(fā)，針對性、分批次地引入各種先進的地質(zhì)勘探工具，營造較好的地質(zhì)勘探信息化建設氛圍，以此來為地質(zhì)勘探工作創(chuàng)造較好的硬件環(huán)境。

第二，做好培訓工作，引入“線上+線下”培訓方式，培訓內(nèi)容主要集中在先進的地質(zhì)勘探工具應用方法、地質(zhì)勘探進程中的危急狀況應對技能等，協(xié)調(diào)地質(zhì)勘探工作、培訓時間，分批次完成每年的培訓工作，培養(yǎng)勘探人員信息化意識，促使勘探人員在日常勘探工作中加強對先進地質(zhì)設備的應用能力，更好地完成各階段的地質(zhì)勘探任務[2]。

（二）強化信息化勘探設備應用

勘探行業(yè)的迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了各種先進的信息化勘探設備，強化這部分設備的應用對于優(yōu)化勘探過程、提升勘探效率有較好作用。從以下幾項設備展開舉例分析。

1.一體化三維實景掃描儀，由無人機旋翼、雙軸激光雷達、360°避障系統(tǒng)、電源鍵、全景相機、熱插拔電池等組成，可按設定好的飛行計劃，全自動從空中獲取建筑物或周邊環(huán)境的三維實景數(shù)據(jù)，為勘探人員提供一種簡便、高效、智能、安全的移動測量掃描方案。

2.Win10系統(tǒng)手持PDA，解放地質(zhì)、礦產(chǎn)勘探作業(yè)雙手操作空間，通過現(xiàn)代化技術(shù)、信息設備，對地質(zhì)勘探流程展開數(shù)字化處理，并通過4G/5G通信技術(shù)、北斗/GPS等定位技術(shù)，實現(xiàn)對勘測數(shù)據(jù)的遠程、實時、海量運算分析。

3.借線遙控陣列電法系統(tǒng)，由接線遙控發(fā)送機、轉(zhuǎn)換盒發(fā)揮作用，具體如圖1所示，①為發(fā)送機、②為轉(zhuǎn)換盒、③為多功能接口、④為顯示屏、⑤為開關(guān)。依靠裝置系統(tǒng)，促使電阻率/激電測深陣列化，升級傳統(tǒng)集中式高密電法儀，僅借助供電A、B導線遙控，改變探測深度，并允許測點非等間距、測線非直線布置[3]。目前傳統(tǒng)高密度電法勘探在200m左右，并且排列越長，電纜的長度、電極的重量成倍地增加，加大野外施工困難。使用遙控電極陣列新技術(shù)，在高密度電法排列兩端外側(cè)延長布置逐稀的A、B供電遙控電極陣列及其導線，擴展排列長度，從而使勘探深度超過200m，達到600-800m。

4.其他設備，如超前鉆孔成像儀、手持式地質(zhì)勘探光譜分析儀等都可按需應用在地質(zhì)勘探工作中。

（三）GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘探工程測量中的應用

GPS指的是全球定位系統(tǒng)，PTK技術(shù)指的是實時動態(tài)差分法，GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘探工程測量中的應用可有效提升勘探精度、簡化勘探流程，關(guān)注以下要點。

1.控制測量

常規(guī)控制測量步驟為：整體控制、局部加密控制，在整體控制時應做好加密準備，在整體層面加以考慮，減少矛盾沖突，引入GPS-RTK技術(shù)不需再考慮加密控制、通視方向點，在測導線時，在控制點上布設移動站即能采集數(shù)據(jù)、得到坐標信息[4]。需注意的是：選擇首級控制點位時，考慮基準站安全性、點位實用性，保證工作效率；結(jié)合控制網(wǎng)邊長選擇定位模式，若邊長處于5-10km之間，選快速靜態(tài)定位模式，若在10-15km之間，衛(wèi)星數(shù)量足夠滿足外部觀測條件，仍選快速靜態(tài)定位模式，若在開闊平原地帶，可選動態(tài)定位模式；若邊長＜5km，對地質(zhì)勘探、環(huán)境條件有標準要求，按需選擇定位模式。

2.布設工程點

在應用全站儀等傳統(tǒng)測量方式時，為減少各種類型地物、標志等對勘探視線的阻擋與遮蔽，需在勘探區(qū)域內(nèi)布置大量高等級測量控制點，成本較高。引入GPS-RTK技術(shù)解決該問題，加速工程點布設速度，需做好以下工作：勘查地質(zhì)勘探工程項目首級控制網(wǎng)，基于此合理布置工程點地理位置、工作線路；在移動站電子手簿中輸入設計工程點坐標，通過RTK技術(shù)放樣功能在實際勘查時完成工程點布設，計算天線位置坐標；核驗工程點；計算各點位間誤差，提升工程點精度。

3.構(gòu)建工程控制網(wǎng)

這是地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)與關(guān)鍵部分，需關(guān)注控制網(wǎng)的信息精度、網(wǎng)型設計過程[5]。通常來說，勘探場地內(nèi)工程控制網(wǎng)覆蓋面積較小、點位相對密集，故而對精度要求較高，可通過邊角網(wǎng)控制GPS進行定位，搭建勘探控制網(wǎng)，亦可通過設計三角鎖導線方案，分段實施，避免積累誤差，但流程相對復雜，基于此，可通過GPS-RTK技術(shù)構(gòu)成較長的GPS點三角鎖，實現(xiàn)長距離線路坐標測量，避免實際操作時出現(xiàn)基礎(chǔ)性問題，提升測繪準確性。

4.實時動態(tài)測量

主要依靠RTK技術(shù)發(fā)揮作用，在勘探區(qū)域內(nèi)各個測量點裝設若干GPS接收機，對接測量點、GPS衛(wèi)星接收測量渠道，獲取實時信息，并可將測量信息傳輸?shù)街行臏y量站、測量流動站；對各項信息加以整合，發(fā)揮GPS技術(shù)優(yōu)勢，開展數(shù)據(jù)研究，測量流動站坐標上傳到信息系統(tǒng)，進行相關(guān)信息回傳，得到動態(tài)測繪參數(shù)，保持動態(tài)測繪；RTK工程程序相對清晰，依靠GPS技術(shù)，能觀測到視線區(qū)間內(nèi)所有衛(wèi)星運行狀況，通過無線系統(tǒng)完成信息傳輸；流動站負責信息接收、加工、展示，總結(jié)各階段勘探結(jié)果，形成勘探報告。

（四）GIS技術(shù)在地質(zhì)勘探超礦成礦預測中的應用

GIS即地理信息系統(tǒng)，指的是基于空間數(shù)據(jù)庫，描述、存儲、分析、輸出空間信息的計算機技術(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)其在地質(zhì)勘探超礦成礦預測中的應用，主要集中在以下方面。

1.建立知識庫

需綜合所搜集的資料搭建導致礦床形成因素與過程的知識庫，再將其轉(zhuǎn)化為數(shù)十公里或者數(shù)百公里的GIS成因準則；又因大部分礦床面積＜3km2，使得在成礦預測時難以直接確定目標礦床位置，但大部分礦床都是多種地質(zhì)過程共同作用的產(chǎn)物，很多地質(zhì)過程在這樣的大范圍內(nèi)皆是能成圖的，故而整體化分析勘探區(qū)域內(nèi)的成礦潛力相對重要，可將礦床視為一個完整區(qū)域成礦系統(tǒng)中的一個微小部分，如此成礦系統(tǒng)由以下六個部分組成：驅(qū)動成礦系統(tǒng)能源、礦質(zhì)來源、配位體來源、圈閉區(qū)、搬運通道、出流區(qū)，以此來證實各個成礦分量可能促成礦化的潛在要素，從而在地質(zhì)勘探時更具針對性、目的性，提升找礦命中率。

2.搭建GIS數(shù)據(jù)庫

優(yōu)先選擇具備較多地學資料、成礦地質(zhì)條件優(yōu)越的勘探區(qū)帶，或者選擇重點勘探區(qū)試用GIS技術(shù)，在確保試行效果達標后，再建立一套可行性較高的GIS系統(tǒng)衡量標準，建設更具實用性、合理性的地理空間數(shù)據(jù)庫，對各類勘探信息展開綜合分析[6]。在成礦系統(tǒng)各類基本要素得以證實后轉(zhuǎn)化為成圖準則，搭建相關(guān)數(shù)據(jù)的GIS數(shù)據(jù)庫，展開快速成礦分析，在原始圖形數(shù)據(jù)中分出一系列專題數(shù)據(jù)庫，如為便于度量某類特征（花崗巖體與斷層邊界）的距離，搭建一系列由同心緩沖（距離這些特征的不同距離）構(gòu)成的專題。

3.開發(fā)評價成礦潛力的子程序

用于定義礦床類型、分析勘探異常，執(zhí)行對地質(zhì)勘探中各項分模塊工作的細致化管理。

（五）地質(zhì)勘探信息系統(tǒng)建設

在進行信息化系統(tǒng)建設時，關(guān)鍵在于地質(zhì)勘探主流程信息化，通過計算機網(wǎng)絡技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬技術(shù)、計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等搭建基礎(chǔ)架構(gòu)，包括以下三個層次。

1.硬件層次

主要是地質(zhì)勘探設備、巖石與礦石分析設備、遙感儀器、測量儀器、電磁儀器、光譜儀、計算機網(wǎng)絡設備等。因地質(zhì)勘探多在野外進行，因此組網(wǎng)時應確保三網(wǎng)聯(lián)通，為地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)傳輸、應用共享提供技術(shù)支持。

2.環(huán)境層次

由網(wǎng)絡中心、災備中心、存儲中心、計算中心等組成。網(wǎng)絡中心用于信息傳輸、交換；計算中心用于勘查數(shù)據(jù)計算、管理；存儲中心用于數(shù)據(jù)存儲空間開拓、存儲方式設定；災備中心用于針對勘探過程中的意外情況補救。該層通過以下系統(tǒng)支持發(fā)揮作用：操作系統(tǒng)，包括OS系統(tǒng)、安卓系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)等；數(shù)據(jù)系統(tǒng)，用于存儲專業(yè)數(shù)據(jù)、勘探服務數(shù)據(jù)等；構(gòu)件庫，由各類勘探軟件組成。

3.應用層

按照模塊化布置，賦予以下各功能項：①勘探數(shù)據(jù)采集：基于移動端的標準化地勘外業(yè)數(shù)據(jù)采集，可同步采集編錄、定位、時間、照片、視頻數(shù)據(jù)；系統(tǒng)離線本地保存數(shù)據(jù)，在線實時同步數(shù)據(jù)至內(nèi)業(yè)服務器。②大數(shù)據(jù)管理：該模塊服務于地勘項目部、支隊總隊，分院/總院，還可上延到地勘局相關(guān)的管理工作，從重點勘探項目把控、勘探數(shù)據(jù)上報、勘探數(shù)據(jù)資源共享等維度實現(xiàn)跨層級生產(chǎn)經(jīng)營大數(shù)據(jù)匯聚管理與挖掘分析[7]。③資料規(guī)范匯交：記錄和保存項目實施全過程中項目參與各方產(chǎn)生的知識、信息、成果資料和勘查單位歷史勘查資料等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化、集中管理，通過信息平臺的數(shù)據(jù)積累，構(gòu)建地勘單位的數(shù)據(jù)資產(chǎn)體系，包括：原始資料，底稿、測繪、野外觀察、探礦工程、采樣、儀器記錄、航遙影像、綜合資料、技術(shù)管理等；成果資料，正文、審批、附圖、附表、附件、數(shù)據(jù)庫、多媒體等；歷史勘查資料。通過系統(tǒng)建設，改善以往資料分散存儲以及人員流動造成的資料丟失問題。④樣品管理：對不同送樣類型進行分類管理，如基本分析樣、內(nèi)外檢送樣、巖礦鑒定樣、組合樣送樣、體重樣、光譜樣、化探樣等；提供內(nèi)檢誤差統(tǒng)計和外檢誤差統(tǒng)計分析功能，以檢查分析結(jié)果的偶然和系統(tǒng)誤差。⑤QA/QC分析：通過可視化圖表并結(jié)合統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，檢查化驗分析數(shù)據(jù)質(zhì)量，再經(jīng)過數(shù)據(jù)等級確認、最優(yōu)結(jié)果篩選，得到準確度最高的一批化驗分析數(shù)據(jù)。⑥地質(zhì)勘探項目管理：包括審批流程和業(yè)務流程。業(yè)務流程包括流程模板設計、流程環(huán)節(jié)任務配置、流程發(fā)布、業(yè)務流程申請和業(yè)務流程辦理等步驟。⑦報告報表：對地質(zhì)勘探工作進度、成果進行統(tǒng)計、分析，在線便捷生成金剛石鉆探報告報表、RC鉆探報告報表、坑探報告報表、槽探報告報表、項目周報與項目月報、野外編錄表和采樣記錄表[8]。⑧快速出圖：在線快速生成鉆孔柱狀圖并導出。⑨駕駛艙功能：以駕駛艙形式為勘探管理部門領(lǐng)導提供決策支持，通過各種常見的圖表將采集的勘探數(shù)據(jù)形象化、直觀化、具體化，形象展示各階段勘探情況，監(jiān)測勘探進展，對異常關(guān)鍵指標預警和挖掘分析，輔助管理者基于實際情況做出決策。

（六）三維地質(zhì)建模

三維地質(zhì)建模技術(shù)能準確地觀察到地質(zhì)體內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、復雜地質(zhì)現(xiàn)象的邊界條件等，并直觀地再現(xiàn)地質(zhì)單元的空間分布、相互關(guān)系，對優(yōu)化整個地質(zhì)勘探過程有著較好的作用。通過華創(chuàng)三維地質(zhì)系統(tǒng)AglosGeo完成三維建模過程，包括以下幾方面。

1.地質(zhì)數(shù)據(jù)庫按水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土、地層時代等地學方式存儲勘探數(shù)據(jù)，再以項目化經(jīng)營模式存儲地質(zhì)數(shù)據(jù)。在勘探項目推進過程中，地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)會不斷增加。整個三維地質(zhì)建模過程按照分階段存儲、集中管理方式展開。

2.AglosGeo系統(tǒng)圖形端對勘探數(shù)據(jù)三維展示，再結(jié)合數(shù)據(jù)庫勘探數(shù)據(jù)搭建覆蓋層、溶洞、斷層、巖脈、巖層、透鏡體、夾層等不規(guī)則地質(zhì)體；通過測繪海量數(shù)據(jù)生成三維地面模型；進行勘探布置設計，主要是勘探線路設計、鉆孔位置確定、平硐位置確定等；再結(jié)合鉆孔、平硐、出露地質(zhì)點、CAD圖、勘探剖面、預測地層分界點等相關(guān)數(shù)據(jù)搭建地質(zhì)年代層、風化層、巖性層、斷層等的地層分界面，進而搭建地下水、卸荷界面。對地質(zhì)模型展開實時、交互修改，在數(shù)據(jù)庫、二維剖面、三維空間中刪、增、改勘探數(shù)據(jù)，更新三維模型。

3.最終成型的三維地質(zhì)模型，包括地質(zhì)構(gòu)造、風化、巖性層、年代層等所有地質(zhì)內(nèi)容，并具備工程過程屬性、地質(zhì)物理屬性。依靠三維模型實現(xiàn)定位、保存、查詢、輸出等功能；圖像端，結(jié)合三維地質(zhì)模型、勘探數(shù)據(jù)生成平切圖、鉆孔柱狀圖、地質(zhì)解剖圖等，輔助下一階段的地質(zhì)勘探。

五、結(jié)語

綜上，文章就信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應用展開了綜合論述與分析，應給予其足夠的重視，明確所提出各項信息技術(shù)在實際應用中的優(yōu)勢與不足，發(fā)揚優(yōu)勢、彌補不足，如此才能發(fā)揮信息技術(shù)在不同地質(zhì)勘探階段的真實作用。

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作者單位：重慶市勘測院

責任編輯：尚丹