矿产gis技术 矿产资源勘查中常用的技术手段
GIS技术在矿产资源管理中都能实现哪些功能?
GIS ( Geographic Information System) 是对地球空间数据进行采集、存储、检索、分析、建模和表达的计算机系统， 是集地理学、测绘遥感学、空间科学、信息科学、计算机科学和管理科学为一体的新兴边缘科学。
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在矿产资源评价过程中， GIS为地质学家提供了在计算机辅助下对地质、地球物理、地球化学和遥感等多源地学信息进行集成管理、综合分析及解释的能力， 成为改变传统矿产资源评价方法的有利工具。在矿产资源评价领域，不管是进行区域成矿系统的研究，还是确定矿床的有利靶区，GIS 不仅提供了多源地学信息进行集成管理的能力、灵活的查询检索能力，而且可在经验与模型的指导下，通过各种空间分析方法对与成矿有关的各种空间信息进行综合分析解释，确定成矿的有利地区。实践证明，GIS 技术的应用形成了新一代的矿产资源评价方法。 将其引入地质找矿行业是充分利用已有数据、提取潜在信息以及提高矿产资源预测水平的重要途径。
GIS 之所以能在矿产资源评价中广泛应用，是因为GIS为矿产资源评价提供了理想工具，GIS 有很强的综合多学科地学数据的能力，非常有利于矿产资源评价预测。它有以下一些特点：
(1) 先进的数据库和图库管理使得各种地学图件和地质数据的长期保存及修改变得更加容易。
(2) 能提供集成管理多源地学数据(地、物、化、探、遥的属性信息和空间信息) ，具有方便建立模型及进行空间模拟分析的能力，使数据的分析更有效和定量化。
(3) 提供多元信息快速准确叠加功能。利用GIS 的专题图层管理功能可以方便地完成多学科、多层次、多来源的图形叠加，从而大大减少图纸人工绘制繁重劳动，而且研究者可以根据自己的思路反复进行多次叠加自由组合。
(4) 快捷地完成空间信息查询、检索，既可以根据专题属性，如地质图层中检索岩浆岩地质体，又可以完成不同专题数据空间交互条件查询，如检索出某含矿地层中的矿床数等。
(5) 可以精确地统计各种地质体空间几何属性，如面积、周长等，这样可以定量地研究诸如地质体规模与矿产的关系等问题，这在以前定量预测中是难以实现的。
(6) 可以自动实现不同专题数据空间叠加分析，这样便可以解决既有地球化学异常，又处于成矿构造带的区域圈定问题。
(7) 利用DEM ，TIN 模型完成各种空间测量科学数据的可视化问题，可以方便地将成矿信息数据处理与GIS 可视化结合起来。 同时，GIS 能够保证成矿预测的过程可视化，能够保证成矿预测工作是“透明的”、可检验的；
(8) 提供高质量的、高分辨率预测成果图件。
GIS技术的发展趋势
GIS在资源环境领域的应用方兴未艾，从技术、地理信息、经济社会的需求等方面分析，在该领域有以下趋势及建议：
应用软件数据端口应有专门化，专业化方向发展，在同类型同方向的GIS数据交流共享方向提供适当的方便，以解决GIS数据来源和数据质量难以保证的问题。
结合国家信息化推进工作，以电子政务相关工程为基础，推动GIS在资源环境管理中的推广应用。
信息化建设已成为我国各级 *** 及企业的重要任务，GIS在以资源、能源、生产、资金等空间综合配置、优化组合为目的的信息化建设中，可以发挥应有的作用；结合相应的应用工程，推动GIS的发展；
应用往专业化方向发展，功能由通用管理功能转向资源评估、监督、跟踪分析等专业功能方向发展。
随着经济社会的发展，经济社会与资源环境之间的各方面的矛盾及问题逐渐暴露出来，这些问题在时间和空间上具有诸多的关联性，分析这些问题、提出合理的解决方案建议，需要功能更专业化的GIS软件系统支持；
支持多源、多尺度、多类型集成应用的软件平台工具的开发应用。
信息获取技术的快速发展和多源化趋势，要求资源环境方面的GIS应能够接收、处理及分析多种来源、多尺度的地理信息；
促进3S技术集成应用，推动专业技术及软件的发展，全球定位系统、遥感技术与GIS的集成应用已成为GIS软件发展的趋势之一，而这种应用的发展是在应用推动的基础上建立的，针对特定的应用领域的集成化的GIS将成为资源环境领域GIS的发展方向，也是系统与业务结合的需要；
开展专业应用系统开发建设，结合资源环境各领域的需求，开发多种专业化的GIS，如针对性生态保护区、生态功能区、地下水、生物资源等领域的专业性GIS软件与管理系统。
国内GIS现状和对策
地理信息系统技术是一门综合性的技术，它的发展是与地理学、地图学、摄影测量学、遥感技术、数学和统计科学、信息技术等有关学科的发展分不开的。
GIS的发展可分为四个阶段：第一个阶段是初始发展阶段，20世纪60年代世界上第一个GIS系统由加拿大测量学家R.F.Tomlison提出并建立，主要用于自然资源的管理和规划；第二个阶段是发展巩固阶段，20世纪70年代由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存储设备的使用，促进了GIS朝实用的方向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统在世界各地纷纷付诸研制，如美国、英国、德国、瑞典和日本等国对GIS的研究都投入了大量的人力、物力和财力；第三个阶段是推广应用阶段，20世纪80年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题，这个阶段涌现出一大批GIS软件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，Microstation等；第四个阶段是蓬勃发展阶段，20世纪90年代，随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为确定性的产业，并逐渐渗透到各行各业，成为人们生活、学习和工作不可缺少的工具和助手。
地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，虽然历史较短，但发展势头迅猛。
我国GIS的发展可分为三个阶段。
第一阶段从1970年到1980年，为准备阶段，主要经历了提出倡议、组建队伍、培训人才、组织个别实验研究等阶段。
机械制图和遥感应用，为GIS的研制和应用做了技术和理论上的准备。
第二阶段从1981年到1985年，为起步阶段，完成了技术引进、数据规范和标准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等环节，对GIS进行了理论探索和区域性的实验研究。
第三个阶段从1986年到2013年，为初步发展阶段，我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。
GIS研究逐步与国民经济建设和社会生活需求相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。
主要表现在四个方面：（1）制定了国家地理信息系统规范，解决信息共享和系统兼容问题，为全国地理信息系统的建立做准备。
（2）应用型GIS发展迅速。
（3）在引进的基础上扩充和研制了一批软件。
（4）开始出版有关地理信息系统理论、技术和应用等方面的书籍，设立了地理信息系统专业，培养了大批人才，并积极开展国际合作，参与全球性地理信息系统的讨论和实验。
在科技部等国家有关部门的大力组织和支持下，国产GIS基础软件开发工作取得了重要进展，出现了一批GIS高技术企业，开发出了较为成熟的国产GIS软件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的产业规模。
这些国产GIS软件以较高的性价比，打破了国外GIS软件对我国市场的垄断，有力促进了我国地理信息系统技术的发展。
这些年，GIS技术在我国得到了广泛应用，其应用面从传统的城市规划、土地利用、测绘、环境保护、电力、电信、减灾防灾等领域渗透到矿产资源调查、海洋资源调查与管理等各方面，取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。
当前，国家有关部门正逐步将GIS嵌入到电子政务系统中。
随着计算机和信息技术的快速发展，GIS技术得到了迅猛的发展。
GIS系统正朝着专业或大型化、社会化方向不断发展着。
“大型化”体现在系统和数据规模两个方面；“社会化”则要求GIS要面向整个社会，满足社会各界对有关地理信息的需求，简言之就是“开放数据”、“简化操作”，“面向服务”，通过网络实现从数据乃至系统之间的完全共享和互动。
下面我们从地理信息系统技术角度来讨论和分析当前GIS的相关技术及其发展趋势。
1.1 空间信息的获取、处理与交换地理空间数据是GIS的血液，构建和维护空间数据库是一项复杂、工作量巨大的工程，它包括：数据的获取、校验和规范化、结构化处理、数据维护等过程。
GIS处理的数据对象是空间对象，有很强的时空特性，获取数据的手段及数据的形式也复杂多样。
获取数据的基本方式有：野外全站仪平板测量、GPS测量、室内地图扫描数字化、数字摄影测量、从遥感影像进行目标测量和数据转换等。
这些获取技术已基本成熟。
同时，空间数据也具有很强的时效性，不同的空间数据必须进行周期不等的数据更新维护，空间数据库中数据的准确、及时、完整是实现GIS应用系统价值的前提基础。
空间数据维护往往涉及跨部门、跨行业的多种数据格式和多种数据类型的大量数据，提供有效的空间数据编辑更新手段是当前亟待解决的一个重要课题。
基于上述信息获取技术，在过去的二十年间，国家有关部委和行业部门已经积累了大量原始数字化数据和相应资料，建立了1100多个大、中型数据库以及大量的各类数字化地理基础图、专题图、城市地籍图等。
国家测绘局已经完成了全国l：100万、 1：25万基础地理空间数据库以及全国七大江河数字地形模型的建设，并启动了全国l：5万，部分省份1：1万基础地理空间数据库的建设。
这些基础数据有力促进了GIS技术的广泛应用，进而产生了大量的GIS数据。
但由于地理信息系统软件大多采用不同的空间数据模型，以及它们在地理实体上的认识差异，使得所积累的数据难以转换和共享（即使能够数据转换，也会产生信息的丢失），从而形成一个个新的数据孤岛。
制订数据交换的格式标准已成为大家的共识。
一些国家和组织已经在进行这方面的工作，并定义了一些数据交换标准，如SDTS，OpenGIS联盟制订的GML，另外一些公认的数据格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐渐成为数据交换的事实标准。
我国也在“九五”期间制定了地球空间数据转换标准。
但是由于人们对空间信息认识和研究成果的制约，还没有一个统一的地理数据模型，因此建立实用的数据交换格式和信息标准将是一个长期、复杂过程。
1.2 空间数据的管理空间数据的管理涉及到二个方面的内容：空间数据模型和空间数据库。
空间数据模型刻画了现实世界中空间实体及其相互间的联系，它为空间数据的组织和空间数据库的设计提供了基本的方法。
因此，空间数据模型的研究对设计空间数据库和发展新一代GIS系统起着举足轻重的作用。
在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象(要素)(Feature)的模型、场(Field)模型以及网络(Network)模型。
GIS基础软件平台的研制和应用系统的设计开发一直沿用这三种空间数据模型，但这些模型在空间实体间的相互关系及其时空变化的描述与表达、数据组织、空间分析等方面均有较大的局限性，难以满足新一代GIS基础软件平台和应用系统发展的要求。
主要表现为：（1） 仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓扑关系，且这些拓扑关系的生成与维护耗时费力；（2） 难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系；（3） 适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关系静态分布，难以有效地描述和表达空间实体及其相互间关系的时空变化；（4） 没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分布式“对象”处理等问题。
针对上述不足，时空数据模型、三维数据模型、分布式空间数据管理、GIS设计的CASE工具等研究已成为当前国际上GIS空间数据模型研究的学术前沿。
矿产资源储量空间数据库建设与维护中MAPGIS 应用实践
蒋洪明 李雪洁 肖 茜
（江苏省地质资料馆）
摘 要 利用馆藏地质资料信息对全省矿产资源储量空间数据库进行实时更新维护，是馆藏地质资料服务经济社会的有效途径之一。为了提高建库与维护工作的质量、效率以及加强技术交流，作者对江苏矿产资源储量空间数据库建设应用过程中，地质资料发挥的重要作用，以及利用 MAPGIS 技术采集矿体资源储量估算范围、水平投影图形拐点坐标的方法和步骤进行了总结阐述。
关键词 地质资料 MAPGIS 矿产资源 空间数据库
随着地质资料信息化的发展，对地质资料信息需求也在不断地提高。储量空间数据库建设与数据维护工作，是我省地质资料信息资源管理的一项重要内容。在促进地质资料深化利用过程中，地质资料为矿产资源储量空间数据库建设与维护，提供了重要的基础信息资源。通过地质资料提供的可靠数据信息来源，我馆以 MAPGIS 技术为基础，采用创新方法以及现代化信息系统技术，使矿产资源储量空间数据库数据得到了不断补充、更新与完善，实现了矿产资源储量空间数据库的动态管理，同时，也进一步加强了地质资料信息集群化产业化的发展。
1 储量空间数据库的建设与维护
随着信息技术在国土资源领域的应用发展，2003 年 10 月 14 日，国土资源部办公厅下发了《关于建立矿产资源储量空间数据库的通知》（国土资厅发 [2003]324 号），要求各省国土资源行政主管部门开展矿产资源储量空间数据库建设与日常维护工作，带动矿产资源储量科学化、规范化、标准化、图形化管理发展，促进矿产资源储量管理由传统的“以数管矿”向“以图管矿”新模式的转变，增加矿产资源储量信息对探矿权、采矿权和矿产资源规划等矿政管理工作的支撑力，进一步提高矿政管理现代化水平。此项工作的开展，拓展了馆藏地质资料服务经济社会的新途径。
1.1 矿产资源储量空间数据库建设
根据国土资源部下发的矿产资源储量空间数据库建设工作技术要求，矿产资源储量空间数据库建设，是通过提取地质资料信息，进行矿区矿产特征以及资源储量估算范围水平投影图形拐点坐标数据等相关信息的采集。
储量空间数据库建库的流程为：确定入库矿产地；收集矿区资料；矿区资料预处理分析，确定作为矿产资源储量估算水平投影的图件；圈定矿体资源储量估算范围水平投影图形，量算拐点坐标；采集矿区地质特征等相关信息；坐标数据与信息采集质量检查与订正；数据录入；数据录入质量检查与订正；提供利用。
1.2 矿产资源储量空间数据库维护
矿产资源储量空间数据库维护工作就是对新发现的矿产地，按建库工作流程，采集坐标数据与信息，填加入库；同时对已提供利用的矿产资源储量空间数据库在应用过程中发现的问题，进行检查、核实与更正，从而增强矿产资源储量空间数据库的现势性、准确性。
2 矿产资源储量空间数据库维护现状
矿产资源储量空间数据库建设与维护是一项长期、持续的工作。在工作应用过程中，发现存在着以下两个方面的问题。
一是矿产资源储量数据库中的矿产基本特征信息的数据采集，来源于汇交至我馆的地质资料报告中的数据，但在实际的工作过程中，仍然有大量的成果地质资料报告并未汇交至我馆。
二是在初期建库阶段，矿体资源储量范围水平投影图形拐点坐标，采用了人工直接在纸质矿区图件上丈量、读取数据、填写数据采集表；这一方法的弊端为采集的数据精度比较低，而且差错率也较高，大大增加了数据录入及校对工作的工作量，从而降低了工作效率。
3 MAPGIS 技术在矿产资源储量空间数据库建设中的辅助作用
针对储量空间数据库应用中存在的问题，我馆总结经验，研究方法，从而采取了相应的解决措施。矿产资源储量空间数据库建设是“以图管矿”思想的体现，其技术关键点是矿体资源储量估算范围水平投影图形科学、合理、准确地圈定，拐点坐标精准地量算。从建库工作流程和此项工作的技术关键点可以看出，矿体资源储量估算范围水平投影图形的拐点坐标精准量算工作环节，存在探索研究的空间与必要性。
为了提高矿体资源储量估算范围水平投影图形拐点坐标数据采集的精度与工作效率，江苏在矿产资源储量空间数据库建设过程中进行了探索研究，引入 GIS 技术，实现计算机自动、精准采集坐标数据，很大程度上提高了拐点坐标数据采集精度与工作效率，创建了矿体资源储量范围水平投影图形拐点数据采集新方法。
由于矿体是成矿地质作用形成的可开发利用的自然地质体，且形态多样，千差万别，其水平投影范围的平面形状亦是多样、各异。因此，人工量算其坐标点数据，费时、费力，且精度与效率都低。应用MAPGIS 软件的强大功能，可精确、快捷地采集拐点数据，并能自动生成坐标点数据。具体工作步骤如下。
3.1 MAPGIS 生成标准图框
打开 MAPGIS 投影变换模块，利用键盘生成矩形图框，根据需要填写上相应的参数。坐标系通常填写“国家坐标系”，它的起始代号根据原地质图相应的带号填写；标注选择为“公里值”；网起始值是公里网从哪点开始，以光栅图内图廓左下角 X 及 Y 值作为起始公里值，以内图廓右上角 X 及 Y 坐标作为终止公里值，单位选择“公里”。根据原图比例尺，填写网格间距，例如，原图比例尺为 1∶2000，则网格间距为 0.2，网格线类型选择“绘制实线坐标线”，通过以上设置，将生成所需要的标准图框。
3.2 生成 MSI 影像文件
在 MAPGIS 主界面上，通过图像处理模块，打开图像分析，在转换数据类型中选择要转换的光栅文件的类型（如JPG、TIF、BMP等），选择需要转换的光栅文件，然后指定转换后的MSI影像文件存放目录。在影像文件中，选定生成的 MSI 影像文件，打开“镶嵌融合”功能，选择“参照点 / 线 / 区文件”。为保证配准的精度，选取多个控制点，进行配准，每确定一个控制点后，影像图下方控制点 ID 就会依次出现控制点的 X、Y 坐标，然后通过校正预览，查看校正后的影像是否准确，影像完成校正后，对形成的校正影像文件进行保存。
3.3 拐点投影及坐标转换
在 MAPGIS 中，进入实用服务模块，选择投影变换下级目录用户数据点文件投影转换，将已知的坐标点文件（TXT 文本文件）导入进来。通过“用户投影参数”设置，输入投影相应的参数，根据要求，设置相应的文件类型。按要求完成“结果投影参数”的设置。其中，注意比例尺按需要投影的比例尺确定，投影带类型及序号应根据坐标确定，对“点图元参数”进行“子图号”的设定。设置完成后，将点保存，即形成了矿体资源储量估算范围水平投影图形拐点（含标志点）坐标表，见表 1。
新建一个MAPGIS项目工程，新建一个点文件，打开点编辑，根据属性标注释。然后再新建一个线文件，将点文件按属性标上的序号顺序，进行连接，按住 Ctr 键，点鼠标右键，线将自动闭合。通过其他文字及图的编辑功能，形成矿体资源储量估算范围水平投影图形，见图 1。至此，矿体资源储量估算范围水平投影图形拐点坐标计算机软件化采集工作完毕。
表 1 矿体资源储量估算范围水平投影图形拐点坐标表
图 1 矿体资源储量估算范围水平投影图
4 地质资料在矿产资源储量空间库中的作用
从矿产资源储量空间库建设与维护过程可以看出，矿产资源储量空间数据库建设核心任务是采集矿体资源储量估算范围水平投影范围的拐点坐标和矿区地质特征等相关信息进行入库。这两方面的重点信息均蕴藏在矿区地质勘查报告中。因此，收集到合格的矿区地质勘查报告是矿产资源储量空间数据库建设的前提条件。馆藏的矿区地质勘查报告均为通过评审、正式印刷汇交的地质报告；且通过了汇交验收，报告质量与权威性毋庸置疑，其文字内容的齐全性、数据的准确性、图件的精确性，为矿产资源储量空间库的建设提供了数据与信息来源与质量保障。
5 结语
利用馆藏地质资料，通过 GIS 技术在矿产资源储量空间数据库建设中的创新应用，江苏于 2004 年率先建设了全省矿产资源储量数据库，并提供全省矿政管理和基本建设等领域利用。同时根据有关要求，在已建数据库的基础上，不断补充、维护、完善，实现对空间数据库的动态管理。江苏地质资料馆持续应用在实践中自己创建的矿体资源储量范围水平投影图形拐点坐标采集方法，按年度维护与实时维护相结合的方式，开展全省矿产资源储量空间数据库维护工作。截至 2011 年底，全省矿产资源储量空间数据库中入库的矿区达 499 个，涉及 616 个矿产地，较好地维护了江苏矿产地信息的现势性与准确性，为全省矿业权设置、矿产资源规划、建设项目压矿审批等矿政管理工作提供了有力的支撑服务。
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