3S技术在地质资源勘查中的应用探析

2022-11-26韩飞

世界有色金属 2022年2期

韩飞

（中钢集团山东矿业有限公司，山东临沂 276000）

随着全球经济不断发展，人们对矿产资源方面的需求不断增大。在地质资源勘查系统化发展过程中，随着地质资源勘查技术、装备水平的不断提高，3S技术也不断创新突破，这为地质勘查工作奠定了非常坚实的基础，比如在地图绘制、地质勘查以及模型分析等方面都广泛运用了3S技术。因此，必须要更进一步深入研究3S技术在地质资源勘查中的应用。

1 3S技术

3S技术的基本构成包括：全球定位系统GPS、地理信息系统GIS及卫星遥感技术RS，它们在动态分析以及空间信息采集等多个方面各有自身独特的特点。在基于计算机硬件和软件的空间数据查询处理和存储过程中，有着对地理信息系统GIS较为普遍的应用[1]。然而，必须借助于无线定位系统才能够使全球定位系统GPS能够被作为空间导航系统来进行运用；在卫星遥感技术RS运用过程中，会拥有比较丰富多样的运输工具的运用，比如飞机、卫星等一些较为常见的工具。而在GPS定位系统的实际探查中，绝大部分时候是不能够实现对探查目标的直接接触，而只能够借助于传感器对探查目标的电直播信息进行全面的收集，并且结合物理法以及数值解析法等方法，来了解到被探查目标的动态变化、具体分布以及各方面性质特征，尤其是针对一些被探测的目标面积较大、周边环境较为复杂的情形。在获取被探测目标参数的工作中，可以充分的利用卫星遥感技术来进行准确的获取，并对被探查目标的参数进行有效的识别。

在空间信息采集、动态目标的分析过程中，3S技术的特征优势各不相同，各个技术之间存在较强的互补性特征，带动了3S技术的集成化发展与变化[2]。在某种程度而言，3S技术的合理应用不仅能直观反映出空间信息技术和环境科学的发展趋势，还能更好的实现环境资源保护，在有效进行资源开发的过程中，预防环境污染等多个问题。其中，GPS技术的主要发展方向就是完成对定位物体空间的实时分析，进一步明确不同物体在地表边界的覆盖效果和情况。RS技术的应用在于迅速完成分析对象信息的捕捉，在分析对应环境信息后，完成对地表信息变化的监视，进一步带动GIS系统数据的更新调整。

2 3S技术发展

在科技不断发展过程中，3S技术有了更加密切的运用，而3S技术的融合运用，使得他们的应用前景更为广阔。通过GPS、RS以及GIS来进行融合，实现具有综合性的技术体系的构建，可以使环境信息和空间信息能够更加快速正确的实现整理和收集以及更新。自20世纪80年代以来，在现代化发展进程中，信息资源开发已经成为了其中一个非常重要的部分，获得了国家有关部门的有力的推动和支持，使信息技术在发展过程中有了更多的帮助，并且在我国的九五科技计划里面，将3S技术纳入进来，作为高新技术项目来发展[3]。在我国正式启动对信息高速公路的规划建设之后，3S技术迅速发展、成熟，并在各个领域得到普遍应用，特别是GPS技术，几乎是全民都在运用的技术，而全世界范围内我国的RS技术应用已经达到了非常先进的水平。

3 地质资源勘察简述

3.1 地质资源勘察概念与现状

地质资源勘察的主要意义在于利用地质科学理论为基础，在不断开展的实地勘察工作中，实现对各种资料的收集分析，在专业处理过程中，借助不同手段实现对地质测量手段和测量方法的调整，只有这样才能获取更为全面和有效的信息资源，并为后续资源获取提供更健全的数据资料。

当前我国地质勘察工作已经取得了较大进步与突破，有效保障了国民经济和资源供给。但整体角度而言，仍然存在很多发展问题，无论是勘察技术还是理念都需要不断优化和暗战。在当前技术水平全面提升背景下，很多勘察技术仍然无法满足我国飞速发展的地质勘察要求，因此工作人员更需要探究和应用合理的工作方法，为技术水平的稳定提升奠定良好基础。地质资源勘察工作的主要核心在于对工程施工范围内的资源分布现状进行勘察，从而对其进行资源评估和管理，为后续资源开发和应用提供更为精准的数据信息，保证资源开采工作的顺利发展[4]。此外，地质资源勘测质量还将关系着施工造价成本，不仅影响着后续工作的判定方向，还将直接关联着项目工程的整体发展。

3.2 地质资源勘察的方法

按照不同地质资源勘察方式和手段的差异，在工作中也要利用不同勘察方法进行勘察处理，从而获取更精准的信息数据。当前地质资源勘察的方法已经实现了多样化发展，但是纵观多种方法，仍然存在明显的技术局限性问题，这就要求工作人员利用不同地质环境和实践情况进行地质勘察方法的创新，为后续勘察工作的开展奠定良好基础。当前比较常见的勘察方法分为以下几种：其一，地质填图法。此种勘察方法是当前地质资源勘查中最常见的基础手段，此方法在理论知识引导下，可以完成对地质资源的有效收集，从而在专业分析研究中，加以信息正确性判断，并制定科学的勘察方案和工作计划，帮助工作人员准确掌握区域内地质情况，精准获取区域内资源的基本特点。其二，砾石找矿法。这种方法的应用主要是帮助工作人员进一步确定矿源。技术人员按照矿砾分布情况，进一步分析水流、重力和冰川特点，在分布范围内进行原理分析，从而在结合地貌实际情况的同时，进行区域范围内探索，从而获取丰富的矿产资源。但此种勘察方式需要技术人员精准掌握地理知识，在丰富的勘察经验作用下，获取资源信息。其三，则重砾找矿法。这种方法主要是在地质勘察人员专业技术指引下在疏松沉积物中获取自然砂砾的分析，从而精准判断原生矿和矿砾的方法。和其他技术手段相比，此种技术对勘察人员的专业性要求和观察能力要求极高，不仅需要在沉积物中获取大量信息，还要及时进行判断，只有这样才能进一步明确后续地质勘察的工作方向。

4 地质资源勘查中3S技术的意义

通过有机结合GPS技术、GIS技术以及RS技术，使得3S技术形成了互补的统一体，相互独立，但在实际运用中却又有着紧密联系。对各种数据样本的获取主要是借助于RS技术，对数据信息的多方面分析则运用的是GIS技术，再通过一定的处理、分析、核对以及整合之后，对这些信息再进行筛选。而对于资源的分布和位置的获取则需要用到GPS技术，来确保有正确的目标定位，在地质资源勘探中这三项技术的紧密结合应用，可以获取到较为可靠的依据，使地质勘探的效率和质量得到显著的提升，对于地质资源的开发利用是非常有方便的，可以有效的避免各种不合理的开采而引发的资源浪费问题的出现。尤其是最近几年，科技进步较为明显，3S技术的革新速度也在不断的加快，现阶段的研发人员，他们的技术操作流程已经较以往更加的规范和明确。因此，在整体的实用性和利用率上，3S技术有了显著的提升，使地质资源勘探更加的合理和科学。

5 地质资源勘查中3S技术的应用

地质资源勘查工作的开展主要是对区域内地层构造形式、岩石分布状态和地下水分布情况的调查过程，在当前技术水平稳定发展背景下，地质勘察技术也实现了稳定发展和进步，特别是新技术和新理论的发展实现了资源利用效率的提升，为我国社会资源的保障起到了重要帮助。通过对现有情况的分析发现，我国大部分资源仍然集中分布在地质环境恶劣的山区和荒漠，在组织人力资源进行勘察操作的过程中，不仅有着较高工作难度，工作效果也并不乐观。而3S技术的应用则能充分解决相关问题。

5.1 GIS技术

GIS是一种地理信息管理软件系统，用于分类和科学地管理多个地理信息。该技术具有“可视化”功能，利用电脑画面在现实地图上显示所有的信息，以视觉状态显示对应的数据信息。基于该技术本身兼具了空间分析、动态预测和综合信息的多种能力，所以在该技术发展中也逐渐成为了我国地质矿产和其他行业勘察的关键手段[5]。地理信息技术主要涵盖了数据管理、传输、分析等多个环节，该技术在勘察工作中的资源分析和减灾预防中都有着十分重要的影响。在地质资源勘查中，现阶段所拥有的主流技术类型，地质资源管理信息系统是基于GIS技术而建立起来的，这个系统使得地质资源的管理和规划得以更加有效的结合，因此实现了全自动化模式的地质资源勘查利用，高效的管理了各种地质资源信息，并且与过去相比数据处理的质量和效率都有了显著的提升。除此之外，在对地质资源的综合评价过程中，有以下三个方面较为重要的GIS技术应用的体现，其中包括综合定量的对靶区进行评价和确定分析，构建基础空间数据库以及整合和提取资源信息。对于地质资源基础空间数据库来说，它更多的是由遥感数据库、地理数据库以及地球物理数据库这三个方面所组成。在集成和提取地址资源信息的过程中，空间数据库的应用非常普遍，在地质资源信息被单独的提取出来之后，就能够实现集成化的对各类信息的利用。除此之外，通过对靶区进行综合评价和圈定确定，就可以充分的了解各种地质资源的开发潜力，通过多种数据的分析，将地质资源的基本属性和分布位置确定下来，这就是所谓的资源预测。GIS技术它拥有非常强大的多学科综合数据处理功能，对任何区域里面的地质资源都能够实现最为准确的预测分析，除此之外，GIS技术对地质资源的各类属性还可以进行查询、统计以及检索，同时可以对多元数据运用多种空间模型来开展空间分析，实现对地质资源信息的合理预测。

5.2 RS技术

RS技术是指，从高空接收地球表层物体发射的电磁波的信息，同时利用各种技术等进行测量，识别地表的各种地质和现象的技术。在不与物体直接接触的前提下，利用光学设备接收电磁波信号，经过处理、分析可为动态监测、资源勘探提供有效的参考。在岩石类型分析中为了能够将岩石的光谱反射特性以及所具有的影像差异确定下来，可以借助于遥感影像来实现准确的解译分析，岩石的形状多种多样，它是在复杂的内外因素共同作用下所形成的，因此，可以将这些因素作为对岩石类型进行识别的标识。除此之外，对于不同的岩石，可以形成具有差异的水系以及植被，在地质勘查工作中，也能够从这一方面来实现对岩石解译的标志。另外岩石表面粗糙度、岩石矿物颗粒影响了岩石的光谱反射率，对于反射率比较高的岩石来说，通常情况下它的表面较为光滑，有比较细的矿物颗粒，而对于反射率比较低的岩石来说，大部分情况下岩石的表面就较为粗糙。同时，也拥有相对较大的矿物颗粒，岩石的反射率也会在很大程度上受到表面湿度的影响，如果拥有比较高的岩石表面湿润度，那么岩石就会拥有逐渐加深的颜色，这种情况下也会逐步降低反射率，地表浅层物质可以借助于遥感技术的应用，来准确的了解其电磁辐射特征，通过对浅层信息的分析，就能够将深部地质情况进一步推断出来，为了实现对各类构造成分的组合形式、形态特征以及分布规律进行准确的分析，要求基于遥感图像，对各个构造成分进行准确的识别，综合分析相关地学资料。此外，更多的应该关注基于区域构造以及构造的轮廓，来挑选较为具有代表性的单个构造，并且对其开展分层分区的解释，最终将各个构造的分布特征以及组合关系确定下来。在借助于遥感技术来寻找矿物资源的过程中，必须要基于大量遥感来将与成矿围岩蚀变有紧密联系的信息提取出来，根据蚀变矿物所引起的数据大小以及吸收光谱断变量，就能够将信息强度确定下来，再将矿点分布区域确定之后，通过对控矿因素的解释和分析，就能够将有关信息提取出来，而对于获取到的一些异常信息，就可以作为新的建模标记，从而实现地质找矿模型的三维遥感模型构建，这样就可以提供比较可靠的对地质资源开发利用的依据。除此之外，也拥有着非常丰富的各种对蚀变信息提取的方式，其中包括主成分分析法、波普夹角法、比值法等等，遥感影像信息分辨率通常情况下是比较高的，同时拥有多光谱以及多实像的特征，在具体分析过程中，可以借助于遥感影像，来将植被的覆盖范围确定下来，再结合一些实地验证分析，就可以将地质资源分布区域的地质灾害、地形地貌等等信息确定下来。

5.3 GPS技术

GPS系统主要由地板控制、空间和用户设备组成。我国地质资源勘探中比较常用的定位系统就是北斗星定位系统和GPS定位系统。和其他定位技术对比可知，卫星定位系统的优势更为显著，不会受到天气、环境等负面因素的干预，不仅可以获取精准数据，同时具备较强时效性特点。在该技术应用过程中，可以更精准的定位工作人员的工作区域，在地质资源位置和其他手段联合使用过程中，为工作人员制定更符合实际情况的工作方案和问题处理预案。和传统测量技术对比，GPS技术的测量结果对象更为精准，有助于工作人员处理数据。

换言之，在地质资源勘查中，过去所使用的地面测绘技术基本上被GPS技术所取代，如高程测量、地表测绘等，GPS具有更加显著的应用优势，不仅减轻了勘查人员的工作强度，而且测量成本也节省很多。借助于GPS测量技术，能够实现静态测量向实时动态测量的转变，但对于井下作业由于无法接收到GPS信号，须对井上、井下位置进行较下，才能使测量精度达到要求。