GIS中证据权重法的应用

中国地质大学（武汉）GIS中证据权重法的研究与应用学院：资源学院专业：资源勘查工程（矿调）题目：GIS中证据权重法的研究与应用姓名：钟晓辉指导老师：张夏林班级：026092学号：20091002806GIS中证据权重法的研究与应用1目录1.前言---------------------------------------------12.GIS为何能应用于成矿预测的原因-------------------12.1.GIS应用于成矿预测的优势--------------------------12.2.GIS应用于成矿预测的理论基础----------------------22.3．GIS应用于成矿预测的基本方法----------------------22.3.1．空间分析------------------------------------------------32.3.2．数据模型方法--------------------------------------------33.证据权重法---------------------------------------33.1．证据权重法的由来---------------------------------33.2．证据权重法的概念---------------------------------33.3．证据权重法运用的步骤-----------------------------44.证据权重模型-------------------------------------44.1.证据权重法的原理----------------------------------54.2．证据权重模型的建立-------------------------------54.2.1．数据组织------------------------------------------------54.2.2．证据因子选择--------------------------------------------54.3．证据权重模型的应用-------------------------------64.4．预测结果及评价-----------------------------------75.GIS及证据权重法的发展趋势------------------------7参考文献-------------------------------------------8GIS中证据权重法的研究与应用1GIS中证据权重法的研究与应用钟晓辉（中国地质大学，武汉026092班）摘要在新的找矿形势下，GIS作为新技术被应用在矿产勘查中具有极大的潜力，而GIS应用于成矿预测有许多种基本方法。本文主要讨论GIS数据模型方法中证据权重法在成矿预测中的研究应用，阐述了证据权重法应用于成矿预测的理论基础、手段、方法及步骤等等，并就GIS及证据权重法目前的研究进展及发展趋势提出自己的看法和认识。关键词GIS证据权重法成矿预测发展趋势1前言成矿预测是在成矿预测的基本理论指导下,根据一定的成矿地质理论、成矿地质环境、成矿条件和找矿标志对还没有发现但将来可能发现的矿床做出推断解释和评价,提出潜在矿床发现的途径,促进矿床的提早发现和评价［1-4］。矿产预测和矿产勘查密不可分,贯穿于矿产勘查工作的全过程。传统的成矿预测是地质人员运用已掌握的地质理论和找矿经验在成矿规律图上圈出不同的成矿远景区作为预测远景区。目前的成矿预测是在传统预测的基础上发展起来的预测工作,它有自己的预测理论和技术方法［1］。可归纳为3个方面:①就矿找矿;②按成矿理论找矿和模式找矿;③应用新技术、新方法综合找矿。GIS技术发展迅速,已成为中国及世界矿产资源评价的理想工具和手段,定位预测和定量评价方法是当前成矿预测研究的热点。由Agterberg等和Bonham-Carter等提出的证据权重法是基于GIS矿产资源评价的主要方法之一,主要运用的是相似类比理论［5］,即在一定地质条件下产出一定类型的矿床,相似地质条件下赋存有相似的矿床,同类矿床之间可以进行类比,将与已知矿床的地质背景相似的地区(段)作为成矿远景区或圈定为找矿靶区。证据权重法正是利用这一点,与找矿信息结合,区分矿化有利地段和不利地段,从而达到定量圈定和评价找矿靶区的目的。这种方法从数据出发研究成矿预测中的各种关系,以现代地质成矿理论为指导,以地质、矿产、物探、化探、遥感等基础数据为基础,应用现代信息技术,提取与矿产有关的信息,通过统计途径计算各种地质因素、找矿标志所提供的权重,定量地评价地质因素和找矿标志对指示找矿的作用的大小,并计算成矿后验概率的相对大小,从而确定有利的成矿部位［6］。该方法与信息量法类似,只是所建模型更加精细,由于简单、实用,受到一些矿产资源评价专家的重视。2GIS为何能应用于成矿预测的原因2.1GIS应用于成矿预测的优势成矿预测的基本目的是预测未发现矿床的空间位置，并大体知道这些矿床的基本类型、规模及矿石的品位［7］。传统的方法是以地质、物探、化探的资料为基础，依据一定的理论和经验以达到预测的目的。而面对如今大量的地学信息，传统方法难以适应从定性到定量GIS中证据权重法的研究与应用2预测的要求，地学信息又是多源且量纲不一的，传统的计算机数据库难以实现对这些多源数据的集成管理和分析。而GIS具有高水平的数据管理、强大的空间分析及高质量高效率的成图技术等优点，为信息找矿提供了强有力的工具。因此，GIS应用于成矿预测不仅优势明显，而且是今后发展将趋于成熟。GIS作为成矿预测新技术方法，主要有以下优势［8］：（1）先进的数据库和图库管理使得对于各种地学图件和数据的长期保存和修改变得容易。（2）能提供集成管理多源地学数据(包括以文字、数字为主的属性信息和以图形图像为主的空间信息)，具有方便建立模型及进行空间模拟分析的能力，使数据的分析更有效和定量化。（3）与传统的方法相比，GIS可以更加迅速地对大量数据进行对比和分析，大大节约了时间，缩短了研究周期。（4）能够弥补一些人工方法的缺陷(如对于断裂控矿影响宽度带的确定，GIS可以很容易得到，而人工方法很困难)。（5）GIS吸取专家的经验及知识较容易，并且进行成矿预测具有空间直观性，避免了预测中的人为因素。（6）GIS能够提供高质量的预测成果图件，直观清晰、一目了然。2.2GIS应用于成矿预测的理论基础GIS技术应用于成矿预测，是以人对地质现象和规律认识为前提的，是以现代成矿预测理论为基础的［10］。在现代成矿预测理论中,相似类比理论是最重要、最基本的成矿预测理论,是我国矿产勘查人员长期沿用的预测方法之一。该理论认为,在相似地质环境下,应有相似的矿床产出,在相同的地质范围内,应有等同或相近的资源量。地质异常致矿理论是近年赵鹏大院士提出的成矿预测新理论。该理论认为,在物质组成、结构、构造或成因次序上与周围环境具有显著差异的地质体或地质体组合部位是矿床产出的最有利地段。综合信息矿产预测理论,是王世称教授领导的科研集体在多年矿产资源预测科研实践中,基于地、物、化、遥等综合信息解译、有机关联的基础上,通过综合信息找矿模型的建立,圈定最佳找矿有利地段。相似类比理论是成矿预测的基础;地质异常致矿理论是成矿预测的核心;综合信息矿产预测理论是成矿预测的归宿,这3种理论相互依存、相互补充、相互深化。GIS在成矿预测中的应用其基本思想源于赵鹏大院士提出的地质异常致矿理论和“5P”找矿地段的圈定，即:地质异常矿体定位预测就是在地质异常致矿新思路的指导下运用多学科信息，以非线性科学和高新信息处理技术为手段，以研究和圈定不同尺度和不同类型的地质异常为基本途径，逐渐逼近工业矿体的一种新的定量成矿预测方法［9］。并且，将地质异常矿体定位预测归纳为“5P”地段的圈定。预测方法流程图［10］（图1）如下：图1地质异常矿体定位方法流程图（赵鹏大，1999）GIS中证据权重法的研究与应用3在地质异常理论中，地质异常是成矿的基础，查明地质异常是成矿预测的基础。地质异常分析，从本质上讲是个空间分析和综合分析的问题，而GIS正是处理空间数据、多重数据的强有力工具。所以，对于地质异常的定量研究，GIS显然是一种理想的工具。也正是现代成矿预测理论的建立促进了GIS与成矿预测的结合。2.3GIS应用于成矿预测的基本方法目前,GIS用于成矿预测主要有两类方法［11］：一是利用GIS的空间分析功能研究地质矿产实体的空间关系(基于实体关系),对未知地段找矿远景进行直观评价;二是与数字模型相结合(基于数字模型),进行成矿预测。2.3.1空间分析空间分析是GIS研究领域的不可缺少的重要组成部分，也是应用GIS进行成矿预测的重要手段。所谓空间分析,就是在现代GIS领域中,利用计算机分析地图及各种专题图,从中获取和传输空间信息的方法［12］。GIS中实现空间分析的基本功能包括空间查询、叠加分析、缓冲区分析、网络分析、统计分类分析等［13］。2.3.2数据模型方法数据模型方法是通过定量化的综合分析若干个专题关系以达到预测的目的。目前几种综合分析方法有：布尔逻辑法、代数法、模糊逻辑法、证据权重法和神经网络法［14］。这里不对上述各种方法一一介绍。但其中的“证据权重法”，我们将在接下来的文章中着重介绍。3证据权重法3.1证据权重法的由来近年来，矿产资源勘查评价中的GIS技术应用的通常做法是采用所谓证据权重法。证据权法是定量分析和综合多源专题地学数据层的方法，生成量化的含矿潜力图。在采用传统方法的矿产勘查工作中，常常需要对比分析地质、地球物理和地球化学等专题图件，圈出值得进一步工作的靶区，证据权法实际上就是传统勘查方法的数字化“版本”。证据权重法最早应用是在上世纪60年代的医学领域。80年代末，加拿大地调局Bonham一Carter等人首次采用证据权法，对加拿大新斯科舍省多源地学空间数据进行综合叠加分析，并编制了石英脉型金矿的含矿潜力图(Bonham—Carter等，1988)。十几年来，这种方法被分别用于不同测区条件和不同矿床类型资源潜力定量综合评价和编图工作。这类工作包括:加拿大马尼托巴省绿岩带块状硫化物矿床含矿潜力综合评价与编图(Wright等，1996)、美国内华达州卡林型金矿床预测、美国西部大盆地浅成热液金矿床预测(RaineS，1999)、美国华盛顿州东北部浅成热液金矿床含矿潜力综合编图及可能的勘查选区预测(Boleneus，2001)、伊朗Kerman省Shahr一e一Babak地区北部斑岩铜矿含矿潜力填图及优选勘查区圈定(ManaRahimi，2000，MajidHashemiTangestaniFaridMorre，2000)、印度Singhbhurn铜矿带含矿潜力编图(BasabMukhopadhyay等，2000)等。其中，多数成果得到了野外实地工作的验证，充分证明了这一技术的应用潜力。3.2证据权重法的概念证据权重法中的“证据”由一系列勘查数据集(即地学专题图件)组成，“权重值”是根据已知矿床或特定勘查区勘查模型估算出来的(BasabMukhopadhyay等，2000)。其基本思路GIS中证据权重法的研究与应用4是将分别赋以不同权值的专题图数据(证据)在GIS环境下进行空间叠加和综合分析，生成具有不同含矿概率值的网格专题图，这种定量分析结果反映了不同的含矿潜力分区在空间上的分布，从而为进一步的详细勘查工作提供区域上的超前评价结果。3.3证据权重法运用的步骤其具体步骤是:第一步，根据勘查区已有的工作成果，收集或建立勘查模型，包括矿化与岩性、构造、物化探异常特征等之间的关系;第二步，依据勘查模型，收集与矿化有关的专题地学数据(证据);第三步，对拟处理的专题图件进行数字化输入;第四步，按照与矿化关系的密切程度，对各专题数据层分别赋以不同的权值;第五步，将各专题数据层加权叠加，生成定量化含矿潜力空间分布图，并将其划分为不同优先级的含矿潜力分区。其基本操作流程如（图2）所示。采用证