找矿用GIS技术 基于gis的地表采矿点景观视觉影响评价研究

遥感技术及GIS在资源环境方面的应用前景和认识？

RS(遥感)与GIS的结合在资源环境方面的应用是很多的。他们主要是结合起来集成一种监测或者应用系统平台（这种结合方式比较普遍）。以下给你列举了他们的一些具体应用。

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1、土地利用变化监测，通过对遥感图像的处理得到土地利用信息。

2、河流湖泊污染情况调研，实时查看污染程度同时制定方案。

3、海岸线变化情况监测，一般监测海岸线向大海的推进情况。

4、矿产资源调查，主要通过遥感的手段寻找分析矿物资源分布情况。

5、地质灾害的评估，对灾害情况的总体把握为拯救方案和重建方针提供科学依据。

目前的应用主要是以上几点，其中土地利用是最广泛的了。

GIS在地质学中的应用

石油和矿产勘查要求多种数据集进行综合分析。过去对数据存档、检索及迭加分析通常使用图件或表格数据,对比与综合要花费大量时间,遥感与GIS技术则为这些多源勘探数据综合处理提供了现代化手段。

在石油等矿产勘查时,地质学家首先要对各种地质图件、地球物理和地球化学数据、地震剖面以及遥感图像等数据进行综合分析,以便能清楚地了解各种不同数据集之间的关系。

地质数据通常也是由点、线、多边形三种形态构成的。点数据以地球化学分析数据最典型,它与某一特定的取样点有关;线数据可以是一条岩性分界线或一条断裂;多边形数据如某种岩类的出露范围。这些数据,有的采用图件形式,用颜色表示岩石类型(专题图),符号表示地球化学取样点位置,用等值线表示磁场测量值。许多地质数据还以报告、图形或实验室结果表格等形式提供。在GIS中,这些不同的数据集(如地球化学分析数据、航磁调查数据、地震数据、地质图和地形图以及遥感数据)经过数字化、编码、矢量到网格数据转换,产生连续或离散的数据集,存入建立起目标区的地质数据库,图13-1给出了地质地表数据的输入,分析和建库的过程。

在地质数据库中,地质数据按专题内容分层存贮,几何特征以图形图像表达,属性数据则记录在二维关系表中,两者为一对一或一对多的关系。于是,在这个数据模型的基础上,勘探工作区的所有地球物理、地球化学、岩石学及辐射场的数据都可以纳入数据库。一旦工作区的地质数据库被建立,地质学家便可以利用已有的专家(概念)模型来指导数据分析。例如,在石油勘探中,首先利用石油存贮条件与变量之间已知的物理、化学和地质联系来分析数据库提供的数据,对直接或间接与这些联系有关的数据进行分析、处理、生成各种派生数据。表13-1显示某工作区地质数据库中的原始数据和派生数据集。用这些数据所提供的信息来选定油气储藏有利地区。

如将重力和航磁数据叠合,有助于对基底形态的分析。又由于基底形态对沉积盖层构造发育有影响,因而据重力和航磁的一阶、二阶导数可推断出构造的总体特征。又如,基底隆起地区可能影响盖层构造特征,基底凹陷的地区沉积厚度较大,可能成为盆地的沉积中心。

图13-1 地质地表数据处理、分析及建库流程图

背斜构造是重要储油构造。是油气勘探数据库的重要内容。构造的向下延伸范围是一个最有价值的参数,目前的技术水平还难以确定。在数据库中,背斜用多边形表示,并以背斜轴为中心向下延展来定性表达背斜的地下影响范围。

断层对油气的生、储、盖都很重要。断层等密度图与线性体等密度图是用任一网格单元范围内断层/线性体出现的频数来定义的。用邻域分析法计的研究区内围绕每一象元的5×5象元阵列中断层出现的次数。结果图显示出断层/线性体密度。将断层等密度和线性体等密度图进行叠加,合成出一幅描述断裂密度的新图。对盖层断裂密度高值地区进行分析,判明它对区域油气运移和储集的具体作用。

表13-2给出某研究区域模型及其对应的权重,系统据此运行后生成一个新图像。图像的像元值等于各输入的权值求和,将它们进一步分段,便可以表达工作区中油气产出有利性的不同级别,最后圈出高概率产油区。

这种技术方法同样适用于其它矿产勘查、区域成矿预测,工程地质灾害评估与预测等。

GIS技术的引入可能极大改变地质学家的工作模式,使地学工作者面临的对多源地质数据的采集、配准、存储、分析、综合与检索工作,变得形象直观、灵活多样、快速准确,使各种地学模型的生成和发展,在技术上有了主要的支撑系统。

表13-1 原始和派生地质数据

表13-2 模型的输入与数字加权

GIS 技术

GIS技术可以为多种来源的空间信息数据采集提供地学知识与处理。空间数据是指描述“空间实体”的空间位置特征与专题属性的数据，通常包括不同来源和形式的遥感数据、地形图数据、专题图数据、野外采样数据、统计调查数据等。

广西壮族自治区农用地分等是在掌握全自治区农用地数量与分布的基础上，借助于地理信息系统和计算机技术，对农用地的质量进行全面、科学、综合的评价，为提高农用地管理提供依据。工作中主要利用MapGIS软件强大的图形编辑功能、数据库管理功能和空间分析功能，科学量化农用地数量、质量和分布，形成数字化的各类农用地分等工作底图，对全自治区农用地进行综合分析、评价，提高了分等结果的准确性和精确性。广西壮族自治区农用地分等采用的信息系统是以MapGIS软件为基础平台，结合Excel电子表格和Access数据库等软件，根据该自治区农用地分等的技术路线，对MapGIS软件进行局部的二级开发，保证了广西壮族自治区农用地分等信息系统的结构完整和功能齐全，建库方便、快捷。

（一）资料整理与图件准备

将资料整理录入计算机，对资料数据进行综合核实，剔除不符合实际的特殊的极值，为入库做好准备。图件的准备工作包括工作底图的准备和其他专业要素图件的准备。图件比例尺要满足农用地分等精度要求，图上内容要素齐全、图面清晰，满足扫描矢量化要求。

（二）工作底图的入库（数字化）

具体工作过程中，采用各县（市、区）1∶5万～1∶10万的土地利用现状图作为工作底图，用扫描仪将工作底图资料进行灰度扫描，以栅格形式存贮于图像文件中（例如TIFF格式），在MapGIS软件编辑功能下，经过图像黑白转换，进行矢量化，转换成矢量数据，把点、线分层存入，成为线文件或点文件，再进行点、线、面的编辑，然后把编辑好的图形文件进行光栅处理，输出图件校对。其中，图形编辑包括对点、线、面3种图元的空间数据和图形属性进行编辑。首先，对已经矢量化好的图形文件（线文件或点文件）进行参数设置（即分层设置、线形设置、符号设置、区颜色设置），编辑点、线属性结构；然后，对图形数据进行自动拓扑处理，经过建立拓扑关系的图形，每个区域赋予属性并自动控制为区域填色。根据图件的用途，可以更改区域参数及属性。

（三）分等单元图的编制

根据分等评价单元的基本要求和单元划分时应遵循的原则，结合广西壮族自治区区域内地貌类型多样、地形复杂、土壤类型异常明显，呈垂直分带性、农用地分布零碎等特点，采用叠置法将同比例尺的土地利用现状图（工作底图）与地形图、土壤图叠加，手工划分分等评价单元，并按行政区划编号。

在已经编制好的各县（市、区）分等评价单元图上，进行农用地分等单元图数字化，即将划分好的分等评价单元的手工图作为作者原图，在已经数字化的同比例尺土地利用现状图上，采用MapGIS在图上进行点图元编辑。然后，在图形编辑菜单中打开区属性编辑栏，根据单元编号所在的区域（即面域），输入单元编号，编辑单元区属性（即分等单元属性编辑），使单元编号成为图、表链接的关键字段，完成分等单元图件数字化。

（四）编制单元因素分值

以手工划分的分等评价单元图为工作底图，按照广西壮族自治区农用地分等所确定的分等因素图逐一套合分等评价单元，读出该评价单元所应有的因素分值，即计算单元因素分值，对照“指定作物－分等因素－自然质量分”关系表，将分等因素分值转换成分等因素自然质量分，再把各分等评价单元的自然质量分录入计算机，编制分等单元分等因素自然质量分值表。

（五）分等评价单元的自然属性和经济属性入库

将分等评价单元自然质量分值表以Excel格式录入计算机，成为电子表格文件，即分等评价单元的自然属性入库。分等评价单元的经济属性指单元的土地利用系数和土地经济系数，是将有关资料在电子表格上按指标区进行汇总计算得出，根据规程要求划分土地利用等值区和土地经济等值区，将各分等评价单元所处的土地利用等值区的值与土地经济等值区的值读出并录入分等评价单元自然属性表，再在计算机上对电子表格进行分析，计算出各类等指数，完成分等评价单元的自然属性和经济属性入库，把Excel电子表转到数据库存为DBASE格式文件。

（六）建立农用地分等数据库

将编辑好的分等单元图形属性的数据文件与数据库中的分等单元自然属性和经济属性质量分值电子表（DBASE格式）数据文件，根据关键属性字段（分等单元编号）挂接，即把已经存在的图形属性信息和空间数据库中的自然属性和经济属性信息用关键字段链接起来，使图、表合一，成为统一的空间数据库。这样建立起来的农用地分等数据库，可以把图形属性数据和空间属性数据库的采集并行，便于图、表的修改，即对表格进行修改，就能使图形自动完成更改，提高成图的工作效率和精度。在计算机系统软件属性管理菜单中，根据属性赋参数栏，对各种农用地分等因素值、分等指数参数值规定一定范围域，给范围域设置颜色参数，完成颜色参数设置后，农用地分等信息系统自动给数据图形的值域赋予颜色，进行农用地的各种因素图件和等别图件的制作，并根据系统内的条件生成点文件，把区域属性转换成等别号，图形上注解等级信息，由此完成广西壮族自治区农用地分等数据库的建立。

（七）农用地等别面积的汇总统计

根据等别图图形属性数据文件，在MapGIS软件实用服务功能上，打开投影变换菜单，点击工具栏，在属性生成文件文本目录下，打开图元文件，由图形属性库（各单元图形属性）生成文件，存为TXT格式的报表文件，再由TXT文件转为Excel电子表格，进行分等面积汇总。由图形属性文件转换成的Excel电子表格文件，保留了农用地各单元的属性，例如，乡（镇）、村、地类号、单元号、等别、面积等。在此基础上分村汇总等别面积，并结合各县（市、区）土地利用现状变更台账数据，进行单元面积平差。经过平差的农用地单元面积，分村、乡（镇）、县（市、区）、全自治区4级，在计算机上进行等别面积汇总统计。

勘查技术方法

砂岩型铀矿的形成受控于古气候、古水文地质条件、地层结构、岩石地球化学类型、新构造运动、层间氧化带(或古河道)、铀源条件等诸多因素。因此，应以地质、地球物理、地球化学异常为突破口，选择行之有效的现代勘查技术方法进行小比例尺到大比例尺的选区勘查。对于砂岩铀矿现代的勘查技术方法，韩绍阳等(2004)进行了较好的综述，现概括如下。

一、高分辨率遥感技术

利用高分辨率遥感技术可获得产铀盆地地下水补、径、排体系，蚀源区、断裂带及斜坡带等影像特征;可建立大型铀成矿区域的大地构造环境、背景遥感影像特征。

二、GIS技术

GIS提供了在计算机辅助下对地理、地质、地球物理、地球化学和遥感等多信息进行集成管理、有效综合与分析的能力。应用GIS对铀资源进行评价，具有如下优点:①合理、有效的空间数据库管理大大提高了铀资源评价效率;②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;③系统软件为物化探数据的空间可视化创造了条件，使评价更直观;④空间分析方法使成矿信息的综合更加合理;⑤系统软件大大提高了生产单位的制图效率;⑥所建的数字数据库可反复使用。

三、水化学方法

利用水化学方法可获得含矿层水中的溶解氧、硫化氢及pH、Eh值，可以寻找层间氧化带、氧化-还原过渡带及还原带;测量含矿层水中的铀、镭、氡、氦及其他与铀相关的伴生元素可以确定找矿目的层的含铀性。

四、现代地球物理方法

随着地球物理探测技术的改进与发展，重磁法、航空(或车载)γ能谱测量法、电磁成像技术和地震勘探等现代地球物理技术被广泛应用于砂岩铀矿勘探中:①利用重磁法可分析盖层结构，基岩的起伏形态、埋深及基底构造。②利用航空γ能谱测量可在很短时间内获得大面积精度均一的测量资料;车载γ能谱测量方法同样具有测量速度快、探测精度高等特点，很适合在干旱、半干旱的中新生代产铀盆地内开展，又可在不宜进行航测的边境地区进行工作。③利用电磁成像技术(TEM和EH4)可查明对铀成矿有利的砂体规模及其空间展布;查明工作区的隔水层及其厚度;查明工作区断裂构造及其产状特征;查明工作区基底的埋深及其起伏情况;根据电阻率测量剖面，结合地质资料，可辅助分析盆地的沉积相。④地震探测技术可以确定产铀盆地基底的埋深，提供构造基础图件和更多的盖层细节信息。

五、砂岩型铀矿定位方法

目前，在进行砂岩型铀矿定位中卓有成效的方法是自然电位测量法、深穿透地球化学方法、氡气测量、综合测井和弱信息提取技术。

自然电位测量可以快速确定层间氧化带砂岩型铀矿的氧化-还原过渡带。深穿透地球化学方法是通过测量地表疏松沉积物中金属活动态和地气中超微量金属元素的含量，进而圈定异常，预测铀矿床(王学求，1998)。氡气测量技术主要是基于Rn的迁移和地气理论来提取深部铀矿化信息。综合测井技术可获取岩石的天然放射性、密度、电阻率等地球物理参数及确定岩石孔隙度、渗透率、泥质含量等，为砂岩型铀矿储量计算和评价提供必要的参数，也可对沉积构造环境、层序地层及沉积相等进行研究。通过实用的数据(如航磁、航放)综合解释方法和弱信息提取技术，可直接定位砂岩型铀矿床的空间位置。

总之，在中小比例尺铀资源战略选区阶段，适宜采用效率高、费用低的遥感技术、航空物探技术，同时可开展重力测量和水化测量。尽量收集工作区的相关地质资料，根据现代砂岩型铀矿的成矿理论，基于GIS软件平台进行多源信息的综合分析，圈定有成矿远景的地段(韩绍阳等，2004)。在大比例尺预测阶段，对所圈定的远景区内可开展综合物化探工作，如自然电场、电磁成像技术(TEM或EH4)、控源音频大地电磁(CSAMT)、高分辨率浅层地震、氡气测量及化探等，在完成物化探综合解释后，配合钻探和综合测井技术圈定矿体，并进行资源量评价。