成都gis礦山技術(shù) 成都地質(zhì)礦產(chǎn)綜合研究所

基于GIS的成礦預(yù)測方法研究

黃旭釗

從網(wǎng)站建設(shè)到定制行業(yè)解決方案，為提供成都網(wǎng)站建設(shè)、成都網(wǎng)站制作服務(wù)體系，各種行業(yè)企業(yè)客戶提供網(wǎng)站建設(shè)解決方案，助力業(yè)務(wù)快速發(fā)展。創(chuàng)新互聯(lián)建站將不斷加快創(chuàng)新步伐，提供優(yōu)質(zhì)的建站服務(wù)。

（地礦部航空物探遙感中心，北京　100083）

地理信息系統(tǒng)（geographic information system；簡稱GIS）始于50年代；70年代以后，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，促使GIS朝實(shí)用方面迅速發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國家先后建立了許多專業(yè)性的地理信息系統(tǒng)；80年代是GIS普及和推廣應(yīng)用階段；進(jìn)入90年代，隨著數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS逐步深入到各行各業(yè)。中國地理信息系統(tǒng)起步較晚，但發(fā)展很快。在地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，科學(xué)家們創(chuàng)造了多種認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象的方法和手段，如地質(zhì)、物探、化探和遙感等。利用GIS技術(shù)，探討這些信息資源的“開發(fā)利用”方法，使其發(fā)揮更大的作用，是本文的根本目的。

GIS是一種對(duì)空間信息以數(shù)字形式進(jìn)行采集、編輯、處理、存儲(chǔ)、組織、模擬、分析并表示的計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)，它由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和應(yīng)用四大分量組成，其任務(wù)則包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表示四個(gè)方面。它具有如下兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是它不僅可以像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)那樣管理數(shù)字和屬性信息，而且可以管理圖形信息；二是它可以利用各種空間分析的方法對(duì)多種不同的信息進(jìn)行綜合分析，解決空間實(shí)體之間的相互關(guān)系，對(duì)礦產(chǎn)預(yù)測水平的提高，起著積極的作用。

一、軟件介紹

在GIS引進(jìn)推廣過程中，將MapInfo作為平臺(tái)，開發(fā)一套功能較強(qiáng)、適于應(yīng)用目的的中小型GIS軟件，是行之有效的。它的主要功能如下（圖1）。

圖1　該系統(tǒng)的主要功能

（一）強(qiáng)大的地圖輸入、編輯能力

MapInfo對(duì)地圖的輸入提供三種輸入方式。

①可以通過數(shù)字化儀進(jìn)行地圖的輸入。

②支持光柵圖像的輸入，其格式可以是：BMP,GIF,JPEG,PCX,SPOT（衛(wèi)星航空照片位圖）、TGA,TIFF為后綴的圖形格式。光柵圖像輸入后，用戶可以用MapInfo提供的強(qiáng)大的作圖工具在其上作圖、編輯，然后存成單獨(dú)的矢量地圖層，也可以把光柵圖像作為底圖顯示。

③MapInfo支持標(biāo)準(zhǔn)的DXF文件的輸入。

（二）地圖與屬性管理

MapInfo以表的形式組織文本或圖形信息。每個(gè)表都有兩個(gè)文件：①文件名.tab，該文件描述表的結(jié)構(gòu)；②文件名.dat或文件名.wks,.dbt,.xls，這些文件包含表數(shù)據(jù)；對(duì)柵格表相應(yīng)的擴(kuò)展名是tif、gif或bmp。如果表里已經(jīng)含有圖形目標(biāo)還將有兩個(gè)相關(guān)文件，文件名.map和文件名.id，前者描述圖形目標(biāo)，后者是連接屬性數(shù)據(jù)和圖形目標(biāo)的交叉參考文件。這樣，就可以在MapInfo內(nèi)生成數(shù)據(jù)庫文件。

MapInfo采用層的概念組織、管理數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)自己對(duì)圖幅及相關(guān)內(nèi)容的理解，出于自身的實(shí)際需要，將某一特定的地理單元?jiǎng)澐殖刹煌膶?，以滿足單層或多層疊加瀏覽地理單元的需要。

（三）查詢統(tǒng)計(jì)與空間分析

查詢包括空間查詢和屬性查詢兩種方式。空間查詢是根據(jù)圖形目標(biāo)查找對(duì)應(yīng)的專業(yè)屬性，屬性查詢則根據(jù)專業(yè)屬性字段構(gòu)成的數(shù)據(jù)表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，查找對(duì)應(yīng)的空間實(shí)體。該功能能夠?qū)崿F(xiàn)按單一數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢到按多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行復(fù)雜的SQL查詢，使我們能夠從大量的數(shù)據(jù)中，迅速得到分析所需要的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

使用GIS很重要的原因之一是要對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行空間分析。MapInfo中的空間分析主要包括緩沖區(qū)分析和疊置分析。緩沖區(qū)分析是地圖窗口中一個(gè)圍繞線目標(biāo)、區(qū)域或點(diǎn)等其它目標(biāo)的區(qū)域，可以用設(shè)置緩沖區(qū)半徑的方法控制緩沖區(qū)的大小。創(chuàng)建完緩沖區(qū)，就能夠在緩沖區(qū)內(nèi)尋找目標(biāo)。疊加分析是將兩個(gè)不同層內(nèi)的多邊形疊加合并的一種空間操作。該操作生成第三層，從而可對(duì)交叉區(qū)域進(jìn)行分析，在MapInfo中該功能需要進(jìn)一步擴(kuò)充和完善。僅僅這些空間分析，不能滿足成礦預(yù)測的要求，因此將傳統(tǒng)的成礦預(yù)測方法納入到GIS中是核心任務(wù)。目前常見的建模統(tǒng)計(jì)方法有信息量計(jì)算法、貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)及特征向量法等。它們的基本思路是由已知典型礦床總結(jié)的礦床地質(zhì)標(biāo)志、地球物理標(biāo)志、地球化學(xué)標(biāo)志和遙感影像標(biāo)志構(gòu)成綜合標(biāo)志系列；然后，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在選定的成礦帶中建立找礦模型，再結(jié)合GIS的圖形分析功能，最終形成礦產(chǎn)預(yù)測圖。

（四）輸出形式

Maplnfo是基于Windows操作系統(tǒng)上的，凡是Windows支持的外設(shè)它都自然支持。

二、地質(zhì)與地球物理、地球化學(xué)概況

研究區(qū)位于四川、陜西、甘肅三省交界地帶，出露地層有元古界、古生界、中生界及新生界。其中寒武—奧陶系太陽頂群、泥盆系下吾那組、三疊系是微細(xì)浸染型金礦的重要賦礦層位。

該區(qū)大地構(gòu)造位置屬秦嶺褶皺系西段、松潘甘孜褶皺系的一部分。斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，瑪曲—略陽大斷裂帶、尕?！矍煽h大斷裂帶、瑪曲—文縣—勉縣大斷裂帶均由數(shù)條與走向基本平行的主干斷層組成，為多期多次活動(dòng)的大斷裂帶，亦是重要的控礦斷裂[1]（圖2）

圖2　構(gòu)造分區(qū)

Ⅰ—西秦嶺加里東褶皺帶；Ⅱ—西秦嶺華力西褶皺帶；Ⅲ—西秦嶺印支褶皺帶；Ⅳ—松潘甘孜褶皺系；Ⅴ—揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)

巖漿活動(dòng)與內(nèi)生金屬礦關(guān)系密切。在本區(qū)，大中型金礦床在空間分布上常常與巖體有關(guān)，與基巖有關(guān)的金礦床多分布于巖體的外接觸帶上。

由于該區(qū)航磁數(shù)據(jù)和重力數(shù)據(jù)比例尺較小，因此有些局部異常反映不明顯。但該資料對(duì)區(qū)域構(gòu)造輪廓、主要斷裂構(gòu)造反映比較清晰。

研究區(qū)內(nèi)水系沉積物資料表明：①共生元素組合Au—As—Sb-Hg及Au—As—Sb或Au—As—Hg主要和微細(xì)粒金礦生成有關(guān)。②在金的高背景或低背景上的Au、As、Sb、Hg濃集中心有利于形成微細(xì)浸染型金礦。③較好的金礦化區(qū)，化探異常濃集中心面積并不大，背景不高，濃集中心突出，重合性好。

三、基于GIS的成礦預(yù)測方法

（一）多元地學(xué)數(shù)據(jù)的建立與管理

此次研究共收集了五種來源的地學(xué)數(shù)據(jù)，它們是地層及構(gòu)造數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)數(shù)據(jù)、航磁數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)、化探數(shù)據(jù)。處理流程如圖3所示。

圖3　處理流程

將以上這些圖件通過掃描儀輸入到計(jì)算機(jī)中，形成.tif柵格影像文件。經(jīng)過配準(zhǔn)（一般選擇四個(gè)控制點(diǎn)）形成.tab文件，便可作為柵格影像圖顯示出來。地質(zhì)影像圖、航磁平面等值線影像圖、礦床分布影像圖通過屏幕跟蹤實(shí)現(xiàn)矢量化，同時(shí)亦形成.tab文件，一個(gè).tab文件由一個(gè)圖層組成，代表一種專題信息。航磁剖面平面影像圖、布格重力異常影像圖、水系沉積物元素異常影像圖未經(jīng)全部矢量化，只在典型礦床上及其周圍做矢量化處理。根據(jù)航磁異常和重力異常的基本特征，圈出五條隱伏大斷裂及28處隱伏中酸性巖體。參考地質(zhì)資料，形成斷裂及巖體分布圖。經(jīng)過矢量化后的圖層，可隨時(shí)進(jìn)行編輯，并可創(chuàng)建相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫。

（二）查詢統(tǒng)計(jì)

根據(jù)地層分布圖，通過條件查詢功能檢索賦礦地層：下古生界（Pzl）、上古生界（Pz2）及三疊系（T）（圖4）。從圖中我們可以看到礦床（點(diǎn)）在各地層中的分布情況，還可以進(jìn)一步作統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

（三）空間分析與成礦遠(yuǎn)景預(yù)測

1.斷裂與礦床（點(diǎn)）相關(guān)性分析

圖4　賦礦地層

表1　賦礦地層與礦床（點(diǎn)）統(tǒng)計(jì)

該區(qū)礦床與斷裂關(guān)系甚為密切，因此，研究礦床到線性構(gòu)造的“距離”是十分重要的。為了確定礦床與斷裂構(gòu)造的相關(guān)性，在控礦斷裂周圍每隔2km設(shè)置一個(gè)通道，共設(shè)置八個(gè)通道。設(shè)置通道的辦法是用緩沖區(qū)功能來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)微細(xì)浸染型金礦而言，分析結(jié)果見表2。從表中可以看出，在距斷裂16km的范圍內(nèi)，集中了71.2%的礦床（點(diǎn)），其中包括了全部的大、中型礦床和77.8%的小型礦床。表中還給出了不同距離區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)礦產(chǎn)地的頻數(shù)（%）。上述分析結(jié)果為確定斷裂影響帶寬度提供了客觀依據(jù)。為此，我們以16km為緩沖區(qū)半徑，做出該類型金礦的斷裂影響帶，這是尋找該類型金礦的有利地帶。應(yīng)該指出，我們選擇的斷裂帶都是規(guī)模較大的斷裂帶，本身都由數(shù)條主干斷層組成，具有較寬的斷裂破碎帶，當(dāng)我們用線表示它們時(shí)，只反映了它們的中心位置，所以我們做出的斷裂影響帶的寬度較寬（圖5）。

表2　斷裂與礦床（點(diǎn)）“距離”統(tǒng)計(jì)

圖5　斷裂與巖體緩沖區(qū)

2.中酸性巖體與礦化的關(guān)系

已知資料表明，巖漿活動(dòng)與內(nèi)生金屬礦床關(guān)系密切。它不僅對(duì)溶液起加熱和驅(qū)動(dòng)作用，而且可能在成礦作用中帶來某些組分。該區(qū)與巖體有關(guān)的金屬礦屬中低溫?zé)嵋盒徒鸬V，多分布于巖體外接觸帶附近，一般在距巖體5km的范圍內(nèi)。因此以5km為半徑作緩沖區(qū)（圖5），這亦是成礦的有利地帶。

3.根據(jù)水系沉積物異常圈定成礦有利區(qū)

根據(jù)1:20萬水系沉積物異常，將具有Au元素異常濃集中心，或者具有Au元素異常濃集中心、同時(shí)伴生As、Sb、Hg或伴生As、Sb或伴生As、Hg元素異常，重合性好的區(qū)域確定為有利成礦區(qū)；將具有Au元素異常，但濃集中心不明顯，伴生As或Sb元素異常的區(qū)域確定為較有利的成礦區(qū)。

4.疊加分析

（1）斷裂影響帶與巖體影響帶作相加運(yùn)算

斷裂影響帶和巖體影響帶都是形成金礦的有利地帶，為此將斷裂緩沖區(qū)與巖體緩沖區(qū)疊加并取其和，形成斷裂與巖體影響帶疊加圖。

（2）賦礦地層與上述斷裂與巖體疊加影響帶作相交運(yùn)算

賦礦地層是形成金礦的必要條件，斷裂與巖體影響帶，只有在賦礦地層中才是金礦成礦的有利地段。因此將賦礦地層圖與斷裂與巖體影響帶疊加圖再進(jìn)行疊加，取相交部分。

（3）將上述結(jié)果與根據(jù)化探得到的有利成礦區(qū)作相交運(yùn)算

為了更有效、更準(zhǔn)確地得到成礦遠(yuǎn)景區(qū)，我們將上述成礦遠(yuǎn)景區(qū)與根據(jù)化探得到的有利成礦區(qū)作相交運(yùn)算，從而得到如圖6所示的遠(yuǎn)景區(qū)。一級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)即賦礦地層、斷裂影響帶（或巖體影響帶）、化探異常疊加的交集，其中有已知大中小型礦床分布。此次共圈定25處一級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)，其中九處區(qū)域與已知礦床（點(diǎn)）完全吻合；六處區(qū)域包含已知礦床（點(diǎn)），但范圍要大得多；九處區(qū)域是新圈出的區(qū)域。二級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)即賦礦地層與斷裂影響帶（或巖體影響帶）疊加的交集；或者滿足地層及地球化學(xué)找礦標(biāo)志，但不處于構(gòu)造有利部位；部分已知中小型礦床落在該區(qū)域內(nèi)。三級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)即賦礦地層與斷裂影響帶（或巖體影響帶）疊加的交集，該區(qū)域內(nèi)沒有已知的礦床（點(diǎn)）分布。

圖6　成礦遠(yuǎn)景區(qū)

應(yīng)該指出的是，上面的例子各種信息量是以等權(quán)來對(duì)待的，若首先應(yīng)用上文提到的數(shù)學(xué)模型確定權(quán)重，再做疊加運(yùn)算，預(yù)測效果將會(huì)更加準(zhǔn)確。

四、結(jié)論

通過使用GIS，我們有如下幾點(diǎn)體會(huì)。

①它改變了傳統(tǒng)的手工操作模式，可以很方便地將所需要的信息疊合，并且同時(shí)輸出。

②數(shù)據(jù)庫具有永久性，可以重復(fù)利用，為以后更新數(shù)據(jù)提供方便，從而減少了重復(fù)勞動(dòng)。

③空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合查詢，使我們能夠從大量的信息中迅速提取分析所需要的信息。

④MapInfo通過點(diǎn)、線和多邊形把數(shù)據(jù)和地圖連接在一起，單擊地圖上的任意對(duì)象，便可以同時(shí)看到多個(gè)與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的所有數(shù)據(jù)。這樣可以幫助我們分析數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

李文元，等.秦嶺西部微細(xì)浸染金礦成礦條件.中國金礦主要類型找礦方向與找礦方法文集（第二輯），北京：地質(zhì)出版社，1994

A STUDY OF METALLOGENIC PROGNOSTIC TECHNIQUE BASED ON GIS

Huang Xuzhao

（Aerogeophysical Survey and Remote—Sensing Center,Beijing 100083）

Abstract

The geophysical information system（GIS）has greatly raised the multi-purpose utilization level of spatial data for metallogenic prognosis.Its importance is that it plays the role of a bridge which links the traditional manual superimposition technique with the mathematic technique of spatial analysis,thus avoiding many artificial factors imposed on metal-logenic prognosis.Based on evaluation of metallogenic conditions and integrated prognosis for mineral resources in Sichuan-Shaanxi-Gansu triangular area,this paper discusses the application of GIS technique to metallogenic prognosis.

成礦環(huán)境遙感信息場分層解析與無模型礦床預(yù)測法

楊武年　朱章森

（成都理工大學(xué)遙感與GIS研究所，成都　610059）

摘要　遙感圖像顯現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造形跡是地史以來地殼運(yùn)動(dòng)的綜合結(jié)果，包含有歷次構(gòu)造變動(dòng)和有關(guān)礦化的特征標(biāo)識(shí)信息，因此，遙感信息場分層解析是無模型礦床預(yù)測中有效地進(jìn)行成礦信息分離的重要手段。無模型礦床預(yù)測法的理論依據(jù)是，礦床的形成是多種地質(zhì)因素發(fā)生變異的綜合結(jié)果，特殊地質(zhì)環(huán)境中多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)合疊加區(qū)具備形成大型、超大型礦床的條件，巨大礦源體的存在勢必導(dǎo)致其與周圍環(huán)境（背景）在物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的顯著差異，包括諸如成礦巖石組合、構(gòu)造式樣、礦化蝕變以及地球物理、地球化學(xué)場甚至由深部礦源異常體引起其上方地球生物圈、大氣圈等發(fā)生變異的信息特征。因而該法不需要事先有已知有礦模型或已知無礦模型作為預(yù)測的基礎(chǔ)，而以分解和提取上述致礦異常信息建立控礦地質(zhì)體的自然源模型作為科學(xué)找礦的重要途徑。由于此法不需要事先有已知有礦模型或已知無礦模型作為預(yù)測的基礎(chǔ)，因此它不僅對(duì)研究程度較低的新區(qū)礦床預(yù)測，而且對(duì)研究程度較高的老區(qū)尋找新類型和大型、超大型礦床都具有重大理論意義和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞　遙感地質(zhì)　數(shù)學(xué)地質(zhì)　遙感信息場分層解析　遙感圖像分層解析法　無模型礦床預(yù)測法

1　引言

當(dāng)前國內(nèi)外成礦預(yù)測研究中，傳統(tǒng)的基于相似類比理論的礦床模型預(yù)測法，通過數(shù)十年的實(shí)踐日趨完善，在地質(zhì)找礦中取得顯著成效。然而這類方法的應(yīng)用前提是必須有一定數(shù)量的已知有礦模型和無礦模型作為類比的基礎(chǔ)，因此，它受資料水平、已知礦床模型及研究人員水平的限制，主要適用于地質(zhì)研究程度較高、礦床模型易于建立的地區(qū)；而且因受相似類比理論限制，它只能找到與已知礦床類同的具相當(dāng)規(guī)模的礦床，而難于發(fā)現(xiàn)新類型礦床或點(diǎn)狀大型、超大型礦床。因此，在找礦難度日益增大的情況下，如何使多學(xué)科結(jié)合，應(yīng)用新技術(shù)新方法和新思維開拓新區(qū)，尋找隱伏礦床和新類型礦床，特別是大型、超大型礦床，已成為現(xiàn)在和今后地質(zhì)找礦工作中急需解決的重大理論和方法問題。為此，我們通過長期的找礦實(shí)踐，提出了在求異理論和求同理論指導(dǎo)下的無模型礦床預(yù)測法的新思路[1,2]，后進(jìn)一步發(fā)展，提出了遙感信息場分層解析與無模型礦床預(yù)測的方法理論[3]，經(jīng)在云南、四川、新疆等地找礦實(shí)踐，取得明顯效果[1～5.11～14]。

2　理論依據(jù)

遙感圖像顯現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造形跡是地史以來地殼運(yùn)動(dòng)的綜合結(jié)果，包含有歷次構(gòu)造變動(dòng)和有關(guān)礦化的特征標(biāo)識(shí)信息，因此，遙感信息場分層解析是有效地進(jìn)行成礦信息分離的重要手段[2～6]。無模型礦床預(yù)測法的理論依據(jù)是，礦床的形成是多種地質(zhì)因素發(fā)生變異的綜合結(jié)果，特殊地質(zhì)環(huán)境中多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)合疊加區(qū)具備形成大型、超大型礦床的條件，巨大礦源體的存在勢必導(dǎo)致其與周圍環(huán)境（背景）在物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的顯著差異[15]，包括諸如成礦巖石組合、構(gòu)造式樣、礦化蝕變以及地球物理、地球化學(xué)場甚至由深部礦源異常體引起其上方地球生物圈、大氣圈等發(fā)生變異的信息特征。因此，應(yīng)用無模型礦床預(yù)測法不需要事先有已知有礦模型或已知無礦模型作為預(yù)測的基礎(chǔ)，而以分解和提取上述致礦異常信息、建立控礦地體的自然源模型作為科學(xué)找礦的重要途徑。由于此法不需要事先有已知有礦模型或已知無礦模型作為預(yù)測的基礎(chǔ)，所以它不僅對(duì)研究程度較低的新區(qū)礦床預(yù)測，而且對(duì)研究程度較高的老區(qū)尋找新類型和大型、超大型礦床都具重大理論意義和實(shí)用價(jià)值。

3　方法技術(shù)

3.1　遙感圖像處理和信息提取

遙感圖像是地面景觀物體按一定比例縮小了的立體模型，地質(zhì)構(gòu)造形跡及地質(zhì)現(xiàn)象的總體和個(gè)體的地表幾何形態(tài)（紋形圖案）以及物理特征（電磁波輻射特征）被真實(shí)、客觀、連續(xù)、全面地記錄，具有高度的概括性；同時(shí)含有大量地下一定深度隱伏地質(zhì)構(gòu)造的信息特征。遙感圖像上的這些信息特征（解譯標(biāo)志）反映的是地物在內(nèi)外動(dòng)力作用過程中，在一定地質(zhì)、地理?xiàng)l件下物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物理性質(zhì)等方面的差異。隱伏構(gòu)造信息則通過地殼的機(jī)械變形以及地表的地球物理場和地球化學(xué)場改造乃至生物圈、大氣圈發(fā)生異常等方式而顯示出來。而且，多波段遙感圖像信息特征中除可見光波譜部分外，許多波段的信息特征位于人的肉眼光敏區(qū)以外，如紅外、微波圖像信息等。這類圖像揭示了大量肉眼看不見的地物信息特征，大大增加了鑒別地物屬性特征的信息量。因此，采用遙感圖像處理能有效地提取成礦信息，尤其是提取那些微弱的礦化信息，通過地質(zhì)解譯、分析構(gòu)造形跡特征及空間分布規(guī)律和應(yīng)力狀態(tài)，不但真實(shí)、客觀，而且克服了常規(guī)地質(zhì)方法有時(shí)由于點(diǎn)線觀測的局限性，大大開拓視野，獲得連續(xù)、系統(tǒng)、大量的信息特征，有助于將破裂系統(tǒng)與區(qū)域構(gòu)造變形乃至地質(zhì)建造等有機(jī)地聯(lián)系起來進(jìn)行深入的分析研究，得出與客觀實(shí)際相吻合的結(jié)論。

3.2　遙感構(gòu)造信息場分“層”解析與致礦異常信息提取

遙感圖像顯現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造形跡是地史以來地殼運(yùn)動(dòng)的綜合結(jié)果，包含有歷次構(gòu)造變動(dòng)和有關(guān)礦化的標(biāo)識(shí)信息特征。因此，如何通過構(gòu)造“分層”解析和應(yīng)用數(shù)學(xué)方法去描述，實(shí)現(xiàn)線性體場的演譯和分解，研究線性體場與其它地質(zhì)異常的關(guān)系，找出其控巖控礦規(guī)律和提取礦化信息也就成了線性體場研究和成礦預(yù)測的主要內(nèi)容。需要指出的是，以前大多數(shù)研究者注意到了線性構(gòu)造的規(guī)模大小及空間尺度在構(gòu)造解析和成礦預(yù)測中的重要性，但并未形成有效解決問題的方法。特別是在對(duì)線性構(gòu)造量化處理時(shí)往往主次不分，把不同規(guī)模尺度和不同構(gòu)造層次和期次的線性、環(huán)形構(gòu)造混為一體進(jìn)行處理，以致不僅使問題復(fù)雜化，而且很難確切找到線性、環(huán)形構(gòu)造與相關(guān)地質(zhì)體及有關(guān)礦產(chǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，所得結(jié)論令人質(zhì)疑。由控礦理論可知，特殊地質(zhì)環(huán)境多期次構(gòu)造復(fù)合疊加區(qū)具備形成大型、超大型礦床的條件，而這些地區(qū)線性體場的研究與分解，各期次構(gòu)造變形場的建立及其構(gòu)造應(yīng)力場反演，在一定程度上是成礦預(yù)測的關(guān)鍵。因?yàn)闃?gòu)造應(yīng)力場不僅控制著地殼巖石的機(jī)械變形、構(gòu)造的成生演化及其組合形式，而且在一定程度上控制著沉積建造、巖漿活動(dòng)及有關(guān)礦床的形成與分布。筆者經(jīng)多年的科研攻關(guān)，根據(jù)遙感圖像信息量大，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造形跡顯示的宏觀性、信息連續(xù)性以及遙感大節(jié)理與宏觀構(gòu)造具有成生聯(lián)系的性質(zhì)；在理論上提出遙感大節(jié)理總是在野外構(gòu)造小節(jié)理優(yōu)勢方位上發(fā)育發(fā)展的新論點(diǎn)，并提出了將宏觀構(gòu)造和相對(duì)微觀構(gòu)造（特別是遙感橫張大節(jié)理）有機(jī)結(jié)合進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造的“分層”解析，根據(jù)構(gòu)造變形場特征反演應(yīng)力場的新方法——“遙感圖像分層解析法”及其相應(yīng)理論[6,7]。該方法經(jīng)在不同構(gòu)造復(fù)合區(qū)試用，取得顯著效果[5～7,10～13]。

例如，筆者在四川、貴州等地的構(gòu)造復(fù)合變形區(qū)研究中，應(yīng)用“遙感圖像分層解析法”，通過遙感圖像處理和褶皺斷裂特別是橫張大節(jié)理系統(tǒng)分層解析，結(jié)合野外調(diào)研，建立了研究區(qū)多期次構(gòu)造變形場并反演了各時(shí)期構(gòu)造應(yīng)力場[10～12]，獲得了與眾不同的新認(rèn)識(shí)。

筆者在黔西郎岱地區(qū)構(gòu)造解析和成礦預(yù)測中[12]，應(yīng)用航、衛(wèi)片選擇性地解譯了該區(qū)主要褶皺及與其有關(guān)的橫張大節(jié)理系統(tǒng)，結(jié)合野外調(diào)研，對(duì)該區(qū)構(gòu)造變形特征進(jìn)行了深入分析。根據(jù)該區(qū)宏觀構(gòu)造與橫張大節(jié)理空間分布規(guī)律等特征建立了郎岱三角形構(gòu)造格局的變形場，并據(jù)此反演得出該區(qū)燕山期在三角形邊界條件（大斷裂）控制下三邊同時(shí)受力的聯(lián)合應(yīng)力場。其特點(diǎn)是應(yīng)力和變形強(qiáng)度自三角形邊部和頂點(diǎn)向三角形中心呈弧形遞減，巖石變形嚴(yán)格按所得應(yīng)力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生，在不同部位形成不同量級(jí)的褶皺并伴生相應(yīng)的節(jié)理；三角形邊部和頂點(diǎn)褶皺變形強(qiáng)烈，擴(kuò)展到三角形中部褶皺趨于平緩。九條不同方位的褶皺相互嵌接，總體聯(lián)系，局部復(fù)合，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，控制著本區(qū)不同類型的礦床形成與分布。例如，在該三角形構(gòu)造的北西和南西兩個(gè)角點(diǎn)附近，集中分布了一系列鐵礦床和鉛鋅礦床及礦化點(diǎn)（成因上與熱液活動(dòng)有關(guān)）；而煤礦則相對(duì)集中分布在三角形構(gòu)造的內(nèi)部。這是因?yàn)槿切雾旤c(diǎn)處應(yīng)力強(qiáng)度最大，斷裂發(fā)育，為熱液活動(dòng)和礦化富集提供了有利的空間條件，從而形成了一系列金屬礦床，但對(duì)煤和天然氣富集起了破壞作用，未形成具工業(yè)價(jià)值的礦床。而在三角形構(gòu)造內(nèi)部，由于應(yīng)力減弱，褶皺平緩，斷裂不發(fā)育，缺乏導(dǎo)礦儲(chǔ)礦構(gòu)造，對(duì)金屬礦化不利，但褶皺變形有利于煤礦富集。從區(qū)域含礦層分布分析，鐵礦和鉛鋅礦的礦源層（泥盆系和石炭系）在區(qū)內(nèi)廣泛分布。根據(jù)本區(qū)三角形構(gòu)造變形場和應(yīng)力場特征及北西、南西兩個(gè)角點(diǎn)處成礦富集規(guī)律，可以預(yù)測，在三角形構(gòu)造東部頂點(diǎn)處有望找到相同類型的工業(yè)礦床。其次，區(qū)域上黔西古生界具備生油氣的地質(zhì)條件，測區(qū)南西側(cè)盤縣三角形構(gòu)造內(nèi)已有煤成氣發(fā)現(xiàn)，本區(qū)地質(zhì)和構(gòu)造條件與之類似，因而有望在該三角形構(gòu)造中部構(gòu)造平緩處或穹窿構(gòu)造中找到具工業(yè)價(jià)值的氣田。

3.3　遙感線性體信息場的分“層”和相關(guān)信息組合量化解析與成礦預(yù)測

線性體場的分“層”量化即在前述線性構(gòu)造分層解析結(jié)果基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)格法等方法分別對(duì)各期次各層次線性構(gòu)造（成礦分析時(shí)結(jié)合環(huán)形構(gòu)造等組合）進(jìn)行量化處理和統(tǒng)計(jì)分析，以找出各層次各期次線性、環(huán)形構(gòu)造的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性及其與成礦作用的內(nèi)在聯(lián)系，定量、半定量地提取有用信息。不同的研究目的采用不同的量化處理方法。筆者在西昌地區(qū)有利含油氣構(gòu)造遙感解析和油氣遠(yuǎn)景預(yù)測中[13]，在全區(qū)線性構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造系統(tǒng)解譯基礎(chǔ)上，首先對(duì)區(qū)域性斷裂系統(tǒng)進(jìn)行量化處理，建立了該區(qū)區(qū)域線性體場（斷裂系統(tǒng)）的二維和三維彩色量化解析模式，結(jié)合其它資料，在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)中確定了有利于油氣生成環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造區(qū)塊（小相嶺—米市斷塊中的二級(jí)構(gòu)造單元——米市斷陷）；然后再對(duì)所選定區(qū)進(jìn)行專題圖像處理，提取有關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上，采用環(huán)形構(gòu)造及與其密切相關(guān)的環(huán)狀、放射狀大節(jié)理有機(jī)結(jié)合的組合量化處理方法（環(huán)形構(gòu)造采用自環(huán)心向環(huán)外緣反距離測度加權(quán)），結(jié)合物探地震、航磁重力及野外調(diào)研資料選定有關(guān)參數(shù)，通過圖像圖形處理并結(jié)合GIS建立了重要構(gòu)造區(qū)塊局部構(gòu)造的二維和三維彩色定量解析自然模型。通過信息場的特征分析和求異，確定了局部構(gòu)造隆起（異常）和背景的界線，定量提取了地腹隱伏構(gòu)造的有關(guān)信息，作為評(píng)價(jià)局部構(gòu)造和油氣遠(yuǎn)景預(yù)測的依據(jù)。最后，通過綜合分析，進(jìn)行了油氣遠(yuǎn)景預(yù)測。

3.4　遙感線性體場的背景與異常數(shù)學(xué)解析

遙感線性體場中包含有許多非地質(zhì)信息及其它無關(guān)的信息。數(shù)學(xué)分析的目的在于采用數(shù)學(xué)地質(zhì)的方法確定線性體場的背景，提取和增強(qiáng)微弱的有用信息，壓抑噪聲干擾，找出具有地質(zhì)找礦指示意義的（異常）標(biāo)志。

異常是針對(duì)背景而言的。所謂背景是指研究區(qū)空間變量在其分布區(qū)域內(nèi)的空間趨勢，它代表了該變量在研究區(qū)內(nèi)的總體分布特征。對(duì)線性體場來說，線性構(gòu)造的區(qū)域變化趨勢就是背景，反映局部構(gòu)造存在的環(huán)形、線性體是異常，如環(huán)狀、放射狀大節(jié)理密集區(qū)。確定背景的方法很多，如常用的滑動(dòng)平均法、趨勢分析法、克里格法等。趨勢分析將觀測值分解為趨勢和剩余兩部分，前者即為背景，后者代表局部變化的異常特征。也可用礦化標(biāo)志變量與多個(gè)其它變量的自相關(guān)分析研究背景場，然后分解不同背景場中的異常。

背景條件按地質(zhì)總體的多少可以分為單一背景和多背景兩種，前者指那些只經(jīng)歷了一次地質(zhì)作用的地區(qū)，各種因素的取值來自于一個(gè)總體；后者指經(jīng)歷了多次地質(zhì)作用的地區(qū)，各種因素取值來自于多個(gè)總體。多背景的確定方法復(fù)雜，但對(duì)于多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的線性體場而言，若采用前述分層解析的方法，先將多期次線性體按“層”分解，那么確定每個(gè)層次的線性體場的背景及其求異就可按單背景處理，然后，對(duì)各層次（期次）的背景進(jìn)行綜合分析，這樣可使問題大大簡化，且能有效提高分析精度。

遙感信息場的空域和頻域?yàn)V波處理是分解和提取線性構(gòu)造的有效方法。一般而言，低通濾波得出的低頻信息能反映遙感信息場中的深部（隱伏地質(zhì)構(gòu)造）的信息特征，高通濾波得到的高頻信息則能反映地表及淺部有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造的特征信息。不同方位的線性體場可以分別采用不同的定向?yàn)V波模板進(jìn)行處理分解[8]。經(jīng)濾波處理的圖像再經(jīng)銳化和二值處理，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析或采用特殊的表達(dá)方式，如線性體的空間頻數(shù)圖和密度圖、中心對(duì)稱度圖、優(yōu)益度圖、變異系數(shù)圖、空間距離測度圖以及各種參數(shù)類型的直方圖等[9]，能減少人為干擾因素，有效地反映、提取地質(zhì)構(gòu)造和成礦異常具指示意義的特征參數(shù)。

信息熵是復(fù)雜程度和非均一化的數(shù)學(xué)度量，用它來查明或定量表征遙感信息場中的某種控礦因素的地質(zhì)變異特征和統(tǒng)一性。以相對(duì)熵研究線性體場特征，若地質(zhì)變量取線性體的長度或頻數(shù)（或長度/頻數(shù)），則所得空間密度熵能表征線性體密度場在空間內(nèi)分布上的差異，若變量為線性體的方位，則所得方位熵可以揭示線性體場在方位分布上的非均勻變化程度。線性體的熵異?？梢苑从硺?gòu)造的多期次活動(dòng)性和空間疊加等特征。

其次，分形理論等方法也是研究遙感信息場的有用工具。用分形理論研究線性構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造的空間特征，有助于查明構(gòu)造活動(dòng)性及與成礦作用關(guān)系，定量描述有關(guān)的自然地質(zhì)指示標(biāo)志空間變化的規(guī)律性。

3.5　三“S”支持下的多源信息綜合與復(fù)合圖像處理和找礦靶區(qū)快速評(píng)價(jià)優(yōu)選

在大區(qū)域范圍的成礦預(yù)測研究中，對(duì)于大量地、物、化、遙資料，采用多源信息綜合與復(fù)合圖像處理技術(shù)，能快速提取有用信息并得到形象直觀的成果圖像表達(dá)，已在地質(zhì)找礦中取得較好效果。然而，這一方法存在的問題是，目前一般應(yīng)用的遙感圖像系粗糾正產(chǎn)品，地物點(diǎn)在空間上存在一定畸變（像點(diǎn)位移）；而且，物化探信息本身存在一定的空間漂移。如果將這種變了形的圖像和移了位的信息異場疊合在一起，將產(chǎn)生虛假的綜合異常，有時(shí)會(huì)致人誤入歧途。解決的辦法是，采用三“S”支持下的多源信息綜合與復(fù)合圖像處理技術(shù)，先在GIS和GPS控制點(diǎn)控制下對(duì)遙感圖像進(jìn)行精糾正（尤其是投影差改正），制做正射投影遙感影像圖，爾后通過區(qū)域化變量的結(jié)構(gòu)分析，找出各種地學(xué)信息在不同尺度與水平的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性，建立統(tǒng)一的隨機(jī)場概念模型，并通過GIS實(shí)現(xiàn)各類信息在空間上精確匹配，充分利用計(jì)算機(jī)的可視化技術(shù)建立礦源體的自然信息源模型，定量提取綜合找礦信息，達(dá)到找礦靶區(qū)快速評(píng)價(jià)優(yōu)選的目的。筆者利用這一方法在南江區(qū)調(diào)成礦（金）預(yù)測中取得顯著效果[14]。

南江地區(qū)地處特殊的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，成礦地質(zhì)條件較好，礦種較多，礦點(diǎn)星羅棋布。但相對(duì)而言，對(duì)金礦床的研究，前人研究程度很低，只在西部萬金山和坪河發(fā)現(xiàn)沙金礦化點(diǎn)兩處。本次研究中利用所研制的遙感正射影像，通過信息提取及金、銀、銅等14個(gè)化探數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理、地、物、化、遙多源信息綜合、復(fù)合圖像處理有所新發(fā)現(xiàn)，并圈定了找礦遠(yuǎn)景區(qū)，經(jīng)野外調(diào)研發(fā)現(xiàn)沿圖像處理中識(shí)別出的構(gòu)造帶河谷中沙金礦化現(xiàn)象普遍，在金化探異常與遙感圖像復(fù)合信息圖上的較高異常地段采樣化驗(yàn)分析，金礦化現(xiàn)象明顯，已有數(shù)個(gè)樣品達(dá)到金的工業(yè)品位，將來通過進(jìn)一步工作，有望取得較大的進(jìn)展。

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建設(shè)數(shù)字礦山的核心技術(shù)是什么

智能化的煤礦開采技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)綜合開采設(shè)備的全自動(dòng)化操作，從而達(dá)到可視化遠(yuǎn)程控制狀態(tài)。

對(duì)于煤礦企業(yè)來說，在煤礦開采的過程當(dāng)中，必然會(huì)面臨開采人員的人身安全問題，尤其是地下煤礦開采活動(dòng)，為了能夠降低安全事故的發(fā)生概率，并且對(duì)已發(fā)生的事故能夠做出及時(shí)的響應(yīng)。

這時(shí)候煤礦智能化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用作用就凸顯出來了，一方面，有效地構(gòu)建了一個(gè)能夠準(zhǔn)確定位井下工作人員的具體位置的感知區(qū)域，為發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行搜救提供了更加有力的幫助；另一方面，通過與云計(jì)算和邊緣計(jì)算的充分結(jié)合，促進(jìn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的完美互通，從而對(duì)地下環(huán)境實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

通過監(jiān)控中心與指揮中心的互聯(lián)互通以及相互協(xié)作，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)工作面的可視化，同時(shí)還提高了井下作業(yè)的安全性，實(shí)現(xiàn)了地面指揮中心對(duì)井下作業(yè)相關(guān)情況的及時(shí)捕獲，并針對(duì)突發(fā)事故做出及時(shí)的反應(yīng)。

煤礦的地質(zhì)信息會(huì)隨著采掘工作的進(jìn)展而發(fā)生不同變化的動(dòng)態(tài)信息。將地址信息精準(zhǔn)化是煤礦采掘的基本也是核心，也是智能模塊形成的基礎(chǔ)條件。

所以，開發(fā)工作面使用智能采掘系統(tǒng)及裝備，將采掘數(shù)據(jù)與地址信息自動(dòng)采集、處理、分析從而構(gòu)建一個(gè)精確的動(dòng)態(tài)巷道圖，將礦井內(nèi)部全方位信息透明化，從而實(shí)現(xiàn)將地質(zhì)信息、測量數(shù)據(jù)及巷道掘進(jìn)動(dòng)態(tài)，形成三維電子圖進(jìn)行管理。Hightopo根據(jù)礦山現(xiàn)場的 CAD 圖、鳥瞰圖、設(shè)備三視圖等資料還原外觀建模，搭建 3D 輕量化大型智慧礦山，圍繞以數(shù)字化開采、高速掘進(jìn)、智能通風(fēng)排水供配電、篩煤工藝等內(nèi)容為主體的三維立體可視化管理系統(tǒng)。

通過其引擎強(qiáng)大的渲染功能，真實(shí)還原采煤機(jī)井下運(yùn)動(dòng)工況的行進(jìn)效果，利用可視化圖表將采煤機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。設(shè)有記憶割煤、滾筒換向、自動(dòng)往返及故障診斷的聯(lián)動(dòng)控制功能，針對(duì)采煤機(jī)故障診斷提供切實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)，加速扼殺故障的萌芽。通過地面調(diào)度室即可遠(yuǎn)程遙控操作，由此達(dá)成井下少人化作業(yè)，加大煤炭資源的開采效率，為采煤機(jī)的高效安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

在煤炭開采過程中，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備處于全面控制并且被實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài)。例如，采煤專用設(shè)備，液壓支架、供電設(shè)備等。此外，根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，設(shè)計(jì)合理的施工工序，實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)控制系統(tǒng)與地面控制中心控制系統(tǒng)集中控制綜采工作面，不僅可以實(shí)現(xiàn)煤炭開采流程全自動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)的可視化，從而在很大程度上提升了井下作業(yè)的安全性以及提高煤炭開采的工作質(zhì)量。

HT 也提供結(jié)合 GIS 地圖展示礦山領(lǐng)域解決方案，產(chǎn)品的定位在于運(yùn)用產(chǎn)品強(qiáng)大的可視化技術(shù)，通過無人機(jī)航拍，加后期數(shù)據(jù)處理，無縫融合 HT 原有 3D 模型，實(shí)現(xiàn)了礦山宏觀和微觀融合一體化的需求，很好的解決了傳統(tǒng)人工實(shí)景建模工作量巨大的問題。

針對(duì)環(huán)境態(tài)勢、掘采進(jìn)度、設(shè)備運(yùn)作、工況狀態(tài)等信息進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)監(jiān)測，賦予數(shù)據(jù)空間屬性，使復(fù)雜因素可視化。形成一套可被洞察的參考數(shù)據(jù)，為開采作業(yè)監(jiān)管提供強(qiáng)有力的決策支撐。

隨著國家環(huán)境保護(hù)力度的持續(xù)加大及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，正倒逼煤炭產(chǎn)業(yè)必須走綠色智能的清潔化生產(chǎn)之路。云技術(shù)、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，煤炭行業(yè)如果想恢復(fù)改革開放時(shí)期的繁榮景象，就必須緊跟時(shí)代步伐，運(yùn)用大數(shù)據(jù)，結(jié)合云技術(shù)將智能化技術(shù)運(yùn)用到開采工作當(dāng)中。

分享名稱：成都gis礦山技術(shù) 成都地質(zhì)礦產(chǎn)綜合研究所
文章來源：http://muchs.cn/article12/dohesgc.html

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