肖中文,喬金海

(1.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,吉林 長(zhǎng)春 130012;2.北京大學(xué) 造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100871)

基于 GIS的大興安嶺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息提取研究

肖中文1,喬金海2

(1.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,吉林 長(zhǎng)春 130012;2.北京大學(xué) 造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100871)

分析地質(zhì)、物探及遙感成礦預(yù)測(cè)原理,提出地質(zhì)、重力、遙感控礦標(biāo)志表達(dá)模型。在基于 GIS原理與方法的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地論述多源礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息的提取方法,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、重力、遙感自動(dòng)化信息提取。以?xún)?nèi)蒙東部中大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)項(xiàng)目為例,運(yùn)用文中提出的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息提取方法,取得預(yù)期效果。

多源信息;礦產(chǎn)預(yù)測(cè);信息提取;GIS

礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)早期應(yīng)用大多數(shù)是借助于柵格圖像綜合疊加布爾運(yùn)算功能,來(lái)研究勘查綜合信息與礦產(chǎn)的關(guān)系[1],后來(lái)隨著 GIS技術(shù)的成熟,利用其空間分帶性分析功能從多源數(shù)據(jù)中提取找礦信息,研制出基于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) GIS多源信息綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)找礦反復(fù)實(shí)踐和檢驗(yàn),綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論及其方法體系在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中已證明行之有效[2],對(duì)生產(chǎn)有較好的幫助和指導(dǎo)作用,但其傳統(tǒng)的工作模式已落后于現(xiàn)代信息技術(shù)手段,為改變這種狀況,本文基于 GIS提出礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息提取及定量化方法,實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息提取的自動(dòng)化及信息形式的自動(dòng)轉(zhuǎn)化。

1 礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息提取方法

本文結(jié)合 GIS將預(yù)測(cè)單元與多源地質(zhì)信息進(jìn)行空間分析,提取礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息。主要針對(duì)地質(zhì)、物探、遙感信息三方面信息進(jìn)行提取。

1.1 地質(zhì)信息提取

地質(zhì)信息解譯主要考慮了4個(gè)方面:建立預(yù)測(cè)模型、地質(zhì)代碼匹配、分類(lèi)模型匹配、生成礦化密集區(qū)[3]。所以本文最終將解譯結(jié)果空間信息庫(kù),分為3個(gè)不同層次設(shè)計(jì):僅地質(zhì)體中含礦點(diǎn)的巖性的地質(zhì)體集合;地質(zhì)體中與含礦化巖性完全相同的所有地質(zhì)體集合;地質(zhì)體中與含礦化巖性類(lèi)型相同的所有地質(zhì)體集合。然后利用 GIS將預(yù)測(cè)單元分別與不同層次空間信息進(jìn)行空間疊加分析,依據(jù)“地質(zhì)體巖性”[4],將單元內(nèi)包含的所有“地質(zhì)體巖性”面積和個(gè)數(shù),提取出來(lái),轉(zhuǎn)化為定性數(shù)據(jù),用0/1表示有/無(wú),實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。

1.2 物探信息提取

物探數(shù)據(jù)處理采用的是頻率域位場(chǎng)轉(zhuǎn)換,信息解譯考慮了4個(gè)方面:網(wǎng)格化處理、位場(chǎng)轉(zhuǎn)換、軸線(xiàn)提取、水平關(guān)聯(lián)與垂向關(guān)聯(lián)[5]。

圖1 空間信息提取實(shí)現(xiàn)流程

以重力線(xiàn)性構(gòu)造上延一層為例敘述空間信息提取的成果,利用 GIS空間分析進(jìn)行線(xiàn)性構(gòu)造上延一層與地質(zhì)單元的空間疊加分析,提取變量,如表1所示。

表1 重力線(xiàn)性構(gòu)造上延一層信息提取結(jié)果

1.3 遙感信息提取

遙感信息提取包括鐵染蝕變和羥基蝕變,同時(shí)對(duì)遙感蝕變信息解譯后的結(jié)果影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過(guò)研究遙感蝕變信息定量化信息提取,提出蝕變信息控礦標(biāo)志,形成地質(zhì)變量。

1)數(shù)據(jù)處理。首先進(jìn)行蝕變強(qiáng)度等級(jí)劃分,本文進(jìn)一步對(duì)蝕變信息進(jìn)行定量化研究,建立空間信息庫(kù),將礦化蝕變強(qiáng)度等級(jí)細(xì)化為7個(gè)等級(jí),見(jiàn)表2。

表2 矢量化遙感礦化蝕變強(qiáng)度分級(jí)

然后進(jìn)行遙感多景合并的邊部處理。由于遙感影像重疊部分面積可達(dá)1/5景,所以把重合部分進(jìn)行空間疊加分析,保留各種情況,邏輯運(yùn)算后取蝕變強(qiáng)度最大值。

2)蝕變信息提取。對(duì)鐵染蝕變信息和羥基蝕變信息進(jìn)行空間疊加分析,得到整個(gè)工作區(qū)的蝕變信息。工作流程如圖2所示。

圖2 遙感蝕變信息提取流程

3)遙感構(gòu)造信息提取。利用 GIS空間分析功能,將線(xiàn)性構(gòu)造信息,環(huán)形構(gòu)造分別與預(yù)測(cè)單元進(jìn)行空間疊加分析。線(xiàn)性構(gòu)造信息提取的成果表達(dá),見(jiàn)表 3,表 4。構(gòu)造、構(gòu)造格架圖等,反應(yīng)區(qū)域重力場(chǎng)空間的內(nèi)涵信息,是直接或間接的找礦信息。

表3 遙感線(xiàn)性構(gòu)造變量提取

表4 遙感環(huán)形構(gòu)造變量提取

3)遙感解譯建庫(kù)。本次遙感解譯數(shù)據(jù)采用Landsat ETM多光譜遙感圖像,分為三景,覆蓋全區(qū)1∶20萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)圖幅7幅。通過(guò)對(duì)研究區(qū)遙感數(shù)據(jù)處理,為找礦靶區(qū)提供有用的線(xiàn)性、環(huán)形遙感構(gòu)造控礦標(biāo)志和礦化蝕變信息為目的,建立遙感空間信息庫(kù)。提取的蝕變信息影像數(shù)據(jù)文件,見(jiàn)圖3,進(jìn)行一系列處理(包括:鑲鉗配準(zhǔn)、矢量化處理、屬性建庫(kù)),處理結(jié)果見(jiàn)圖4。將提取的遙感線(xiàn)性、環(huán)形構(gòu)造按不同的構(gòu)造走向和不同性質(zhì)的環(huán)形特征建立屬性庫(kù)。

2 應(yīng)用案例

本文研究區(qū)在內(nèi)蒙古東部大興安嶺南段,東經(jīng):117°00′～121°00′,北緯 :44°00′～45°20′范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)包括7幅20萬(wàn)地質(zhì)圖和其它現(xiàn)有的地質(zhì)、重力、化探、遙感、礦產(chǎn)等方面資料。

2.1 建立空間信息庫(kù)

1)地質(zhì)解譯建庫(kù)。建立地層分類(lèi)庫(kù),按照地質(zhì)體的基本類(lèi)型,全區(qū)地層共劃分為8類(lèi):早元古寶音圖群(老變質(zhì)巖);石炭系下、中統(tǒng);二疊系上、下統(tǒng);三疊系上統(tǒng);侏羅系下統(tǒng);侏羅系中統(tǒng);侏羅系上統(tǒng);白堊系下統(tǒng)[6]。

建立地層控礦庫(kù),區(qū)內(nèi)出露地層有元古代、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及第四系。按地層分類(lèi)庫(kù)中各地層不同時(shí)期、不同巖性對(duì)不同成礦系列的成(控)礦作用,應(yīng)用庫(kù)中各地層與金礦礦化密集區(qū)和異常密集區(qū)的空間分布相關(guān)關(guān)系,從地層分類(lèi)庫(kù)中提取建立地層控礦庫(kù)。

建立巖體分類(lèi)庫(kù),全區(qū)巖漿巖共劃分為12類(lèi):石炭系中性、二疊系酸性、二疊系中性、二疊系基性、二疊系超基性、三疊系酸性、侏羅系酸性、侏羅系中性、侏羅系基性、白堊系酸性、白堊系中性、白堊系基性。

建立巖體控礦庫(kù),按巖體分類(lèi)庫(kù)中不同時(shí)期、不同巖性對(duì)不同成礦系列的成礦作用,從巖體分類(lèi)庫(kù)中分別提取各時(shí)代的酸性、中性、基性、超基性巖體成礦信息,建立巖體控礦空間信息庫(kù)[7]。

2)重力解譯建庫(kù)。本次成礦預(yù)測(cè)物探數(shù)據(jù)只有重力資料,重力解譯的所有結(jié)果,包括所有重力平面場(chǎng)、剩余場(chǎng)、水平一階導(dǎo)數(shù)場(chǎng)、垂向二階導(dǎo)數(shù)場(chǎng)及各種構(gòu)造解譯結(jié)果圖,統(tǒng)稱(chēng)為重力解譯空間信息庫(kù)。庫(kù)中可直接用于物探解釋和結(jié)合地質(zhì)、遙感綜合解譯,帶有屬性庫(kù)的各種矢量圖形文件,表達(dá)結(jié)果線(xiàn)環(huán)

2.2 研究區(qū)信息提取

利用上述礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息提取方法,進(jìn)行信息提取,并將數(shù)據(jù)進(jìn)行變量篩選,定性化,信息合并,最終轉(zhuǎn)換成多元統(tǒng)計(jì)方法要求的數(shù)據(jù)格式,以便利用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)提取地質(zhì)變量進(jìn)行分析,完成研究區(qū)進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)。由于提取的地質(zhì)變量比較多,這里只列出一部分,見(jiàn)表5～7。

表5 地質(zhì)地層成礦信息

表6 遙感成礦信息

表7 重力成礦?信息

3 結(jié) 論

本文在基于 GIS原理與方法的基礎(chǔ)上,論述多源礦產(chǎn)預(yù)測(cè)信息的提取方法,取得的成果總結(jié)如下:

1)分析地質(zhì)、物探及遙感成礦預(yù)測(cè)原理,提出了地質(zhì)、重力、遙感控礦標(biāo)志表達(dá)模型。

2)提出了地質(zhì)、物探、遙感信息提取的處理方法,對(duì)遙感蝕變信息進(jìn)行了定量化研究,建立遙感蝕變控礦標(biāo)志表達(dá)模型。利用 GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和空間分析提取地質(zhì)變量,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化提取,提高了效率及精度。

3)運(yùn)用本方法在內(nèi)蒙東部中大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行地質(zhì)、物探、遙感信息提取,取得了良好的效果。

[1]HARRISD.P.M ineral resource assessment-perspectives on the past and p resent and speculation on future direction.Nonrenewable Resources,1995,4(3):213-232.

[2]李曉池,M ills E.G,Burcher S.E.GIS在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用[J].地學(xué)前緣,1995,2(2):236-243.

[3]肖志堅(jiān).應(yīng)用 GIS進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)現(xiàn)狀及技術(shù)方法研究方向[J].新疆地質(zhì),2000,18(2):198-187.

[4]王自杰,趙鵬大.基于 GIS的智能輔助礦產(chǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),1997,11(3):339-353.

[5]余生晨,葉水盛,劉光勝,等.利用地理信息系統(tǒng)(GIS)進(jìn)行綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)[J].世界地質(zhì),1996,15(3):92-96.

[6]張建光,游麗君,秦舉禮,等.利用 GIS空間分析功能進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的方法研究[J].物探化探計(jì)算技術(shù),1997,19(3):283-286.

[7]王于天.綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)研究的新進(jìn)展[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,1989(1):

[8]烙玉霞,陳煥偉.遙感圖像的特征提取與選擇研究[J].研究與開(kāi)發(fā),2002,3(2):22-26.

Research on extraction of forecast information for m ineral in Daxinganling District based on GIS

XIAO Zhong-w en1,Q IAO Jin-hai2
(1.Jilin Province Water Resource and Hydropower Consultative Company of P.R.China,Changchun 130021,China;2.Key Laborato ry of O rogenic Belts and Crustal Evolution,Education M inistry,Peking University,Beijing 100871,China)

Analyzing metallogenic p rediction theo ry based on geological,geophysical exp loration and remote sensing(RS),the paper p resents metallogenic p rediction exp ression model.Based on GIS p rincip le,the paper p resents a method that transfo rm s spatial info rmation including geology,geophysics and RS into geological variables in o rder to establish variable tables automatically.During the p roject of middle-large scale metallogenic p rediction in the east of Inner Mongolia,w e have achieved the satisfacto ry effect by emp loying the method p resented.

synthetic information;metallogenic p rediction;information extraction;GIS

P208

A

1006-7949(2010)06-0048-05

2010-09-14

肖中文(1953-),男,高級(jí)工程師.

[責(zé)任編輯張德福]