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    测绘遥感技术和地理信息系统在地质勘查中的应用分析

    时间：2023-01-11 13:35:20来源：百花范文网本文已影响人

    冷长才

    （江西省地质局地理信息工程大队，江西 南昌330001）

    我国矿产资源丰富，广阔土地下埋藏丰富矿藏，面对社会发展对资源需求的增加，怎样开采矿藏已经成为重要工作。特别是信息技术、计算机的发展，推动了各领域技术进步，以地理信息系统和测绘遥感技术为主的测绘技术，在矿山勘察中占据重要作用，不仅可实现数字化、现代化矿山建设，还能自动采集、管理及查询空间数据，提高矿山开采效率。

    矿山地质勘察作为矿山整体地质重要工作，是为矿山编制采掘计划、设计生产厂房的依据，还能管理矿山生产储量，实现损失与贫化管理，提高储量级别及勘探程度，保障矿山资源生产安全，贯穿于矿山开发至结束整体过程，也是基础性工作[1]。内容如下：

    （1）控制矿体开采、矿产分布及规模形态等，定期重新圈定矿体，提高储存矿体级别，核实地址资源储量[2]。

    （2）掌握矿石、岩石等材料机械性能及结构，明确各部位围岩构造，确保生产稳定，明确地质情况是后期施工的基础条件，需掌握地质条件及水文条件等。

    （3）勘查矿区富集分布规律，正确分类矿石所述类型，检测开采矿石物质含量，归纳总结矿石有益及有害成分。

    （4）矿床地质探究，组织采矿与探矿对比，总结地质勘探经验，分析矿床形成原因及一般性规律，为后期成矿预测提供支持。

    测绘遥感技术能够对地面景物开展识别、探测的综合技术，应用该技术能够获得高分辨率遥感影像，具有突出优势，能够实时动态监测，覆盖范围广、采集信息量大，不受人为、天气环境等因素干扰，能提高测量结果准确性与可靠性[3]。具体应用如下。

    2.1 明确应用流程

    在矿山地质勘查中，测绘遥感技术应用流程如下：①借助卫星选取数据，对比矿山地形图，检测中还需增加生态指标与人文字表，利用数据对比的方式，获得信息精准度；
    ②测绘遥感中，鉴于部分设备机械无法直接识别、利用遥感装置信息，数据获取第一时间，应当修正、转化信息，便于后期矿山人员使用[4]；
    ③部分矿山地理信息由于具有动态性、变化性特点，可根据时间顺序获取遥感装置信息，结合不同阶段数据内容，预测矿山一段时间变化；
    ④获取信息后评价信息准确度，测绘核心是精准度，人员处理数据中，始终应维持严谨态度，对数据反复核实、检测，方能确保数据精准客观。

    2.2 确定勘查范围

    我国矿产资源需求量较大，浅层与地表矿产基本完成开采，其与矿产具有隐蔽性特点，增加了开采难度，可利用遥感技术确定勘查范围。根据勘查实际地质影像资料，能够发现色调不同的特殊影像体，是由于围岩蚀变等原因造成，还有部分矿物提和岩石在图像上呈现迥异色彩，主要是由于矿物质和围岩蚀变结构差异较大。因此，人员可利用TM、MSS等多光谱数据技术提取蚀变信息，作为新兴技术能够遥感摄影不同电磁波谱段，收集不同谱段植被信息，扩大遥感信息量，多用于控矿断裂带。地质勘查中，还可使用ASTER影像数据，波段广谱范围较窄，提高了空间范围分辨率，提取数据源能够反映某物体某方面特征，融合多种数据源进而汇总准确数据信息，增强识别信息能力。

    2.3 提取地质构造

    地质勘测中，内生矿由于常处于地质构造变异部分或边缘部分，重要矿产多分布于不同板块结构边界地带，成矿带地质结构与规模存在差异。人员使用遥感技术中，应当从区域地质线状影响内提取信息，包含节理、断裂等类型，分析火山机构、火山盆地、中酸性岩体等有关影像的构造（见图1），从有关控矿断裂交切构成的感框色异常与块状影像内提取色块、色环、色带等信息，断裂为控矿构造时，能够利用遥感技术对断裂构造重点提取信息。遥感系统成像中，可能出现“模糊作用”，导致人员感兴趣的纹理、线性形迹等信息不清晰，难以有效识别，可通过人机交互、目视解译的方式，处理遥感影像，如方向滤波、灰度拉伸、卷积运算、边缘增强、比值分析等，将构造信息突显出来[5]。此外，遥感还可根据植被分布、水系分布、地表岩性、地锚构造等特征提取构造隐伏信息，如断裂、褶皱等，利用边缘增强提取线性信息。

    图1 遥感地质

    2.4 分析植被波普

    矿山地质勘测中，由于地下水与微生物的参与，金属元素将会引发底层结构变化，进而改变土壤成分，地表植物聚集、吸收金属作用不同，会影响植物含水量、叶绿素变化，植被反射光谱特征产生不同波谱[6]。矿区生物学特征为遥感勘测提供可能，可提取遥感资料内生物学化学特征，人员使用测绘遥感技术，分析遥感资料内植被广谱异常信息，为人员工作提供指导，寻找矿区（见图2）。并且，不同植被器官含金属量差异，需采集矿区植被光谱特征进行测试，统计能够吸收金属的植被，以此作为找矿特征，其他植被为辅助植被，采取监督分类、穗帽变换的分析方法对特殊光谱增强处理。遥感图像中，植物反射光谱信息异常将会使其在图像内呈现异常色调，处理图像后，人员提取、分离微弱异常，图像上可利用直观色调展现出来，能够以此推测地理情况。

    图2 植被分析

    地理信息系统（GIS）为空间信息系统，借助计算机软硬件，能够对地球表面空间分布数据实现系统化处理，包含数据存储、采集、运算、管理分析等。GIS技术为多维结构，能够在定位二维空间基础上，结合矿山地质，展示多维特征属性，如三维地理信息系统属性等[7]。并且，GIS能够分析地理空间分布的关联性及规律，用于矿山地质勘察中，可获得矿山勘察数据，为后续开采矿石提供支持。具体应用如下。

    3.1 建立空间数据库

    矿山地质勘查中，为保证矿山信息资料准确，应用GIS技术能够整合、规划有关信息，包含矿产资源空间位置、可视化分布等，利用GIS标准化、规范化空间信息处理后，能够建立地质勘查数据库，为后续资源勘查提供依据（见图3）。建立空间数据库后，即可开展图形、属性信息检索活动，根据属性组合条件，完成检索与查询，包含地质空间数据库的构造、岩性、地层等内容，体现地质本质特征，还能利用地质图形的岩体、地层、断层、矿床、河流、钻孔等检索其属性[8]。并且，建立空间数据库能够存储至计算机，根据勘查进行查询与检索，提高评价矿山地质勘查工作效率。

    图3 建立空间数据库

    3.2 明确工作流程

    在地理信息系统发展下，广泛用于政策决策与分析、交通运输、经济规划等有关空间信息的部门及行业。工作流程如下：①采集数据。利用GPS定位系统，采集数据信息，先读取GPS数据后，对读取内容加以处理分析，以完成整体采集数据工作；
    ②处理数据。系统采集数据是采取不同算法，对采集多种数据信息完成编辑运算，需剔除冗余数据，弥补缺失数据，以保证数据完整，形成多种数据形式。常见空间数据处理方式有地图投影变换、图形数据编辑、坐标转换、图幅拼接等[9]；
    ③管理数据。GIS技术核心功能是空间数据管理，利用空间数据库，按照流程：数据库-内部数据结构-格栅数据编码-编码方法-矢量数据编码-格栅结构与矢量数据转换比较-空间索引机制-查询空间信息-查询属性信息-扩展空间，完成数据管理；
    ④显示数据。地理信息系统通过多步骤采集、处理信息后，即可显示数据结果，便于人员读取与利用。

    3.3 建立信息要素提取模型

    地质勘察地区信息要素中，利用GIS空间分析功能，将地学数据信息以属性、涂层的方式表现出来，挖掘地学数据潜在成矿信息，获得矿产资源规模和位置信息。建立矿产勘察模型，立足于GIS技术，结合勘察矿产资源目标，将概念化矿产资源模型转化为可操作、具象化要素，包含综合标志找矿模型、矿床成矿模型、社会经济模型、地质环境模型等，能够将各种要素表达出来，标志好地址北京、成矿产物、要素等。

    3.4 预测勘查潜力

    矿产资源预测勘查千粒重，主要是利用地质理论技术和方法，根据矿产信息数据，确定预测区域，将勘查范围缩小，增加找矿几率。该环节中，利用GIS对地质、矿带、地球化学图、地球物理图进行分析，通过综合图评价潜力（见图4）。

    图4 预测流程

    矿山地质勘查中，测绘遥感技术与GIS具备独特功能及作用，且两者关系密切，测绘遥感技术可为GIS提供数据来源，GIS能够发挥测绘遥感技术使用效率。所以，在地质勘查中，应实现两者融合应用，具体如下：

    （1）定量分析融合。地质勘查中，利用测绘遥感技术获得地质信息，包含地形地貌、地质结构、矿化蚀变、地层岩性等，提取信息后，通过遥感影像处理，生成影像图像，进而借助生成温度图像定量分析地质数据结果[10]。例如，事变矿物特征广谱区西岸多处于光谱数据波段位置，可识别事变矿物，对其种属加以分类。并且，为增强定量分析准确性，需配合GIS构建数据模型，以此完成模型分析，保证地址信息可靠、精准。

    （2）信息处理融合。地质勘查中，测绘遥感技术中的卫星遥感影像具有较高利用价值，可通过遥感影像收集、汇总矿山地理信息，并加以存储处理，立足于现代计算机技术，转化地理信息为形象、直观的影像图，为地质分析提供支持。并且，卫星遥感影像需借助星载传感装置，提高采集信息效率，借助数字解析方式解析信息，融合GIS处理数据信息，能够短时间内获得地质信息。而在科技发展下，更多高光谱、多光谱、微波等功能各异传感器研发出来，能够从不同光谱范围、时间周期、空间尺度将地物目标特性展现出来，构成地区多源数据，相比单源数据具有冗余性、互补性特点。单源数据仅能反映某方面特征，需从多源数据内提取更为丰富的信息，利用信息处理融合方式，去除无用信息，降低处理数据量，还能集中有用信息，实现信息优势互补。

    （3）融合其他技术。地质勘查中，融合测绘遥感技术和GIS基础上，还需融合其他技术，如高光谱数据与微波遥感技术，集精密光学机械、探测器技术、计算机技术、微弱信号检测、信息处理于一体，使用成像光谱仪显示图像，光谱分辨率达到纳米级，成像同时还能记录光谱通道数据，每个像元上就能提取连续光谱曲线，同步获取第五空间信息、光谱信息及辐射信息，发展前景广阔。并且，成像光谱仪能够获取多波段数据，波段相关度高、分辨率强、数据冗余大，拥有丰富的光谱信息层次，波段不同信息变化量也有所差异，以此建立岩石光谱模型，可将矿物封堵反映出来，借助高光谱分辨率、窄波段特点，结合丰富纹理信息与专题图件，能够加强处理数据能力。而微波遥感城乡与光学遥感不同，是使用红外光束投射至物体表面，以天线为接收端，获取微弱波段生成电压信号，判断物理结构特征，具有波段范围大、穿透性强、全天候特点，可用于提取覆盖地区信息。此外，还可融合数据挖掘技术，对获取数据进行分析辨识、图像查看及数据融合处理，使用专家系统、神经网络细化图像，便于人员直观了解地质勘查信息，提高工作效率。

    综上所述，地质勘查中，测绘遥感技术与地理信息系统的应用具有重要意义，能够促进地质勘察向智慧化、数字化及现代化方向发展。因此，地质勘察应当结合实际情况，利用遥感测绘技术提供地形地貌、构造底层等信息，以地理信息系统规范不同类型数据，实现地质勘察数据的有效管理。

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