GIS与矿产资源评价

1、.：.；GIS与矿产资源评价一、引言虽然各国研讨程度不同、所用方法不同，搜集评价区尽能够多的信息地质、地球物理、地球化学、遥感信息等，在成矿实际的指点下，提取成矿信息，对各种成矿信息进展综合分析，以确定成矿有利地域或找矿靶区并估算其资源量是矿产资源评价的根本义务。地理信息系统-GIS作为对地球空间数据进展采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机系统，不仅可以管理以数字、文字为主的属性信息，而且可以管理以图形图像为主的空间信息。它经过各种空间分析方法对各种不同的空间信息进展综合分析解释，确认空间实体之间的相互关系，分析在一定区域内发生的各种景象和过程。在矿产资源评价领域，不论是进展区域成矿系统

2、的研讨，还是确定矿床的有利靶区，GIS不仅提供了在计算机辅助下对上述多源地学信息进展集成管理的才干、灵敏的查询检索才干，而且可在阅历与模型的指点下，经过各种空间分析方法对与成矿有关的各种空间信息进展综合分析解释，确定成矿的有利地域。七十年代末，八十年代初姜作勤，1999，地质学家们开场尝试在矿产资源评价中运用GIS技术。经过二十年的努力，在用于矿产资源评价的空间数据库的建立、任务程度不同地域的基于GIS的矿产资源评价方法的研讨与运用、对多种成矿信息的综合分析方法的研讨与运用、基于GIS的矿产资源评价公用软件的开发，以及如何合理地组织人力资源顺应新技术的运用要求等方面获得了长足的提高。实际证明，

3、GIS技术的运用构成了新一代的矿产资源评价方法李裕伟，1998。GIS不仅曾经成为兴隆国家矿产资源评价的有力工具，在中国姜作勤，1999、巴西、南非、泰国、越南、印度尼西亚等Markku Tiainen, 1998许多开展中国家的运用也越来越深化。二、地理信息系统GIS概述 1. 什么是地理信息系统地理信息系统，简称GISGeographic Information System。顾名思义，地理信息系统是处置地理信息的系统。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。普通来说，GIS可定义为：用于采集、存储、管理、处置、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析

4、和处置海量地理数据的通用技术。从GIS系统运用角度，可进一步定义为：GIS由计算机系统、地理数据和用户组成，经过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建立、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策效力陈说彭，1999。人类生活在地球上，80%以上的信息与地球上的空间位置有关。GIS的出现是信息技术及其运用开展到一定程度的必然产物。地理信息系统萌芽于上世纪的60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用数字计算机处置和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大

5、土地调查局建立加拿大地理信息系统CGIS，以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的管理和规划等；与此同时，美国的Duane F. Marble在美国西北大学研讨利用数字计算机研制数据处置软件系统，以支持大规模城市交通研讨，并提出建立地理信息系统的思想。70年代是地理信息系统走向适用的开展期。美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研讨均投入了大量人力、物力和财力。到1972年CGIS全面投入运转与运用，成为世界上第一个运转型的地理信息系统；在此期间美国地质调查局开展了50多个地理信息系统，用于获取和处置地质、地理、地形和水资源信息；1974年日本国土地理院开场建立数字国土信息系统，

6、存储、处置和检索丈量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息；瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地丈量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。但由于当时的GIS系统多数运转在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及GIS软件本身的价钱都相当昂贵，限制了GIS的运用范围。80年代是GIS的推行运用阶段，由于计算机技术的飞速开展，在性能大幅度提高的同时，价钱迅速下降，特别是任务站和个人计算机的出现与完善，使GIS的运用领域与范围不断扩展。GIS与卫星遥感技术相结合，开场用于全球性问题的研讨，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价、厄尔尼诺景象

7、及酸雨、核分散及核废料等(李德仁，1994)；从土地利用、城市规划等宏观管理运用，深化到各个领域处理工程问题，如环境与资源评价、工程选址、设备管理、紧急事件呼应等。在这一时期，出现了一大批代表性的GIS软件，如ARCINFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等，其中ARCINFO曾经愈来愈多地为世界各国地质调查部门所采用，并在区域地质调查、区域矿产资源与环境评价、矿产资源与矿权管理中发扬越来越重要作用。90年代为GIS的用户时代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为了一个产业，投入运用的GIS系统，每23年就翻一番，G

8、IS市场的增长也很快。目前，GIS的运用在走向区域化和全球化的同时，己浸透到各行各业，涉及千家万户，成为人们消费、生活、学习和任务中不可短少的工具和助手。与此同时，GIS也从单机、二维、封锁向开放、网络(包括Web GIS)、多维的方向开展。我国地理信息系统方面的任务始于80年代初。地理信息系统进入开展阶段的标志是第七个五年方案的开场，地理信息系统研讨作为政府行为，正式列入国家科技攻关方案，开场了有方案、有组织、有目的的科学研讨、运用实验和工程建立任务。许多部门同时展开了地理信息系统研讨与开发任务。1994年中国GIS协会在北京成立，标志中国GIS行业已构成一定规模。九五期间，国家将地理信息系

9、统的研讨运用作为重中之重的工程予以支持，1996年，为支持国产GIS软件的开展，原国家科委开场组织软件评测，并组织运用示范工程。这一系列的举措极大的促进了国产GIS软件的开展与GIS的运用。1998年，国产软件突破国外软件的垄断，在国内市场的占有率达25%。同年，在抽样调查25个省市19个行业的1000多个单位中，全部运用了地理信息系统(秦其明、袁胜元，2001)。地理信息系统在资源调查、评价、管理和监测，在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾祸的评价与预测、地籍管理及土地利用，在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的运用。 2. 地理信息系统的组成GIS的运用系统由五个主要部分

10、构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。2.1 硬件硬件是指操作GIS所需的一切计算机资源。目前的GIS软件可以在很多类型的硬件上运转，从中央计算机效力器到桌面计算机，从单机到网络环境。一个典型的GIS硬件系统除计算机外，还包括数字化仪、扫描仪、绘图仪、磁带机等外部设备。根据硬件配置规模的不同可分为简单型、根本型、网络型。图1是典型的网络型GIS硬件配置(修文群，1999)，图2是一个典型的根本型GIS硬件配置，它是普通用户最常用的配置。图1 网络型GIS硬件系统图2 根本型GIS硬件系统2.2 软件软件是指GIS运转所必需的各种程序。主要包括计算机系统软件和地理信息系统软件两部分。地理信息系统

11、软件提供存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：输入和处置地理信息的工具；数据库管理系统工具；支持地理查询、分析和可视化显示的工具；容易运用这些工具的图形用户界面(GUI)。 2.3 数据数据是一个GIS运用系统的最根底的组成部分。空间数据是GIS的操作对象，是现实世界经过模型笼统的本质性内容确良。图3展现了GIS对现实世界的信息表达与分层。一个GIS运用系统必需建立在准确合理的地理数据根底上。数据来源包括室内数字化和野外采集，以及从其他数据的转换。数据包括空间数据和属性数据，空间数据的表达可以采用栅格和矢量两种方式。空间数据表现了地理空间实体的位置、大小、外形、方向以及几何拓

12、扑关系。 2.4 人员人是地理信息系统中重要的构成要素，GIS不同于一幅地图，它是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完好的地理信息系统，需求人进展系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩展完善以及运用程序开发，并采用空间分析模型提取多种信息。因此，GIS运用的关键是掌握实施GIS来处理现实问题的人员素质。这些人员既包括从事设计、开发和维护GIS系统的技术专家，也包括那些运用该系统并处理专业领域义务的领域专家。一个GIS系统的运转班子应有工程担任人、信息技术专家、运用专业领域技术专家、假设干程序员和操作员组成。 2.5 方法 这里的方法主要是指空间信息的综合分析方法，即常说的运用模

13、型。它是在对专业领域的详细对象与过程进展大量研讨的根底上总结出的规律的表示。GIS运用就是利用这些模型对大量空间数据进展分析综合来处理实践问题的。如基于GIS的矿产资源评价模型、灾祸评价模型等。3. 地理信息系统的主要功能一个GIS软件系统应具备五项根本功能，即数据输入、数据编辑、数据存贮与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出。图4是一个典型的GIS功能框图。3.1 数据输入数据输入是建立地理数据库必需的过程。数据输入功能指将地图数据、物化遥数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计算机可处置的数字方式的各种功能。对多种方式、多种来源的信息，可实现多种方式的数据输入，如图形数据输入、栅格数

14、据输入、GPS丈量数据输入、属性数据输入等。用于地理信息系统空间数据采集的主要技术有两类，即使用数字化仪的手扶跟踪数字化技术和运用扫描仪的扫描技术。手扶跟踪数字化曾在相当长的时间内是空间数据采集的主要方式。扫描数据的自动化编辑与处置是空间数据采集技术研讨的重点，随着扫描仪技术性能的提高及扫描处置软件的完善，扫描数字化技术的运用越来越普遍。 3.2 数据编辑与处置数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一同完成，图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功能。3.3 数据的存储与管理数据的有效组织与管理，是GIS系统运用胜

15、利与否的关键。主要提供空间与非空间数据的存储、查询检索、修正和更新的才干。矢量数据构造、光栅数据构造、矢栅一体化数据构造是存储 GIS的主要数据构造。数据构造的选择在相当程度上决议了系统所能执行的功能。 数据构造确定后，在空间数据的存储与管理中，关键是确定运用系统空间与属性数据库的构造以及空间与属性数据的衔接。目前广泛运用的GIS软件大多数采用空间分区、专题分层的数据组织方法，用GIS管理空间数据，用关系数据库管理属性数据。图5是一个典型的地学数据分层管理概念模型，其中展现了空间图层及其属性的衔接。3.4 空间查询与分析空间查询与分析是GIS的中心，是GIS最重要的和最具有魅力的功能，也是GI

16、S有别于其他信息系统的本质特征。地理信息系统的空间分析可分为三个层次的内容：l 空间检索：包括从空间位置检索空间物体及其属性、从属性条件检索空间物体；l 空间拓扑叠加分析：实现空间特征点、线、面或图像的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的衔接；l 空间模型分析：如数字地形高程分析、BUFFER分析、网络分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业运用的各种特殊模型分析等。 3.5 可视化表达与输出 中间处置过程和最终结果的可视化表达是GIS的重要功能之一。通常以人机交互方式来选择显示的对象与方式，对于图形数据，根据要素的信息密集程度，可选择放大或减少显示。GIS不仅可以输出全要

17、素地图，也可以根据用户需求，分层输出各种专题图、各类统计图、图表及数据等。除上述五大功能外，还有用户接口模块，用于接纳用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。由于地理信息系统功能复杂，且用户又往往为非计算机专业人员，用户界面是地理信息系统运用的重要组成部分，使地理信息系统成为人机交互的开放式系统。 4. 通用与公用GIS系统4.1 通用地理信息系统通用地理信息系统软件是指具有数据输入、编辑、构造化存储、处置、查询分析、输出、二次开发、数据交换等全套功能的GIS通用软件，是开发各种公用系统的根底与工具，又称通用GIS开发平台。国外的ARC/INFO、

18、AtlasGIS 、INTERGRAPH，TITAN、GENAMAP、GRASS、ERDAS、ERMAPPER等，国产的MAPGIS、CITYSTAR、GEOSTAR等都属这类软件；通用型地理信息系统平台通常均提供强大的二次开发功能，有的提供公用的编程环境，如ARCVIEW的AVENUE、MAPINFO的MAPBASIC、ARC/INFO的XML言语；目前更多的是提供更通用的DLL、ActiveX、JAVA等动态衔接库或控件产品，如TITAN 、MAPGIS、MapObjects、MAPX等，利用计算机系统开发工具(各种高级程序设计言语)调用这些二次开发函数或控件可进展用户化开发的GIS产品，

19、特别是用来开发各种专业型的地理信息系统。4.2 公用地理信息系统公用地理信息系统是利用GIS系统开发工具集，针对某一专业领域和业务部门的任务流程而开发的独立的GIS运转系统，旨在利用GIS工具有针对性地处理详细的问题。它符合专业领域或业务部门的任务流程，针对性强，是GIS产品向专业化开展的产物，对扩展GIS产品影响力具有重要作用。如中国地质大学基于MAPGIS所开发的：城市规划信息管理系统、通讯管网及配线系统、土地详查信息系统、MAPCAD彩色地图编辑出版系统、矿产资源评价分析系统MORPAS等。5. 国内地学领域常用的地理信息系统软件ARC/INFO是著名GIS厂商ESRI公司的代表产品。它

20、是当今世界上最完好的GIS系统，它所包含的几千个GIS分析工具曾经被各个领域所采用，千锤百炼后ARC/INFO也更加成熟，在全球地理信息系统市场上占有最大的市场份额。近年来，ESRI在不断强化传统产品，如UNIX ARC/INFO、PC ARC/INFO、ArcCAD、DAK的同时，又推出了几种全新概念和具有划时代意义的产品，包括：空间数据库引擎(SDE)、ArcView GIS3.2、NT ARC/INFO和MapObjects。最近又推出了ArcGIS8.1全新版本,它包括ArcGIS Desktop、ArcGIS Workstation、 ArcGIS SDE等。ESRI是目前独一一个支

21、持全系列操作系统的GIS厂商，其多层次、全系列的GIS产品可以满足每一个用户领域、每一个用户规模的需求。ARCVIEW3.2是相应的一套桌面地理信息系统软件，但在功能上远远超越了桌面制图系统。它的可扩展的软件构造为GIS运用提供了一个具有伸缩性的软件平台。这一新的软件构造也使得ArcView队伍可以开发出一系?quot;插件式的模块如SPATIAL ANALYST、3D ANALYST、IMAGE ANALYST等，利用这些模块进展组合可以显著地扩展ArcView的功能，从而使桌面GIS开展到一个全新的程度。ArcView以Project为一个根本运用单元, 它由多种Document组成: 1

22、视图Views: 地图显示, 信息查询, 空间分析；2表格Tables: 数据库管理, 电子表格；3Charts: 统计图形制造；4图版Layouts: 地图组合设计, 以供绘制；5脚本编程Scripts(Avenue): 面向对象的程序设计、调试、开发工具。ARCVIEW运用方便、简单直观。MAPGIS是中国地质大学信息工程学院开发的工具型地理信息系统软件。该软件是国家科技部向全国引荐的国产地理信息系统软件平台。运用简单，在国产GIS软件市场上占有较好的市场份额。MAPGIS不仅具有比较完善的制图功能，还具有如下特点：1海量无缝图库管理：提供建立图库、修正、删除及图库遨游等一系列操作；提供图

23、幅输入、显示、修正等功能；图幅接边、图幅提取功能操作简单，可靠性高；2高性能的空间数据库管理：Client/Server构造，多用户访问管理；动态外挂数据库的结合；多媒体属性库管理；完善的平安机制。3完备的空间分析工具：可实现空间叠加分析，属性数据分析，DEM分析，网络化功能，TIN模型分析，三维绘制功能，多源图像分析与处置等；4方便的二次开发：支持C+、VB、Delphi、ActiveX等集成开发环境；可提供API函数层、C+类层、ActiveX控件层。6. 地理信息系统与计算机辅助制图系统的区别GIS是在地学学科与数据库管理系统(DBMS)、计算机图形学、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅

24、助制图(CAM)等与计算机技术相关学科相结台的根底上开展起来的。CAM是运用计算机技术进展几何图形的编辑和绘制的计算机系统。CAM的运用使众多行业和部门中的设计人员从制图板上和手工劳动中解放出来，因此遭到宽广设计人员、制图人员的青睐。CAM技术的开展对GIS的产生起了有力的促进作用，GIS的出现进一步为CAM提供了现代化的先进技术手段，引起地图制图过程的深化变化，成为现代地图制图主要手段。虽然GIS的开展与计算机辅助制图有着亲密的关系，但二者之间存在许多根本性的不同。l 目的不同。CAM的目的是制图，主要思索信息的显示和表达，是传统地图的数字化再现。除正确的表达专业内容外，强调线划的圆滑、颜色

25、的协调、图面的美观。而GIS的目的是空间数据的管理与分析，制图只是GIS的功能之一；l 采用的技术不同，GIS经过严厉的空间拓扑关系、空间及属性数据库的建立实现信息的管理、查询与分析。建立描画地质实体空间特征的图形元素之间的拓扑关系、建立与图形元素相衔接的描画地质实体非空间特征的属性数据库是地理信息系统与单纯的计算机辅助制图系统的最本质的差别；l GIS具有强大的空间查询和深层次的空间分析功能，提供对规划、管理和决策有用的信息。而CAM不具有空间分析功能；三基于GIS的矿产资源评价的开展七十年代后期，地学领域的专家们就开场认识到了GIS在自然资源分析中的运用潜力。美国的缅因州地调所那时就组织了

26、GIS运用实验工程。1982年USGS的地质处与测绘处结合启动了一个实验研讨工程，设计、开发、运用和评价用于美国外乡(阿拉斯加除外)矿产资源评价方案CUSMAP的GIS原型系统。根据由GIS得出的采用数字编码的地质、地球物理、地球化学、遥感、地形、矿产地数据的空间关系，建立能够发现的矿床类型的阅历模型。实验分别在3个1 2的图幅上进展。经过研讨，确定了矿产资源评价对栅格、矢量与表格式数据处置才干及相互间的接口和在GIS内建立运用模型及表示评价结果的制图功能的需求C.M. Trautwein 等,1988。到1988年12月，在由CUSMAP演化而来的全国矿产资源评价方案NAMRAP中大约有11

27、个矿产资源评价工程涉及了新技术的运用。GIS在矿产资源评价中的运用不仅在USGS，而且在各州的地调所也得到了相当程度的注重。1988年9月美国科学院、USGS和美国地质学会结合召开了题为集成技术和地学运用的GIS讨论会，会上发表了多篇关于矿产资源评价的论文。Maine, Illinois, Calorado 和Kentucky 等州都作了很好的任务Colin Treworgy and Margaret Bargh, 1989；Robert G. Marvinney,1988 ；Robert R. Pool et al，1988。 加拿大地调所GSC八十年代中后期开展了用GIS进展矿产资源潜力填

28、图的研讨。GSC著名的地质统计学专家G.F. Bonham Carter 和F.G. Agterberg 等人在1988和1989年发表的集成地质数据集进展NOVA SCOTIA地域的金矿勘探和GIS在新悸姿谷鹂吮辈靠蟛试雌兰壑械挠?quot;G.F. Bonham Carter et al, 1988, G.P. Watson et al, 1989论文中，提出用条件概率与贝叶斯规那么相结合的证据加权法实现二元方式图的综合的新方法。在资源评价中，首先将GIS的空间分析与定量模拟结合起来。这种方法经多次改良，已作为基于GIS的矿产资源评价的主要方法在世界各国得到了广泛的运用。与北美相比，澳大利

29、亚开展此项任务的时间要晚一些。澳大利亚地调所AGSO的前身矿产资源局1988年成立了由GIS技术与运用专家组成的自然资源信息中心NRIC。资源评价处同年启动了一个以综合大量不同类型的空间数据为目的的研讨工程姜作勤，1992 。近几年的文献阐明，GIS不仅被广泛运用于建立矿产资源评价的根底矿产省的GIS数据集Lesley Wyborn 等人， 1995，用于澳大利亚的镍红土矿、镍硫矿、脉金矿、红土金矿、含金刚石的金伯利岩及铅锌矿的矿产资源潜力评价Lyle A. Burgess, 1997、(Margaretha Scott,1999)、(J.C.Gum & A.C.Burtt, 1999)。而且

30、在矿产资源评价的方法研讨、开发矿产资源评价公用系统方面也有许多进展。特别是提出了在知矿床很少的情况下运用GIS进展资源评价的方法Lesley Wyborn et al，1995。GIS不仅在兴隆国家的矿产资源评价中发扬了重要作用，在开展中国家的运用也越来越深化。身兼地质调查所职能的南非地学委员会GSSA于九十年代中后期开场在矿产资源评价中运用GIS，主要是实现多源地学信息的集成管理，建立了管理多源地学信息的集成的、模块化的组合数据库系统GEODE (C.J.Vorster,1996)，也进展了基于GIS的矿产资源评价的运用研讨。笔者2000年访问开普敦地调所时，其海洋地学部的有关专家就引见了他

31、们运用GIS评价金刚石成矿有利地域的研讨。GSSA已拥有一批地理信息系统开发与空间数据库设计的专家(-GSSA, 2000)。巴西在矿产资源评价中运用GIS的开展过程不很清楚，但在去年召开的第31届国际地质大会上，巴西就发表了14篇有关的论文。运用GIS进展评价的矿种不仅包括金、铜、铅、锌、银等金属矿(Franca-Rocha and et al,2000)、(Perrotta, M.M and et al，2000)、(Barreto Neto, A.A,2000)、(Da Cunha and De Oliveira, 2000)、(Araujo, C.C and et al, 2000)，

32、还涉及了石墨等非金属矿 (Guimaraes,F.R.,2000)。GIS被用于多源地学信息的管理、建立矿产资源评价数据库和进展分析评价等方面。评价所用的空间分析方法涉及到了目前普遍运用的主要方法，并将GIS对地质和构造的分析与矿体的3维模型集成在一同加强勘探(Heemann, R. and Strieder, A.J., 2000)。在开展中国家中，我国运用GIS进展矿产资源评价是比较早的，与兴隆国家相比，开场的也不晚。1986年，由地矿部遥感中心主持，长春地院、中国地质大学、地矿部矿床所等单位参与，开展了遥感图象与其他地学数据综合图象处置技术及运用研讨，系统地研讨了地质勘查数字图象处置与综

33、合的主要技术环节，并运用自行开发的多种图形图象软件包在安徽铜陵、湖南香花岭、新疆哈密等六个地域开展了不同矿种的矿产资源评价运用实验。 八五期间，中国地质大学武汉物探系、物化探所、原部石油海洋地质局江陵综合研讨队、成都理工学院经过各种工程的实施都进展过运用GIS进展多源地学信息系统综合成矿预测的研讨(姜作勤，1999)。1995年4月，地调局为提高预测程度和找矿效果，在川西扬子地台西缘部分地域4个1:200000图幅立项开展地理信息系统运用的实验研讨。其目的是在GIS技术的支持下，研讨区域地、物、化、遥等多源地学信息的综合管理、数字地质图库数据库的分层规范，矿产资源评价的空间分析方法以及采用新技

34、术的任务方法和流程，以提高预测程度和找矿效果。1998年5月，工程按预期目的完成了义务，建立了目的图层综合的数学模型，在ARC/INFO上开发了证据加权法软件模块李裕伟，1998。这些任务的完成，使GIS在矿产资源评价中的运用由实验、研讨阶段开场向实践评价任务深化。值得指出的是，九五开场，为了进一步推进GIS在矿产资源评价领域中的运用，原国家科委及地矿部又立项研讨开发基于GIS的矿产资源评价的工具软件。 家科委九五科技攻关工程96-914要求：在先进的矿产勘查实际和数学地质方法的指点下，以成矿区带找矿靶区的优选和评价为重点，研讨矿产资源评价的空间分析方法；在工具型地理信息系统软件MAPGIS系

35、统的根底上，开发一套适用于矿产资源评价的公用软件系统。所开发的系统MORPAS采用数据仓库、数据发掘等技术，实现了对多源地学信息的集成管理及对数据中潜在方式的提取(胡光道，2001)。赵鹏大教授也在九五期间将GIS技术运用于地质异常圈定和成矿预测。总结出运用GIS可进展的研讨：区域成矿能够地段分析、组合异常的找矿可行地段分析、组合异常的找矿有利地段分析、多源信息的潜在资源地段分析以及多源信息的远景矿体地段分析(赵鹏大，2001)； 地矿部重点科技工程基于GIS的固体矿产资源评价系统目的是研讨基于GIS的矿产资源评价中的成矿信息提取及评价方法模型，开发相应的资源评价系统。所开发的系统包括地、物、

36、化、遥单专题的成矿信息提取及成矿信息的综合才干，可支持用户针对不同的评价对象采用不同的评价方法(宋国耀等，1999)； 地矿部重点科技工程大型、特大型金矿床密集区综合信息成矿预测地质信息系统，简称AuGIS。工程以山东省大型、特大型金矿密集区为研讨对象，根据王世称教授的评价思想，在MAPGIS平台上进展二次开发，构成大型、特大型金矿床密集区综合信息成矿预测地质信息系统。 虽然上述系统还只是原型系统，但是一种良好的开端。二十一世纪初，矿产资源评价越来越依赖于地质学家和工程师有效地获取、存储、管理、分析和解释大量添加且种类繁多的多维空间信息的才干。随着数据资源的不断积累、预测方法研讨的深化、GIS

37、软件功能的加强、高性能硬件设备价钱的大幅度快速的下降，GIS必将在矿产资源评价的实践任务中发扬越来越大的作用。 四、GIS在矿产资源评价中的作用1. 基于GIS的矿产资源评价的优势(与传统任务方式相比) 矿产资源评价涉及的一切信息几乎都直接或间接地与空间位置有关，都属于地理信息的范畴。分开空间位置谈地质体、构造、岩性、采样、样品分析、物化探异常，谈矿产资源评价就没有意义。矿产资源评价的过程就是信息的搜集、整理、处置、成矿信息的提取、综合分析、成矿区带或找矿靶区确实定以及成果表示的过程。作为空间信息管理系统的GIS其运用可贯穿于矿产资源评价的整个过程，表现出传统方法不可比较的优越性。1.1 将搜

38、集到的各种图形信息(图件)、文字描画信息、数字数据经过合理、有效的空间数据库进展管理可大大提高矿产资源评价的效率 合理、有效的空间数据库建立起来以后，可实现灵敏的图形信息与属性的双向查询检索，即可从图形检索其各种属性，也可根据地质体的各种专题属性检索相应的图形，还可以根据多种属性进展组合条件检索。如可在地质图空间数据库中根据地层、岩性、构造等属性检索出相应的地质体；还可从表示地质景象的点(矿床、钻孔、采样点等)、线(断层、线性构造、河流等)以及面(地层、岩体、异常区等)检索它们的属性； 于每一个成矿标志都有一个定量化条件，地质学家可用这些条件检查数据库的每一部分，有利于提高研讨的深度。 数据库

39、的建立与灵敏的检索功能是提高矿产资源评价效率的最根本的保证。 1.2 GIS提供的空间分析(叠加、包含、相邻关系、缓冲区、地形分析)及空间信息计算(面积、周长，间隔 等)等功能，实现了传统方法难以进展的对各种地质体的多种空间关系的定量分析 这种空间分析对于研讨地质景象之间的制约关系与相互作用进而提取与矿床或矿化有关的地质标志和信息较为有效(陈秋明，2001)。GIS的叠加功能可笼统地了解为计算机化的透图台，是资源评价用得最多的空间分析功能。不同图形信息的叠置既可用于地质成矿信息的提取，也可用于多种成矿信息的综合分析。当然，这种透图台的功能比传统透图台的功能要强大得多。传统资源评价综合分析的最简

40、一方法是运用透图台对多种评价图件进展直接叠置。这种方法一次最多能操作3张图件，而且由于叠置的结果很难构成中间结果保管、利用，因此也很难对更多的图件进展操作。一切GIS软件都提供的空间叠加分析功能，可非常容易地实现图形叠置，而且由于叠加分析的中间结果可根据用户的需求进展保管，因此原那么上可实现无限制的叠置，可方便地对更多的要素或条件进展研讨，减少盲目性。计算机化的透图台的优越性还表如今对多种信息不是简单的叠加，还可经过综合分析的方法反映信息之间的关系见综合分析方法一节。缓冲区分析是经过计算在点、线、面实体周围自动构成满足一定间隔 要求的区域，通常用于确定影响范围，是资源评价运用比较多的另一个空间

41、分析功能。如对知矿床与控矿构造(断层或褶皱轴)的空间间隔 进展统计分析可确定最正确控矿间隔 ，再用该间隔 对控矿构造进展缓冲区分析即可分析两侧不同宽度范围的矿化点分布规律，从而判别矿床与断层、褶皱轴的相关关系及构造控矿最大影响域或确定矿化有效区带。此外，数字化的地形分析功能能自动提取地表梯度信息，计算坡度、坡向、划分汇水盆地图系和河流网，这种地形外表分析对研讨地球化学元素在地表各介质环境中的聚集、分散和迁移有特别的效果。1.3 GIS为物化探和遥感数据的空间可视化发明了条件，使评价更直观 人们可将物化探异常投影到数字地形之上来直观地表达各种异常与地形的变化关系Grunskysmee，1999，

42、再比如，经过GIS矢量模型结合地质图与地球化学样品的空间分布，可对地球化学数据进展正规化处置，这样可以消除不同岩性对地球化学背景数据的影响Harris et al，1999。1.4 空间分析方法使成矿信息的综合更加合理 根据地质模型及各种数据处置方法分别从地质、地球物理、地球化学、遥感等类信息中提取成矿信息后，如何综合分析这些成矿信息，构成最终的尽能够接近实践的评价结果，是矿产资源评价中需求处理的非常关键的问题。目前常用的布尔逻辑、证据权法、代数方法、模糊逻辑、神经网络都是综合定量的空间关系生成单幅评价图的方法。这些方法虽然都有各自的局限性，但却反映了多种成矿信息之间的关系。随着空间分析方法研

43、讨的不断深化，资源评价综合分析的精度会越来越高，评价结果也会越来越接近实践。 1.5 计算机辅助评价成果图件的输出可大大提高制图效率 可以说，GIS被广泛运用之前，计算机辅助制图是计算机技术对地质领域最大的奉献。它实现了从纸质图件的数字化、交互式编辑修正直至输出具有出版质量的彩色图件全过程的计算机化，使制图工序从传统手工方式的十几道减少到6道，大大缩短了图件预备与出版时间。根据用户的阅历，对于新编图件，可提高效率3 5倍，本钱降低约三分之一。数字制图技术已从根本上改动了传统的任务流程。多数重要的GIS软件如ARC/INFO、INTEGRAPH、我们自主开发的MAPGIS等都具有优秀的制图功能，

44、GIS与制图技术相结合，使评价结果图件的输出时间大大缩短。1.6 所建的数字数据库可反复运用 数据库一旦建立，其中的数字数据即作为一种资源存储在计算机内。当在同一地域进展深化的研讨，或进展其他涉及库中信息的研讨时，即可运用数据库的管理功能，检索出所需的信息。反复利用数字数据，实现数据共享是数字数据库的根本特点。这种数据共享可提高运用的效率并降低本钱。 综上所述，GIS技术所提供的多源地学信息的管理才干、灵敏的查询检索才干、空间分析方法以及计算机辅助制图的才干不仅大大提高了矿产资源评价的效率，而且有利于发扬地质学家的客观能动性。数据库建立以后，如何利用数据库中的数据取决于地质模型。而作为整个评价

45、任务根底的地质模型随地质学家的阅历、专长和智慧而变。一旦地质模型改动，经过 GIS所提供的上述功能，可迅速构成另一套评价专题图件。这样，就有能够使地质学家变换思绪，尝试不同的评价方法，产生不同的评价结果李裕伟，1998。专家们也可在这个过程中，反复补充和精炼模型。实践上，运用GIS进展矿产资源评价不仅可加深对可用地质数据的了解，而且可加深对地质模型本身的了解。专家们可在交互式地对多源地学信息进展对比、综合及分析中获得新的启发或认识，完善与总结规律。这也是传统的任务方式很难或无法实现的，是基于GIS矿产资源评价方法的最大优点。据有阅历的地质学家估计，采用传统手工方式，编制一套评价图件需几个月甚至

46、半年的时间，因此，即使有了新的想法，经常因时间或经费等缘由而无法实现。2. 正确认识GIS在矿产资源评价中的作用 2.1 基于GIS的矿产资源评价的效果从根本上依然取决于评价专家 GIS技术的优势是提供集成管理多源地学数据、方便地建立模型及进展模拟的才干，是使数据的分析更有效和定量化。但是必需明确，在资源评价中GIS只是为矿产资源评价的专家们提供了前所未有的评价工具与手段。它既不能替代专家，也不能处理数据或数据库本身存在的问题，从而本身也无法获得科学意义上的突破John L. Dwyer and J. Thomas Nash, 1991。实践上，预测过程既是知识驱动又是数据驱动。假设所分析的数

47、据是不完全或有质量有问题，预测结果就不会好。假设缺乏对预测矿床特点的认识，预测的结果也不会好。矿产预测评价中起决议作用的是各领域专家，评价的每一步都需求有阅历的专家参与。 2.2 关于提高效率的问题 前面曾经提到过，资源评价效率提高的根底是合理有效地建立数据库。而数据库的建立既需求技术，又需求破费大量的时间。数据库的设计者不仅需求对评价目的有深化的了解，正确地确定数据的内容，同时要掌握空间数据库的设计技术，处理数据质量所引起的数据集成问题。数据的预备占整个评价的大部分时间，这早已被人们认识。就是说，效率的提高要在数据库建立的根底上。因此，对于短少数字数据资源的评价，加上数据预备的时间，整体时间

48、能够比传统方式还要长。当然，假设有了数字数据的积累，在此根底上进展矿产资源评价，不仅效率会大大提高，所需费用也会大幅度降低。据USGS对几十个在数据库根底上完成的GIS运用工程费用的统计，平均降低70%。 五、基于GIS的矿产资源评价方法与流程 根据研讨区的任务程度的差别，用于矿产资源预测的空间分析方法可大致分成两类：阅历的和实际的。前者利用知矿床，后者利用矿床和成因模型。在任务程度较高，数据比较丰富的地域，可采用数据驱动的阅历方法；在没有知矿床或知矿床很少的情况下，信息由遥感和地球物理数据推断而来，模型仅以地学专家的概念想法存在时，数据驱动的方法就不能运用，而只能采用简单的分级和以知识为根底

49、的方法。 阅历模型法主要是研讨区域矿床与多元地质找矿信息的关系，经过定量分析方法，建立起区域成矿有利度和资源潜力值与多参数地质信息的统计规律，根据阅历模型进展区域评价。它强调对各种找矿信息的充分发掘与综合，因此，科学找矿的各种勘探手段所获取的成矿信息得到了最大程度的利用。阅历模型法根据预测区信息数据资料程度及预测义务，又可细分为不同的方法，如完全从多元地学数据出发，统计研讨区的定量找矿标志组合的证据加权法Agterberg，F.P.,1989，1994，以及从知矿床模型出发，以特征分析为根底的矿床综合评价法。阅历模型法的缺陷是，需求一定数量的统计样本单元(肖克炎，2001)。1. 搜集资料：搜

50、集研讨区内与成矿有关的地质、矿点分布、地下岩性和构造、地球化学、航磁、重力等地球物理和遥感等资料。如有能够，在缺乏资料的地域，补充采集资料。据此进展综合研讨确定现代地质环境；2. 确定矿床类型：根据以下两个方面的研讨确定在上述地质环境中能够构成的矿床类型。将研讨区内的地质环境与全球范围内知的某种矿床类型有关的或与研讨区内知的矿床矿点的地质环境对比；3. 建立找矿模型：建立这些矿床的描画性模型。列出一切的地质、地球物理、地球化学、遥感等找矿标志；4. 模型的定量化与转换：从每一个描画性模型中，选择出能确定该类型矿床存在与否的重要标志和普通性标志，并将其定量化，包括单个空间关系确实定和量化以及多个

51、空间关系集成的量化，确定空间分析的方法并转换成GIS可以表示和处置的方式；5. 建立空间数据库：用第一步所搜集的信息建立数据库(空间数据库与属性数据库)，并用GIS实现集成管理与灵敏检索.。建库时要处理现存数据的集成问题：比例尺、定位与投影方式、数据精度与格式等；6. 成矿信息的提取：根据量化后的模型，首先经过对专题数据的处置，如运用GIS的空间与属性双向检索的功能处置地质数据、对其他专题数据进展处置，如坡度、坡向的运算、物探、化探数据异常确实定，遥感数据的解译等得出参与综合分析的单个条件的空间信息；7. 根据所选的空间分析方法，运用GIS进展综合分析得出最终结果确定找矿有利地域或靶区；8.

52、预测资源量或储量：根据确定的特征信息与成矿模型、预测模型计算资源量；9. 编制成果图件：实践上，在确定找矿靶区之后，预测的成果图件曾经根本完成。此时可根据输出的要求进展制图整饰。 图6表示了上述过程。 图 6 阅历法基于GIS的矿产资源评价流程 从搜集资料到第三步建立矿床的描画性模型与传统的综合评价方法是一样的(假设建立了矿床方式或模型系统，如PROSPECTOR，在此阶段，也可用来辅助确定矿床模型)。 成因概念法那么是经过以地质矿床实际为根底出发点，在总结和研讨矿床模型的根底上综合勘查资料，研讨区域矿床生成规律，系统、全面地调查矿床构成机制，研讨控矿的关键要素标志，从而完成区域矿产资源评价。

53、1995年，AGSO提出了在知矿床较少的地域运用GIS进展矿产资源评价的三步法Lesley Wyborn et al，1995：1. 总结澳大利亚矿床的知识，提出了矿化系统的概念。从系统的能量、热源、矿源、运移途径、矿床定位和边缘带等六个方面研讨构成矿床的全部必要条件，并将它们转换成可用GIS图形表示的条件；矿床首先应被思索为从区域到矿田不同尺度的矿化系统，然后分解成部分的、矿田的、区域的不同尺度图形条件。对于矿床生成的必要条件如氧化流体、温度、母岩组份，必需转化为可以为GIS 所能表达的特征如蚀变带、蜕变组份、交代岩体类型等。这样，在一个矿化系统范围内，就有能够运用矿床模型发现更多的矿床，特

54、别是与知矿床类型一样的矿床；2. 开发高质量的地学GIS运用数据库系统，运用第一步得出的条件在数据库中提取成矿信息。数据库的设计要有利于上述提取过程； 3. 开发利用GIS数据进展资源评价的方法与软件。该方法不依赖于对最小数目的矿床或矿点的统计分析。AGSO已开发了3种不同的、但又互为补充的软件模块。第一种特定模拟模块，用于特定矿化系统及其有关的矿床类型；第二种是交互式模拟模块，用户可交互式圈定有潜力地域的分布图；第三种成因模拟模块，用于研讨知矿化区或重要的地球物理异常。允许用户选择感兴趣的区域，并经过GIS对一切专题的内容进展研讨，确定其特定的控矿条件，然后用这些条件识别其他具有类似条件的区

55、域。这实践上是用GIS辅助研讨矿床模型的软件模块。该方法更强调从区域而不是详细的矿床类型的角度进展评价。它的关键问题是怎样将矿床模型知识与GIS空间数据库联络起来，用GIS可以了解与处置的方式表达，而不是用自然言语描画或用温度值，压力和流体化学的数值表达。只需当数字化地图及数据库被有效地建立。只需当矿床方式的矿化系统用GIS中的图形表达，在GIS平台上开展的方法学才不会受局限(肖克炎，2001)。无论采用哪种方法，基于GIS的矿产资源评价的主要义务都是在对研讨区的资料充分研讨的根底上，确定适宜的数据源、建立合理有效的GIS数据库、成矿信息的提取单要素空间关系确实定和量化以及对多种成矿信息的综合

56、分析多种空间关系集成。 六、矿产资源评价中胜利运用GIS需求处理的关键问题 对评价区的地质和成矿规律的认识是矿产资源评价的前提。在这个前提下，运用GIS进展胜利的矿产资源评价还与所掌握数据的种类与质量、所建数据库能否灵敏有效、空间分析方法的运用能否合理等要素有关。1. 丰富的高质量的空间与非空间数据集是胜利评价的根底 地理、地质、地球物理、地球化学、遥感等不同方法所获取的信息是地质体不同性质的反映，充分利用一切能够利用的信息提高矿产资源评价的准确性早已写入规范。基于GIS的矿产资源评价在，其信息内容的取舍原那么无疑是一致的。假设进展区域性成矿系统评价，数据库中就要包括区域中能够与成矿有关的全部

57、信息。假设评价某类矿床，就要选择与该类矿床有关的信息。1.1 以地形图的内容为主的根底地理信息 系统的空间框架是进展多源地学信息综合分析的定位根底。假设在现代地理底图上表示历史地质数据，要确保底图要素与地质实体之间正确的空间关系。1.2 地质信息是矿产资源评价的最根底信息 虽然综合分析已成为明显的趋势，实际证明，系统的地质填图和大量的野外察看所获得的信息对找矿依然是非常重要的。而且地质信息是地球化学、地球物理和遥感信息等其他信息提取、解译和综合的根底。地层、岩性、构造、岩浆岩、蜕变带、蚀变、矿床或矿点等都是重要的与成矿有关的地质信息。不同尺度的构造体系包括断裂体系和褶皱体系是典型的控矿地质要素

58、。地层岩性的多样性和复杂性是影响元素聚集成矿的重要要素。不同类型的热液矿床通常与不同的蚀变矿化类型相联络。 1.3 地球化学信息在矿产勘查中占有举足轻重的位置 地球化学信息在战略上可运用地球化学方式鉴别地球化学块体、地球化学域及地球化学省的存在，在战术上地球化学方式可用于识别矿田、矿床和矿体。1.4 运用重磁信息处理地质问题的优势是重磁场具有深穿透性 重磁信息是地下地质体重力和磁性的反映，利用物质的物理性质对推测隐伏地质异常如隐伏基底能够的矿源、隐伏构造、隐伏岩体和隐伏矿床等都具有重要作用。1.5 遥感信息已被广泛地运用于矿产勘查与评价 遥感信息对快速优选找矿有利地段具有独特的优势，尤其是在任

59、务程度较低的遥远地域进展战略性矿产勘查时更加突出。在资源评价中运用的遥感影像目前多是用于提取线形和环形构造信息；由于遥感影象主要反映了研讨区景观特征，即地表或浅部的地质异常特征。因此，遥感信息与重磁信息的有机结合浅部信息与深部信息的结合对减少成矿预测的不确定要素，提高找矿效率具有重要意义(陈永清，2001)。 在矿产资源评价中，所掌握的与评价目的有关的信息越丰富，对评价越有利。对于任何一项评价义务，都要在充分利用现有数据如1:200000和1:500000地质图数据库、化探、重力、航磁数据库的根底上，针对评价目的补充有关信息。 2. 数据质量问题 数据及其质量是GIS运用的生命线。数据缺乏或质

60、量不满足要求都会直接导致运用的失败。需求思索两个方面的数据质量问题，一是现存数据的利用，二是新采集的数字数据的质量保证。 在资源评价中不可防止地涉及对现存数据的利用。普通说来，现存数据是由不同的单位、为了不同的目的、采用不同的采集与分析处置方法获取与存储的。因此，必然构成同一地域的相关数据具有不同的比例尺、不同的精度、不同的投影方式以及不同的存储格式。这不仅呵斥数据集成管理的困难，而且使空间数据的综合分析难以进展。即使同一比例尺，不同专业如地质或地球物理或一样专业在不同时期生成的图件，其内容也会存在差别，也无法直接进展空间分析。假设运用GPS技术采集空间位置数据，也需求进展配准才可运用。地调局