基于gis的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法及其系統(tǒng)，該方法包括：步驟一，建立成礦規(guī)律和概念模型；步驟二，根據(jù)所述概念模型建立獨(dú)立條件圖層；步驟三，根據(jù)所述獨(dú)立條件圖層進(jìn)行空間分析建模；步驟四，根據(jù)空間分析建模結(jié)果生成預(yù)測(cè)單元。該方法實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)模型的共享和操作過(guò)程的自動(dòng)化。
【專利說(shuō)明】基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在GIS (Geographic Information System,地理信息系統(tǒng))技術(shù)環(huán)境下開(kāi)展礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)資源評(píng)價(jià)工作的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化是礦產(chǎn)資源勘查與預(yù)測(cè)的重要發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)方法中，多源地學(xué)信息的直接“載體”是紙張地圖和數(shù)據(jù)表格，地質(zhì)學(xué)家通過(guò)閱讀這些圖件和表格，將有用的信息記錄下來(lái)，再根據(jù)已有的地質(zhì)理論知識(shí)和以往工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)各種信息之間的復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行分析與綜合，最后對(duì)研究區(qū)的礦產(chǎn)資源潛力做出統(tǒng)計(jì)推斷。為了使地質(zhì)圖、物化探圖等信息轉(zhuǎn)變?yōu)槌傻V預(yù)測(cè)信息，往往需要繁重的人工取數(shù)工作，而對(duì)于衡量地質(zhì)復(fù)雜程度的熵值或構(gòu)造線密度等復(fù)雜信息的提取，人工手段就會(huì)變得非常繁瑣和復(fù)雜。
[0003]20世紀(jì)地理信息系統(tǒng)GIS的興起對(duì)地學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，GIS的重要作用不僅在于其空間海量數(shù)據(jù)的管理能力，更重要的是智能化的空間信息提取和信息綜合功能。它能快速地處理海量空間數(shù)據(jù)，獲取空間信息，解決復(fù)雜地學(xué)問(wèn)題。基于多元信息和信息綜合技術(shù)的礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)與成礦預(yù)測(cè)是近年來(lái)礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域的快速發(fā)展方向之一，也是理論-信息找礦的重要途徑之一?；贕IS技術(shù)的定量評(píng)價(jià)有助于解決數(shù)字化介質(zhì)的變量選擇、賦值等，促進(jìn)礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)的自動(dòng)化程度。
[0004]基于GIS的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)，多源地學(xué)信息的直接“載體”是“電子地圖”和與之相關(guān)的“屬性表”，原來(lái)靠“讀圖方式”完成的信息提取工作和信息綜合工作可以借助于計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)完成。這樣，可以極大地提高礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)工作的效率。通過(guò)對(duì)地質(zhì)勘探所積累的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等數(shù)字化信息進(jìn)行整理、綜合分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)綜合、定量預(yù)測(cè)及成果表達(dá)等，其主要實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)圖層(Coverage)來(lái)對(duì)各類預(yù)測(cè)要素進(jìn)行管理。圖層代表著相同特征的地理實(shí)體，具有一定空間范圍的集合，由點(diǎn)、線、面圖元構(gòu)成，是相互有機(jī)聯(lián)系的圖形，它的幾何特性用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表達(dá)，而圖元實(shí)體的屬性采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表達(dá)。
[0005]從研究區(qū)域的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)出發(fā)，這些圖層需要通過(guò)各種專門的成礦信息方法，生成一些中間圖層，即成礦信息提取圖層，如對(duì)地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行累乘累加等各種運(yùn)算，形成綜合異常圖層，這些中間數(shù)據(jù)圖層往往具有更加豐富的成礦信息。在資源評(píng)價(jià)中，必須像數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一樣，能夠?qū)Τ傻V信息中間圖層進(jìn)行接納與管理。傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)，較少考慮數(shù)據(jù)之間的流程關(guān)系，現(xiàn)代GIS定量評(píng)價(jià)系統(tǒng)不是一些定量方法的簡(jiǎn)單集合，也不能是一個(gè)定量數(shù)據(jù)計(jì)算程序包，而應(yīng)是從GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)出發(fā)，構(gòu)筑從成礦分析提取、單元?jiǎng)澐?、變量?gòu)置、定位預(yù)測(cè)、礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)等相互依賴的過(guò)程系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)流程是一個(gè)非常核心的問(wèn)題，其關(guān)鍵是建立多元地學(xué)數(shù)字化信息與建立區(qū)域礦產(chǎn)資源潛力的關(guān)系。為了全面地綜合多元成礦信息，確定成礦信息的重要性，本發(fā)明提出了建立GIS礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的“獨(dú)立條件圖層”概念。
[0006]建立了獨(dú)立條件圖層，就可以使用空間分析建模技術(shù)，生成不規(guī)則地質(zhì)預(yù)測(cè)單元。本發(fā)明提出運(yùn)用圖解建模器技術(shù)，圖解建模是指運(yùn)用直觀的圖形語(yǔ)言將一個(gè)具體的建模過(guò)程表達(dá)出來(lái)。一個(gè)簡(jiǎn)單的模型要包括模型輸入、輸出、分析或處理工具三方面內(nèi)容。復(fù)雜的分析過(guò)程可以由一系列簡(jiǎn)單模型組合而成。圖解模型可以自動(dòng)執(zhí)行所定義的操作功能，當(dāng)模型經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和執(zhí)行無(wú)誤后即可被保存以便在需要時(shí)使用。建立的模型還可以被進(jìn)一步用于組建新的模型，模型的建立和應(yīng)用具有很大的靈活性，同時(shí)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的模型還可以與多用戶共享。
[0007]模型生成器簡(jiǎn)稱建模器(Model Builder),最初出現(xiàn)在ArcView3的空間分析模塊中，是進(jìn)行空間處理工作流程和腳本圖形化的建模工具，使用建模器技術(shù)可以簡(jiǎn)化復(fù)雜空間處理模型的設(shè)計(jì)和實(shí)施。ArcGIS9中同樣提供了建模器技術(shù)，但ArcGIS9中的建模器僅限于空間處理模型，對(duì)于更復(fù)雜的分析工作還不能進(jìn)行建模。為此，本發(fā)明還開(kāi)發(fā)了適合于礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的建模器技術(shù)，它不僅對(duì)于一般的空間處理可以建模，而且對(duì)于更復(fù)雜的資源預(yù)測(cè)分析和決策過(guò)程也可以建模，它還提供了適合重復(fù)性和迭代性工作的建模器技術(shù)。
[0008]通過(guò)圖解建模器技術(shù)可以將復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題分解為可操作的GIS模型及其模型組合，以避免地質(zhì)模型、數(shù)學(xué)模型和GIS模型的脫節(jié)，更有利于保證所建模型的正確性和地質(zhì)意義，同時(shí)便于對(duì)結(jié)果的解釋和方案的調(diào)整、優(yōu)化。從應(yīng)用層面上，建模器技術(shù)非常便于對(duì)模型的檢驗(yàn)、更新、修正、共享等。不同用戶可以對(duì)模型進(jìn)行直接使用或者進(jìn)行修正和改進(jìn)，可以通過(guò)改變輸入和輸出參數(shù)使模型滿足他們的具體需要。從操作層面上，可以對(duì)模型進(jìn)行迭代、重復(fù)、優(yōu)化等，作為中間的過(guò)渡輸出結(jié)果并不需要保存，需要時(shí)可以通過(guò)運(yùn)行模型很快產(chǎn)生，這樣避免大量中間結(jié)果的存儲(chǔ)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)管理的困難。
[0009]在新一輪國(guó)土資源大調(diào)查和2006年國(guó)土資源部啟動(dòng)的全國(guó)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目，在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展多礦種礦產(chǎn)資源潛力定量化預(yù)測(cè)，在實(shí)施過(guò)程中，對(duì)多種預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)。開(kāi)展全國(guó)性礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)是一項(xiàng)需要很強(qiáng)的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性的系統(tǒng)工程，涉及大量地質(zhì)礦產(chǎn)研究人員、定量化建模人員、GIS分析和操作人員等參與和配合，今后全國(guó)礦產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)也要步入常態(tài)化。如何從組織上、方法上、技術(shù)上保證全國(guó)礦產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目的合理實(shí)施和預(yù)測(cè)結(jié)果的質(zhì)量是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵，通過(guò)方法和技術(shù)的創(chuàng)新提出在礦產(chǎn)資源全過(guò)程使用建模技術(shù)，這樣盡可能保證項(xiàng)目的可行性、操作性、統(tǒng)一性，特別是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)上都要使地質(zhì)人員、定量化建模人員、GIS分析和操作人員有共同的研究和討論平臺(tái)，從而使大家對(duì)預(yù)測(cè)工作的許多關(guān)鍵環(huán)節(jié)達(dá)成共識(shí)，比如預(yù)測(cè)要素的確定和預(yù)測(cè)要素向預(yù)測(cè)圖層的轉(zhuǎn)換等都要使礦床研究人員與定量化建模人員以及GIS分析和操作人員參與并了解處理過(guò)程和分析結(jié)果，以便保證預(yù)測(cè)結(jié)果的精度和結(jié)果的可解釋性，說(shuō)明建模技術(shù)的必要性和重要性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)及其方法，用于實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)模型的共享和操作過(guò)程的自動(dòng)化。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其特征在于，包括:[0012]步驟一，建立成礦規(guī)律和概念模型；
[0013]步驟二，根據(jù)所述概念模型建立獨(dú)立條件圖層；
[0014]步驟三，根據(jù)所述獨(dú)立條件圖層進(jìn)行空間分析建模；
[0015]步驟四，根據(jù)空間分析建模結(jié)果生成預(yù)測(cè)單元。
[0016]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其中，所述步驟一中，進(jìn)一步包括:
[0017]通過(guò)分析區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。
[0018]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其中，所述步驟二中，進(jìn)一步包括:
[0019]建立信息預(yù)處理圖層、信息提取圖層、信息分析圖層、信息轉(zhuǎn)換圖層和信息綜合圖層的步驟。
[0020]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其中，所述步驟三中，進(jìn)一步包括:
[0021 ]步驟31，定義地質(zhì)概念模型；
[0022]步驟32，確定合理的模型和模型處理工具；
[0023]步驟33，確定模型的輸入和輸出；
[0024]步驟34，確定建立模型的參數(shù)；
[0025]步驟35，確定模型的實(shí)施條件。
[0026]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其中，所述步驟四中，進(jìn)一步包括:
[0027]采用圖層組合運(yùn)算功能對(duì)多組證據(jù)圖層進(jìn)行疊加，可以形成組合圖層，生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元。
[0028]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0029]規(guī)律模型建立模塊，用于建立成礦規(guī)律和概念模型；
[0030]條件圖層建立模塊，連接所述規(guī)律模型建立模塊，用于根據(jù)所述概念模型建立獨(dú)立條件圖層；
[0031]空間分析建模模塊，連接所述條件圖層建立模塊，用于根據(jù)所述獨(dú)立條件圖層進(jìn)行空間分析建模；
[0032]預(yù)測(cè)單元生成模塊，連接所述空間分析建模模塊，用于根據(jù)空間分析建模結(jié)果生成預(yù)測(cè)單元。
[0033]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其中，所述規(guī)律模型建立模塊，還用于:
[0034]通過(guò)分析區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。
[0035]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其中，所述條件圖層建立模塊，還包括:
[0036]信息預(yù)處理圖層模塊，用于建立信息預(yù)處理圖層；
[0037]信息提取圖層模塊，用于建立信息提取圖層；
[0038]信息分析圖層模塊，用于建立信息分析圖層；
[0039]信息轉(zhuǎn)換圖層模塊，用于建立信息轉(zhuǎn)換圖層；
[0040]信息綜合圖層模塊，用于建立信息綜合圖層。
[0041]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其中，所述空間分析建模模塊，還用于:
[0042]步驟31，定義地質(zhì)概念模型；[0043]步驟32，確定合理的模型和模型處理工具；
[0044]步驟33，確定模型的輸入和輸出；
[0045]步驟34，確定建立模型的參數(shù)；
[0046]步驟35，確定模型的實(shí)施條件。
[0047]所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其中，所述預(yù)測(cè)單元生成模塊，還用于:
[0048]采用圖層組合運(yùn)算功能對(duì)多組證據(jù)圖層進(jìn)行疊加，可以形成組合圖層，生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元。
[0049]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:
[0050]本發(fā)明提出了一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息提取與綜合、信息圖層管理、空間模型建立和圖形建模技術(shù)，具有面向礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化特點(diǎn)，為礦產(chǎn)預(yù)測(cè)人員、定量建模人員、GIS操作人員開(kāi)展綜合研究和空間決策提供了公共的平臺(tái)，有助于實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)模型的共享和操作過(guò)程的自動(dòng)化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1是本發(fā)明基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法流程圖；
[0052]圖2是本發(fā)明基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0053]圖3是本發(fā)明基于GIS的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)綜合信息圖層創(chuàng)建方法流程圖；
[0054]圖4是本發(fā)明空間分析建模方法流程圖；
[0055]圖5是本發(fā)明評(píng)價(jià)要素疊加法分析手段示意圖；
[0056]圖6是本發(fā)明兩個(gè)評(píng)價(jià)要素疊加法示意圖；
[0057]圖7是本發(fā)明三個(gè)評(píng)價(jià)要素疊加法示意圖；
[0058]圖8是本發(fā)明非必要成礦條件的處理方法圖；
[0059]圖9是本發(fā)明預(yù)測(cè)要素建模流程圖；
[0060]圖10是本發(fā)明圈定遠(yuǎn)景區(qū)方案；
[0061]圖11是本發(fā)明遠(yuǎn)景區(qū)圈定圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0063]如圖1所示，是本發(fā)明基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法流程圖。該流程的具體步驟如下:
[0064]步驟101，建立成礦規(guī)律和概念模型；
[0065]通過(guò)對(duì)區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式深入研究的基礎(chǔ)上，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。
[0066]創(chuàng)建模型的目的包括幾方面:首先，它可以幫助人們規(guī)劃和設(shè)計(jì)所要開(kāi)展的空間分析過(guò)程，即以流程圖的形式記錄所作設(shè)計(jì)的思想，以便進(jìn)一步修改和實(shí)施；在流程設(shè)計(jì)和確定基礎(chǔ)上，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)流程中的每一步驟；如果發(fā)現(xiàn)流程有誤或者設(shè)計(jì)方案不夠合理，可以對(duì)流程進(jìn)行修改和完善。如果沒(méi)有模型的幫助，記錄和管理數(shù)據(jù)以及處理過(guò)程中所需要的數(shù)據(jù)輸入和輸出就會(huì)變得非常困難。一個(gè)復(fù)雜的模型包含了一系列相關(guān)的處理過(guò)程。任何時(shí)候，都可以添加新的處理模型，也可以刪除不再需要的模型內(nèi)容，或是改變模型之間的相互關(guān)系，還可以改變模型的約束條件或模型參數(shù)值等，例如，用新的數(shù)據(jù)替換老的數(shù)據(jù)集作為模型輸入或者一個(gè)模型的輸出作為下一個(gè)模型的輸入等。
[0067]模型是對(duì)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)的某種簡(jiǎn)化、抽象和歸納，通過(guò)建立模型可以從復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題中分解、抽象、歸納出問(wèn)題的本質(zhì)，并采用可視化的形式將分析過(guò)程進(jìn)行表達(dá)，以便于對(duì)分析過(guò)程的修改。一個(gè)模型形成的過(guò)程就是對(duì)研究對(duì)象分析和認(rèn)識(shí)的過(guò)程，是將問(wèn)題從“問(wèn)題域”轉(zhuǎn)移到“解決問(wèn)題域”的過(guò)程。
[0068]簡(jiǎn)單地說(shuō)，模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述，一個(gè)模型僅僅描述那些解決問(wèn)題的重要因素，并且創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的、易管理的流程圖。通過(guò)對(duì)流程圖的理解人們可以了解建模人員的思想和工作步驟。模型的類型是多種多樣的，比如模型可以是定量的，可用公式來(lái)表達(dá)；也可以是邏輯的，可用邏輯語(yǔ)言來(lái)表達(dá)；還可以是概念的，可用文字和符號(hào)等表示。在礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)中，模型是多樣的。在這里主要討論邏輯分析和空間分析模型，包括在GIS環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)模型建立的自動(dòng)化和規(guī)范化，如何服務(wù)于礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)的每個(gè)重要環(huán)節(jié)。
[0069]采用地理信息系統(tǒng)(GIS)或地理信息技術(shù)(Geo IT)與其他計(jì)算機(jī)信息技術(shù)(IT)的不同之處在于:GIS所處理的不是一般的數(shù)據(jù)而是空間數(shù)據(jù)，即具有空間分布位置屬性的數(shù)據(jù)以及與空間位置有關(guān)的非空間屬性數(shù)據(jù)，比如各種地圖所涉及的空間點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)和圖像中涉及的柵格像元數(shù)據(jù)等均為具有空間分布位置的空間數(shù)據(jù)。同時(shí)處于這些位置的描述性數(shù)據(jù)，比如點(diǎn)、線、面的各種特征均可看作與空間位置相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)用GIS技術(shù)的重要目的之一是開(kāi)展空間分析，比如分析點(diǎn)、線、面之間的空間關(guān)系和邏輯關(guān)系，復(fù)雜的空間關(guān)系可以由一系列簡(jiǎn)單空間分析模型來(lái)完成。分析過(guò)程可以采用流程圖來(lái)表達(dá)。
[0070]空間分析模型是指用于GIS空間分析的數(shù)字模型或邏輯模型。空間分析建模是指運(yùn)用GIS空間分析工具建立模型流程的過(guò)程，其建立過(guò)程包括明確問(wèn)題、分解問(wèn)題、組建模型、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)果和應(yīng)用分析結(jié)果等步驟。空間分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是評(píng)價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)功能的主要指標(biāo)之一，它是基于空間對(duì)象的拓?fù)涮卣饕约捌渌麑傩蕴卣鬟M(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，其主要目的在于提取空間對(duì)象之間的相關(guān)信息。模型的分類是多樣的，在GIS環(huán)境下的空間分析模型包括但不局限于以下類型:
[0071](I)空間分布模型。研究空間對(duì)象的空間分布特征所需建立的模型，主要包括:空間分布參數(shù)的描述，如空間對(duì)象分布密度和統(tǒng)計(jì)特征，如均值、方差、對(duì)稱性等；空間分布類型檢驗(yàn)，如正態(tài)分布、均勻分布、聚類分布、分形分布檢驗(yàn)等；趨勢(shì)分析，反映現(xiàn)象的空間分布趨勢(shì)；空間聚合與分解，反映空間對(duì)比與趨勢(shì)。
[0072](2)空間關(guān)系模型。研究基于空間對(duì)象的位置和屬性特征的空間物體的關(guān)系，包括距尚、方向、連通性和拓?fù)涞瓤臻g關(guān)系，其中拓?fù)潢P(guān)系是最常見(jiàn)的空間關(guān)系，比如巖體內(nèi)或外接觸帶關(guān)系，斷層上下盤的關(guān)系等。距離是空間對(duì)象之間的最直接關(guān)系，比如遠(yuǎn)近關(guān)系可以用于許多其他相關(guān)關(guān)系的研究，比如礦床分布與離構(gòu)造的距離關(guān)系等；連通性是描述空間對(duì)象的又一重要屬性，比如兩地道路的連通性，介質(zhì)中空隙的連通性；方向性也是重要的拓?fù)鋵傩?。比如?gòu)造的方向性等往往是研究構(gòu)造和構(gòu)造分類的依據(jù)。研究這些空間關(guān)系常?？梢酝ㄟ^(guò)建模來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0073](3)空間相關(guān)模型。空間對(duì)象之間的相關(guān)性研究是GIS應(yīng)用具有獨(dú)到之處的工作，也是開(kāi)展復(fù)雜問(wèn)題研究的基本過(guò)程。比如研究礦床的分布與巖體的空間分布關(guān)系，礦床分布與構(gòu)造交換的空間分布關(guān)系等均是應(yīng)用GIS空間分析功能的常見(jiàn)例子?？臻g對(duì)象之間的關(guān)系既可以是簡(jiǎn)單的直接關(guān)系，也可以是間接的復(fù)雜關(guān)系；既可以是顯式的關(guān)系，也可是隱式的關(guān)系；既可以是確定性關(guān)系，也可以是統(tǒng)計(jì)性關(guān)系，許多空間相關(guān)分析可以通過(guò)建模過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0074](4)預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)與決策模型。進(jìn)行空間預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)與決策是最能發(fā)揮GIS應(yīng)用的工作，通過(guò)多種空間關(guān)系和海量空間數(shù)據(jù)支撐空間決策和預(yù)測(cè)是GIS應(yīng)用的重要優(yōu)勢(shì)。比如根據(jù)對(duì)過(guò)去和現(xiàn)在的分析推斷未來(lái)，根據(jù)已知推測(cè)未知，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和手段來(lái)估計(jì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并做出判斷與評(píng)價(jià)，形成決策方案，用以指導(dǎo)行動(dòng)，以獲得盡可能好的實(shí)踐效果是當(dāng)前智能GIS應(yīng)用的領(lǐng)域。整個(gè)過(guò)程中均可采用建模技術(shù)。
[0075]步驟102，建立獨(dú)立條件圖層；
[0076]將找礦標(biāo)志與找礦信息相關(guān)聯(lián)，在GIS環(huán)境下通過(guò)信息提取和綜合，依據(jù)找礦模型建立預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型，形成意義明確、內(nèi)涵豐富、滿足定量化預(yù)測(cè)需要的“獨(dú)立條件圖層”。
[0077]步驟103，空間分析建模；
[0078]根據(jù)具體預(yù)測(cè)目標(biāo)對(duì)各種找礦標(biāo)志(或預(yù)測(cè)變量)進(jìn)行不斷地篩選、優(yōu)化、組合，形成一套最優(yōu)化預(yù)測(cè)要素(找礦標(biāo)志)組合。建模過(guò)程需要地質(zhì)人員與定量評(píng)價(jià)建模人員共同完成。地質(zhì)人員提供了概念模型的合理性，定量建模人員實(shí)現(xiàn)概念模型與預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型的合理轉(zhuǎn)化和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型的具體表達(dá)。
[0079]步驟104，生成預(yù)測(cè)單元；
[0080]采用圖層組合運(yùn)算功能(Overlay)對(duì)多組證據(jù)圖層進(jìn)行疊加，可以形成組合圖層，生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元，如果需要疊加更多的證據(jù)圖層形成更復(fù)雜的不規(guī)則地質(zhì)單元，可以進(jìn)一步疊加其他證據(jù)圖層。
[0081]最終目的采用各種不同的計(jì)算方法計(jì)算單元成礦有利度、成礦概率等，優(yōu)化圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)。該計(jì)算方法既可以是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法，也可以是知識(shí)驅(qū)動(dòng)方法，還可以是混合型
方法等等。
[0082]如圖2所示，是本發(fā)明基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合圖1，該系統(tǒng)200包括:規(guī)律模型建立模塊21、條件圖層建立模塊22、空間分析建模模塊23、預(yù)測(cè)單元生成模塊24。
[0083]規(guī)律模型建立模塊21，用于成礦規(guī)律和地質(zhì)概念模型的建立；具體地，就是通過(guò)對(duì)區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式深入研究的基礎(chǔ)上，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。這一步是基礎(chǔ)，所有預(yù)測(cè)結(jié)果都要以礦床規(guī)律模型為基礎(chǔ)。
[0084]不同的礦種、同一礦種的不同礦床類型對(duì)應(yīng)不同的控礦要素和控礦標(biāo)志的組合。該組合是依據(jù)成礦規(guī)律、成礦分析提取的預(yù)測(cè)要素組合，是其它模塊的依據(jù)和理論基礎(chǔ)。
[0085]條件圖層建立模塊22，用于建立獨(dú)立條件圖層；具體地，就是將找控礦標(biāo)志與找礦信息相關(guān)聯(lián)，在GIS環(huán)境下通過(guò)信息提取和綜合，依據(jù)找礦模型(地質(zhì)概念模型是定性的，為地質(zhì)找礦目標(biāo)，而找礦模型是依據(jù)成礦規(guī)律建立某一類型礦種的一定礦床類型的找礦要素組合)建立預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型，形成意義明確、內(nèi)涵豐富、滿足定量化預(yù)測(cè)需要的獨(dú)立條件圖層。該模塊22進(jìn)一步包括:
[0086]信息預(yù)處理圖層模塊，用于建立信息預(yù)處理圖層；
[0087]信息提取圖層模塊，連接信息預(yù)處理圖層模塊，用于建立信息提取圖層；[0088]信息分析圖層模塊，連接信息提取圖層模塊，用于建立信息分析圖層；
[0089]信息轉(zhuǎn)換圖層模塊，連接信息分析圖層模塊，用于建立信息轉(zhuǎn)換圖層；
[0090]信息綜合圖層模塊，連接信息轉(zhuǎn)換圖層模塊，用于建立信息綜合圖層。
[0091]條件圖層建立模塊22，是對(duì)各種成礦信息進(jìn)行預(yù)處理、加工、分析以及綜合的過(guò)程，體現(xiàn)了綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的思路和手段，通過(guò)此模塊，相關(guān)的信息可以納入到成礦預(yù)測(cè)軟件平臺(tái)上，每個(gè)模塊之間都相互銜接，前一步為后一步的基礎(chǔ)，條件圖層建立模塊22為下一步預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)的中間結(jié)果，此結(jié)果蘊(yùn)藏了豐富的成礦信息。
[0092]空間分析建模模塊23，用于空間分析建模；具體地，該模塊是根據(jù)具體預(yù)測(cè)目標(biāo)對(duì)各種找礦標(biāo)志(或預(yù)測(cè)變量)進(jìn)行不斷地篩選、優(yōu)化、組合，形成一套最優(yōu)化預(yù)測(cè)要素(找礦標(biāo)志)組合。規(guī)律模型建立模塊21是初步確定的控礦要素和控礦標(biāo)志的組合，而空間分析建模模塊23要進(jìn)行篩選、計(jì)算、重新進(jìn)行優(yōu)化組合，達(dá)不到預(yù)測(cè)指標(biāo)的要?jiǎng)h除。建模過(guò)程需要地質(zhì)人員與定量評(píng)價(jià)建模人員共同完成。地質(zhì)人員提供了概念模型的合理性，定量建模人員實(shí)現(xiàn)概念模型與預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型的合理轉(zhuǎn)化和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型的具體表達(dá)。它為下一步預(yù)測(cè)單元生成模塊24提供運(yùn)算組合，此模塊通過(guò)建模器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0093]預(yù)測(cè)單元生成模塊24，用于生成預(yù)測(cè)單元；具體地，該模塊是采用圖層組合運(yùn)算功能(Overlay)對(duì)多組證據(jù)圖層(即各種地質(zhì)、物探、化探、遙感等的數(shù)據(jù)圖層)進(jìn)行疊加，可以形成組合圖層，生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元，如果需要疊加更多的證據(jù)圖層形成更復(fù)雜的不規(guī)則地質(zhì)單元，可以進(jìn)一步疊加其他證據(jù)圖層。預(yù)測(cè)單元通過(guò)建模器生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元，為后續(xù)礦床靶區(qū)預(yù)測(cè)提供必要的基礎(chǔ)圖層。形成組合圖層是通過(guò)GIS空間分析功能(overlay)，將證據(jù)圖層進(jìn)行計(jì)算，重新進(jìn)行組合。
[0094]該系統(tǒng)200最終目的是采用各種不同的計(jì)算方法計(jì)算單元成礦有利度、成礦概率等，優(yōu)化圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)。計(jì)算方法可以是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法，也可以是知識(shí)驅(qū)動(dòng)方法，還可以是混合型方法等。
[0095]如圖3所示，是本發(fā)明基于GIS的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)綜合信息圖層創(chuàng)建方法流程圖。該流程描述了建立礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的獨(dú)立條件圖層的過(guò)程，結(jié)合圖1、2，對(duì)該過(guò)程描述如下:
[0096]獨(dú)立條件圖層，是指能夠?qū)⒃伎臻g地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感數(shù)據(jù)、成礦信息提取所生成的中間圖層信息統(tǒng)一起來(lái)，形成便于礦產(chǎn)定量預(yù)測(cè)的圖層，它是GIS礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的一種數(shù)據(jù)流程和管理方式，體現(xiàn)了多元成礦信息的有機(jī)統(tǒng)一。
[0097]GIS礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的全過(guò)程可以劃分為信息預(yù)處理、信息提取、信息分析、信息轉(zhuǎn)換和信息綜合五個(gè)部分。每個(gè)部分在礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，均采用具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖層表達(dá)。其獨(dú)立性體現(xiàn)在它是由計(jì)算機(jī)根據(jù)一定準(zhǔn)則自動(dòng)生成的有別于其它圖層的圖層；條件性體現(xiàn)在預(yù)測(cè)圖層，如果按規(guī)則網(wǎng)格劃分，則根據(jù)研究區(qū)的礦點(diǎn)分布狀況給出；如果按非規(guī)則單元?jiǎng)澐?，則主要根據(jù)礦床存在的必要性條件來(lái)確定單元。獨(dú)立條件圖層具體包括以下幾方面:
[0098]步驟301，創(chuàng)建信息預(yù)處理圖層
[0099]主要包括遙感圖像處理、地球化學(xué)數(shù)據(jù)的處理、地球物理數(shù)據(jù)處理和地質(zhì)數(shù)據(jù)預(yù)處理等，通過(guò)生成信息預(yù)處理圖層，增強(qiáng)了多源地學(xué)數(shù)據(jù)中有用信息的可識(shí)別程度，為下一步的彳目息提取做準(zhǔn)備。
[0100]眾所周知，成礦作用過(guò)程是復(fù)雜的，其復(fù)雜性決定了礦床成礦元素的不均勻性和多變性，也決定了地球物理場(chǎng)與地球化學(xué)場(chǎng)的復(fù)雜多變性。因而應(yīng)對(duì)勘探資料作深層次成礦信息提取與研究，只有這樣才能把握復(fù)雜的成礦規(guī)律。成礦信息提取是針對(duì)地質(zhì)勘查資料進(jìn)行的，通過(guò)成礦信息提取，建立信息預(yù)處理圖層，具體操作對(duì)象是將地質(zhì)信息數(shù)據(jù)、地球物理信息數(shù)據(jù)、地球化學(xué)信息數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等信息，這些數(shù)據(jù)信息或是圖形信息、或是數(shù)據(jù)信息、或是屬性信息。
[0101]礦產(chǎn)預(yù)測(cè)要素信息的提取首先遇到的問(wèn)題是對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)和變量的研究。它們是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析工作的基礎(chǔ)，研究效果好壞，在很大程度上取決于處理后地質(zhì)數(shù)據(jù)和取值后地質(zhì)變量數(shù)據(jù)能夠反映研究對(duì)象本質(zhì)變化的程度。在各類預(yù)測(cè)研究中，預(yù)測(cè)效果的優(yōu)劣，在很大程度上取決于所選擇和構(gòu)置的地質(zhì)變量在其取值和變換后所得數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)對(duì)象的直接和間接關(guān)聯(lián)程度。因此，地質(zhì)數(shù)據(jù)預(yù)處理、地質(zhì)變量的選擇、構(gòu)置、取值和變換是礦產(chǎn)預(yù)測(cè)要素信息提取研究工作中一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。
[0102](I)地質(zhì)數(shù)據(jù)和地質(zhì)變量關(guān)系
[0103]通常地質(zhì)數(shù)據(jù)是指地質(zhì)工作或地質(zhì)科學(xué)研究中所產(chǎn)生的大量地質(zhì)觀測(cè)值，包括數(shù)字、文字、圖件、表格等；而地質(zhì)變量是指參與建立數(shù)學(xué)模型的成分和參數(shù)。地質(zhì)數(shù)據(jù)是構(gòu)置地質(zhì)變量的基礎(chǔ)。有的地質(zhì)數(shù)據(jù)可直接作為地質(zhì)變量的取值，但多數(shù)地質(zhì)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)加工處理后才能用來(lái)構(gòu)置地質(zhì)變量。故將地質(zhì)數(shù)據(jù)構(gòu)置為地質(zhì)變量時(shí)，首先要對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
[0104](2)地質(zhì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理
[0105]這是指用地質(zhì)數(shù)據(jù)構(gòu)置地質(zhì)變量前對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。目的是排除或壓低數(shù)據(jù)中所包括的隨機(jī)干擾(噪音)，突出有用信息，提高數(shù)據(jù)的可利用程度，增強(qiáng)構(gòu)置地質(zhì)變量的可靠性。另外還包括對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布研究，混合總體篩分，可以及錯(cuò)誤觀測(cè)值的剔除、奇異值的穩(wěn)健處理，缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)齊、過(guò)密數(shù)據(jù)的抽稀、數(shù)據(jù)網(wǎng)格化、不同技術(shù)條件下所獲得不同水平的資料的分析處理等。
[0106](3)數(shù)據(jù)的校正
[0107]這方面預(yù)處理在各類數(shù)據(jù)中應(yīng)用較多。如對(duì)地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，為了消除或壓低由于地形、河流及季節(jié)性氣候變化等因素對(duì)背景值的影響，在構(gòu)置或使用化探數(shù)據(jù)作為變量時(shí)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行背景值的環(huán)境校正。同理，對(duì)激發(fā)極化測(cè)量的電阻率數(shù)據(jù)，為了排出土壤、地形、環(huán)境因素的影響，亦必須通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)景區(qū)數(shù)據(jù)的環(huán)境校正預(yù)處理，排除環(huán)境異常而突出礦化異常。為了克服由于衛(wèi)片數(shù)字圖像的失真畸變而造成圖像分辨率和對(duì)比度下降，可對(duì)衛(wèi)片數(shù)字圖像進(jìn)行空間量化和灰度級(jí)量化處理。又如，對(duì)同一研究對(duì)象所采集的樣品體積不同，但由于樣品數(shù)量的限制又必須利用它們所提供的信息，一般情況下，樣品體積越大會(huì)導(dǎo)致組份含量的方差越小，且含量級(jí)別變化而形成不同的頻率分布，因而在使用樣品體積不等的組份含量數(shù)據(jù)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行條件校正預(yù)處理，通常采用體積加權(quán)法。
[0108](4)數(shù)據(jù)分布均勻化
[0109]地質(zhì)數(shù)據(jù)在空間上分布由于數(shù)據(jù)不齊全使得分布不均勻。在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)為了不丟失信息，一般采用插值法、統(tǒng)計(jì)法和計(jì)算機(jī)模擬法對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)齊；對(duì)過(guò)密數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣；用滑動(dòng)窗、單元平均值等方法對(duì)空間不均勻分布數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化處理，使成為均勻分布的二維數(shù)據(jù)矩陣。
[0110](5)可疑觀測(cè)值剔除及奇異值的穩(wěn)健處理[0111]一批數(shù)據(jù)中，個(gè)別數(shù)據(jù)在數(shù)組中與其他數(shù)據(jù)相差非常大，如此值不加處理直接參加建立模型，容易造成錯(cuò)誤結(jié)果。對(duì)此種數(shù)據(jù)要進(jìn)行可疑性判斷，如是可疑值即可剔除。通常用格拉布斯法進(jìn)行判定。
[0112](6)其他方面的預(yù)處理
[0113]如不同時(shí)間，不同技術(shù)水平條件下所獲得的化探數(shù)據(jù)，在利用時(shí)需消除不同元素因分析方法靈敏度不一而造成的含量不可比性。若不同時(shí)期測(cè)得的化探數(shù)據(jù)是在同一地質(zhì)構(gòu)造背景上，則可計(jì)算各自的襯度(異常含量與背景平均值或與異常下限值之比)，襯度值具有可對(duì)比性。
[0114]以上列舉的各類數(shù)據(jù)預(yù)處理可提高地質(zhì)數(shù)據(jù)的可利用程度(包括精度和數(shù)據(jù)容量)，是進(jìn)一步構(gòu)置地質(zhì)變量的基礎(chǔ)，應(yīng)予以足夠重視。
[0115]信息(informat ion )是用數(shù)字、圖形、影像、文字、符號(hào)及介質(zhì)來(lái)表達(dá)事件、事物、現(xiàn)象的內(nèi)容、數(shù)量或特征，信息來(lái)自未加工的原始資料數(shù)據(jù)。成礦信息是指指示和識(shí)別某種礦床的成礦條件和賦存方式的地質(zhì)信息總和,可分描述性、事實(shí)性成礦信息,及通過(guò)深加工才能獲取的加工型數(shù)據(jù)。成礦信息的提取與綜合就是在全面研究和綜合分析地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)成礦規(guī)律及控礦因素，從中提取出指示礦床存在、賦存規(guī)模及質(zhì)量的評(píng)價(jià)信息，為潛在礦床的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，制訂普查找礦的最佳方案提供依據(jù)。成礦信息的提取與綜合的重要性體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
[0116]1.成礦分析是目標(biāo)性、探索性預(yù)測(cè)
[0117]盡管一個(gè)地區(qū)的成礦分析和資源評(píng)價(jià)有明確的目標(biāo)性，但目前仍未出現(xiàn)一種唯一性找礦方法。例如對(duì)隱伏金礦床的勘查由于受到當(dāng)前技術(shù)與理論發(fā)展的限制，某一找礦信息確定并不一定有效，這使得到預(yù)測(cè)成果具有探索性。
[0118]2.物探、化探、遙感勘查技術(shù)產(chǎn)生的成礦信息多解性
[0119]盡管地球化學(xué)勘查是一種直接找礦方法，但大的地球化學(xué)異常信息并不能表示一定有大礦，而小異常卻有時(shí)對(duì)應(yīng)大礦的事實(shí)已屢見(jiàn)不鮮，如排山樓、貓嶺等金礦與化探異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不明顯。地球物理、遙感技術(shù)的多解性更眾所周知。至于地質(zhì)找礦標(biāo)志對(duì)成礦的指示意義也同樣具有不確定性，具有相似地質(zhì)環(huán)境地區(qū)找不到相似礦床也是有目共睹的。因此迫切希望在新的成礦理論指導(dǎo)下，進(jìn)行多元信息的成礦信息深層次提取與綜合。
[0120]3.成礦分析中隱含信息的捕捉與強(qiáng)化
[0121]物、化探和遙感圖像資料正如前述，強(qiáng)者不一定與礦床有關(guān)，弱者與礦床不一定無(wú)關(guān)。有些弱的信息常常是潛在礦床的反映，有必要采用特殊的方法識(shí)別成礦信息，壓縮或排除干擾信息，特別是要研究當(dāng)一種勘查技術(shù)測(cè)量信息只有在另一種地質(zhì)測(cè)量出現(xiàn)才有找礦意義(趙鵬大，1994)。捕捉隱蔽信息，有可能在地質(zhì)找礦中發(fā)現(xiàn)在通常情況下不易發(fā)現(xiàn)的隱伏礦床。
[0122]4.大量的勘探資料需要信息濃縮與綜合
[0123]據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)資料建立數(shù)據(jù)庫(kù)將是上萬(wàn)兆的海量數(shù)據(jù)庫(kù)，而且還在不斷產(chǎn)生新的勘查資料，因此，必須利用新技術(shù)手段，特別是計(jì)算機(jī)信息手段，研究挖掘與礦床生成有密切聯(lián)系的“濃縮信息集”。Dataming將使人們借助計(jì)算機(jī)手段，幫助地質(zhì)學(xué)家處理人腦從海量數(shù)據(jù)中難以完成的復(fù)雜的成礦信息分析工作。
[0124]步驟302，創(chuàng)建信息提取圖層[0125]信息提取是從多源地學(xué)數(shù)據(jù)中提取有用信息，為后續(xù)的信息分析提供條件。具體包括DEM中有用信息的提取、物化探數(shù)據(jù)中有用信息的提取和遙感圖像(柵格數(shù)據(jù))中有用
息的提取等。
[0126]I)建立地球物理勘查數(shù)據(jù)信息預(yù)處理圖層。地球物理勘查方法種類較多，如重力、磁法、電法、地震、放射性測(cè)量等，主要是以地質(zhì)體的物理性質(zhì)差異為直接觀測(cè)對(duì)象，并通過(guò)對(duì)觀測(cè)的地球物理場(chǎng)的變化，進(jìn)行地質(zhì)解譯。和其它地質(zhì)找礦方法不同，物探方法僅是一種間接找礦方法。對(duì)物探資料的成礦信息提取，主要側(cè)重于發(fā)揮物探深源性探測(cè)優(yōu)勢(shì)，挖掘其反映深部構(gòu)造認(rèn)識(shí)的信息，如目前先進(jìn)的地震CT信息技術(shù)來(lái)反映深部地質(zhì)精細(xì)結(jié)構(gòu)。對(duì)于重磁資料處理，可以通過(guò)不同層次空間濾波分析，反映地質(zhì)構(gòu)造的深部變化規(guī)律。目前從成礦分析經(jīng)常用到的重磁提取的新趨勢(shì)來(lái)看，一些先進(jìn)的歐美國(guó)家發(fā)展了一系列計(jì)算機(jī)可視化強(qiáng)的重磁解譯系統(tǒng)，如可視化地質(zhì)構(gòu)造三維反演系統(tǒng)等。另外，還引進(jìn)了小波分析、分形理論全新的數(shù)據(jù)處理模型。
[0127]2)建立地球化學(xué)信息預(yù)處理圖層。地球化學(xué)成礦信息的提取技術(shù)主要涉及到區(qū)域化探異常的圈定與識(shí)別，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)地質(zhì)方法一直發(fā)揮著非常重要的作用，如因子分析法、判別、聚類分析法等。這些方法能夠有效地研究元素的相關(guān)關(guān)系，找出成礦作用的相關(guān)的地球化學(xué)元素組合。當(dāng)前發(fā)展地球化學(xué)成礦信息的技術(shù)方法是:從區(qū)域地球化學(xué)場(chǎng)角度出發(fā)，研究區(qū)域地球化學(xué)元素的物質(zhì)結(jié)構(gòu)性與空間結(jié)構(gòu)性特征。例如，通過(guò)穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)學(xué)的辦法，進(jìn)行地球化學(xué)異常場(chǎng)的分解；通過(guò)因子分析，解決地球化學(xué)場(chǎng)物質(zhì)演化特征；通過(guò)空間地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)，進(jìn)行地球化學(xué)場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)分析及異常圈定。發(fā)展基于GIS空間信息技術(shù)的地球化學(xué)異常分析系統(tǒng)，是化探成礦信息提取的有效途徑。
[0128]3)建立地質(zhì)信息預(yù)處理圖層。地質(zhì)信息的提取以前做得到較多的是成礦信息的研究，如巖石、同位素等數(shù)據(jù)定量統(tǒng)計(jì)提取，以及構(gòu)造等密度、方位統(tǒng)計(jì)，但對(duì)地質(zhì)概念圖件的提取研究，大多數(shù)處于定性階段，GIS技術(shù)應(yīng)用將使地質(zhì)信息的提取進(jìn)入新階段。F.P.Agterberg運(yùn)用GIS緩沖區(qū)分析,成功地、詳細(xì)地研究了新科金地區(qū)金礦化與北西向構(gòu)造的關(guān)系。運(yùn)用GIS技術(shù)，可以方便地進(jìn)行地層、巖漿巖與礦產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律認(rèn)識(shí)，可以構(gòu)造反映地質(zhì)復(fù)雜度的熵分析模型，可以快捷地完成各地質(zhì)因素的找礦信息定量分析。
[0129]值得指出的是，成礦信息的提取并非使用的數(shù)學(xué)模型越復(fù)雜越好，相反使用一些簡(jiǎn)單模型，如比值模型、找礦信息量模型往往會(huì)得到十分好的找礦效果。如美國(guó)學(xué)者坎農(nóng)在研究MVT鉛鋅礦時(shí)，通過(guò)幾十個(gè)同位素分析結(jié)果，總結(jié)出Pb207/Pb206為1.48的為大礦，從而指導(dǎo)該類型礦床預(yù)測(cè)。但運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)對(duì)成礦信息的提取能力、工作效率會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
[0130]步驟303，創(chuàng)建信息分析圖層
[0131]信息分析是研究各種地質(zhì)信息之間的內(nèi)在關(guān)系，揭示不同類型地質(zhì)信息之間以及地質(zhì)信息與礦產(chǎn)資源之間的關(guān)系，確定對(duì)礦產(chǎn)資源具有控制作用的各種地質(zhì)信息標(biāo)志的最佳組合，給信息的有機(jī)綜合提供依據(jù)。包括地質(zhì)信息分析、物探信息分析、化探信息分析、遙感信息分析，這部分工作主要利用GIS平臺(tái)的空間分析功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0132]地質(zhì)信息分析，是對(duì)地質(zhì)要素進(jìn)行分析，可分為兩類，一類是地質(zhì)分析，通過(guò)成礦規(guī)律研究，分析哪種控礦地質(zhì)條件與該類型礦床成礦最有利；第二類是通過(guò)與已知礦床點(diǎn)做統(tǒng)計(jì)分析，得出哪些地質(zhì)條件與成礦關(guān)系最密切。[0133]物探信息分析，是根據(jù)預(yù)測(cè)礦種及其類型，開(kāi)展各種物探異常信息的分析，比如對(duì)于鐵礦的預(yù)測(cè)，需要重點(diǎn)提取磁異常、重力異常等，通過(guò)空間化極處理、延拓處理以及其它物探數(shù)據(jù)處理方法，將重磁信息進(jìn)行分解與提取，獲取重磁異常。
[0134]化探信息分析，是通過(guò)化探數(shù)據(jù)處理方法，比如克里格方法，分形方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等對(duì)化探數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，提取致礦化探異常分析。
[0135]遙感信息分析，是通過(guò)遙感數(shù)據(jù)分析，提取各種遙感異常信息，并分析其與成礦的關(guān)系。
[0136]礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是運(yùn)用計(jì)算機(jī)手段，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，研究區(qū)域礦床產(chǎn)出及其遠(yuǎn)景規(guī)模與各種成礦信息的關(guān)系，查明各個(gè)控礦因素、礦化信息在確定礦床出現(xiàn)的規(guī)模中所占的重要性。如特征分析中，確定各地質(zhì)變量在成礦有利度的權(quán)大小。成礦定量綜合分析包括統(tǒng)計(jì)單元的合理劃分，控礦因素地質(zhì)變量的構(gòu)置，模型單元的選擇及定位定量模型的建立等問(wèn)題。礦床定位、定量預(yù)測(cè)模型是以已知模型單元為基礎(chǔ)建立的，建立定位預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)方法有循環(huán)分析、數(shù)量化理論等；建立資源量預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)方法有邏輯信息法、蒙特卡羅法等。對(duì)所建立的定量模型，尚需檢驗(yàn)、簡(jiǎn)化、優(yōu)化研究，最后根據(jù)成礦信息定量綜合模型，外推預(yù)測(cè)。
[0137]步驟304，創(chuàng)建信息轉(zhuǎn)換圖層
[0138]礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)是用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)礦產(chǎn)資源的綜合潛力，為此，必須把地質(zhì)問(wèn)題逐步轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題，才能達(dá)到用數(shù)學(xué)方法解決地質(zhì)問(wèn)題的目的。信息轉(zhuǎn)換圖層是連接地質(zhì)問(wèn)題和數(shù)學(xué)問(wèn)題之間的橋梁和紐帶，通過(guò)信息轉(zhuǎn)換這一環(huán)節(jié)，地質(zhì)信息即被轉(zhuǎn)化成統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法的輸入信息。信息轉(zhuǎn)換具體包括地質(zhì)統(tǒng)計(jì)單元的自動(dòng)劃分和地質(zhì)變量的自動(dòng)化選擇與賦值兩個(gè)部分。
[0139]步驟305，創(chuàng)建信息綜合圖層
[0140]將與礦產(chǎn)資源的數(shù)量、質(zhì)量和賦存位置有關(guān)的各種信息有機(jī)地綜合起來(lái)，建立起礦產(chǎn)資源潛力與控礦信息之間關(guān)系的統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)的礦產(chǎn)資源潛力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估。具體包括礦產(chǎn)資源靶區(qū)預(yù)測(cè)、礦產(chǎn)資源量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)和資源評(píng)價(jià)結(jié)果的可視化表達(dá)等內(nèi)容。
[0141]礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是運(yùn)用計(jì)算機(jī)手段，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，研究區(qū)域礦床產(chǎn)出及其遠(yuǎn)景規(guī)模與各種成礦信息的關(guān)系，查明各個(gè)控礦因素、礦化信息在確定礦床出現(xiàn)的規(guī)模中所占的重要性。如特征分析中，確定各地質(zhì)變量在成礦有利度的權(quán)大小。成礦定量綜合分析包括統(tǒng)計(jì)單元的合理劃分，控礦因素地質(zhì)變量的構(gòu)置，模型單元的選擇及定位定量模型的建立等問(wèn)題。礦床定位、定量預(yù)測(cè)模型是以已知模型單元為基礎(chǔ)建立的，建立定位預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)方法有循環(huán)分析、數(shù)量化理論等；建立資源量預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)方法有邏輯信息法、蒙特卡羅法等。對(duì)所建立的定量模型，尚需檢驗(yàn)、簡(jiǎn)化、優(yōu)化研究，最后根據(jù)成礦信息定量綜合模型，外推預(yù)測(cè)。
[0142]GIS地理信息系統(tǒng)是采集、存貯、管理空間地理信息的有效工具，是目前礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中廣泛使用的信息合成手段。隨著我國(guó)大量的找礦信息空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，成礦分析將從方法上悄悄地發(fā)生變革。GIS成礦信息的綜合與傳統(tǒng)的定量評(píng)價(jià)相比，有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。它不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，還可以對(duì)圖形、圖像信息綜合。
[0143](I).多元信息地質(zhì)理論綜合
[0144]地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等多元成礦信息的綜合分析一直是目前最具有挑戰(zhàn)性的成礦分析工作。正如前蘇聯(lián)學(xué)者謝格洛夫所說(shuō):“目前成礦分析已發(fā)展到一個(gè)新階段一即綜合階段，必須廣泛利用所有的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)資料，特別是航天、航空地球物理資料”。運(yùn)用多元信息進(jìn)行成礦規(guī)律的綜合在我國(guó)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中，特別是二輪區(qū)劃中取得了卓有成效的成果，并發(fā)展了綜合信息礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)方法。它包括綜合信息成礦規(guī)律圖編制、綜合找礦模型的建立及礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)等內(nèi)容。
[0145]成礦信息法就是在現(xiàn)代成礦理論指導(dǎo)下，從地質(zhì)演化發(fā)展的歷史觀點(diǎn)，充分利用地質(zhì)、地球物理信息，研究地殼地質(zhì)構(gòu)造、演化的深層結(jié)構(gòu)特征，利用地球化學(xué)信息研究成礦作用過(guò)程的物質(zhì)表現(xiàn)。通過(guò)不同信息縱向、橫向關(guān)聯(lián)，形成反映三維空間地質(zhì)建造特征的區(qū)域成礦規(guī)律。
[0146]成礦規(guī)律綜合信息分析是成礦分析的上層建筑，需要廣泛的、扎實(shí)的地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，是任何技術(shù)手段都替代不了的。
[0147](2).成礦信息的定量綜合分析
[0148]礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是運(yùn)用計(jì)算機(jī)手段，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，研究區(qū)域礦床產(chǎn)出及其遠(yuǎn)景規(guī)模與各種成礦信息的關(guān)系，查明各個(gè)控礦因素、礦化信息在確定礦床出現(xiàn)的規(guī)模中所占的重要性。如特征分析中，確定各地質(zhì)變量在成礦有利度的權(quán)大小。成礦定量綜合分析包括統(tǒng)計(jì)單元的合理劃分，控礦因素地質(zhì)變量的構(gòu)置，模型單元的選擇及定位定量模型的建立等問(wèn)題。礦床定位、定量預(yù)測(cè)模型是以已知模型單元為基礎(chǔ)建立的，建立定位預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)方法有循環(huán)分析、數(shù)量化理論等；建立資源量預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)方法有邏輯信息法、蒙特卡羅法等。對(duì)所建立的定量模型，尚需檢驗(yàn)、簡(jiǎn)化、優(yōu)化研究，最后根據(jù)成礦信息定量綜合模型，外推預(yù)測(cè)。
[0149](3).基于GIS成礦信息的綜合
[0150]GIS地理信息系統(tǒng)是采集、存貯、管理空間地理信息的有效工具，隨著我國(guó)大量的找礦信息空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，成礦分析將從方法上悄悄地發(fā)生變革。GIS成礦信息的綜合與傳統(tǒng)的定量評(píng)價(jià)相比，有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。它不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，還可以對(duì)圖形、圖像信息綜合。
[0151]信息預(yù)處理圖層、信息提取圖層、信息分析圖層、信息轉(zhuǎn)換圖層、信息綜合圖層，圖層間既具有獨(dú)立性又有條件性，體現(xiàn)了多元成礦信息的統(tǒng)一。
[0152]將地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感數(shù)據(jù)、成礦信息提取所生成的中間圖層信息統(tǒng)一起來(lái)，形成便于礦產(chǎn)定量預(yù)測(cè)的圖層，根據(jù)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的流程，分別為信息預(yù)處理圖層、信息提取圖層、信息分析圖層、信息轉(zhuǎn)換圖層、信息綜合圖層。各個(gè)圖層之間既具有相對(duì)獨(dú)立性；各個(gè)圖層之間又相互銜接，后者以前者為條件，最終運(yùn)用GIS空間圖層疊置分析功能實(shí)現(xiàn)定量預(yù)測(cè)自動(dòng)化。
[0153]在GIS有了獨(dú)立條件圖層后，便可以借助于礦產(chǎn)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)思想，運(yùn)用GIS空間圖層疊置分析功能，實(shí)現(xiàn)定量預(yù)測(cè)自動(dòng)化。
[0154]如圖4所示，是本發(fā)明空間分析建模方法流程圖。
[0155]模型建立是礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)的核心，礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)每一個(gè)步驟都要進(jìn)行模型建立和實(shí)施，其具體實(shí)現(xiàn)方式是建模器，通過(guò)采用框圖的形式和邏輯語(yǔ)言表達(dá)建模過(guò)程，主要由3部分組成:輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和空間處理工具，其基本流程和步驟如下:
[0156]步驟401，首先定義地質(zhì)目標(biāo)或者稱之為地質(zhì)概念模型；[0157]步驟402，確定合理的模型和模型處理工具；
[0158]步驟403，確定模型的輸入和輸出；
[0159]步驟404，確定建立模型的參數(shù)；
[0160]步驟405，確定模型的實(shí)施條件。
[0161]以上步驟是完整的空間分析建模的流程，每一步都有其作用分別實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的功能，缺一不可，其結(jié)果是形成預(yù)測(cè)要素圖層，為遠(yuǎn)景區(qū)的圈定提供依據(jù)。
[0162]在步驟401中，首先通過(guò)成礦規(guī)律研究，建立地質(zhì)概念模型，比如研究區(qū)的巖性、控礦構(gòu)造的空間相關(guān)關(guān)系，并與已知礦床點(diǎn)進(jìn)行分布空間疊置對(duì)比分析，確定最佳參數(shù)。
[0163]以下用四個(gè)不同的地質(zhì)概念模型(A、B、C、D)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0164]地質(zhì)概念模型(A)，是要求獲取巖性層界面(Contact)，它所采取的輸入是地質(zhì)圖，地質(zhì)圖中巖層是面元對(duì)象，巖層的相關(guān)內(nèi)容由所對(duì)應(yīng)的地層屬性表示。Contact按兩種指定的巖層屬性即可提取其公共邊界(界面)。該運(yùn)算的輸出是線源圖層，可以將該輸出永久性保存，也可以進(jìn)行臨時(shí)性保存并作為下一個(gè)模型的輸入。該模型下，建立該模型的參數(shù)是面元對(duì)象，實(shí)施條件是根據(jù)面元對(duì)象的巖層屬性進(jìn)行屬性提取。
[0165]地質(zhì)概念模型(B):該模型所采用的處理工具是獲取線(斷裂)與線(斷裂)的交匯點(diǎn)(Intersect)。Intersect需要兩種指定的線狀圖層作為輸入,如裙皺軸(線源對(duì)象)和模型(A)中產(chǎn)生的巖層界面圖輸出。模型(A)中的輸出僅僅是為下一個(gè)模型(B)服務(wù)的，因此模型(A)的輸出不必永久保存，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行完模型(B)后即可從臨時(shí)內(nèi)存中將其刪除。模型(B)的輸出將會(huì)是巖層界面與褶皺軸的交匯點(diǎn)(點(diǎn)狀)圖層。同樣可以將該輸出進(jìn)行永久性保存，或臨時(shí)性保存并作為下一個(gè)模型(C)的輸入。該模型下，建立該模型的參數(shù)是線元對(duì)象，實(shí)施條件是線元對(duì)象空間求交。
[0166]地質(zhì)概念模型(C):該模型所采用的處理工具是產(chǎn)生緩沖區(qū)(Buffer)。它所采取的輸入是模型(B)中將產(chǎn)生的巖層界面與褶皺軸的交匯點(diǎn)圖層。Buffer運(yùn)算可以圍繞點(diǎn)、線、面形成緩沖區(qū)。該實(shí)例中模型(C)采用的是點(diǎn)輸入，輸出是圍繞巖層界面與褶皺軸的交匯點(diǎn)的緩沖區(qū)圖層-面狀圖層。同樣可以將該輸出進(jìn)行永久性保存，也可以進(jìn)行臨時(shí)性保存并作為下一個(gè)模型(D)的輸入。該模型下，建立該模型的參數(shù)是點(diǎn)元對(duì)象，實(shí)施條件是對(duì)該點(diǎn)元對(duì)象求緩沖區(qū)。
[0167]地質(zhì)概念模型(D):該模型所采用的處理工具是疊加運(yùn)算(Composite)。它所采取的有2個(gè)輸入:一個(gè)是模型(C)中將產(chǎn)生的圍繞巖層界面與褶皺軸的交匯點(diǎn)的緩沖區(qū)(面圖層)，另一個(gè)是要對(duì)比的礦床分布圖(點(diǎn)狀圖層)。Composite運(yùn)算可以在點(diǎn)狀圖層(礦床圖層)的屬性表中添加一列屬性，該屬性表示相應(yīng)礦床所在的緩沖區(qū)的屬性。根據(jù)該列屬性內(nèi)容可以計(jì)算每一緩沖區(qū)內(nèi)的礦床數(shù)，進(jìn)而形成緩沖區(qū)與礦床數(shù)的頻率分布直方圖。結(jié)果表明95%礦床分布在交匯點(diǎn)Ikm范圍內(nèi)。因此，可以將交匯點(diǎn)Ikm范圍作為有利成礦條件，這樣可以形成一個(gè)以交匯點(diǎn)距離為基礎(chǔ)的控礦要素圖層。該模型下，建立該模型的參數(shù)是點(diǎn)圖元和面圖元，實(shí)施條件分別是求點(diǎn)圖元、面圖元的緩沖區(qū)。
[0168]步驟406，運(yùn)用評(píng)價(jià)要素疊加法，生成預(yù)測(cè)單元。
[0169]從定性概念模型到定量化模型的轉(zhuǎn)換是在GIS環(huán)境下利用其空間分析功能開(kāi)展多源地學(xué)信息空間疊置分析，把兩個(gè)或兩個(gè)以上的空間實(shí)體圖層疊置起來(lái)，生成一個(gè)新的能夠反映不同空間實(shí)體相互關(guān)系的新圖層。通過(guò)研究區(qū)域控礦因素與成礦信息之間的關(guān)系，把各種區(qū)域控礦因素的空間實(shí)體分布圖依次地與各種成礦信息的空間實(shí)體分布圖作“關(guān)聯(lián)疊置分析”。分析過(guò)程可以采用流程圖來(lái)表達(dá)，通過(guò)把需要在分析中依次執(zhí)行的過(guò)程放在一個(gè)流程圖里來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
[0170]圖解模型主要由3部分組成:輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和空間處理工具。輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的類型多種多樣，可以是柵格數(shù)據(jù)也可以是矢量數(shù)據(jù)。不同的空間處理工具要求的輸入數(shù)據(jù)不同，產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)也各異。連接是模型中一個(gè)不可或缺的要素，連接指定了數(shù)據(jù)與操作之間的關(guān)系，只有符合條件的要素才能被連接，如連接了不適合的要素，模型會(huì)提示有錯(cuò)信息。
[0171]建模器技術(shù)(Model Builder)采用框圖的形式和邏輯語(yǔ)言表達(dá)建模過(guò)程，是地質(zhì)人員、建模人員、GIS操作人員都能理解和使用的技術(shù)。建模和實(shí)施的具體過(guò)程則由GIS自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。它可為礦產(chǎn)勘查學(xué)家與信息工作人員搭建統(tǒng)一而便利的對(duì)話平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)建模與自動(dòng)實(shí)施的有機(jī)結(jié)合與統(tǒng)一。
[0172]預(yù)測(cè)單元的劃分是開(kāi)展預(yù)測(cè)工作的重要環(huán)節(jié)，劃分預(yù)測(cè)單元的依據(jù)是:單元應(yīng)具有明確地質(zhì)意義，能夠反映預(yù)測(cè)要素組合，具有統(tǒng)計(jì)對(duì)比意義，便于在GIS環(huán)境下處理與成圖。傳統(tǒng)的單元?jiǎng)澐址椒ㄓ幸?guī)則網(wǎng)格的方法和地質(zhì)單元方法。這兩種方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，網(wǎng)格方法簡(jiǎn)單，便于計(jì)算機(jī)操作，但缺乏地質(zhì)意義，不便于預(yù)測(cè)變量的定義；通過(guò)評(píng)價(jià)要素疊加圈定地質(zhì)體單元的方法具有明確的意義，方便與變量選擇，但單元邊界確定較困難。
[0173]在GIS環(huán)境下利 用建模器技術(shù)，這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這就是具有地質(zhì)意義的不規(guī)則單元。這樣的單元是采用恰當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)要素圖層組合來(lái)形成的，具有明確的地質(zhì)意義。它以各要素圖層的邊界作為其自然邊界，單元的形成和單元內(nèi)的變量的取值等可在GIS環(huán)境下自動(dòng)形成。這樣不僅可以提高預(yù)測(cè)工作的效率，而且有利于提高預(yù)測(cè)精度。
[0174]評(píng)價(jià)要素疊加法是根據(jù)區(qū)域預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型中進(jìn)行要素空間疊加分析，找出其中共同出現(xiàn)的區(qū)域，生成綜合目標(biāo)圖層。主要包括三種基本疊加分析手段，即相交分析、合并分析和相減分析，遠(yuǎn)景區(qū)的圈定方法均是由這三種基本疊加方式組合而成，從而最終圈定遠(yuǎn)景區(qū)。其基本思想是:評(píng)價(jià)要素存在的地方，是成礦有利的地方；評(píng)價(jià)要素越多，成礦的有利度越大，即“各評(píng)價(jià)要素等權(quán)重”的加權(quán)方法，其優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，易于理解，使用面廣。
[0175]評(píng)價(jià)要素疊加法的基本原理可以簡(jiǎn)單歸納如下:
[0176](I)只有一個(gè)評(píng)價(jià)要素時(shí)
[0177]假定在工作區(qū)D中，只有一個(gè)評(píng)價(jià)要素F分布在子區(qū)S中，則S是預(yù)測(cè)區(qū)。
[0178](2)有兩個(gè)評(píng)價(jià)要素時(shí)
[0179]假定在工作區(qū)D中，有兩個(gè)評(píng)價(jià)要素F1和F2分別分布在子區(qū)之中，當(dāng)S1和S2無(wú)交集時(shí)，則S1和S2都是預(yù)測(cè)區(qū)；當(dāng)S1和S2有交集時(shí)，則交集
[0180]C0 = S1 n S2(O
[0181]S1-C^PS2-C(2)
[0182]如上交集都屬于預(yù)測(cè)區(qū)，且成礦有利度。
[0183]C0 > (S1-C0, S2-C0)(3)
[0184]其中，(S1-Cc^S2-Ctl)表不“(S1-Cq)和(S2-Ctl)的兩個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)的成礦有利度是相等的”。[0185](3)有三個(gè)或三個(gè)以上評(píng)價(jià)要素時(shí)
[0186]假定在工作區(qū)D中，有三個(gè)評(píng)價(jià)要素FpF2和F3分別分布在子區(qū)之中，它們的交集分別為
[0187]C0 = S1 n S2 n S3(4)
[0188]C1 = S1 n S2(5)
[0189]C2 = S2 n S3(6)
[0190]C3 = S1 η S3(7)
[0191]另有子集
[0192]R1 = S1-C0-C1-C3(8)
[0193]R2 = S2-C0-C1-C2(9)
[0194]R3 = S3-C0-C2-C3(10)
[0195]則各個(gè)子集的成礦有利度從大到小排列為:
[0196]C0 > (CpCyC3) > (HR3)(11) [0197]在評(píng)價(jià)要素超過(guò)3個(gè)時(shí)，預(yù)測(cè)區(qū)的圈定方法和成礦有利度排序方法與此相同。
[0198](4)當(dāng)存在非必要成礦條件時(shí)
[0199]以上條件的評(píng)價(jià)要素一般是必要成礦條件。如果存在非必要成礦條件，則處理方法應(yīng)有所區(qū)別。
[0200]假定在工作區(qū)D中，有一個(gè)必要成礦條件F1、和兩個(gè)非必要成礦條件F2和F3分別分布在子區(qū)之中，則預(yù)測(cè)區(qū)應(yīng)為:
[0201]C12 U C13(12)
[0202]其中，C12和C13的成礦有利度的排列順序需要依賴于其他方法來(lái)解決。
[0203]本方法要求使用者具有較豐富的成礦預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)“必要成礦條件”、“充分成礦條件”和“非必要成礦條件”等有深入的了解。
[0204]這種方法的優(yōu)點(diǎn)是劃分的預(yù)測(cè)單元均以預(yù)測(cè)要素為內(nèi)涵，邊界是以預(yù)測(cè)要素圖層邊界而圈定的，具有明確的地質(zhì)意義和明確的圈定邊界，在GIS環(huán)境下具有可操性?？梢圆捎肎IS空間分析功能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，避免了大量的手工操作、人為出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。
[0205]在以上建模與實(shí)施過(guò)程中，作為中間層的過(guò)渡結(jié)果不需要保存，每次需要時(shí)可以通過(guò)運(yùn)行模型很快產(chǎn)生。這樣避免大量的中間結(jié)果的存儲(chǔ)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)管理的困難。另一優(yōu)點(diǎn)是，在建模過(guò)程中可以由建模人員和地質(zhì)人員共同參與，以便對(duì)建模的正確性和明確地質(zhì)意義得到保證，同時(shí)便于對(duì)結(jié)果的解釋。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和各方認(rèn)可的模型可以推廣使用，以保證項(xiàng)目的快速高質(zhì)量進(jìn)行。
[0206]如圖5所示，是本發(fā)明評(píng)價(jià)要素疊加法分析手段示意圖；圖6是本發(fā)明兩個(gè)評(píng)價(jià)要素疊加法示意圖；圖7是本發(fā)明三個(gè)評(píng)價(jià)要素疊加法示意圖；圖8是本發(fā)明非必要成礦條件的處理方法圖；圖9是本發(fā)明預(yù)測(cè)要素建模流程圖；
[0207]如圖5所示，是評(píng)價(jià)要素疊加法分析手段示意圖。
[0208]該方法是根據(jù)礦床區(qū)域評(píng)價(jià)模型中必要要素進(jìn)行空間疊加分析，找出其中共同出現(xiàn)的區(qū)域。這是以地質(zhì)體為單元的常用方法。在必要條件中不一定所有要素都必須存在，可以用集合間的關(guān)系來(lái)表達(dá)=C=A η B或C=A η BI U A n B2。在采用該方法進(jìn)行遠(yuǎn)景區(qū)圈定時(shí)，每個(gè)要素(或者圖層)其重要性都是相同的，即它們的權(quán)重相等。在圈定遠(yuǎn)景區(qū)時(shí)，要根據(jù)要素的實(shí)際情況，根據(jù)它們之間的相互關(guān)系進(jìn)行組合，從而圈定出遠(yuǎn)景區(qū)。
[0209]由于采用的必要要素在圈定遠(yuǎn)景區(qū)時(shí)，均已轉(zhuǎn)換成面文件的格式，因此除輸入單元與輸出單元以外，其核心是面文件的疊加分析單元，主要包括三種基本疊加分析手段，即相交分析、合并分析和相減分析，遠(yuǎn)景區(qū)的圈定方法均是由這三種基本疊加方式組合而成，從而最終圈定遠(yuǎn)景區(qū)。該三種疊加方式具體原理如下:
[0210]相交疊加分析，是指求出既存在A又存在B的區(qū)域，用集合來(lái)表達(dá):C=A H B，其區(qū)域范圍如圖所示。
[0211]合并疊加分析:是指求出存在A或存在B的區(qū)域，用集合來(lái)表達(dá):C=A U B，其區(qū)域如圖所示。
[0212]相減疊加分析:是指存在A但不存在B的區(qū)域，用集合來(lái)表達(dá):C = 2門！，其區(qū)域如圖5所示。
[0213]如圖6所示，是當(dāng)有兩個(gè)評(píng)價(jià)要素疊加法示意圖。
[0214]假定在工作區(qū)D中，有兩個(gè)評(píng)價(jià)要素F1和F2分別分布在子區(qū)之中，當(dāng)S1和S2無(wú)交集時(shí)，則S1和S2都是預(yù)測(cè)區(qū)；當(dāng)S1和S2有交集時(shí)，則交集
[0215]C0 = S1 n S2(1)
[0216]S1-C^PS2-C(2)
[0217]如上交集都屬于預(yù)測(cè)區(qū)，且成礦有利度。
[0218]C0 > (S1-C0, S2-C0)(3)
[0219]其中，(S1-Cc^S2-Ctl)表不“(S1-Cq)和(S2-Ctl)的兩個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)的成礦有利度是相等的”。
[0220]如圖7所示,是有三個(gè)或三個(gè)以上評(píng)價(jià)要素疊加法示意圖。
[0221]假定在工作區(qū)D中，有三個(gè)評(píng)價(jià)要素FpF2和F3分別分布在子區(qū)之中，它們的交集分別為
[0222]C0 = S1 n S2 n S3(4)
[0223]C1 = S1 n S2(5)
[0224]C2 = S2 n S3(6)
[0225]C3 = S1 η S3(7)
[0226]另有子集
[0227]R1 = S1-C0-C1-C3(8)
[0228]R2 = S2-C0-C1-C2(9)
[0229]R3 = S3-C0-C2-C3(10)
[0230]則各個(gè)子集的成礦有利度從大到小排列為:
[0231]C0 > (CpCyC3) > (HR3)(11)
[0232]在評(píng)價(jià)要素超過(guò)3個(gè)時(shí)，預(yù)測(cè)區(qū)的圈定方法和成礦有利度排序方法與此相同。
[0233]如圖8所示，是當(dāng)存在非必要成礦條件時(shí)的處理方法圖。
[0234]以上條件的評(píng)價(jià)要素一般是必要成礦條件。如果存在非必要成礦條件，則處理方法應(yīng)有所區(qū)別。
[0235]假定在工作區(qū)D中，有一個(gè)必要成礦條件F1、和兩個(gè)非必要成礦條件F2和F3分別分布在子區(qū)之中，則預(yù)測(cè)區(qū)應(yīng)為:[0236]C12 U C13(12)
[0237]其中，C12和C13的成礦有利度的排列順序需要依賴于其他方法來(lái)解決。
[0238]如圖9所示，是本發(fā)明預(yù)測(cè)要素建模流程圖。
[0239]巖體(區(qū)文件)、地層(區(qū)文件)、構(gòu)造(線文件)三個(gè)預(yù)測(cè)要素通過(guò)空間疊加分析，輸出中間結(jié)果，中間結(jié)果再與磁異常(面文件)進(jìn)行空間疊加分析，再輸出遠(yuǎn)景區(qū)文件。
[0240]下面通過(guò)一具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合圖10、11，該實(shí)施例是以新疆東天山地區(qū)黃山式基性超基性巖型銅鎳(銀)礦產(chǎn)進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè)為例進(jìn)行說(shuō)明。[0241 ] (I)成礦規(guī)律和概念模型的建立
[0242]通過(guò)對(duì)區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式深入研究的基礎(chǔ)上，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。
[0243]成礦規(guī)律和地質(zhì)概念模型表明:該類型礦床主要產(chǎn)于古板塊邊緣的伸展構(gòu)造活動(dòng)帶，受深大斷裂控制，在時(shí)間上主要形成于元古宙和晚古生代。成礦作用與鐵質(zhì)基性一超基性巖有關(guān)，主要有輝石橄欖巖、輝石巖、橄欖二輝巖及純橄巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖等。建立確定控礦要素組合的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型:
[0244]I)大地構(gòu)造位置:古板塊邊緣的伸展構(gòu)造活動(dòng)帶；
[0245]2)巖漿建造:鎂鐵-超鎂鐵雜巖體，有一定分異，巖體規(guī)模不大；
[0246]3)侵入巖漿構(gòu)造:受深大斷裂控制，位于大陸邊緣的深大斷裂與次級(jí)斷裂限定的區(qū)域；
[0247]4)航磁資料:較穩(wěn)定的正異常邊部局部突出低磁強(qiáng)度100_200ηΤ異常，磁異常為中等規(guī)模，區(qū)內(nèi)銅鎳礦床與航磁異常對(duì)應(yīng)較好；
[0248]5)重力資料:位于布格重力異常的康古爾梯度帶中心；
[0249]6)化探資料:Cu、N1、Co、Zn、Sr、P、Mn、Fe、Ti 高背景區(qū)域異常區(qū)，Mo、Hg、Au、Ag、Pb、As負(fù)區(qū)域異常區(qū)；Cu、N1、Co、Fe、T1、Sr、P元素組合異常，Ν?25~40X 10_6, Cu40~60Χ10-6 ；
[0250]7)遙感資料:在航、衛(wèi)影像上，在較大的線性構(gòu)造影像兩側(cè)不大的范圍內(nèi)，有環(huán)形、半環(huán)形、疊環(huán)形構(gòu)造影像，色調(diào)偏暗或和同圍有明顯差異者，則可能為鎂鐵-超鎂鐵雜巖體；若環(huán)形影像成串分布，則顯示可能有巖帶。
[0251](2)建立獨(dú)立條件圖層
[0252]將找礦標(biāo)志與找礦信息相關(guān)聯(lián)，在GIS環(huán)境下通過(guò)信息提取和綜合，依據(jù)找礦模型建立預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型，形成意義明確、內(nèi)涵豐富、滿足定量化預(yù)測(cè)需要的獨(dú)立條件圖層。
[0253]I)建立信息預(yù)處理圖層
[0254]將東天山地區(qū)的地質(zhì)資料、物探、化探及遙感數(shù)據(jù)依據(jù)前述方式進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，形成信息預(yù)處理圖層；
[0255]2)建立信息提取圖層
[0256]對(duì)信息預(yù)處理圖層進(jìn)一步提取巖體信息、物化探異常信息等:提取基性超基性巖體信息、提取Cu、Ni化探組合異常信息，提取100-200ηΤ中等磁異常信息，根據(jù)重磁信息提取深大斷裂信息、根據(jù)遙感信息提取熱液蝕變信息(綠泥石化+碳酸鹽化+蛇紋石化+角巖化+滑石化+次閃石化)，以上信息提取后生成面文件或者線文件信息圖層。
[0257]3)建立信息分析圖層[0258]對(duì)這些控礦地質(zhì)變量等成礦必要要素進(jìn)行變量構(gòu)置，將東天山地區(qū)典型銅鎳礦設(shè)置為模型單元，成礦信息分析表明，黃山式銅鎳礦床的各種地質(zhì)信息標(biāo)志的必要要素組合為:有中等或小規(guī)模磁異常、有銅鎳化探異常、有超基性雜巖體，必要預(yù)測(cè)組合之間是“并(AND)”的關(guān)系。次要要素組合為:區(qū)域局部重力解譯深大斷裂、遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)Cu、N1、Co、Cr、Cd、Fe203、Mn、P205、Sr、V化探數(shù)據(jù)最大值、遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)Cr、N1、Co、T1、V的累乘數(shù)據(jù)最大值。通過(guò)成礦信息分析，建立礦床定位、定量預(yù)測(cè)模型，為下一步優(yōu)選做準(zhǔn)備。
[0259]4)建立信息轉(zhuǎn)換圖層
[0260]選擇人工輸入?yún)^(qū)間法，根據(jù)地質(zhì)人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，將信息轉(zhuǎn)換后的變量離散為二值化變量，該變量能夠最大限度地反映資源特征的變化。比如將大于一定閾值的化探數(shù)據(jù)設(shè)置為1，低于該閾值的設(shè)為0，經(jīng)信息轉(zhuǎn)換后的變量離散化后的定性變量成為由O (-1)或I的矩陣，把地質(zhì)問(wèn)題逐步轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題，生成信息轉(zhuǎn)換圖層。
[0261]5)生成信息綜合圖層
[0262]采用有模型礦產(chǎn)資源定位預(yù)測(cè)方法，使用特征分析法對(duì)該類型礦床進(jìn)行定位預(yù)測(cè)，對(duì)遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行優(yōu)選，每個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)都有一個(gè)成礦概率值，根據(jù)成礦概率的大小設(shè)定不同的分類區(qū)間，對(duì)遠(yuǎn)景區(qū)級(jí)別進(jìn)行分類，完成遠(yuǎn)景區(qū)的優(yōu)選。
[0263](3)預(yù)測(cè)單元的生成
[0264]將圖10中基性超基性巖體和中小規(guī)模磁異常兩個(gè)有利證據(jù)圖層進(jìn)行疊合(Overlay) “并”，可以得到組合一疊加的結(jié)果，同時(shí)銅元素異常和鎳組合異常進(jìn)行“交”，可以得到組合二疊加的結(jié)果。該結(jié)果顯示由兩個(gè)二態(tài)證據(jù)圖層疊加可以形成有2種不同狀態(tài)的唯一條件圖層(Unique condition)以及相應(yīng)的屬性表。這種綜合圖層有2種表示法:“并”(Union)和“交”(Intersect)。前一種方法所形成的結(jié)果是每一個(gè)多邊形將有獨(dú)立的編號(hào)、各自的面積和周長(zhǎng)，在屬性表中各占一行；而后者形成的綜合圖層中，將所有相同的多邊形(具有相同屬性組合的多邊形)合并成一種多邊形，在屬性表中只占一行，其面積和周長(zhǎng)是整個(gè)這一組多邊形的總和。圖10的兩個(gè)組合證據(jù)，再進(jìn)行(Overlay):交，最后生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元如圖11。這些單元均以預(yù)測(cè)要素為內(nèi)涵，邊界是以預(yù)測(cè)要素圖層邊界而圈定的，具有明確的地質(zhì)意義和明確的圈定邊界。如果需要疊加更多的證據(jù)圖層形成更復(fù)雜的不規(guī)則地質(zhì)單元，可以進(jìn)一步疊加其他證據(jù)圖層。
[0265]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其特征在于，包括: 步驟一，建立成礦規(guī)律和概念模型； 步驟二，根據(jù)所述概念模型建立獨(dú)立條件圖層； 步驟三，根據(jù)所述獨(dú)立條件圖層進(jìn)行空間分析建模； 步驟四，根據(jù)空間分析建模結(jié)果生成預(yù)測(cè)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其特征在于，所述步驟一中，進(jìn)一步包括: 通過(guò)分析區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其特征在于，所述步驟二中，進(jìn)一步包括: 建立信息預(yù)處理圖層、信息提取圖層、信息分析圖層、信息轉(zhuǎn)換圖層和信息綜合圖層的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 、2或3所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其特征在于，所述步驟三中，進(jìn)一步包括: 步驟31，定義地質(zhì)概念模型； 步驟32，確定合理的模型和模型處理工具； 步驟33，確定模型的輸入和輸出； 步驟34，確定建立模型的參數(shù)； 步驟35，確定模型的實(shí)施條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理方法，其特征在于，所述步驟四中，進(jìn)一步包括: 采用圖層組合運(yùn)算功能對(duì)多組證據(jù)圖層進(jìn)行疊加，可以形成組合圖層，生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元。
6.一種基于GIS的礦產(chǎn)資源多兀信息處理系統(tǒng),其特征在于,包括: 規(guī)律模型建立模塊，用于建立成礦規(guī)律和概念模型； 條件圖層建立模塊，連接所述規(guī)律模型建立模塊，用于根據(jù)所述概念模型建立獨(dú)立條件圖層； 空間分析建模模塊，連接所述條件圖層建立模塊，用于根據(jù)所述獨(dú)立條件圖層進(jìn)行空間分析建模； 預(yù)測(cè)單元生成模塊，連接所述空間分析建模模塊，用于根據(jù)空間分析建模結(jié)果生成預(yù)測(cè)單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述規(guī)律模型建立模塊，還用于: 通過(guò)分析區(qū)域成礦規(guī)律、典型礦床與成礦模式，確定控礦要素和控礦標(biāo)志的優(yōu)化組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述條件圖層建立模塊，還包括: 信息預(yù)處理圖層模塊，用于建立信息預(yù)處理圖層； 信息提取圖層模塊，用于建立信息提取圖層； 信息分析圖層模塊，用于建立信息分析圖層；信息轉(zhuǎn)換圖層模塊，用于建立信息轉(zhuǎn)換圖層； 信息綜合圖層模塊，用于建立信息綜合圖層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述空間分析建模模塊，還用于: 步驟31，定義地質(zhì)概念模型； 步驟32，確定合理的模型和模型處理工具； 步驟33，確定模型的輸入和輸出； 步驟34，確定建立模型的參數(shù)； 步驟35，確定模型的實(shí)施條件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的礦產(chǎn)資源多元信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)單元生成模塊，還用于: 采用圖層組合運(yùn)算功能對(duì)多組證據(jù)圖層進(jìn)行疊加，可以形成組合圖層，生成不規(guī)則預(yù)測(cè)單元。
【文檔編號(hào)】G06T17/05GK103942841SQ201310356820
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】陰江寧, 肖克炎, 李楠 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所