地质勘查GIS项目开发及GIS图形数据库设计模型

■夜卫平

（辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院辽宁鞍山114038）

地质勘查GIS项目开发及GIS图形数据库设计模型

■夜卫平

（辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院辽宁鞍山114038）

本文简述了GIS在地质勘查中的应用和地质勘查GIS项目开发。将GIS应用到项目研发与矿权研判、勘查设计、项目组织、技术管理、勘查质量跟踪、数据处理与成图、勘探成果展示中。总结了地质勘查GIS项目数据库设计模型，希望对有关地质勘查工作人员有所帮助。

地质勘查 GIS项目开发 GIS图形数据库

1　GIS在地质勘查中的应用

GIS是Geographic Information System的缩写，意为地理信息系统。GIS的问世和发展是信息技术领域的一场革命，推动了军事、地质、农业等领域的发展。GIS与GPS相结合，真正实现了地物和地图的即时对话，成为地质找矿的导航器。GIS在地质勘查中的应用主要归结为：

（1）GIS集成了世界范围内许多不同的地球投影系统，实现了不同比例尺、不同内容地图的无缝拼接和叠加。

（2）GIS快速准确的实现地质、遥感、物探、化探等图层的无限叠加，帮助进行地质系统分析，提高了资料汇总能力和综合研究程度。

（3）强大的属性功能，实现了示矿信息的高度集成，快速提取找矿信息，指示找矿方向。

（4）GIS具用强大的数据库，数据进行数理统计、对数据重新筛选、重新计算，形成新的专题地图。

（5）能满足用户不同的需要进行数据快速检索、筛选数据，重新圈定异常区、找矿靶区，圈定矿体，划分矿段。

（6）快速准确的定位功能，是成千上万个化探数据在几秒内快速落点形成点位图，并以不同的颜色和符号显示不同范围内的高值点，快速确定化探异常区。

（7）采样点、地质点、控制点及时落点或在野外放点，方便成果及时更新。

（8）准确定位、测量方便（距离与面积），使勘查设计得心应手。

（9）属性表字段无限增加以及超级链接，将图、表、数据、遥感影像、照片、报告等高度集成在一起，技术管理与过程跟踪方便。

2　地质勘查GIS项目开发

地质勘查GIS项目开发分以下几个步骤：

（1）确定项目目标：明确项目类型，要解决什么问题，最终成果（报表、数据、地图）。

（2）分析数据类型：项目需要哪些数据，有哪些数据类型。

（3）分析数据源：从外部收集，网络下载，扫描数字化，自建。

（4）设计数据库：设计数据集、要素类，或图层的属性字段名、长度、类型等。

（5）创建GIS数据：扫描与地图配准，点线面绘图以及填加属性数据，采样点表格投影成点，地质点落点并建立属性等。

（6）组织与管理GIS数据库：不同数据集、要素类或图层的叠加，数据重新计算形成专题地图，圈定异常区，勘查设计等。

（7）成果付出。

3　ArcGis图形数据库建库模型

ArcGis的功能非常强大，但软件昂贵，许多大型外国矿业公司使用ArcGis，国内大型矿业公司也开始使用ArcGis。根据地质勘查项目的工作内容及特点，GIS数据库数据集及所包含的要素类如下。

3.1矿权数据集

（1）要素类1，名称为“矿权基本信息”。主要属性包括：矿权名称，面积，期限，勘查单位，地理地貌，水电交通。

（2）要素类2，名称为“工作程度”。主要属性包括：以往工作，综合研究，工程控制，开发利用。

3.2地形地貌数据集

（1）要素类1，名称为“地貌”，为GeoTiff格式或带投影系统的JPG格式文件，无属性。

（2）要素类2，名称为“地形”，含地形等高线和坐标线。主要属性包括：地形值（可以是经纬度，也可以是高程）。

3.3地质数据集

（1）要素类1，名称为“地层”。主要属性包括：代号，时代，岩性，结构，构造，面积，产状，厚度，变质，蚀变，矿化。

（2）要素类2，名称为“构造”。主要属性包括：代码，类型，走向，倾向，倾角，力学性质，构造岩，长度，宽度，变形，矿化。

（3）要素类3，名称为“岩浆岩”。主要属性包括：代码，类型，时代，岩性，倾向，倾角，长度，宽度，结构，构造，蚀变，变质，矿化。

3.4矿床数据集

（1）要素类1，名称为“矿体”。主要属性包括：矿体号，工程，延长，延深，厚度，走向，倾向，倾角，品位，结构，构造，矿石类型，矿石矿物，脉石矿物，矿石工业类型，矿石自然类型，有用元素，有害元素，围岩，蚀变。

（2）要素类2，名称为“矿点”。主要属性包括：矿点号，面积，工程，延长，延深，厚度，走向，倾向，倾角，品位，结构，构造，矿石类型，矿石矿物，脉石矿物，围岩，蚀变。

（3）要素类3，名称为“铁帽”。主要属性包括：代码，面积，工程，岩性，倾向，倾角，长度，宽度，结构，构造，蚀变，矿化，品位。

（4）要素类4，名称为“蚀变带”。主要属性包括：代码，岩性，蚀变类型，面积，岩性，类型，结构，构造，蚀变，矿化，品位，工程。

3.5化探数据集

（1）要素类1，名称为“土壤点位”。主要属性包括：样号，Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（2）要素类2，名称为“水系点位”。主要属性包括：样号，Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（3）要素类3，名称为“岩石点位”。主要属性包括：样号，Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（4）要素类3，名称为“化探异常”。主要属性包括：异常号，类型，元素，异常值，采样方法，采样介质，加工方法，化验室，异常下限，峰值，衬度，背景值，异常确定方法。

3.6物探数据集

（1）要素类1，名称为“电法点位”。主要属性包括：点号，观测值。

（2）要素类2，名称为“磁法点位”。主要属性包括：点号，观测值。

（3）要素类3，名称为“激化率异常”。主要属性包括：异常号，异常值，处理方法。

（4）要素类4，名称为“电阻率异常”。主要属性包括：异常号，异常值，处理方法。

（5）要素类5，名称为“磁异常”。主要属性包括：异常号，异常值，处理方法。

3.7遥感数据集

（1）要素类1，名称为“遥感影像”，为由ENVI或ERDAS等遥感影像处理软件处理的成果图，为带有投影系统的栅格图，无属性。

（2）要素类1，名称为“环型构造”，主要属性包括：代码，面积，影像特征，处理软件，卫星，数据来源。

（3）要素类2，名称为“线型构造”，主要属性包括：代码，长度，宽度，影像特征，处理软件，卫星，数据来源。

（4）要素类3，名称为“面状地物”，如铁帽、蚀变、岩性、水系、植被等。主要属性包括：代码，面积，影像特征，处理软件，卫星，数据来源。

3.8勘查数据集

（1）要素类1，名称为“勘探线”，主要属性包括：代码，工程，矿体。

（2）要素类2，名称为“探槽”，主要属性包括：编号，长度，深度，宽度，岩性，构造，矿化，矿体产状，矿体规模，蚀变，品位，采样。

（3）要素类3，名称为“浅井”，主要属性包括：编号，长度，深度，岩性，构造，矿化，矿体产状，矿体规模，蚀变，品位，采样。

（4）要素类4，名称为“钻孔”，主要属性包括：孔号，勘探线，方位，天顶角，孔深，见矿深度，岩性，矿化，结构，构造，蚀变，矿体厚度，品位。

（5）要素类5，名称为“坑道”，主要属性包括：编号，勘探线，深度，中段，长度，岩性，矿化，结构，构造，蚀变，矿体厚度，品位。

（6）要素类6，名称为“采样点”，主要属性包括：样号，工程，样长，品位，品位/样长，岩性，矿化，结构，构造，蚀变。

（7）要素类7，名称为“地质点”，主要属性包括：点号，类型，岩性，产状，矿化，结构，构造，蚀变，采样，照片。

（8）要素类8，名称为“观察点”，主要属性包括：点号，类型，岩性，产状，矿化，结构，构造，蚀变，采样，照片。

（9）要素类9，名称为“剖面”，主要属性包括：剖面号，类型，岩性，产状，矿化，结构，构造，蚀变，采样，照片。

3.9资源量数据集

（1）要素类1，名称为“工业参数”，主要属性包括：边界品位，最低工业品位，最小可采厚度，夹石剔除厚度，米百分值。

（2）要素类2，名称为“见矿工程”，主要属性包括：工程号，工程，勘探线，见矿深度，品位，厚度。

（3）要素类3，名称为“水平纵投影块段”，主要属性包括：块段号，矿体，厚度，面积，体积，工程，品位，体重，类型，矿石量，金属量。

（4）要素类4，名称为“垂直纵投影块段”，主要属性包括：块段号，矿体，厚度，面积，体积，工程，品位，体重，类型，矿石量，金属量。

3.10综合研究数据集

（1）要素类1，名称为“地质背景”，主要属性包括：大地构造背景及格局，地层及沉积环境，岩浆岩及岩浆作用，火山作用，变质作用，矿产分布，区域物探，区域地球化学。

（2）要素类2，名称为“矿区地质”，主要属性包括：地层，构造，岩浆岩，火山作用，变质作用。

（3）要素类3，名称为“矿床地质”，主要属性包括：矿体分布，矿化富集规律，控矿因素，蚀变。

（4）要素类4，名称为“矿体特征”，主要属性包括：矿体产状，规模，产状，围岩，夹石，品位及变化系数。厚度及变化系数，构造复杂程度，矿体复杂程度。

（5）要素类5，名称为“矿石特征”，主要属性包括：工业类型，自然类型，矿石矿物，脉石矿物，结构，构造，有用元素，有害元素，加工技术性能。

（6）要素类6，名称为“成矿作用”，主要属性包括：矿床类型，物质来源，水源，成矿机理，成矿过程，成矿模式。

（7）要素类7，名称为“找矿预测”，主要属性包括：找矿标志，找矿方向，找矿技术方法，勘查工程部署，前景预测。

3.11勘查设计数据集

（1）要素类1，名称为“设计前提”，主要属性包括：工程控制程度，探矿成果，指导思想，设计原则，总体部署，阶段性部署。

（2）要素类2，名称为“遥感”，主要属性包括：数据获取，影像处理，成果解译，野外调汇，经费预算。

（3）要素类3，名称为“物探”，主要属性包括：方法选取，设计，物性测试，野外组织，数据处理，异常解译，异常检查，经费预算。

（4）要素类4，名称为“化探”，主要属性包括：设计，野外取样，样品加工与测试，工作量，经费预算。

（5）要素类5，名称为“地质”，主要属性包括：地质填图，地质剖面，地质研究，采样，编录，制图，数据处理，组织，经费预算。

（6）要素类6，名称为“测量”，主要属性包括：地形测量，控制点测量，工程点测量，标志点测量，工作量，经费预算。

（7）要素类7，名称为“探槽”，主要属性包括：设计，组织施工，编录，采样，工作量，经费预算。

（8）要素类8，名称为“浅井”

主要属性包括：设计，组织施工，编录，采样，工作量，经费预算。

（9）要素类9，名称为“钻探”，主要属性包括：设计，组织施工，编录，采样，工作量，经费预算。

（10）要素类10，名称为“坑道”，主要属性包括：设计，组织施工，编录，采样，工作量，经费预算。

（11）要素类11，名称为“样品管理”，主要属性包括：采样，加工，化验室，外检，数据处理，工作量，经费预算。

（12）要素类12，名称为“项目组织”，主要属性包括：项目经理，各专业技术管理，技术人员，行政管理，后勤。

3.12开采技术条件数据集

（1）要素类1，名称为“水文地质”，主要属性包括：地形，地貌，水文，气象，含水层分布，含水层埋藏，地下水补给，径流，排泄，充水因素，涌水量。

（2）要素类2，名称为“工程地质”，主要属性包括：抗压性，抗拉性，抗剪强度，松散系数，块度，矿体及围岩稳定性。

（3）要素类3，名称为“环境地质”，主要属性包括：区域稳定性，矿区自然环境，有害物质。

3.13项目管理数据集

（1）要素类1，名称为“地质填图”，主要属性包括：负责人，技术员，面积，比例尺，填图方法，路线，线距，记录，采样，制图，报告编写，每天工作进度等。

（2）要素类2，名称为“化探”，主要属性包括：负责人，技术员，面积，比例尺，网度，采样方法，样品加工，送样，化验，数理统计，制图，报告编写等。

（3）要素类3，名称为“物探”，主要属性包括：负责人，技术员，面积，比例尺，网度，方法，观测记录，数据处理，制图，报告编写等。

（4）要素类3，名称为“遥感”，主要属性包括：负责人，技术员，数据购买，校正，影像处理，成图，解译，圈定异常和靶区，野外调绘，方法改进等。

（5）要素类4，名称为“工程”，主要属性包括：负责人，工程数量与编号，工程设计，工程进度，编录，采样，矿化等。

（6）要素类5，名称为“编录”，主要属性包括：负责人，技术员，编录工程，采样，记录，制图，进度等。

（7）要素类6，名称为“样品”，主要属性包括：采样人，样品管理，样品加工，送样，化验，内检，外检等。

（8）要素类7，名称为“资源量估算”，主要属性包括：负责人，技术员，技术参数，矿体圈定，块段划分，钻孔柱状图，投影图，断面图，剖面图，样品管理，样品加工，送样，化验等。

（9）要素类8，名称为“报告编写”，主要属性包括：分工，执笔人，数据与计算，制图，资料汇总等。

4　MapInfo图形数据库建库模型

MapInfo功能强大，软件便宜，深受广大用户欢迎，在国外矿业公司使用相当流行，目前已经在过内各行各业开始使用。以上的ArcGis数据库设计模型也可以用在MapInfo中。为更方便简单的管理地质勘查GIS项目，对以上ArcGis数据库模型简化。MapInfo数据库图层及所包含的属性如下。

（1）矿权图层。主要属性包括：矿权名称，面积，期限，勘查单位，地理地貌，水电交通，工程控制，地质概况，矿床特征，资源量等。

（2）地理地貌图层。为GeoTiff格式或带投影系统的JPG格式文件，无属性。

（3）地形图层（含地形等高线和坐标线）。主要属性包括：地形值（可以是经纬度，也可以是高程）

（4）地层图层。主要属性包括：代码，时代，岩性，面积，产状，厚度，蚀变，变质，矿化。

（5）构造图层。主要属性包括：代码，类型，走向，倾向，倾角，力学性质，构造岩，长度，宽度，变形，结构，构造、矿化。

（6）岩浆岩图层。主要属性包括：代码，类型，时代，岩性，倾向，倾角，长度，宽度，结构，构造，蚀变，变质，矿化等。

（7）矿体图层。主要属性包括：矿体号，工程，延长，延深，厚度，走向，倾向，倾角，品位，结构，构造，矿石类型，矿石矿物，脉石矿物，有用元素，有害元素，围岩，蚀变。

（8）矿点铁帽图层。主要属性包括：代码，类型，面积，工程，延长，延深，厚度，走向，倾向，倾角，品位，结构，构造，矿石类型，矿石矿物，脉石矿物，围岩，蚀变。

（9）化探点位图层。主要属性包括：样号，类型Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（10）化探异常图层。主要属性包括：异常号，类型，元素，类型，异常值采样方法，采样介质，加工方法，化验室，异常下限，峰值，衬度，背景值，异常确定方法。

（11）物探异常图层。主要属性包括：异常号，类型，异常值，处理方法。

（12）遥感影像图层。为由ENVI或ERDAS等遥感影像处理软件处理的成果图，为带有投影系统的栅格图，无属性。

（13）遥感解译构造图层

主要属性包括：代码，类型，长度，宽度，面积，岩性，影像特征，处理软件，卫星，数据来源。

（14）探矿工程图层。主要属性包括：工程号，工程描述，岩性，构造，矿化，见矿标高，矿体产状，矿体规模，蚀变，品位，厚度，品位/厚度。

（15）采样点图层。主要属性包括：样号，工程，样长，品位，品位/样长，岩性，矿化，结构，构造，蚀变。

（16）地质点图层。主要属性包括：点号，类型，岩性，产状，矿化，结构，构造，蚀变，采样，照片。

（17）勘探线见矿工程图层。主要属性包括：号码（工程号或勘探线号），工程描述，见矿深度，品位，厚度，品位/厚度。

（18）水平纵投影块段图层。主要属性包括：块段号，矿体，面积，工程，品位，厚度，体重，类型，矿石量，金属量。

（19）垂直纵投影块段图层。主要属性包括：块段号，矿体，面积，工程，品位，厚度，体重，类型，矿石量，金属量。

（20）综合研究图层。主要属性包括：地质背景，矿区地质，矿床地质，矿体特征，成矿作用，找矿预测。

（21）勘查设计图层。主要属性包括：物探化探，地质填图，测量，探槽，浅井，坑道，编录，采样，测试，样品管理，项目组织，经费预算。

（22）开采技术条件图层。主要属性包括：水文地质属，工程地质，环境地质。

（23）项目管理图层。主要属性包括：地质填图，化探，物探，遥感，探槽，钻探，坑探，编录，样品及化验，矿体圈定，资源量估算，报告编写等。

5　GIS图形数据库设计模型的使用

（1）虽然以上GIS图形数据库中的数据集、要素类或图层及属性内容涉考虑到了地质勘查项目的方方面面，但在具体的某一个项目中可以根据项目的地质复杂程度适当增减，越简单越好。

（2）以上GIS图形数据库设计模型并未对数据集、要素类或图层的每个属性做字段长度和数据类型的规定，由用户自己确定。但品位、厚度、长度等必须是数值型，以方便于对数据筛选、统计、计算，形成专题地图。

（3）“综合研究”等数据集和图层等属于无地理坐标的文本数据，可以在图层中创造一个在矿区范围内的虚拟坐标值，目的是为了存储数据，将研究成果与图形结合在一起，方便项目管理。

（4）该GIS图形数据库设计模型针对地质师、勘探经理、技术总监、项目经理、技术员的，不同基层的技术人员根据情况可以对GIS图形数据库设计模型内容进行增减。矿业公司总裁、总经理、主管地质勘查的副总经理管理很多项目，只需知道项目的概况、进展情况、成果及设计就可以了。因此，矿权数据集就能满足他们的需要，不必要涉及其它众多的内容。

（5）GIS的应用有一定的规则，但也有一定的灵活性，开发空间很大，用户在使用中要灵活掌握。如剖面图和垂直纵投影块段图层就是做一定的变化后当作平面图来使用，方便统计计算与空间对比，因此，使用者要适时启迪自己的悟性。

（6）文件夹和文件管理混乱，会给GIS的使用带来很多麻烦。为方便GIS中心调用数据和归档、调职工作交接，每个公司应该制定统一的电子文档文件夹目录管理规范，以及统一的文件命名规范，不得改动文件夹结构与命名，不得随意的自建文件夹。

一些矢量化制图软件比传统的绘图先进了一步，但没有地图投影系统，没有绝对坐标和属性功能。由于不具有GIS功能，不能实现地图与地物的对话，很难创建地质勘查GIS数据库，不方便对项目进行技术管理。国内制图目前普遍使用MapGis软件，许多人只是把它作为绘图工具，没有建立系统的项目管理数据库。另外，MapGis自身的一些缺陷也限制了项目管理数据库的开发。功能强大的ArcGis和MapInfo等软件是地质勘查GIS项目开发及GIS图形数据库设计的最佳选择，适合于总裁、总经理、总地质师、勘探经理、技术总监、项目经理等不同基层的技术人员。本文是对地质勘查GIS项目开发及GIS图形数据库设计的探讨，需要在实践中逐步完善。

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-7-320-3