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三維數(shù)字礦山建模技術(shù)示范
以國內(nèi)外現(xiàn)有成熟地質(zhì)體三維建模軟件為平臺，結(jié)合3S技術(shù)、數(shù)學(xué)地質(zhì)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立各種三維地質(zhì)模型、工程模型，并形成結(jié)合多種技術(shù)的三維地質(zhì)體建模方法體系和礦山多類型數(shù)據(jù)的綜合分析流程，形成數(shù)字礦山可視化-數(shù)據(jù)管理一體化三維建模技術(shù)示范研究，為我國找礦勘探工作提供一套便于推廣的數(shù)字礦山三維建模技術(shù)方法體系。三維數(shù)字礦山建模在云南個舊和四川拉拉銅礦進(jìn)行了示范。
十年的香洲網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗，針對設(shè)計、前端、開發(fā)、售后、文案、推廣等六對一服務(wù)，響應(yīng)快，48小時及時工作處理。成都全網(wǎng)營銷推廣的優(yōu)勢是能夠根據(jù)用戶設(shè)備顯示端的尺寸不同，自動調(diào)整香洲建站的顯示方式，使網(wǎng)站能夠適用不同顯示終端，在瀏覽器中調(diào)整網(wǎng)站的寬度，無論在任何一種瀏覽器上瀏覽網(wǎng)站，都能展現(xiàn)優(yōu)雅布局與設(shè)計，從而大程度地提升瀏覽體驗。創(chuàng)新互聯(lián)建站從事“香洲網(wǎng)站設(shè)計”,“香洲網(wǎng)站推廣”以來，每個客戶項目都認(rèn)真落實執(zhí)行。
云南個舊數(shù)字礦山建設(shè)情況將結(jié)合建設(shè)的整個技術(shù)流程，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和預(yù)處理、各種實體模型的建立、集成與系統(tǒng)功能研發(fā)等方面。
(一)數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理
數(shù)字礦山仿真系統(tǒng)的構(gòu)建以整個礦山為對象，具有范圍大、數(shù)據(jù)量大等特點。在確定了研究區(qū)的區(qū)域范圍、地理位置、仿真類型、效果要求以及實現(xiàn)平臺的基礎(chǔ)上，收集了研究區(qū)礦山相關(guān)的地上、地下、地理、地質(zhì)等的數(shù)據(jù)資料，并對基礎(chǔ)圖件和數(shù)據(jù)進(jìn)行了矢量化、空間校正等預(yù)處理，為基于GIS及三維建模軟件分別建立礦山地上地下真三維實體模型奠定基礎(chǔ)。
收集了個舊東區(qū)30m分辨率的DEM數(shù)據(jù)和0.5m分辨率的WorldView2遙感影像，并進(jìn)行了投影轉(zhuǎn)換、校正、融合等處理。針對地質(zhì)體建模全面系統(tǒng)的收集了個舊高松礦田的礦區(qū)構(gòu)造地質(zhì)圖(局部中段地質(zhì)圖)、工程分布圖、坑道平面圖、地質(zhì)勘探線剖面圖、鉆探原始地質(zhì)編錄資料、坑探原始地質(zhì)編錄資料及樣品化驗資料等。通過數(shù)碼相機采集真實的圖片素材作為紋理數(shù)據(jù)，并利用圖像處理軟件進(jìn)行校正、匹配，轉(zhuǎn)換等處理。利用激光高度計獲取地表建筑長寬高尺寸數(shù)據(jù)。
(二)三維實體建模
本系統(tǒng)在對各種建模算法適用于不同實體的建模進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上，針對地形地貌、地質(zhì)體、井巷工程、二維資料以及地物景觀等進(jìn)行了相關(guān)建模方法的研究。
1.地形建模
地形實體模型可以真實地反映地表地形地貌的情況，本研究利用數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)和遙感影像數(shù)據(jù)，基于Grid形式表達(dá)，對地表進(jìn)行了建模，很好地反映出了礦區(qū)的總體地表情況(圖4-27)。
圖4-27 個舊東區(qū)三維地形模型圖
2.地質(zhì)體建模
三維地質(zhì)建模包括地層實體模型、構(gòu)造實體模型、已知礦體實體模型和巖體實體模型等。地層實體模型可以直觀地顯示研究區(qū)內(nèi)的區(qū)域成礦地質(zhì)背景，清楚的表達(dá)礦區(qū)地層與礦體的空間位置關(guān)系及礦體主要的集中層位；通過構(gòu)造實體模型可以清楚地掌握斷層與礦體的位置關(guān)系及斷層對礦體開采的影響，直觀地顯示和更好地揭示出區(qū)域不同類型的斷裂的形態(tài)趨勢和屬性特征，對于把握整個研究區(qū)的構(gòu)造格局具有重要作用；構(gòu)建礦體模型能準(zhǔn)確掌握礦體的幾何空間形態(tài)與位置，且為品位估值奠定基礎(chǔ)；巖體一般被認(rèn)為是在成礦期為成礦作用提供成礦物質(zhì)、成礦熱液和熱源的證據(jù)，建立巖體實體模型對于礦體位置有較大的指示作用。圖4-28為地質(zhì)體建模的技術(shù)流程圖。
根據(jù)收集的工作區(qū)的地質(zhì)圖、中段平面圖、工程部署圖、實測勘探線剖面、大中比例尺地質(zhì)平面圖以及圖切剖面圖等，進(jìn)行三維空間校正后，提取出地層、礦體、巖體、斷層等地質(zhì)體的輪廓線，并對各勘探線剖面進(jìn)行連接、平滑，最終基于輪廓線重構(gòu)面技術(shù)形成三維實體模型。對于巖體實體模型一般可以通過鉆孔的巖性資料進(jìn)行推斷，或者根據(jù)巖體等深線資料插值生成。本書研究區(qū)范圍內(nèi)地表無巖漿巖出露，但在深部有隱伏花崗巖體分布，巖體模型主要根據(jù)收集到的巖體等深線插值生成巖體實體模型。為使三維數(shù)字模型能夠更加明顯地展示出該區(qū)各地質(zhì)體的特點，在Z軸方向上對模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)睦?，這樣的處理對研究區(qū)實體模型展示及預(yù)測分析工作十分有利。
圖4-28 地質(zhì)體建模的技術(shù)流程圖
3.井巷工程建模
坑道實體模型的建立有助于地質(zhì)工作者一目了然地看出礦區(qū)內(nèi)坑道工程的實際部署，并且在三維空間工程里可以與其他三維實體模型相疊加，可以更好地了解礦區(qū)內(nèi)礦體的勘探情況和其他的地質(zhì)條件，為下一步工程勘探部署建議提供重要參考資料。
本書研究主要采用頂板中心線加巷道斷面法建立巷道模型，從實測中段平面圖提取巷道，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，投影、配準(zhǔn)、數(shù)字化等操作，作為巷道建模的中心線。為實現(xiàn)快速模型構(gòu)建，我們對巷道分三級處理，將巷道適當(dāng)?shù)某橄鬄椴煌膶ο髮嶓w。對巷道內(nèi)部以及采礦和運礦系統(tǒng)進(jìn)行了建模方法研究，為地下可以進(jìn)入巷道以及對采礦運礦等知識的科普提供三維模型。
4.二維、三維一體化
與礦山研究與管理相關(guān)的其他資料包括地質(zhì)圖、物探和化探異常信息以及行政區(qū)劃圖、資源規(guī)劃圖等，包含大量的有用信息，但多以二維平面圖件表達(dá)，因此，在建立的三維空間模型中有效的集成這些傳統(tǒng)的二維的地、物、化、遙信息是很有必要的。本書探究了將長期積累的生產(chǎn)、管理、科研(地、礦、物、化、遙)的二維資料與三維模型有機融合的方法，實現(xiàn)二維信息三維模型一體化集成與表達(dá)，為綜合研究提供一個有機的輔助平臺。如基于準(zhǔn)確地理坐標(biāo)，以地質(zhì)圖疊加DEM高程數(shù)據(jù)，建立了礦區(qū)的地質(zhì)地形模型，以物探圖件、化探圖件，疊加DEM高程數(shù)據(jù)，基于Grid表達(dá)，建立礦區(qū)的物化探圖件模型。以勘探線剖面、化探剖面、化探剖面，基于三維空間關(guān)系恢復(fù)的三維校正與立剖面，建立了勘探線剖面與中斷平面關(guān)系模型、物探剖面模型和化探剖面模型等。
其他二維地學(xué)數(shù)據(jù)如鉆探原始地質(zhì)編錄資料、坑探原始地質(zhì)編錄資料及樣品化驗資料等表數(shù)據(jù)可以以數(shù)據(jù)庫的方式實現(xiàn)一體化集成。對于相機采集的真實圖片素材、激光高度計獲取建筑物的高度數(shù)據(jù)、鉆探原始地質(zhì)編錄資料以及相關(guān)的圖片、視頻、動畫等結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)選擇相應(yīng)的存儲與建模方式，為實現(xiàn)最終的一體化集成做準(zhǔn)備。
5.地物建模
地表建筑物的建模主要采用多邊形建模方法，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)或建筑底圖，建立相應(yīng)的樓體拉伸多邊形，再采用處理好的圖片做成紋理貼圖。進(jìn)行建模時要平衡速度和質(zhì)量的關(guān)系，盡量將模型簡化，可以采用貼圖技術(shù)表現(xiàn)模型上的細(xì)節(jié)。對于主要建筑進(jìn)行了樓內(nèi)布局和設(shè)備的建模方法研究，實現(xiàn)了地上進(jìn)樓。
(三)系統(tǒng)的集成與功能研發(fā)
通過上述步驟完成的各類實體模型是相對獨立的，尚未實現(xiàn)真正意義上的聯(lián)系，需在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行模型的集成與信息系統(tǒng)的開發(fā)。系統(tǒng)集成主要是根據(jù)用戶的需要設(shè)計友好的操作界面、預(yù)先設(shè)計導(dǎo)覽路徑、創(chuàng)建交互操作功能等。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
三維數(shù)字礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖4-29)。系統(tǒng)主要通過虛擬現(xiàn)實軟件VRP實現(xiàn)系統(tǒng)的集成和開發(fā)，切制剖面等部分功能在Visual Studio2008環(huán)境下用C++語言結(jié)合DirectX圖形庫開發(fā)實現(xiàn)。三維礦山系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)導(dǎo)覽、集成管理、信息查詢、綜合分析及切制剖面等功能，圖形用戶界面友好。
圖4-29 數(shù)字礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.界面設(shè)計
在保證基本的軟件功能實現(xiàn)的同時，系統(tǒng)為用戶提供簡潔、大方、美觀、友好的程序界面，通過各命令按鈕方便用戶的控制操作，系統(tǒng)界面設(shè)計如圖4-30所示，主要通過對話框組織各類功能命令。
圖4-30 系統(tǒng)界面、菜單、控制面板設(shè)計圖
3.功能設(shè)計
三維數(shù)字礦山系統(tǒng)的功能(圖4-31)，主要包括系統(tǒng)導(dǎo)覽、集成管理、信息查詢、綜合分析和切制地質(zhì)剖面等5個模塊。
圖4-31 數(shù)字礦山系統(tǒng)功能圖
(1)系統(tǒng)導(dǎo)覽：系統(tǒng)導(dǎo)覽功能主要包括對地表地形及對地下地質(zhì)體模型的瀏覽。系統(tǒng)通過創(chuàng)建相機和設(shè)計路徑，可以瀏覽礦山虛擬場景，實現(xiàn)對地上地表地形的瀏覽以及地下地質(zhì)體的動態(tài)固定路徑瀏覽以及任意交互漫游瀏覽。
(2)集成管理：地學(xué)研究根據(jù)研究對象和特點分為不同的學(xué)科，從而使各個領(lǐng)域具體且深入，同時，地學(xué)研究需要各個學(xué)科的成果交融，從不同角度綜合反映，提高整體認(rèn)識水平。然而，隨著研究的深入和高新技術(shù)的發(fā)展，不同學(xué)科成果內(nèi)容和形式各異、數(shù)據(jù)格式類型不兼容，導(dǎo)致地學(xué)數(shù)據(jù)孤立分散等問題越來越突出，不利于地學(xué)的綜合研究發(fā)展。對此，研究實現(xiàn)了傳統(tǒng)的二維數(shù)據(jù)資料與建立的三維實體模型的集成管理、同步顯示和操作，為礦產(chǎn)資源預(yù)測研究提供一個基礎(chǔ)平臺。
如圖4-32為系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成管理界面，通過下拉列表的形式對各二維資料和三維模型進(jìn)行集成與組織管理。另外，系統(tǒng)設(shè)計的“分區(qū)式”數(shù)字礦山建設(shè)集成組合方案，可以按照礦區(qū)(礦段)與礦山(礦田)分片、分期進(jìn)行數(shù)字礦山建設(shè)，便于礦山生產(chǎn)與管理，將不同區(qū)域范圍的礦區(qū)(礦段)與礦山(礦田)，不同階段形成的研究成果一體化集成，為礦區(qū)的生產(chǎn)、管理提供服務(wù)。
圖4-32 系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成管理界面圖
(3)信息查詢：數(shù)據(jù)信息查詢是數(shù)字化礦山系統(tǒng)的重要組成部分，需要對已有收集到的研究區(qū)的地層巖性信息等數(shù)據(jù)建立地質(zhì)基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)庫，并加入了礦區(qū)實拍照片圖件，實現(xiàn)了地層信息屬性查詢及實拍照片的熱鏈接功能。系統(tǒng)通過使用ADO數(shù)據(jù)庫接口，使三維虛擬場景的對象與地質(zhì)屬性數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，實現(xiàn)了屬性信息的查詢。個舊高松數(shù)字礦山系統(tǒng)主要實現(xiàn)了地層信息查詢和實拍圖片信息查詢。如圖4-33為地層信息查詢界面，在場景中右鍵地層實體模型可以查詢該地層的屬性信息，如地層描述等。系統(tǒng)還實現(xiàn)了坐標(biāo)信息的查詢功能，點擊模型可獲取模型的坐標(biāo)位置信息。
(4)綜合分析：對個舊高松數(shù)字礦山系統(tǒng)的建設(shè)實現(xiàn)了疊加分析與綜合信息分析功能，主要包括二維數(shù)據(jù)與三維模型的疊加分析、多模型組合疊加分析。
在二維、三維一體化疊加分析方面，本書將個舊高松礦區(qū)長期積累的生產(chǎn)、管理、科研(地、礦、物、化、遙)的二維資料與三維模型有機地結(jié)合起來的方法，實現(xiàn)二維資料、三維模型一體化集成與表達(dá)與疊加分析，為個舊高松礦區(qū)的綜合研究提供一個有機的輔助平臺。解決了礦區(qū)長期積累的不同資料、不同數(shù)據(jù)、圖件、圖像以及不同文件類型資料的集成顯示、對比及以往這些二維、三維資料分別運行不同軟件系統(tǒng)顯示調(diào)用，很難配準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析的難題(圖4-34)。
圖4-33 地層信息查詢界面圖
圖4-34 綜合分析界面圖
(5)切制剖面：前面提到將二維的地、礦、物、化、遙資料疊加到三維模型上以及由二維剖面圖生成三維模型，是由二維到三維，實現(xiàn)了個舊高松礦區(qū)二維資料和三維模型的統(tǒng)一管理。而切制剖面功能實現(xiàn)了由三維模型獲取二維信息的功能，實現(xiàn)由三維到二維的切剖面功能，對已有的三維模型進(jìn)行任意剖切，獲取任意方向的地質(zhì)剖面圖，給地質(zhì)工作者提供任意方向的剖面信息，輔助找礦和地質(zhì)勘查研究，以及模型準(zhǔn)確度評價。
對個舊高松數(shù)字礦山的切制剖面功能主要包括垂直切剖面、等間距平行切剖面、按坐標(biāo)切剖面3種不同方式切剖面方法。其中等間距平行切制剖面是根據(jù)勘探線剖面的需求設(shè)計開發(fā)的，可以同時生成間距一定距離的一定數(shù)量的平行剖面。按坐標(biāo)切制剖面法可以通過輸入剖面起點和終點的XY坐標(biāo)進(jìn)行切剖面。利用系統(tǒng)的切剖面功能，可以進(jìn)行礦區(qū)三維地質(zhì)實體的任意剖切和等間距平行剖切，如圖4-31和圖4-32為對個舊高松地層模型進(jìn)行垂直切剖面，圖4-35為切剖面模式設(shè)置界面圖，圖4-36為在模型上拉出的一條勘探線剖面，對切制的剖面圖片可進(jìn)行數(shù)字化處理，按照不同的地質(zhì)體類型、單元邊界分別形成不同的文件圖層，相同節(jié)點通過捕捉功能保證各模型單元邊界重疊無縫。數(shù)字化后的剖面可轉(zhuǎn)換為不同格式，服務(wù)于下一步的分析與應(yīng)用，如進(jìn)行成礦過程的數(shù)值模擬等的應(yīng)用研究。
圖4-35 切剖面模式設(shè)置界面圖
圖4-36 三維模型拉剖面設(shè)置圖
(6)系統(tǒng)打包發(fā)布：對個舊高松數(shù)字礦山的建設(shè)集成完整之后，為了可以做到無須安裝任意移植，我們對礦山系統(tǒng)進(jìn)行打包發(fā)布，生成可獨立執(zhí)行的exe文件。同時可以輸出為可網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的形式，客戶只需要事先下載安裝一個1M左右的插件，即可在線下載個舊高松的礦山場景或在線互動漫游。在打包生成exe文件之前，可以根據(jù)個舊高松的生產(chǎn)情況、保密情況或是針對不同客戶不同需求等方面決定仿真系統(tǒng)的內(nèi)容、功能，以及工區(qū)范圍等，進(jìn)行不同版本系統(tǒng)的打包發(fā)布。
(7)開采復(fù)原分析：該功能主要是恢復(fù)了開采前的礦山形態(tài)，并對采空的地層、礦體、巖體可以進(jìn)行單獨查看。如圖4-37為開采復(fù)原分析界面及復(fù)原后的地層顯示。
圖4-37 開采復(fù)原分析界面及復(fù)原后的地層顯示圖
四川省GIS專業(yè)大學(xué)有多少
四川省GIS專業(yè)大學(xué)有西南交通大學(xué)、電子科技大學(xué)
成都理工大學(xué)、成都信息工程大學(xué)等 另外西南石油大學(xué)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、四川師范大學(xué)
基于GIS的成礦預(yù)測方法研究
黃旭釗
（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，由于計算機硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，促使GIS朝實用方面迅速發(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是一種對空間信息以數(shù)字形式進(jìn)行采集、編輯、處理、存儲、組織、模擬、分析并表示的計算機輔助決策系統(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)表示四個方面。它具有如下兩個顯著特點：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多種不同的信息進(jìn)行綜合分析，解決空間實體之間的相互關(guān)系，對礦產(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，開發(fā)一套功能較強、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）強大的地圖輸入、編輯能力
MapInfo對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提供的強大的作圖工具在其上作圖、編輯，然后存成單獨的矢量地圖層，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。每個表都有兩個文件：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)自己對圖幅及相關(guān)內(nèi)容的理解，出于自身的實際需要，將某一特定的地理單元劃分成不同的層，以滿足單層或多層疊加瀏覽地理單元的需要。
（三）查詢統(tǒng)計與空間分析
查詢包括空間查詢和屬性查詢兩種方式?？臻g查詢是根據(jù)圖形目標(biāo)查找對應(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，查找對應(yīng)的空間實體。該功能能夠?qū)崿F(xiàn)按單一數(shù)據(jù)項進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢到按多個數(shù)據(jù)項進(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)計計算。
使用GIS很重要的原因之一是要對數(shù)據(jù)項進(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圍繞線目標(biāo)、區(qū)域或點等其它目標(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)計方法有信息量計算法、貝葉斯概率統(tǒng)計及特征向量法等。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、尕海—舟曲—成縣大斷裂帶、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—揚子準(zhǔn)地臺
巖漿活動與內(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算機中，形成.tif柵格影像文件。經(jīng)過配準(zhǔn)（一般選擇四個控制點）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現(xiàn)矢量化，同時亦形成.tab文件，一個.tab文件由一個圖層組成，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
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）在各地層中的分布情況，還可以進(jìn)一步作統(tǒng)計分析，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）相關(guān)性分析
圖4 賦礦地層
表1 賦礦地層與礦床（點）統(tǒng)計
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)置一個通道，共設(shè)置八個通道。設(shè)置通道的辦法是用緩沖區(qū)功能來實現(xiàn)的，對微細(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），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，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）“距離”統(tǒng)計
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，巖漿活動與內(nèi)生金屬礦床關(guān)系密切。它不僅對溶液起加熱和驅(qū)動作用，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)作相交運算，從而得到如圖6所示的遠(yuǎn)景區(qū)。一級遠(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處一級遠(yuǎn)景區(qū)，其中九處區(qū)域與已知礦床（點）完全吻合；六處區(qū)域包含已知礦床（點），但范圍要大得多；九處區(qū)域是新圈出的區(qū)域。二級找礦遠(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）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，再做疊加運算，預(yù)測效果將會更加準(zhǔn)確。
四、結(jié)論
通過使用GIS，我們有如下幾點體會。
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。
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、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象，便可以同時看到多個與該對象相關(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.
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