地质勘查找矿中GIS技术应用分析

2018-02-28刘晋华

世界有色金属 2018年23期

刘晋华

（广东省地质局第三地质大队，广东韶关 512028）

1 GIS技术的基本原理

GIS技术即为地理信息系统，其是在信息技术、遥感技术与计算技术的有效集成下，基于地理空间数据库的应用所形成的一种具有数据（特别是对海量数据）采集、存储、管理、查询、分析、显示以及绘图等功能的现代化技术系统。该技术以LBS（基于位置的服务）为核心，对数据信息实现了多元化处理，并在计算机软、硬件的支持下，不仅提升了绘图质量，而且对各图形实体的描述性数据达到了有序管理的效果，使空间定位更加快速和精准[1]。基于GIS系统组成的分析，从本质上可划分为数据、软件、硬件以及过程等若干环节。与此同时，由于GIS系统中植入数据库与图像软件，因此对于所收集到的数据，在经其可视化处理后，可使GIS数据的实用性得到显著提升，以此为后续工作的开展创造有利条件。

2 基于GIS技术的成矿预测理论

在成矿预测（即成矿远景区预测）过程中，现代找矿理论为GIS技术的应用基础，人对地质现象的认识与地质规律的总结为其前提，而“5P”找矿地段定量圈定与地质异常致矿理论则为GIS技术在成矿预测中的基本思想。地质异常致矿理论形成后，针对地质勘查与找矿，随着实际应用中的验证和不断完善，现已发展成一套全新的预测理论体系，其认为矿床产出的最有利地段为物质组成、结构、构造或成因序次上与周边环境差异明显的地质体或地质体组合。基于地质异常致矿新思路的应用，以圈定和研究不同类型与尺寸的地质异常为途径，以高新信息处理技术与非线性科学为基本手段，在与工业矿体逐渐逼近的情况下，所形成的一种对矿体进行定量预测的方法称为地质异常矿体定位预测，并且将其归纳为“5P”地段的定量圈定。基于GIS的成矿预测模型，其以“5P”找矿地段的定量圈定为主要目的，而就其本质来说，实则是对不同形式、不同比例的地质工程信息和处于单一、组合或综合状态的地质信息以及地质找矿信息的组合、匹配、叠加、筛选、融合与处理分析的过程。对于成矿预测的具体过程，在GIS技术的支持下，目前常用方法包括联想求异法、信息量计算法以及证据权重法3种形式。基于文章篇幅的考虑，本文以证据权重法为论述对象就成矿预测过程进行简要分析。作为一种地学统计方法，证据权证法以统计分析模型为运用，对成矿预测主要是通过叠加分析与矿产形成有关的地学信息来实现。在该方法中，每一种地学信息均被视为成矿预测的一个证据因子，并且在实际操作过程中对于每个因子的权重值是通过其对成矿预测的贡献来确定。

例如在某个勘查区中，假设将该区域以等面积形式划分为M个单元，其中有矿单元为B个。此时，任意一个证据因子的权重可定义下式1与2：

式中：W+为证据因子存在区的权重值；W-为证据因子不存在区的权重值；A、分别为因子存在与因子不存在的单元数。

注：当某区域原始数据丢失时，其权重值为0。

证据权重法运用过程中，对证据因子之间相对于矿点分布，要求必须满足条件独立。在证据因子数量为时，如若其关于矿点均表现为条件独立，勘查区任一单元k为矿点的机率O则可表示为下式3：

然后，通过下式4便可求出后验概率：

最后，在将后验概率求出后，即可以此为依据对找矿远景区进行分析和判定。

3 基于GIS技术的成矿预测步骤及内容

（1）数据采集和整理。数据采集与整理为成矿预测过程的必要性任务，其为后续工作的前提与基础，主要包括数字资料、图件资料、文字资料、物化探资料以及野外原始资料的获取。一般情况下，基础数据库资料的收集主要涉及区域地球化学数据库、矿产地数据库等多项内容。

（2）建立空间数据库。在矿产预测过程中，对于所需信息的提取，必须以基础数据库中数据资料为依据的同时做进一步处理。其中，遥感、物探及化探资料可将原始数据利用计算机处理后将综合信息数据库直接形成，而地质类数据则须以人工方法为依靠进行标图建库。一般情况下，空间数据库的建立主要有矿产预测图数据库、成矿规律图数据库、变质构造图数据库、大地构造图数据库、岩性构造数据库、典型矿床数据库、物探（或化探、遥感）综合异常图数据库以及物理（或化学、遥感）推断地质构造图数据库等。

（3）空间分析。①区域成矿地质背景的空间分析。基于GIS空间分析技术的运用，在相当于Ⅲ、Ⅳ级构造单元的地域上，根据地质信息、遥感信息、地物地化等基础空间数据以及经数据处理后所形成的中间型空间数据，通过对地域性地质因素、地球物理场、地球化学场等空间以及诸区域性要素与研究区成矿作用及其产物空间的对比分析，以此建立与研究成矿作用有关，且由各类信息综合标定的区域地质建造构造的空间数据表达。②成矿及控矿因素、成矿和标志的空间分析。基于GIS空间分析技术的运用，在相当于Ⅳ、Ⅴ构造单元的区域上，根据地质信息、遥感信息、地物地化等基础空间数据以及经数据处理后所形成的中间型空间数据，通过对成矿远景区的成矿及控矿地质因素、地物地化、遥感与重砂等空间以及诸要素与研究区成矿作用及其产物空间的对比分析，以此建立与研究区成矿作用有关，且由各类信息综合标定的成矿远景区地质建造构造的空间数据库表达。

（4）成矿预测。在上述分析和确定成矿及控矿因素综合信息特征基础上，总结出区域性找矿标志组合，或通过对地质、物、化探数据进行成矿信息的提取，总结出直接、间接的找矿标志，再利用一定的数学模型进行成矿有利信息图层的综合计算，进而用来圈定成矿远景区，形成初期成矿预测图。

在圈定靶区后，通常还需在野外实施现场验证，以预测结果为依据将工作部署图编制出来后，将进一步的工作部署建议与验证方案提出。需要注意的是，在成矿预测过程中，GIS所起作用虽然极为重要，但是系统本身也只能当作成矿预测的工具，并不能代替用户决策，而是需通过地质人员对GIS预测图件加以认识和解释后方可形成最终的成果图形成。