GIS技术在勘查中应用 第一章 绪论 (2)

中国地质大学资源学院2016.12本章提要第一节GIS基本概念2学时第二节GIS在矿产勘查中的应用现状及一般流程2学时第二节GIS在矿产勘查中的应用现状及一般流程2.1矿产资源勘查概念“矿产资源勘查”是指对矿产资源的普查与勘探的总称。按我国新颁布的地质矿产行业标准（B／T17766—1999X矿产勘查分为预查、普查、详查和勘探四个阶段。系统作业流程勘查人员勘查人员技术人员勘查过程野外勘查矿产勘查处理流程决策人员勘查设计勘查方案科研选区矿区评价预查普查详查地质勘探测量地质填图物探化探遥感地质工程勘查数据采集与预处理地质图件编绘资源储量估算勘探数据分析三维地质建模资源储量资源评价立项审批项目跟踪成果审批项目管理软件支持矿产资源勘查2.3GIS在矿产勘查中的应用现状虽然各国研究程度不同、所用方法不同。搜集勘查评价区尽可能多的信息（地质、地球物理、地球化学、遥感信息等），在成矿理论的指导下，提取成矿信息，对各种成矿信息进行综合分析，以确定成矿有利地区或找矿靶区并估算其资源量是矿产资源勘查与资源评价的基本任务。IT技术的发展应用与地质现代化1993Internet六十年代DBMS八十年代、网络、GIS七十年代C.CARTO.九十年代GPS&掌上计算机1947Computer结论：IT技术的发展与应用是地质现代化的驱动力！大数据九十年代3D建模DSS结合地理信息系统-GIS作为对地球空间数据进行采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机系统，不仅可以管理以数字、文字为主的属性信息，而且可以管理以图形图像为主的空间信息。它通过各种空间分析方法对各种不同的空间信息进行综合分析解释，确认空间实体之间的相互关系，分析在一定区域内发生的各种现象和过程。在矿产资源勘查与评价领域，不管是进行区域成矿系统的研究，还是确定矿床的有利靶区，GIS不仅提供了在计算机辅助下对上述多源地学信息进行集成管理的能力、灵活的查询检索能力，而且可在经验与模型的指导下，通过各种空间分析方法对与成矿有关的各种空间信息进行综合分析解释，确定成矿的有利地区。历程上世纪七十年代末，八十年代初（姜作勤，1999），地质学家们开始尝试在矿产资源评价中应用GIS技术。经过二十年的努力，在用于矿产资源评价的空间数据库的建立、工作程度不同地区的基于GIS的矿产资源评价方法的研究与应用、对多种成矿信息的综合分析方法的研究与应用、基于GIS的矿产资源评价专用软件的开发，以及如何合理地组织人力资源适应新技术的应用要求等方面取得了长足的进步。实践证明，GIS技术的应用形成了新一代的矿产资源评价方法（李裕伟，1998）。GIS不仅已经成为发达国家矿产资源评价的有力工具，在中国（姜作勤，1999）、巴西、南非、泰国、越南、印度尼西亚等（MarkkuTiainen,1998）许多发展中国家的应用也越来越深入。美国七十年代后期，地学领域的专家们就开始认识到了GIS在自然资源分析中的应用潜力。美国的缅因州地调所那时就组了GIS应用试验项目。1982年USGS的地质处与测绘处联合启动了一个试验研究项目，设计、开发、应用和评价用于美国本土(阿拉斯加除外)矿产资源评价计划CUSMAP的GIS原型系统。根据由GIS得出的采用数字编码的地质、地球物理、地球化学、遥感、地形、矿产地数据的空间关系，建立可能发现的矿床类型的经验模型。试验分别在3个1°×2°的图幅上进行。通过研究，确定了矿产资源评价对栅格、矢量与表格式数据处理能力及相互间的接口和在GIS内建立应用模型及表示评价结果的制图功能的需求（C.M.Trautwein等,1988）。到1988年12月，在由CUSMAP演变而来的全国矿产资源评价计划－NAMRAP中大约有11个矿产资源评价项目涉及了新技术的应用。GIS在矿产资源评价中的应用不仅在USGS，而且在各州的地调所也得到了相当程度的重视。1988年9月美国科学院、USGS和美国地质学会联合召开了题为集成技术和地学应用的GIS讨论会，会上发表了多篇关于矿产资源评价的论文。Maine,Illinois,Calorado和Kentucky等州都作了很好的工作（ColinTreworgyandMargaretBargh,1989；RobertG.Marvinney,1988；RobertR.Pooletal，1988）加拿大加拿大地调所（GSC）上世纪八十年代中后期开展了用GIS进行矿产资源潜力填图的研究。GSC著名的地质统计学专家G.F.BonhamCarter和F.G.Agterberg等人在1988和1989年发表的“集成地质数据集进行NOVASCOTIA地区的金矿勘探”和“GIS在新布伦斯瑞克北部矿产资源评价中的应用”（G.F.BonhamCarteretal,1988,G.P.Watsonetal,1989）论文中，提出用条件概率与贝叶斯规则相结合的证据加权法实现二元模式图的综合的新方法。在资源评价中，首先将GIS的空间分析与定量模拟结合起来。这种方法经多次改进，已作为基于GIS的矿产资源评价的主要方法在世界各国得到了广泛的应用。进一步发展为证据权法澳大利亚与北美相比，澳大利亚开展此项工作的时间要晚一些。澳大利亚地调所（AGSO）的前身矿产资源局1988年成立了由GIS技术与应用专家组成的自然资源信息中心（NRIC）。资源评价处同年启动了一个以综合大量不同类型的空间数据为目的的研究项目（姜作勤，1992）。文献表明，GIS不仅被广泛应用于建立矿产资源评价的基础－矿产省的GIS数据集（LesleyWyborn等人，1995），用于澳大利亚的镍红土矿、镍硫矿、脉金矿、红土金矿、含金刚石的金伯利岩及铅锌矿的矿产资源潜力评价（LyleA.Burgess,1997）、(MargarethaScott,1999)、(J.C.Gum&A.C.Burtt,1999)。而且在矿产资源评价的方法研究、开发矿产资源评价专用系统方面也有许多进展。特别是提出了在已知矿床很少的情况下应用GIS进行资源评价的方法（LesleyWybornetal，1995）。南非GIS不仅在发达国家的矿产资源评价中发挥了重要作用，在发展中国家的应用也越来越深入。身兼地质调查所职能的南非地学委员会GSSA于九十年代中后期开始在矿产资源评价中应用GIS，主要是实现多源地学信息的集成管理，建立了管理多源地学信息的集成的、模块化的组合数据库系统GEODE(C.J.Vorster,1996)，也进行了基于GIS的矿产资源评价的应用研究。GSSA已拥有一批地理信息系统开发与空间数据库设计的专家(http-GSSA,2000)。巴西巴西在矿产资源评价中应用GIS的发展过程不很清楚，但在第31届国际地质大会上，巴西就发表了14篇有关的论文。应用GIS进行评价的矿种不仅包括金、铜、铅、锌、银等金属矿(Franca-Rochaandetal,2000)、(Perrotta,M.Mandetal，2000)、(BarretoNeto,A.A,2000)、(DaCunhaandDeOliveira,2000)、(Araujo,C.Candetal,2000)，还涉及了石墨等非金属矿(Guimaraes,F.R.,2000)。GIS被用于多源地学信息的管理、建立矿产资源评价数据库和进行分析评价等方面。评价所用的空间分析方法涉及到了目前普遍应用的主要方法，并将GIS对地质和构造的分析与矿体的3维模型集成在一起加强勘探(Heemann,R.andStrieder,A.J.,2000)。中国在发展中国家中，我国应用GIS进行矿产资源评价是比较早的，与发达国家相比，开始的也不晚。1986年，由地矿部遥感中心主持，长春地院、中国地质大学、地矿部矿床所等单位参加，开展了“遥感图象与其他地学数据综合图象处理技术及应用研究”，系统地研究了地质勘查数字图象处理与综合的主要技术环节，并应用自行开发的多种图形图象软件包在安徽铜陵、湖南香花岭、新疆哈密等六个地区开展了不同矿种的矿产资源评价应用试验。“八五”期间，中国地质大学（武汉）物探系、物化探所、原部石油海洋地质局江陵综合研究队、成都理工学院通过各种项目的实施都进行过应用GIS进行多源地学信息系统综合成矿预测的研究(姜作勤，1999)。1995年4月，地调局为提高预测水平和找矿效果，在川西扬子地台西缘部分地区4个1:200000图幅立项开展地理信息系统应用的试验研究。其目的是在GIS技术的支持下，研究区域地、物、化、遥等多源地学信息的综合管理、数字地质图库数据库的分层标准，矿产资源评价的空间分析方法以及采用新技术的工作方法和流程，以提高预测水平和找矿效果。1998年5月，项目按预期目标完成了任务，建立了目标图层综合的数学模型，在ARC/INFO上开发了证据加权法软件模块（李裕伟，1998）。这些工作的完成，使GIS在矿产资源评价中的应用由试验、研究阶段开始向实际评价工作深入。“九五”开始，为了进一步推动GIS在矿产资源评价领域中的应用，原国家科委及地矿部又立项研究开发基于GIS的矿产资源评价的工具软件。国家科委“九五”科技攻关项目96-914要求：在先进的矿产勘查理论和数学地质方法的指导下，以成矿区带找矿靶区的优选和评价为重点，研究矿产资源评价的空间分析方法；在工具型地理信息系统软件MAPGIS系统的基础上，开发一套适用于矿产资源评价的专用软件系统。所开发的系统MORPAS采用数据仓库、数据挖掘等技术，实现了对多源地学信息的集成管理及对数据中潜在模式的提取(胡光道，2001)。赵鹏大教授也在“九五”期间将GIS技术应用于地质异常圈定和成矿预测。总结出应用GIS可进行的研究：区域“成矿可能地段”分析、组合异常的“找矿可行地段”分析、组合异常的“找矿有利地段”分析、多源信息的“潜在资源地段分析”以及多源信息的“远景矿体地段”分析(赵鹏大，2001)；相关项目地矿部重点科技项目“基于GIS的固体矿产资源评价系统”目的是研究基于GIS的矿产资源评价中的成矿信息提取及评价方法模型，开发相应的资源评价系统。所开发的系统包括地、物、化、遥单专题的成矿信息提取及成矿信息的综合能力，可支持用户针对不同的评价对象采用不同的评价方法(宋国耀等，1999)；相关项目地矿部重点科技项目“大型、特大型金矿床密集区综合信息成矿预测地质信息系统”，简称AuGIS。项目以山东省大型、特大型金矿密集区为研究对象，根据王世称教授的评价思想，在MAPGIS平台上进行二次开发，形成大型、特大型金矿床密集区综合信息成矿预测地质信息系统。21世纪初，正值我国新一轮国土资源大调查起步的关键时刻，为提高我国矿产资源勘查评价的技术含量和信息化水平，实现找矿的重大突破，满足我国社会经济高速发展对矿产资源的巨量需求，科技部在“十五”国家科技攻关计划中分阶段（200－2003；2004－2005）相继设立“金属矿产资源快速评价预测系统和“基于GIS金属矿产资源快速评价预测系统开发和应用研究”课题。其主要任务是：①在前期“九五”国家科技攻关成果的基础上，跟踪国内外先进的软件开发技术，继续开发、完善金属矿产资源评价预测系统，最终使该评价预测系统成为具有显著优势和特色的国产矿产资源调查评价的主要工具软件。②结合新一轮国土资源大调查矿产资源调查评价项目的实施，应用该系统对我国西部示范区优势矿种和国家紧缺矿产（铜、铅、锌。金、银等）进行快速预测评价。根据科技部的要求，结合新一轮国土资源大调查地质调查工作的需求，中国地质调查局配套了一系列地质调查项目：矿产资源潜力快速评价技术，全国重要成矿区带数据库建设与资源评价成果和重要成矿区带工作部署跟踪研究等。取得诸多新研究成果。成果1．MORPAS3．0系统在关键技术上取得了突破性进展2．应用MORPAS3．0在我国西部重要成矿区带定量圈定和评价若干成矿远景地段，为国家正在开展的矿产资源远景调查评价提供了技术支撑和科学依据3．应用MORPAS3．0评价系统，分别实现了对我国西部若干个示