地理信息系统在资源勘查工程中的应用

合肥帝国工业大学—资源与环境工程学院地理信息系统在资源勘查工程中的应用《摘要》：地理信息系统是集计算机科学，地理科学，遥感学，环境科学，管理科学，等学科为一体的新兴边缘学科，利用GIS平台可以将区域地质资料、矿产地资料、航空航天遥感资料、地球化学等资料在统一的坐标体系下存储和展示，并可以管理、查看、分析及使用不同图层的数据；同时，GIS具有强大的空间分析能力，可以方便的研究出图元的相互关系，找出与成矿有关的信息。本文旨在简要地分析我国地理信息系统的发展概况及趋势，介绍地理信息系统在地质领域中的应用现状和部分应用成果，说明地理信息系统在地质领域研究中的可行性及其广阔的前景。关键词：地理信息系统，资源勘查进入21世纪以来，人类社会已经全面进入信息时代，信息技术正在深刻改变着人类生活和社会棉毛布。作为全球信息化重要组成部分的地理信息系统的建设与应用，日益受到科技解绑，企业界，设政府部门的广泛关注。地理信息系统，遥感技术以及全球定位技术的三者之间的有机结合，构成了科学地理学的完整系统。而地理信息系统在资源勘查工程中役得到了了广泛的应用。GIS与地质制图。石油赋存于地表以下，看不见，摸不着。长期以来，人们对石油的勘探主要通过物探、测井等间接方法结合钻孔取心获得的“一孔之见”（岩心资料）和地表地质调查获得的感性认识，制作各种专题地图；在地质和油气成藏理论的指导下，分析和圈定油气在地下的赋存规律和聚集场所。因此，石油行业的各种专题图（如构造图、等厚图、各种地质剖面图、沉积相图、储层分布与评价图、生油岩分布图，油气资源评价与预测图等）的制作一直是石油地质工作的有机组成部分，在开展多学科、多途径的石油地质科研工作中，自始至终都运用制图方法表现它的研究成果。然而，传统的石油地质制图过程尚存在以下不足[4]：①劳动强度大、效率低、重复劳动多；②图件的管理繁杂，利用率低；③制图综合能力差；④多图幅的综合分析研究主要停留在“目视判读”阶段，受人为因素影响大；⑤无法实现各种专题图的三维可视化显示。以上诸多不足表明传统的地质制图方法在某种程度上已不能适应迅速发展的油气田勘探、开发、研究的需要，迫切要求尽可能提高制图过程自动化，GIS的出现为地质专题制图提供了现代化的技术手段。GIS应用于地质专题制图，可实现各种专题图的数字化，建立图形和属性两类地学数据相结合的数据库，各种专题信息全部存贮于计算机中，实现对地图数据分层信息成片存贮，易于管理和查询，可灵活地分幅检索、添加图幅、删除图幅，图件的更新、多图幅的拼接、制图综合和综合分析方便快捷。此外，借助Internet还可实现资源的远程共享；利用GIS的数字高程模型（DEM）使各种专题制图立体显示成为现实，为石油地质学家从多视角、多侧面观察和分析石油的赋存规律提供了新途径GIS与地质灾害预测。地质灾害研究是涉及地质、地貌、气象、人文、人类活动等诸多领域的一个庞大和复杂的多元信息综合分析过程。地质灾害信息的多源性、模糊性、非确定性和随机突发性，使得地质灾害信息处理和空间综合分析模型十分复杂。而建立地质灾害信息系统成功地解决了地质灾害研究的瓶颈问题——如何高效地存储和管理地质灾害海量数据，对空间数据进行多层次分析。我国已经建立了各式各样的地质灾害信息系统，如重庆市丰都县的地质灾害信息系统[5]、基于GIS的洪涝灾害监测评估系统[6]、GIS支持下的地震诱发滑坡危险区预测[7]、基于地理信息系统的岩溶塌陷预测评价体系[8][9]等。岩溶塌陷是“岩溶－盖层－水”构成的系统在各种因素影响下表现出来的系统失稳过程，其环境非常复杂，影响因素种类繁多，既有空间位置的影响，又有时间发展的制约，同时人为活动也有着一定的影响，且这些因素之间相互制约。因此，对岩溶塌陷成因的分析、主要影响因素的确定以及未来发展和趋势预测等，必须同时综合考虑众多的时空变化因素。胡成，陈植华等在桂林西城区岩溶塌陷预测研究中，通过发展接口技术，把GIS的一般构成与预测应用方程式结合起来，实现了岩溶塌陷预测的计算机化GIS与矿产资源预测与评价众所周知，矿产资源预测是综合地学信息，进行优选靶区的有效手段之一。随着地学工作的深入和勘探技术的发展，已获得了大量的多源地学信息，如地质、地球物理、地球化学和遥感等资料。如何从这众多的资料中提取有用信息进行综合分析达到矿产资源预测的目的，一直是地学界探索的课题。过去，应用人工方法来进行此项工作，不但费力、投资大，而且难以达到预期的效果，方法技术也不利于推广。如今，高速度、高质量的计算机已趋于普及，使得应用计算机技术高效地处理堆积如山的资料成为可能，尤其是已迅速发展起来的地理信息系统(GIS)，为综合处理地学资料的矿产资源预测的方法技术开拓了广阔的前景。地学工作者进行矿产资源预测时，通常是从多源地学资料中提取有用信息，然后应用专家知识，结合数学方法，如逻辑运算、贝叶斯(Bayes)规则等，建立预测模型，以模型的推理网络为线索，利用地理信息系统有效的空间分析手段，把各种证据图层综合叠加分析，最终产生以概率为指标的矿产资源预测图，高概率指示有利的矿产资源远景区，可作为勘探者和决策者进行勘查规划的依据。基于GIS的多层次模糊数学评价方法已经在我国西北的鄂尔多斯、准噶尔、柴达木等盆地及华北的沁水盆地的煤层气评价[12]中取得了良好的效果。与传统的手工综合评价方法相比，基于GIS的资源评价方法有许多优点：（1）使传统的手工叠加图像分析和多元分析的数学方法相结合起来，大大降低了劳动强度，提高了工作效率；（2）基于GIS的资源评价已经由原来的基于数据的理解转化为基于地质模型的理解，专家们可在评价系统中进行交互式地对多元评价信息进行对比、综合及综合分析中获得启发或认识，完善与总结规律；（3）基于GIS可产生一套科学的评价系统，评价系统的可维护性强。GIS展望：经过矿山地质科研工作者的大量工作，矿山信息化和可视化的研究取得了显著的成果，但仍然存在很多问题亟待解决。由于矿山地质数据量大，数据来源不同，格式差异大，缺乏较为统一的标准因此，矿山地质数据库系统开发，往往具有强烈的针对性，移植性很差。矿山信息系统的设计，缺乏远景规划的指导，开发出的信息系统缺乏弹性。在以信息化带动矿产业现代化的进程中，GIS在矿产业的应用，将迅速占领管理和决策层面，并且势必作为基础技术支撑，进入数字领域，成为真正意义上的数字矿山。这在技术上已经发展并逐步成熟而且在矿产行业开始应用的主要有以下几个趋势：矿山生产过程一体化应用GIS、三维可视化、虚拟现实等技术，实现整个矿山设计开采生产过程一体化。以地质及矿床模型为基础，结合其它信息进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、露天开采爆破设计、地下矿巷道标准断面设计、采矿方法设计、爆破设计、灾情应变预案、储量动态监测等工作。应用可视化技术，实现露天采场、矿井的生产调度与自动监测，边坡、排土场、尾矿坝的稳定性监测、评价和预报，地下矿井地压、矿震监测与预报，通风、粉尘、地下水监测等。矿山决策支持系统GIS在矿产资源方面的应用，经过多年发展已逐渐成熟，但其应用还主要停留在数据库、空间叠加分析上，缺乏知识处理能力和推理能力。GIS和人工智能专家技术集成，实现矿山环境保护决策、矿山环境治理方案、矿山环境评价等方面的智能决策，将在解决矿山环境地质灾害问题时，起到非常重要的作用。矿山信息化还应该利用现有的各种信息，在综合、全面分析后，为矿山的规划管理和可持续发展提供决策支持。目前，决策支持系统正在向智能决策支持系统、分布决策支持系统、群决策支持系统、高层决策支持系统以及综合决策支持系统方向发展，为各种智能生产经营策略提供策支，提高决策的时效性和科学性。参考文献：1，黄杏元，马劲松。《地理信息系统概论》，第三版2，徐翠玲，钱壮志，梁婷