基于GIS的地质矿产资源勘查前景分析

朱智民，张子露

（1.江西有色地质勘查四队，江西 景德镇 333000；2.江西有色地质矿产勘查开发院，江西 南昌 330000）

我国是矿产资源产出大国，也是矿产资源消耗大国，无论是市场经济发展，或是国际文化交往，均需要消耗一定量的矿产资源。但也正因市场对地质矿产资源的无节制的开采，导致部分地区的矿产资源呈现匮乏现象。为此，有关单位在进行矿产资源的勘查与开采过程中，需要使用一系列的地质勘查手段，对区域矿产资源的勘查前景及预计资源产出量进行分析，根据区域矿产资源的富集程度，制定针对性的开采方案，以此避免对区域矿产资源开采过度，造成无法弥补的损失。为此引入GIS技术，此技术又被称为地理信息系统，属于一种特殊的地质空间系统，可在计算机等智能终端设备的支撑下，获取与区域地质矿产资源相关的数据，并可通过对获取的数据进行处理、计算、分解、聚合等操作，从而完成对区域地质环境的分析。总之，GIS技术属于一种计算机工具，可按照地球上发生事件的顺序，对其进行成图与处理，这种综合性较强的技术在当下市场内已经得到了较好的应用，并获取了多种产业对其的认可。因此，在地质矿产资源勘查领域，GIS技术的应用不仅可对区域地质成矿条件进行预测，也可通过对数据的评估，掌握矿产资源的富集情况，以此掌握区域矿产资源的矿产资源发展前景，提高区域产矿质量[1]。

1 基于GIS技术的地质矿产资源勘查机理

基于GIS技术对区域地质矿产资源进行勘查，是以地理空间数据库作为工作基础，收集并采集与地质环境相关的矿产资源数据。将数据导入到计算机内，通过对数据的处理，使数据以空间坐标的形式展现处理。在此过程中，使用GIS技术可将矿产资源按照金属或非金属对其分类，其中等高线表示为矿产资源集聚的地理位置，并通过对数据的定位，绘制区域矿产资源图例，并使用计算机呈现功能，将数据与地质环境融合，从而使区域地质矿产资源以三维图像形态完成的表达出来。

在此基础上，根据三维形态图形，使用卫星遥感对矿产资源进行可视化管理。并获取三维空间内的所有矿产资源数据，记录获取数据的时间差与地理位置，计算获取数据与实际数据之间可能存在的偏差，按照差分机制，评估产出矿物资源的质量，以此作为区域矿产资源发展前景分析的依据，从而为地质勘查及相关决策工作提供参考[2]。

2 基于GIS的地质矿产资源勘查前景分析方法

2.1 基于GIS技术识别区域地质矿产资源成矿信息

为了掌握区域地质矿产资源的勘查前景，引入GIS技术，掌握区域地质环境的成矿规律。为此，在勘查的区域内布设硬件设备，接收卫星定位的区域信号。将收集的数据统一整理后，存储在地理数据库中。同时导入GIS软件，提取空间要素数据（包括：属性数据、影像数据、产矿地质环境、断裂带分布及特征等），并聚合数据，生成支持存储数据的数据格式。

使用GIS软件的编译功能，修改属性数据值，划分数据阈值，处理数据字段，深度分解地质矿产资源密度值、矿产资源空间分布特征与资源缓冲区域，设计矿山三维立体模型，根据不同矿床的分布特征与岩层分布探索影像光谱规律，并根据区域地质特征对数据进行描述。导出获取的空间数据，将数据与矿产资源进行匹配，从而找出与区域地质条件适配的数据，并认为此部分数据为区域地质矿产资源的成矿条件信息[3]。

2.2 计算矿产资源前景优先靶区范围

利用上述识别的区域地质矿产资源成矿信息，根据勘查矿山对象数据与空间数据库的匹配结果，估算矿山资源储备量。同时根据矿山资源分布纯度、钻孔深度，计算资源分布情况。获取矿产资源提取的专项要素，统一赋值矿山图像功能，并使用GIS技术对绘制地图图像，确保数据表述的统一性。上述过程可用如下公式表示。

公式（1）中：Wp表示为矿产资源在区域地质内的集聚范围；CI 表示为资源收益值；CO 表示为勘查过程的预计支出；r 表示为矿产资源折现率；i 表示为固体金属资源序列号；n 表示为矿产资源分布单元。

根据上述对矿产资源富集区域的圈定，采用数据计算的方式，圈定优选成矿区域。同时，在矿区内搭建卫星信号与勘察卫星站的交互端口，定义用户勘查权限，在保障数据安全的前提下，不断缩小靶区范围，从而完成对矿产资源靶区的精准预测。

2.3 定量评价区域地质勘查矿产资源产出量

由于区域内矿产资源量十分庞大，因此，在圈定的靶区范围中预测矿床数量，可采用数据驱动的方法。即根据单元成矿量，估算区域成矿概率，在主观判断的基础上，将矿砂作为矿产资源预测的主要依据。

考虑到地质表面层的地质资源会受到自然环境对其的影响，因此，当地质表面受到外界环境的影响产生砂石时，可认为此时该区域内具有丰富的矿产资源。

3 对比实验

提出对比实验，检验本文设计的基于GIS的地质矿产资源勘查前景分析方法的有效性。实验准备与过程如下：

选择某一待开采矿区作为预估矿区，根据矿区的地势与地形，安装卫星定位设备。如下图1所示。

图1 实验环境

按照上述图1布设此次对比实验环境，并使用卫星设备获取区域地质结构数据，使用CAD辅助技术，将获取的数据绘制成对应的三维立体图像。根据GPS设备接收的相关信息，从整体到局部，逐层建立三维立体图。建立的过程可用如下计算公式表示。

公式中R可表示为如下：

公式（2）、（3）中 ：R 表示为测量基准站移动卫星站点之间的距离；yt表示为矿产资源勘查点距离测量基准站的垂直距离；yc表示为地质勘查矿产资源从局部某一固定点到区域整体的高度；Td表示为卫星测量的新高数据传递到评估站点的时间。整合上述计算公式，完成相关外部条件的布置后，分别使用本文设计的基于GIS的地质矿产资源勘查前景分析方法与传统的分析方法，对区域地质成矿条件与前景进行预测。定义使用传统方法的组别为对照组，使用本文方法的组别为实验组。以检测到的成矿点为衡量方法有效性的依据，开展此次对比实验，每识别到一个成矿点，便使用多手段勘探技术，以该点为圆心，进行10.0m2范围的矿产资源开采，分析该区域是否出矿。

按照上述过程执行此次实验，整理实验中的相关数据，绘制成表格。如下表1所示。

表1 对比实验结果

如上述表1中数据所示，本文设计方法可对地质区域内所有出矿点进行有效预测，并且所有定位的出矿点均为出矿中心点，可有效的产出大量矿产资源。分析对照组数据，可发现，传统方法对于产矿点的识别与预测不全面，并且在预测过程中，识别到无效成矿点，消耗了一定的人力与物力资源。基于此，得出本文的对比实验结论：相比传统的勘查前景分析方法，本文提出的基于GIS的地质矿产资源勘查前景分析方法，在对区域地质成矿条件预测时，评估的结果几乎与实际结果毫无偏差，因此证明了该方法具有显著的有效性，可满足矿产资源实际勘查工作需求[4]。

4 结语

本文以GIS为应用背景，开展了地质矿产资源勘查前景分析方法的设计，并采用设计对比实验的方式，验证提出的方法在对矿产资源前景预测时，评估的结果与实际结果几乎无偏差。综上所述，尽管当下矿产行业应用的GIS技术仍存在较多的问题，但技术的应用前景仍十分广阔，且技术的创新空间与进步空间仍较大。因此在后期的地质矿产资源勘查过程中，仍需要有关人员的不断实践，在工作中改进问题，提高技术应用的可行性，从而提高我国有关单位对区域矿产资源评估的准确性，推进地质勘查工作顺利实施的同时，提升产出资源的质量与效率。