朱智民，張子露

（1.江西有色地質(zhì)勘查四隊，江西 景德鎮(zhèn) 333000；2.江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，江西 南昌 330000）

我國是礦產(chǎn)資源產(chǎn)出大國，也是礦產(chǎn)資源消耗大國，無論是市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展，或是國際文化交往，均需要消耗一定量的礦產(chǎn)資源。但也正因市場對地質(zhì)礦產(chǎn)資源的無節(jié)制的開采，導(dǎo)致部分地區(qū)的礦產(chǎn)資源呈現(xiàn)匱乏現(xiàn)象。為此，有關(guān)單位在進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘查與開采過程中，需要使用一系列的地質(zhì)勘查手段，對區(qū)域礦產(chǎn)資源的勘查前景及預(yù)計資源產(chǎn)出量進(jìn)行分析，根據(jù)區(qū)域礦產(chǎn)資源的富集程度，制定針對性的開采方案，以此避免對區(qū)域礦產(chǎn)資源開采過度，造成無法彌補(bǔ)的損失。為此引入GIS技術(shù)，此技術(shù)又被稱為地理信息系統(tǒng)，屬于一種特殊的地質(zhì)空間系統(tǒng)，可在計算機(jī)等智能終端設(shè)備的支撐下，獲取與區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源相關(guān)的數(shù)據(jù)，并可通過對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、計算、分解、聚合等操作，從而完成對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的分析?？傊珿IS技術(shù)屬于一種計算機(jī)工具，可按照地球上發(fā)生事件的順序，對其進(jìn)行成圖與處理，這種綜合性較強(qiáng)的技術(shù)在當(dāng)下市場內(nèi)已經(jīng)得到了較好的應(yīng)用，并獲取了多種產(chǎn)業(yè)對其的認(rèn)可。因此，在地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域，GIS技術(shù)的應(yīng)用不僅可對區(qū)域地質(zhì)成礦條件進(jìn)行預(yù)測，也可通過對數(shù)據(jù)的評估，掌握礦產(chǎn)資源的富集情況，以此掌握區(qū)域礦產(chǎn)資源的礦產(chǎn)資源發(fā)展前景，提高區(qū)域產(chǎn)礦質(zhì)量[1]。

1 基于GIS技術(shù)的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查機(jī)理

基于GIS技術(shù)對區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘查，是以地理空間數(shù)據(jù)庫作為工作基礎(chǔ)，收集并采集與地質(zhì)環(huán)境相關(guān)的礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機(jī)內(nèi)，通過對數(shù)據(jù)的處理，使數(shù)據(jù)以空間坐標(biāo)的形式展現(xiàn)處理。在此過程中，使用GIS技術(shù)可將礦產(chǎn)資源按照金屬或非金屬對其分類，其中等高線表示為礦產(chǎn)資源集聚的地理位置，并通過對數(shù)據(jù)的定位，繪制區(qū)域礦產(chǎn)資源圖例，并使用計算機(jī)呈現(xiàn)功能，將數(shù)據(jù)與地質(zhì)環(huán)境融合，從而使區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源以三維圖像形態(tài)完成的表達(dá)出來。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)三維形態(tài)圖形，使用衛(wèi)星遙感對礦產(chǎn)資源進(jìn)行可視化管理。并獲取三維空間內(nèi)的所有礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)，記錄獲取數(shù)據(jù)的時間差與地理位置，計算獲取數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間可能存在的偏差，按照差分機(jī)制，評估產(chǎn)出礦物資源的質(zhì)量，以此作為區(qū)域礦產(chǎn)資源發(fā)展前景分析的依據(jù)，從而為地質(zhì)勘查及相關(guān)決策工作提供參考[2]。

2 基于GIS的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查前景分析方法

2.1 基于GIS技術(shù)識別區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源成礦信息

為了掌握區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源的勘查前景，引入GIS技術(shù)，掌握區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的成礦規(guī)律。為此，在勘查的區(qū)域內(nèi)布設(shè)硬件設(shè)備，接收衛(wèi)星定位的區(qū)域信號。將收集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理后，存儲在地理數(shù)據(jù)庫中。同時導(dǎo)入GIS軟件，提取空間要素數(shù)據(jù)（包括：屬性數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、產(chǎn)礦地質(zhì)環(huán)境、斷裂帶分布及特征等），并聚合數(shù)據(jù)，生成支持存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式。

使用GIS軟件的編譯功能，修改屬性數(shù)據(jù)值，劃分?jǐn)?shù)據(jù)閾值，處理數(shù)據(jù)字段，深度分解地質(zhì)礦產(chǎn)資源密度值、礦產(chǎn)資源空間分布特征與資源緩沖區(qū)域，設(shè)計礦山三維立體模型，根據(jù)不同礦床的分布特征與巖層分布探索影像光譜規(guī)律，并根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征對數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。導(dǎo)出獲取的空間數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)與礦產(chǎn)資源進(jìn)行匹配，從而找出與區(qū)域地質(zhì)條件適配的數(shù)據(jù)，并認(rèn)為此部分?jǐn)?shù)據(jù)為區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源的成礦條件信息[3]。

2.2 計算礦產(chǎn)資源前景優(yōu)先靶區(qū)范圍

利用上述識別的區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源成礦信息，根據(jù)勘查礦山對象數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)庫的匹配結(jié)果，估算礦山資源儲備量。同時根據(jù)礦山資源分布純度、鉆孔深度，計算資源分布情況。獲取礦產(chǎn)資源提取的專項要素，統(tǒng)一賦值礦山圖像功能，并使用GIS技術(shù)對繪制地圖圖像，確保數(shù)據(jù)表述的統(tǒng)一性。上述過程可用如下公式表示。

公式（1）中：Wp表示為礦產(chǎn)資源在區(qū)域地質(zhì)內(nèi)的集聚范圍；CI 表示為資源收益值；CO 表示為勘查過程的預(yù)計支出；r 表示為礦產(chǎn)資源折現(xiàn)率；i 表示為固體金屬資源序列號；n 表示為礦產(chǎn)資源分布單元。

根據(jù)上述對礦產(chǎn)資源富集區(qū)域的圈定，采用數(shù)據(jù)計算的方式，圈定優(yōu)選成礦區(qū)域。同時，在礦區(qū)內(nèi)搭建衛(wèi)星信號與勘察衛(wèi)星站的交互端口，定義用戶勘查權(quán)限，在保障數(shù)據(jù)安全的前提下，不斷縮小靶區(qū)范圍，從而完成對礦產(chǎn)資源靶區(qū)的精準(zhǔn)預(yù)測。

2.3 定量評價區(qū)域地質(zhì)勘查礦產(chǎn)資源產(chǎn)出量

由于區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源量十分龐大，因此，在圈定的靶區(qū)范圍中預(yù)測礦床數(shù)量，可采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。即根據(jù)單元成礦量，估算區(qū)域成礦概率，在主觀判斷的基礎(chǔ)上，將礦砂作為礦產(chǎn)資源預(yù)測的主要依據(jù)。

考慮到地質(zhì)表面層的地質(zhì)資源會受到自然環(huán)境對其的影響，因此，當(dāng)?shù)刭|(zhì)表面受到外界環(huán)境的影響產(chǎn)生砂石時，可認(rèn)為此時該區(qū)域內(nèi)具有豐富的礦產(chǎn)資源。

3 對比實驗

提出對比實驗，檢驗本文設(shè)計的基于GIS的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查前景分析方法的有效性。實驗準(zhǔn)備與過程如下：

選擇某一待開采礦區(qū)作為預(yù)估礦區(qū)，根據(jù)礦區(qū)的地勢與地形，安裝衛(wèi)星定位設(shè)備。如下圖1所示。

圖1 實驗環(huán)境

按照上述圖1布設(shè)此次對比實驗環(huán)境，并使用衛(wèi)星設(shè)備獲取區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，使用CAD輔助技術(shù)，將獲取的數(shù)據(jù)繪制成對應(yīng)的三維立體圖像。根據(jù)GPS設(shè)備接收的相關(guān)信息，從整體到局部，逐層建立三維立體圖。建立的過程可用如下計算公式表示。

公式中R可表示為如下：

公式（2）、（3）中 ：R 表示為測量基準(zhǔn)站移動衛(wèi)星站點(diǎn)之間的距離；yt表示為礦產(chǎn)資源勘查點(diǎn)距離測量基準(zhǔn)站的垂直距離；yc表示為地質(zhì)勘查礦產(chǎn)資源從局部某一固定點(diǎn)到區(qū)域整體的高度；Td表示為衛(wèi)星測量的新高數(shù)據(jù)傳遞到評估站點(diǎn)的時間。整合上述計算公式，完成相關(guān)外部條件的布置后，分別使用本文設(shè)計的基于GIS的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查前景分析方法與傳統(tǒng)的分析方法，對區(qū)域地質(zhì)成礦條件與前景進(jìn)行預(yù)測。定義使用傳統(tǒng)方法的組別為對照組，使用本文方法的組別為實驗組。以檢測到的成礦點(diǎn)為衡量方法有效性的依據(jù)，開展此次對比實驗，每識別到一個成礦點(diǎn)，便使用多手段勘探技術(shù)，以該點(diǎn)為圓心，進(jìn)行10.0m2范圍的礦產(chǎn)資源開采，分析該區(qū)域是否出礦。

按照上述過程執(zhí)行此次實驗，整理實驗中的相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成表格。如下表1所示。

表1 對比實驗結(jié)果

如上述表1中數(shù)據(jù)所示，本文設(shè)計方法可對地質(zhì)區(qū)域內(nèi)所有出礦點(diǎn)進(jìn)行有效預(yù)測，并且所有定位的出礦點(diǎn)均為出礦中心點(diǎn)，可有效的產(chǎn)出大量礦產(chǎn)資源。分析對照組數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法對于產(chǎn)礦點(diǎn)的識別與預(yù)測不全面，并且在預(yù)測過程中，識別到無效成礦點(diǎn)，消耗了一定的人力與物力資源?；诖耍贸霰疚牡膶Ρ葘嶒灲Y(jié)論：相比傳統(tǒng)的勘查前景分析方法，本文提出的基于GIS的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查前景分析方法，在對區(qū)域地質(zhì)成礦條件預(yù)測時，評估的結(jié)果幾乎與實際結(jié)果毫無偏差，因此證明了該方法具有顯著的有效性，可滿足礦產(chǎn)資源實際勘查工作需求[4]。

4 結(jié)語

本文以GIS為應(yīng)用背景，開展了地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查前景分析方法的設(shè)計，并采用設(shè)計對比實驗的方式，驗證提出的方法在對礦產(chǎn)資源前景預(yù)測時，評估的結(jié)果與實際結(jié)果幾乎無偏差。綜上所述，盡管當(dāng)下礦產(chǎn)行業(yè)應(yīng)用的GIS技術(shù)仍存在較多的問題，但技術(shù)的應(yīng)用前景仍十分廣闊，且技術(shù)的創(chuàng)新空間與進(jìn)步空間仍較大。因此在后期的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查過程中，仍需要有關(guān)人員的不斷實踐，在工作中改進(jìn)問題，提高技術(shù)應(yīng)用的可行性，從而提高我國有關(guān)單位對區(qū)域礦產(chǎn)資源評估的準(zhǔn)確性，推進(jìn)地質(zhì)勘查工作順利實施的同時，提升產(chǎn)出資源的質(zhì)量與效率。