肖中文,喬金海

(1.吉林省水利水電勘測設計研究院,吉林 長春 130012;2.北京大學 造山帶與地殼演化教育部重點實驗室,北京 100871)

基于 GIS的大興安嶺礦產(chǎn)預測信息提取研究

肖中文1,喬金海2

(1.吉林省水利水電勘測設計研究院,吉林 長春 130012;2.北京大學 造山帶與地殼演化教育部重點實驗室,北京 100871)

分析地質(zhì)、物探及遙感成礦預測原理,提出地質(zhì)、重力、遙感控礦標志表達模型。在基于 GIS原理與方法的基礎上,系統(tǒng)地論述多源礦產(chǎn)預測信息的提取方法,實現(xiàn)地質(zhì)、重力、遙感自動化信息提取。以內(nèi)蒙東部中大比例尺礦產(chǎn)預測項目為例,運用文中提出的礦產(chǎn)預測信息提取方法,取得預期效果。

多源信息;礦產(chǎn)預測;信息提取;GIS

礦產(chǎn)資源評價早期應用大多數(shù)是借助于柵格圖像綜合疊加布爾運算功能,來研究勘查綜合信息與礦產(chǎn)的關系[1],后來隨著 GIS技術(shù)的成熟,利用其空間分帶性分析功能從多源數(shù)據(jù)中提取找礦信息,研制出基于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) GIS多源信息綜合評價系統(tǒng)。經(jīng)過找礦反復實踐和檢驗,綜合信息礦產(chǎn)預測理論及其方法體系在礦產(chǎn)預測中已證明行之有效[2],對生產(chǎn)有較好的幫助和指導作用,但其傳統(tǒng)的工作模式已落后于現(xiàn)代信息技術(shù)手段,為改變這種狀況,本文基于 GIS提出礦產(chǎn)預測信息提取及定量化方法,實現(xiàn)礦產(chǎn)預測信息提取的自動化及信息形式的自動轉(zhuǎn)化。

1 礦產(chǎn)預測信息提取方法

本文結(jié)合 GIS將預測單元與多源地質(zhì)信息進行空間分析,提取礦產(chǎn)預測信息。主要針對地質(zhì)、物探、遙感信息三方面信息進行提取。

1.1 地質(zhì)信息提取

地質(zhì)信息解譯主要考慮了4個方面:建立預測模型、地質(zhì)代碼匹配、分類模型匹配、生成礦化密集區(qū)[3]。所以本文最終將解譯結(jié)果空間信息庫,分為3個不同層次設計:僅地質(zhì)體中含礦點的巖性的地質(zhì)體集合;地質(zhì)體中與含礦化巖性完全相同的所有地質(zhì)體集合;地質(zhì)體中與含礦化巖性類型相同的所有地質(zhì)體集合。然后利用 GIS將預測單元分別與不同層次空間信息進行空間疊加分析,依據(jù)“地質(zhì)體巖性”[4],將單元內(nèi)包含的所有“地質(zhì)體巖性”面積和個數(shù),提取出來,轉(zhuǎn)化為定性數(shù)據(jù),用0/1表示有/無,實現(xiàn)流程如圖1所示。

1.2 物探信息提取

物探數(shù)據(jù)處理采用的是頻率域位場轉(zhuǎn)換,信息解譯考慮了4個方面:網(wǎng)格化處理、位場轉(zhuǎn)換、軸線提取、水平關聯(lián)與垂向關聯(lián)[5]。

圖1 空間信息提取實現(xiàn)流程

以重力線性構(gòu)造上延一層為例敘述空間信息提取的成果,利用 GIS空間分析進行線性構(gòu)造上延一層與地質(zhì)單元的空間疊加分析,提取變量,如表1所示。

表1 重力線性構(gòu)造上延一層信息提取結(jié)果

1.3 遙感信息提取

遙感信息提取包括鐵染蝕變和羥基蝕變,同時對遙感蝕變信息解譯后的結(jié)果影像數(shù)據(jù)進行處理。通過研究遙感蝕變信息定量化信息提取,提出蝕變信息控礦標志,形成地質(zhì)變量。

1)數(shù)據(jù)處理。首先進行蝕變強度等級劃分,本文進一步對蝕變信息進行定量化研究,建立空間信息庫,將礦化蝕變強度等級細化為7個等級,見表2。

表2 矢量化遙感礦化蝕變強度分級

然后進行遙感多景合并的邊部處理。由于遙感影像重疊部分面積可達1/5景,所以把重合部分進行空間疊加分析,保留各種情況,邏輯運算后取蝕變強度最大值。

2)蝕變信息提取。對鐵染蝕變信息和羥基蝕變信息進行空間疊加分析,得到整個工作區(qū)的蝕變信息。工作流程如圖2所示。

圖2 遙感蝕變信息提取流程

3)遙感構(gòu)造信息提取。利用 GIS空間分析功能,將線性構(gòu)造信息,環(huán)形構(gòu)造分別與預測單元進行空間疊加分析。線性構(gòu)造信息提取的成果表達,見表 3,表 4。構(gòu)造、構(gòu)造格架圖等,反應區(qū)域重力場空間的內(nèi)涵信息,是直接或間接的找礦信息。

表3 遙感線性構(gòu)造變量提取

表4 遙感環(huán)形構(gòu)造變量提取

3)遙感解譯建庫。本次遙感解譯數(shù)據(jù)采用Landsat ETM多光譜遙感圖像,分為三景,覆蓋全區(qū)1∶20萬標準圖幅7幅。通過對研究區(qū)遙感數(shù)據(jù)處理,為找礦靶區(qū)提供有用的線性、環(huán)形遙感構(gòu)造控礦標志和礦化蝕變信息為目的,建立遙感空間信息庫。提取的蝕變信息影像數(shù)據(jù)文件,見圖3,進行一系列處理(包括:鑲鉗配準、矢量化處理、屬性建庫),處理結(jié)果見圖4。將提取的遙感線性、環(huán)形構(gòu)造按不同的構(gòu)造走向和不同性質(zhì)的環(huán)形特征建立屬性庫。

2 應用案例

本文研究區(qū)在內(nèi)蒙古東部大興安嶺南段,東經(jīng):117°00′～121°00′,北緯 :44°00′～45°20′范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)包括7幅20萬地質(zhì)圖和其它現(xiàn)有的地質(zhì)、重力、化探、遙感、礦產(chǎn)等方面資料。

2.1 建立空間信息庫

1)地質(zhì)解譯建庫。建立地層分類庫,按照地質(zhì)體的基本類型,全區(qū)地層共劃分為8類:早元古寶音圖群(老變質(zhì)巖);石炭系下、中統(tǒng);二疊系上、下統(tǒng);三疊系上統(tǒng);侏羅系下統(tǒng);侏羅系中統(tǒng);侏羅系上統(tǒng);白堊系下統(tǒng)[6]。

建立地層控礦庫,區(qū)內(nèi)出露地層有元古代、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及第四系。按地層分類庫中各地層不同時期、不同巖性對不同成礦系列的成(控)礦作用,應用庫中各地層與金礦礦化密集區(qū)和異常密集區(qū)的空間分布相關關系,從地層分類庫中提取建立地層控礦庫。

建立巖體分類庫,全區(qū)巖漿巖共劃分為12類:石炭系中性、二疊系酸性、二疊系中性、二疊系基性、二疊系超基性、三疊系酸性、侏羅系酸性、侏羅系中性、侏羅系基性、白堊系酸性、白堊系中性、白堊系基性。

建立巖體控礦庫,按巖體分類庫中不同時期、不同巖性對不同成礦系列的成礦作用,從巖體分類庫中分別提取各時代的酸性、中性、基性、超基性巖體成礦信息,建立巖體控礦空間信息庫[7]。

2)重力解譯建庫。本次成礦預測物探數(shù)據(jù)只有重力資料,重力解譯的所有結(jié)果,包括所有重力平面場、剩余場、水平一階導數(shù)場、垂向二階導數(shù)場及各種構(gòu)造解譯結(jié)果圖,統(tǒng)稱為重力解譯空間信息庫。庫中可直接用于物探解釋和結(jié)合地質(zhì)、遙感綜合解譯,帶有屬性庫的各種矢量圖形文件,表達結(jié)果線環(huán)

2.2 研究區(qū)信息提取

利用上述礦產(chǎn)預測信息提取方法,進行信息提取,并將數(shù)據(jù)進行變量篩選,定性化,信息合并,最終轉(zhuǎn)換成多元統(tǒng)計方法要求的數(shù)據(jù)格式,以便利用多元統(tǒng)計方法對提取地質(zhì)變量進行分析,完成研究區(qū)進行成礦預測。由于提取的地質(zhì)變量比較多,這里只列出一部分,見表5～7。

表5 地質(zhì)地層成礦信息

表6 遙感成礦信息

表7 重力成礦?信息

3 結(jié) 論

本文在基于 GIS原理與方法的基礎上,論述多源礦產(chǎn)預測信息的提取方法,取得的成果總結(jié)如下:

1)分析地質(zhì)、物探及遙感成礦預測原理,提出了地質(zhì)、重力、遙感控礦標志表達模型。

2)提出了地質(zhì)、物探、遙感信息提取的處理方法,對遙感蝕變信息進行了定量化研究,建立遙感蝕變控礦標志表達模型。利用 GIS強大的數(shù)據(jù)處理和空間分析提取地質(zhì)變量,實現(xiàn)了自動化提取,提高了效率及精度。

3)運用本方法在內(nèi)蒙東部中大比例尺礦產(chǎn)預測項目中進行地質(zhì)、物探、遙感信息提取,取得了良好的效果。

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Research on extraction of forecast information for m ineral in Daxinganling District based on GIS

XIAO Zhong-w en1,Q IAO Jin-hai2
(1.Jilin Province Water Resource and Hydropower Consultative Company of P.R.China,Changchun 130021,China;2.Key Laborato ry of O rogenic Belts and Crustal Evolution,Education M inistry,Peking University,Beijing 100871,China)

Analyzing metallogenic p rediction theo ry based on geological,geophysical exp loration and remote sensing(RS),the paper p resents metallogenic p rediction exp ression model.Based on GIS p rincip le,the paper p resents a method that transfo rm s spatial info rmation including geology,geophysics and RS into geological variables in o rder to establish variable tables automatically.During the p roject of middle-large scale metallogenic p rediction in the east of Inner Mongolia,w e have achieved the satisfacto ry effect by emp loying the method p resented.

synthetic information;metallogenic p rediction;information extraction;GIS

P208

A

1006-7949(2010)06-0048-05

2010-09-14

肖中文(1953-),男,高級工程師.

[責任編輯張德福]