矿产资源评价 第五章 基于GIS的矿产资源评价.ppt

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1、1,第五章 基于GIS的矿产资源评价,近年来，矿产资源评价进入了一个信息更加综合、技术飞快更新的新时期，在有机地将当代成矿理论与现代高新综合勘探技术结合起来，作为一种先进技术，GIS（地理信息系统)在其中得到广泛应用。,2,第一节 概述,一、GIS定义 地理信息系统简称GIS(Geographic Information System)。顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。是用计算机管理和研究空间地理信息的技术系统。,3,第一节 概述,一、GIS定义 (1)能够管理和使用描述地球表面空间位置数据的计算机方法。 (2)

2、一个由计算机硬件、软件、地理信息和信息使用者构成的信息系统，能够采集、管理、分析、模拟和展示空间相关信息。 GIS必须能够回答和辅助解决在空间某一位置有什么，在哪些位置存在我们感兴趣的对象，空间范围对象变化趋势样式及可能发生的情况等问题。,4,第一节 概述,二、GIS的基本特征 1.以地理坐标为基础组织数据。 2.具有多维结构。GIS以地理坐标位置构成空间实体的第一和第二维信息，而以各种专题内容组成的属性构成第三维信息。,5,第一节 概述,二、GIS的基本特征 3.信息的规范化和数字化。为了适应计算机的输入、输出需要，便于进行多要素之间的对比、运算和相关分析，不论是统计数据、地图或影像，还是一

3、些描述性的信息，在参与处理之前都按统一的格式或规范要求进行了规范化和数字化，变成机器可以接受的数字形式。 4.空间数据的时序性。,6,三、GIS的组成 1.硬件。指地理信息系统所需要的基本设备。设备处理的对象主要是数字地图数据或数字图像数据等。 2.软件。软件包括系统运行所需的各种程序及有关资料。其主要作用是执行各种GIS的操作。 3.数据。数据是GIS的操作对象，包括研究所需的各种数据、数字化后的地图数据、经过数字转换的图像数据及分析用的统计数据等。 4.专家。GIS必须要有熟悉系统指令又对处理中涉及的专业比较了解的专家来操作才能发挥其作用，否则，不仅系统的功能不能得到充分发挥，而且课题的任

4、务也不能顺利完成。 5 方法,7,第一节 概述,四、GIS的应用 GIS技术的发展速度是惊人的，在不到40年的时间里，这一技术已进入成熟阶段，并广泛应用于许多部门和领域。 就GIS的技术而言，其内容极为广泛，总体来说主要包括GIS软件和硬件开发、系统建立、空间数据采集、自动制图、遥感图像处理和全球定位系统(GPS)等方面。 因此目前GIS的应用已经愈来众广泛。GIS目前涉及的应用领域主要有以下几个方面：1、资源清查；、城乡规划 ；、灾害监测 ；、宏观决策 ；、地籍管理 。,8,第一节 概述,四、GIS的应用 (1)资源清查 是GIS应用的一个重要方面，如以土地利用类型为例，可以输出不同土地利用

5、类型的分布和面积，按不同高程带划分土地利用类型、不同坡度区内的土地利用现状以及不同时期的土地利用变化等。,9,第一节 概述,四、GIS的应用 (2)城乡规划 包括资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等。GIS的数据库管理极有利于将这些数据信息归并到城市的统一系统之中，最后进行城市和区域多目标的开发和规划。通常可以通过地理信息系统中的空间分析方法、多元信息的叠加处理和一系列分析软件来实现上述规划。,10,四、GIS的应用 (3)灾害监测 GIS借助于遥感数据的搜集可以有效地用于森林火区蔓延的预测预报、洪水灾情和洪水掩没损失的估算，为防洪决策和救灾抢险及时提供准确的信息。,11,四、GI

6、S的应用 (4)宏观决策 GIS可以利用拥有的数据库、通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供科学依据。,12,第一节 概述,四、GIS的应用 (5)地籍管理 指土地的调查、登记、统计、评价和使用的总称。地籍管理的数据涉及土地的位置、房地界、名称、面积、类型、等级、权属、质量、地价、税收、地理要素及其有关设施等项内容。借助GIS进行地籍数据的管理、更新、开展土地质量评价和经济评价、输出地籍图，可以为有关的用户提供所需的信息，为土地的科学管理和合理利用提供依据。因此，它是GIS的重要应用领域。 地理信息系统的应用领域还有许多，并且还在不断发展，我们可以根据实际情况进行创造性的运用。

7、,13,五、GIS的主要功能 1 数据输入 数据输入功能指将地图数据、物化遥数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计算机可处理的数字形式的各种功能。对多种形式、多种来源的信息，可实现多种方式的数据输入，如图形数据输入、栅格数据输入、GPS测量数据输入、属性数据输入等。 2 数据编辑与处理 数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成，图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功能。,14,五、GIS的主要功能 3 数据的存储与管理 主要提供空间与非空间数据的存储、查询检索、修改和更新的能力。 4 空间查询与分析 空间

8、查询与分析是GIS的核心，是GIS最重要的和最具有魅力的功能。 5 可视化表达与输出,15,六、基于GIS的矿产资源评价的发展 应用GIS进行矿产资源评价探索工作，起始于20世纪7080年代。1978年加拿大地质调查所在Quiet湖区开展水系沉积物调查，将元素浓度以不同的符号和色调进行编码，叠加于栅格化地质图像、卫星图像上，进行综合分析。80年代初，FPAgterberg、BonhamCarter等应用以栅格数据结构为主体的SPANSGIS系统，利用其空间分带性分析功能从多源数据中提取找矿信息，标度成矿有利区，并发展了证据权重法等矿产资源评价方法。,16,第一节 概述,六、基于GIS的矿产资源

9、评价的发展 美国EROS数据中心在犹他州科罗拉多州的油气勘探中，建立了125万Vernal图幅，包括MSS、航磁、航放、重力、水系沉积物和地质图空间数据，并对空间栅格数据进行多元统计分祈，建立了区域油气评价模型。在80年代中期实施的美国CUSMAP国家矿产资源评价计划中，GIS作为一种常规工具，在大多数图幅中得到充分应用，比较有代表性地区是纳贝斯地区多金属矿产资源评价。,17,六、基于GIS的矿产资源评价的发展 与北美相比，澳大利亚开展此项工作的时间要晚一些。 澳大利亚地调局Wyborn等人在GIS平台上开发出从澳大利 亚成矿系统出发的成因概念模型GIS评价系统， BonhamCarter研制

10、出基于栅格数据结构GIS多源信息综 合评价系统。,18,六、基于GIS的矿产资源评价的发展 我国GIS矿产资源评价工作最近几年才开始兴起，地调局于1995年组织在四川省开展应用GIS进行矿产资源评价的试点工作；中国地质大学数学地质室在云南铜矿预测中首先运用MAPGIS进行评价；中国地质科学院区划室在二轮区划汇总中，将GIS技术成功地应用在全国资源潜力的评价上；原地质矿产部科技司也组织GIS应用系统的二次开发工作。,19,七、GIS在矿产资源评价中的作用 （一）基于GIS的矿产资源评价的优势 1. 将搜集到的各种图形信息(图件)、文字描述信息、数字数据通过合理、有效的空间数据库进行管理可大大提高

11、矿产资源评价的效率。 2 GIS提供的空间分析及空间信息计算等功能，实现了传统方法难以进行的对各种地质体的多种空间关系的定量分析。,20,3 .GIS为物化探和遥感数据的空间可视化创造了条件，使评价更直观 。人们可将物化探异常投影到数字地形之上来直观地表达各种异常与地形的变化关系，再比如，通过GIS矢量模型结合地质图与地球化学样品的空间分布，可对地球化学数据进行正规化处理，这样可以消除不同岩性对地球化学背景数据的影响 。 4 空间分析方法使成矿信息的综合更加合理 5 计算机辅助评价成果图件的输出可大大提高制图效率。 6 所建的数字数据库可反复使用,21,（二）正确认识GIS在矿产资源评价中的作

12、用 1. 基于GIS的矿产资源评价的效果从根本上仍然 取决于评价专家 2.关于提高效率的问题 资源评价效率提高的基础是合理有效地建立数据库。,22,第二节 基于GIS矿产资源评价方法,一、几种典型矿产资源评价程序 1.美国CUSMAP矿产资源评价计划典型工作程序 (1)密苏里科罗拉多州矿产资源评价步骤 收集图幅内的地质、矿产、深部岩相构造、地球化学等资料； 确定图幅内有可能存在的矿床类型； 建立这些矿床类型的概念模型和描述性模型； 根据每个描述性模型，得出该类型存在与否的“找矿标志”， 系统地检验识别标志存在的有用数据； 研究各种标志的区域分布规律及相对重要性，评估整个图幅内不同类型矿床出现概

13、率。 上述六步概括起来就是建立预测区资料数据库，根据矿床模型，建立预测标志组合，进行预测靶区圈定。,23,第二节 基于矿产资源评价方法,一、几种典型矿产资源评价程序 1.美国CUSMAP矿产资瀑评价计划典型工作程序 (2)阿拉斯加州纳贝斯斑岩铜矿资源评价 建立地质、地球物理、地球化学、遥感数据库； 运用GIS叠加分析功能对地球物理、地球化学、遥感数据进行处理； 建立多变量的找矿模型。模型中包括重力异常、水系沉积物铜铬比值、地层等标志； 进行远景区预测。 与密苏里科罗拉多州资源评价方法相比，该预测程序特别强调对地质、地球化学、遥感数据本身成矿信息的提取，而不是从研究典型矿床模型出发。,24,第二

14、节 基于矿产资源评价方法,一、几种典型矿产资源评价程序 2我国矿产资源评价的工作程序 (1)赵鹏大院士提出的矿产统计预测工作程序 选择预测对象、预测范围及比例尺； 将研究区划分为基本预测单元； 地质变量的选择、取值及变换； 选择矿床模型控制区，建立找矿定量模型； 综合运用各种有效方法，确定成矿有利远景区。 该工作程序确定了以计算机为手段，研究地质数据的定量方法和定量评价思想。,25,第二节 基于矿产资源评价方法,一、几种典型矿产资源评价程序 2我国矿产资源评价的工作程序 (2)全国二轮区划采用的综合信息工作程序 建立地质概念模型； 成矿信息提取、编制控矿信息系列图件； 建立综合信息找矿模型；

15、建立矿产资源评价定量预测模型； 编制成矿预测成果图件； 提出普查找矿工作建议。 该方法体系反映了目前矿产资源评价的最新趋势，即试图有机地将成矿理论、区域成矿规律分析、成矿信息提取、定量预测综合起来。,26,基于GIS的矿产资源评价流程 1. 搜集资料：搜集研究区内与成矿有关的地质、矿点分布、地 下岩性和构造、地球化学、航磁、重力等地球物理和遥感等资 料。如有可能，在缺乏资料的地区，补充采集资料。据此进行 综合研究确定现代地质环境； 2. 确定矿床类型：确定在上述地质环境中可能形成的矿床类 型。将研究区内的地质环境与全球范围内已知的某种矿床类型 有关的或与研究区内已知的矿床矿点的地质环境对比；,

16、27,3. 建立找矿模型：建立这些矿床的描述性模型。列出所有的地 质、地球物理、地球化学、遥感等找矿标志； 4. 模型的定量化与转换：从每一个描述性模型中，选择出能确 定该类型矿床存在与否的重要标志和一般性标志，并将其定量 化，包括单个空间关系的确定和量化以及多个空间关系集成的 量化，确定空间分析的方法并转换成GIS可以表示和处理的形 式；,28,5. 建立空间数据库：用所搜集的信息建立数据库(空间数据库与 属性数据库)，并用GIS实现集成管理与灵活检索。建库时要解 决现存数据的集成问题：比例尺、定位与投影方式、数据精度 与格式等； 6. 成矿信息的提取：根据量化后的模型，首先通过对专题数据

17、的处理，如应用GIS的空间与属性双向检索的功能处理地质数 据、对其他专题数据进行处理，如坡度、坡向的运算、物探、 化探数据异常的确定，遥感数据的解译等得出参与综合分析的 单个条件的空间信息；,29,7. 根据所选的空间分析方法，应用GIS进行综合分析得出最终结 果确定找矿有利地区或靶区； 8. 预测资源量或储量：根据确定的特征信息与成矿模型、预测 模型计算资源量； 9. 编制成果图件：可根据输出的要求进行制图整饰。,30,1995年，AGSO提出了在已知矿床较少的地区应用GIS进 行矿产资源评价的三步法 ： 1. 总结澳大利亚矿床的知识，提出了矿化系统的概念。 2. 开发高质量的地学GIS应用

18、数据库系统，应用第一步得出 的条件在数据库中提取成矿信息。 3. 开发利用GIS数据进行资源评价的方法与软件。,31,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 1.综合管理功能； 2.空间查询功能； 3.空间信息叠加分析； 4Buffer缓冲区分析； 5空间实体统计功能； 6强大的可视化工具； 7高质量GIS图件。,32,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 1多元信息的综合管理功能； 大量的地质、地球物理、地球化学、遥感勘查信息、资料通过数字化进人GIS系统，按GIS数据模型，这些空间数据可以长期安全地、有效地、有序地保存管理起来，这就保障了矿产资源评价可以是动态地、经常性地开展工作。,33

19、,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 2.多元信息的空间查询功能 在成矿分析中，我们经常需要回答某含矿地层分布?需要回答区域中某地层单位究竟包含那些矿床?前一问题涉及空间数据库的条件查询。而在以前，这种工作都是通过人工劳动，需要花费几天甚至几十天。回答的第二个问题实质上是GIS空间交互查询功能，该项功能在矿产资源评价系统被设计成地质因素标志的查询。,34,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 3.空间信息叠加分析 综合是GIS最突出的功能，资源评价中，经常需要解决的问题是，既有有利的地层又有地球化学异常的地区在哪里？或者有矿异常出现，但没有大规模岩体出现的区域，GIS中overlay便能

20、替我们解决上述问题。overlay功能是矿产资源综合评价模型设计的基础。 4Buffer缓冲区分析 Buffer分析在进行区域评价中使用得比较广泛，它可以用来分析断层或褶皱轴两侧不同宽度范围的矿化点的分布规律，从而判定矿床与断层、褶皱轴的相关关系及构造控矿最大影响域。,35,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 5空间实体统计功能 面积、长度测量是GIS拓扑分析的基本结果，这对矿产资源评价统计特征的提取极为有用。 6强大的可视化工具 GIS的可视化表现在空间数据的可视化修改、编辑，科学计算可视化表达(等值线、图像、三维可视化)，科学计算交互可视等方面。用户可以根据模型参数，生成可视化图形。然

21、后根据可视化图形，调整参数，直至得到最优解。,36,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 7高质量GIS图件 (1)专题图类 专题图件所表现的内容丰富多样，不仅普通地图上的所有地表要素中的每一种都可以单独制成专题图而且凡自然界及人类社会中一切能用地图表达的地理现象和特征也都可以成为专题图的内容；不仅可以表示地理现象的现状和分布，而且还能表示现象的动态变化和发展规律：如环境污染图、土地利用演变图等。专题图上所显示的现象，有些是地面上看不到的或无法直接量测的，如气候类型图、地质构造纲要图等。由于专题图件表现内容的复杂性，专题图的表现形式也是多种多样的。地理信息系统软件中常能提供的专题图类型主要有

22、分层着色图和等值线图两种。,37,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 7高质量GIS图件 (2)其它图件 除专题图类外，还有其它类型的图件可供输出： 点状符号图。是指用一定大小、形状相同的点(例如小圆点)表示成片分布或分散分布现象的范围、密度和数量特征的图件。例如在矿产分布图上圆点的大小表示不同地区的不同矿产密度。 线状符号图。是指采用不同形状、颜色、不同粗细的线状符号表示图幅内线状、带状现象的特征和地理分布的图件。例如交通线分布图、水系图、地质构造图等。,38,二、GIS为矿产资源评价提供的主要功能 7高质量GIS图件 三维立体图。这是从某一指定方向观察地球表面一部分的三维立体专用团。例

23、如，通过高程模型可得到一个三维立体的地形图，以直观地显示该区域地形的起伏变化。 动画地图。这种地图的使用愈来愈广，目前计算机图形技术的发展已经比较容易生成这种地图。动画技术使地图随着时间进行连续的显示成为可能。,39,第三节 基于GIS矿产资源评价系统,40,一、GIS基础空间数据库种类 1基础地质图数据库； 2区域重力数据库； 3航空磁测数据库； 4区域地球化学（岩石、土壤和水系）数据库； 5遥感影像数据库； 6矿产地数据库； 7地质工作程度图数据库； 8行政及地理底图数据库。,41,二、数据处理及综合信息数据库 综合信息数据库包括： 1岩相古地理图或沉积建造古构造图数据库； 2火山岩性岩相

24、构造图数据库； 3岩浆构造图数据库； 4变质构造图数据库； 5大地构造相图或大地构造图数据库； 6地质建造构造图或岩性构造图数据库； 7地球物理推断地质构造图数据库； 8地球化学推断地质构造图数据库； 9遥感推断地质构造图数据库； 10物探综合异常图数据库； 11化探综合异常图数据库； 12遥感综合异常图数据库； 13典型矿床数据库； 14成矿规律图数据库（或成果图数据库）； 15矿产预测图数据库（或成果图数据库）；,42,三、 空间分析 空间分析指对各类数据（包括基础数据和数据处理所生成的数据）的综合。 1.区域成矿地质背景的空间分析 （1）原始地质环境建造分析 （2）区域成矿地质背景的地球

25、物理、地球化学信息的提取和应 用 （3）区域成矿地质背景信息的综合 2.成矿及控矿因素、成矿标志的空间分析 （1）成矿及控矿地质因素的分析 （2）成矿地质因素和成矿特征的物、化、重砂、遥感信息的提 取和应用 （3）地、物、化、遥成矿信息的综合分析和提取,43,四、信息决策 信息决策指上述分析和确定成矿及控矿因素综合信息特征基础上，对研究区的矿产资源潜力、成矿有利部位进行定性和定量的评价。 五、可视化表达和输出 主要是对矿产预测中的各个工作环节进行的可视化表达和图形输出,44,六、空间数据库数据格式 DZ/T0197-1997 数字化地质图图层及属性文件格式 GB9649-88 地质矿产术语分类

26、代码 矿产地数据库建设指南（中国地质调查局，2001） 中华人民共和国1:50万数字地质图数据库 中华人民共和国1:50万数字地理底图数据库 GB958-89 区域地质图图例（1:50000） DZ/T0001-91 区域地质调查总则（1:50000） DZ/T0179-1997 地质图用色标准及用色原则 GB/T17694-1999 地理信息技术基本术语 DDB9702 GIS图层描述数据内容标准 DDZ9701 资源评价工作中地理信息系统工作细GB/T13989-92 国家基本比例尺地形图分幅编号,45,七、矿产资源评价中成功应用GIS需要解决的关键问题 1. 丰富的高质量的空间与非空间数

27、据集是成功评价的基础 （1）以地形图的内容为主的基础地理信息 （2） 地质信息是矿产资源评价的最基础信息 （3） 地球化学信息在矿产勘查中占有举足轻重的地位 （4） 应用重磁信息解决地质问题的优势是重磁场具有深穿透性 （5） 遥感信息已被广泛地应用于矿产勘查与评价,46,2. 数据质量问题 数据及其质量是GIS应用的生命线。 数据不足或质量不满足要求都会直接导致应用的失 败。需要考虑两个方面的数据质量问题，一是现存数据 的利用，二是新采集的数字数据的质量保证。 3. 多源地学信息的管理-应用。GIS进行矿产资源评价的 空间数据库的设计问题。 （1）地理定位控制 （2） 空间数据的组织 （3）专

28、题信息的存储方式 （4）信息的分类编码 （5）空间信息的分层,47,4. 找矿信息的量化与转换 基于GIS的矿产资源评价要解决的主要任务之一是将成矿 信息变成GIS可以理解、处理的形式，这就是基于GIS的 资源评价找矿信息的量化问题。 5. 基于GIS的矿产资源评价的空间分析方法 这里所说的空间分析方法是指对与成矿有关的各种地学 空间信息进行综合分析的方法，是将由多个图层表示的 成矿信息综合成一个评价(预测图层)的方法，是决定GIS 应用水平的关键。,48,6. 来自多学科专家的共同参与是矿产资源评价取得成功 的组织保证 基于GIS的矿产资源评价的基本思路是对地、物、化、遥 多源地学信息进行综

29、合分析解释。 7. 基于GIS的矿产资源评价专用软件的开发,49,一、用于数据建立、管理及数据处理的软件系统 1.GeoMDIS 2003（区域地球化学数据管理信息系统 ） 2. PCR/GIS 2002（物化探(遥感)综合基础信息系统 ） 中国地质调查局发展研究中心,第四节 矿产预测中几种基于GIS的功能软件系统的介绍,50,1.GeoMDIS 2003（区域地球化学数据管理信息系统 ） GeoMIDS 2003的主要功能有 ： （1）完善全面的多数据库多工作环境的数据库管理功能 （2）地球化学专题图件制作功能 （3）专业数据分析处理模块 （4）数据检索查询功能 （5）多种数据格式转换、多图

30、层随意剪裁以及投影转换一体化功能 （6）随心所欲的图形文字的编辑以及打印输出功能； （7）灵巧活泼的图例图饰制作功能；,51,2. PCR/GIS 2002（物化探(遥感)综合基础信息系统 ） 功能： （1）管理区域性重力、航磁、地面磁法、遥感图像、地球化学(水系沉积物、岩石测量、土壤测量)勘查数据及相关的数据资料信息等 。 （2）实现对图形数据的编辑、叠合与空间分析，基于数据库数据信息自动建立各类方法工作程度图、数据分布图， （3）所见即所得的可视化操作，以方便的人机交互方式实现对物、化、遥、矿产等数据的查询、检索、浏览，并依据综合研究的需要可按多模式、多条件检索。 （4）系统可同时管理多个

31、数据库和综合应用环境 （5）涵盖物、化、遥各类常规数据处理与分析 （6）系统以统一的地理坐标定位控制方式，提供十多种常用地理坐标的变换,52,二、用于矿产预测中数据空间分析及信息决策的GIS软件系统 1、矿产资源综合信息评价系统（MRAS 6.0） 系统划分为两大块，分别为成矿信息分析模块和矿产资源评价模块。 （1）成矿信息分析模块 （2）矿产资源评价模块,53,2、金属矿产资源评价分析系统(MORPAS) （1）源地学数据库管理 （2）数据挖掘与知识发现 （3）完备的地物化遥信息处理功能 （4）其它通用空间分析方法 （5）信息综合与资源评价,54,三、GIS 在矿产资源评价中的应用前景及发展

32、趋势 目前，在该领域尚有待继续研究的问题有： 基于GIS的矿产资源评价预测专用系统的进一步开发。 (2) 基于GIS的空间分析方法在矿产资源评价中的应用研究随 着对成矿信息空间特征的认识，成矿信息分析中将越来越多 地考虑空间因子在信息分析与成矿预测中的影响，各种地质 现象的空间分布形态、发展变化规律、空间相互作用过程等 都需要空间分析方法的支持。 (3) 多维矿产资源评价模型的建立依赖于GIS在三维和四维 技术上的发展，矿产资源评价将逐步实现多维模型的建立。,55,说 明 1矿产预测工作是一项庞大的系统工程，集地质工作各专业、各学科的全部知识，因此该项工作需要各方面的专家共同协作才能完成，仅依靠某一方面的专家，是很难完成的。 2成矿地质背景条件的研究工作是矿产预测的基础，因此一定要深入工作，仅仅依靠地质图是不可能成功的。 3.区域矿产预测工作是一个循序渐进的过程，开始往往比较粗浅，随着研究的深化，资料的积累，预测工作应逐步深入。 4定性预测是定量预测的基础 5矿产预测必须坚持两个结合，一个是坚持室内和野外相结合 ；二是坚持预测和普查工作相结合,