礦產勘查中GIS的成功實現
發布時間︰2009/2/25 來源︰中國勘察測繪網 閱讀︰33236
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  傳統上,大多數勘探公司的工作都是以紙質報告和計算機輸出的紙質地球物理圖或地球化學圖為基礎。隨著計算機技術(包括硬件和軟件)的迅猛發展,GIS已成為許多礦業公司日常工作內容的一部分。在多數情況下GIS被用作基本的數據管理系統,而有些公司則利用GIS的特性,進行不同專業多源數據的綜合,以更有效地確定下一個主要礦體可能賦存的靶區。不管GIS用于什麼目的,將多學科的數字化數據綜合在一起,需要特定的數據獲取標準。而且,如果沒有合理的管理和存儲系統,數字數據可能很容易損壞或丟失。

  GIS的成功利用首先在于計劃,在野外采集第一個樣品前就應該開始。但計劃做得再仔細,各種數據集的集成仍然是不容易做到的。有些問題與數據采集階段的地形底圖質量低劣,GPS的使用不正確和野外數據采集缺乏系統性和標準化有關。有些困難是數據存儲階段不完備的數據庫設計造成的。最後,即使GIS工作完成以後,如果數據存儲和處理系統不合適,也會造成數據集受損甚至丟失。

  新技術的發展意味著那些那怕是最小的勘探公司也能接受現代GIS。這些技術包括基于PC的、用戶界面友好的關系數據庫系統和GIS系統,能更精確地采集多邊形信息的掃描儀和能克服點位誤差的差分GPS(高差可達600米),軟攝影測量(彌補工作底圖的空缺)、便宜的計算機軟硬件系統和更好的數據存儲與管理系統(確保數據不丟失或多份復制數據的同步編輯與更新)。只要數據采集合理、遵循數據標準並妥善存儲,GIS在礦產勘查中應用的全部潛力將迅速得以發揮。

  AGSO研制區域GIS軟件系統的經驗(Wyborn et al.,1989,1994; Wyborn,1990;Jagodzinski et al.,1993;Champion and MacKenzie,1994)表明,要在勘探中最大地發揮GIS的效能,許多問題需要在將其用于勘查項目之前認真考慮。在本文中,我們將對上述問題的某些方面和某些問題的細節進行闡述。有些GIS的應用問題可以從Gallagher(1995)、Wyborn等(1994,1995)、Hazell和Wyborn(1995,1996)等的文獻中查到。

1 什麼是GIS?
 
  在建立GIS之前,我們首先需要完整地界定GIS的概念。GIS被定義為"在解決問題的環境中涉及空間數據集成的決策支持系統"(Cowan,1988)。滿足GIS的這一定義不需要在計算機硬件和軟件方面的高額投資。實際上,地質學家使用"模擬"GIS可能已有100年或更長的時間,它是大家熟知的"透圖台"或"窗口"。然而,使用這種"技術",紙質圖件須是以相同比例尺繪制的,而且不能實現超過三個數據集的同時綜合。

  70年代以來數字技術的發展,使得勘查工程師要面對的不僅僅是紙質地質圖、等值線圖和地球物理圖等。現代勘查工作包含衛星圖像和各類地球物理數據(重力、磁法、放射性量和電磁法)的采集與獲取,以及多種地質、地球化學數據獲取。圖像處理系統的引進意味著一個數據集可以有多種不同版本,每一版本都清晰地突出了與勘查有關的某一方面的信息。很明顯,傳統模擬的GIS"透圖台"需要被更有效的方法取代,以支持所有數字數據集的集成與綜合。

  計算機技術的發展,如計算速度加快和數據存儲能力的增大,以及與之相應的快速菜單界面、關系數據庫和最新商用GIS軟件包的發展,意味著GIS的建立已迅速成為勘查工作中必不可少的一部分。只要恰當運用,現代GIS將是勘查地質學家強有力的新工具。它可以將勘探所需的多元基礎圖形數據集以圖層形式進行快速集成分析。GIS比"透圖台"功能更多︰它允許檢查數據庫環境下的復雜關系並可用來進行有效的靶區生成。

  遺憾的是,由于需要昂貴的硬件和軟件,GIS又被視作當代技術重負的一部分。許多勘探公司感覺GIS是首腦機關操作的東西,必須裝備大型計算機設備、由雇佣的首席專家全面控制運行。另一個看法是,GIS是較大的礦產勘探公司的領地,它超出了大多數小公司甚至中等公司的預算能力。其實不然。GIS屬于每一個人,從地質學家或地球物理學家在野外運用掌上數字記錄儀和袖珍筆記本收集野外數據,然後使用個人電腦軟件在野外或基地構建他(她)的GIS,直到首腦機關的計算機專家在更大型的計算機上運用更高級軟件進行深奧和復雜的數據集成和分析。GIS在任何公司、任何層次上成功實現的關鍵是準確而有效的數據采集,以確保任何公司掌握的任何數據集能夠通過個人電腦或最復雜的計算機系統在任意尺度上實現快速集成。

2 GIS的構建--數據采集階段

  在勘探公司掌握的所有數據(集)中,地球物理數據和陸地衛星TM影像數據是最容易進入任何類型GIS系統的數據類型。相反,點源數據,如野外觀察點或原始地球物理測量數據,以及來自地質圖的多邊形數據,無疑是最麻煩的。對于點和多邊形數據應當最大限度地強調周密、細致地考慮數據采集的精度,以確保在GIS中的有效利用。很多設計好的GIS,往往因為在數據采集階段不夠細心而導致不能完成原計劃任務的。

  2.1 點源數據采集
  在任何一家公司,大多數野外觀察點的數據通常存儲在某種形式的數字化數據庫中。遺憾的是,許多這樣的數據庫僅僅包含自由文本或電子表格的,這樣的數據不適合在一個GIS系統內集成(Ryburn,1996;Hazell and Wyborn,1995,1996)。關系數據庫系統(例如,ORACLE,INGRES,INFO,PARADOX,SYBASE)已經集成到高效GIS系統中。這些數據庫的設計應當用心考慮最終用戶,並且使信息易于檢索。

  對集成在一個GIS系統內的任一數據庫都有若干基本要求。與各種形式點數據關聯的最關鍵性的信息是位置。在很大程度上,GIS就像房地產,最重要的事情是"位置、位置、位置"。在任何數據庫中,位置應當以盡可能高級別的精確度和準確度存儲。大多數GIS程序包允許投影到其他坐標系統。很顯然,如果用澳大利亞公制坐標網(AMG)的坐標進行野外定位,那麼,區帶號或圖幅號(1︰250 000或1︰100 000)和完整坐標(向東6位數、向北7位數)是必不可少的。這樣,數據既可以使用AMG坐標在一個遠景區尺度上來評價,也可以為了構建省際的數據集,輕易地轉換為十進制的經緯度。對于區域性或大陸尺度的分析,相同的數據可以很容易投影到另一個笛卡兒系統(例如,蘭伯特等角、等距圓錐等)。

  取自同一地點的若干樣品類型或觀察資料(例如,土壤地球化學、重力測量、地面磁測),不要在每個數據庫中存儲該點的位置信息,而要使各類資料的數據庫鏈接到一個通用位置表,使得該點永遠具有同一個位置坐標。數據庫中還應存儲對位置進行記錄和定位的方法及其精度。Ryburn等(1993)描述了早期開發的野外數據GIS分析系統。與此同時,Beams(1995)開發了類似的地表地球化學分析系統。對于歷史性數據,應當記錄標定原始位置使用的圖件版本,因為點數據在不同版本的圖件上可能不同。隨著NAVSTAR全球定位系統(GPS)的廣泛應用,空間點的準確定位問題並沒有必然地減少,實際上由于新類型錯誤的蔓延而可能增多,這些問題往往在數據集成時才顯露出來(Hazell等,1996)。

  對于屬性信息的存儲,GIS數據庫中的自由文本字段應盡量最少。自由文本字段在描述同一屬性時不可避免地具有拼寫錯誤和不一致現象。如果自由文本字段非常長,在適當時間內對其進行有效查找也很困難。數據庫結構需要很好地考慮,每一項目僅存儲一條用簡潔詞句描述的事實信息。可能的話,應建立標準化的下拉菜單表(或代碼)選擇項供填寫選擇,以避免拼寫錯誤。例如,對任何一位地質學家來說?quot;Mount Isa Inlier"、"Mt Isa Inlier"、"Mt.Isa Inlier"、"Mount Isa Inler"、"Mount Isa Block"、"Mt. Isa Orogen"、"Mnt Isa Geosynclin"和"MOUNT ISA INLIER"是同一個地質省單元,而對GIS來說則是8個不同的名稱。數字代碼系統將解決這一問題,具體地說,如果建立了數據輸入系統,當代碼被輸入時,詳細名稱將通過統一表格自動出現與輸入。

  假如要對GIS內的數據庫內容進行數學分析,那麼相應的信息應當嚴格數字化。特別是涉及礦床數據或原始地球化學數據的分析。例如,使用">"或"<"符號可以迅速從數字域轉化為特征域,但不能進行數學分析。如果在數據庫中列出礦床品位(如7克/噸),則品位必須為數字字段,計量單位為獨立的字符字段,並與標準化表格中的代碼相鏈接(避免出現"gms"、"grams"、"g."、"g"、"grammes"等表示一種計量單位)。

  將數據庫中數據與原始信息(如絹雲母或明礬石的存在)或解譯性信息(如低溫蝕變岩相)相結合也很重要(值得注意的是,在現代文獻中區分觀察數據和解譯數據常常是困難的。1980年以前文獻中有關Mount Isa 和Pine Creek GIS程序包的大多數資料,主要是基于填圖記錄資料、解釋注記和圖件標識等實際資料而不是解譯信息)。如果基于純"觀察"的數據被單獨保存和如此標定,那麼它就可以被定期地重新解釋為再度流行的"模型"。

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