本站原创【摘 要】GIS（地理信息系统）是一种特定的十分重要的空间信息系统.作为地学领域的信息系统,GIS的空间分析成为成矿预测强有力的工具,依据地质数据,结合传统的成矿预测方法,建立成矿分析模型,从而对矿产资源进行全面评价.通过对已知地质信息的量化与转换处理,并借助空间分析及地质数理统计功能完成对矿产资源的预测和圈定.
【关 键 词 】GIS；成矿分析模型；空间分析；地质数理统计功能；矿产资源预测
引言
矿产资源的形成是一个漫长的地质过程,其形成和分布具有一定的空间位置.作为管理空间数据的信息系统,对矿产资源的勘探、开发、管理等方面提供了巨大的便利性.使得人类在矿产勘探中走向数字化.最显而易见的应用便是在区域地质调查中的应用,GIS已经成为不可缺少的工具,从对数据的采集,加工处理到后期入库成图都离不开GIS技术的支持.国内利用GIS进行矿产资源评价始于90年代中期,中国地质调查局、大专院校及研究部门,运用GIS技术在全国一定范围内开展了矿产资源潜力评价的试点工作,初步研制出基于GIS平台上的矿产资源评价辅助决策系统,并对部分矿种实施了资源潜力评价和成矿规律研究.目前,用于各行业的GIS软件主要包括ARC/INFO,ARCVIEW,MAPINFO,MAPGIS等.它们的功能日趋完善,特别是空间分析功能.GIS软件支持多种类型数据和多种数据库,这些功能对地学多源信息成矿预测具有十分重要的作用[1].
1.GIS系统中空间分析方法概念及分类
空间分析是地理信息科学的重要组成部分,也是评价一个地理洗洗系统功能的主要指标之一.空间分析的根本目的,在于通过对空间数据的深加工或分析,获取新的信息.因此,关于空间分析的定义可以这样表述：空间分析是基于空间数据的分析技术,它以地学原理为依托,通过分析算法,从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息[2].空间分析技术正是以地学原理为依托,通过GIS运算,提供空间决策信息.
“空间分析”概念的提出主要是指应用统计分析的定量手段,分析点、线、面的空间分布模式,后来逐渐强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析,运用运筹学、拓补学和系统论等,定量分析能力不断加强[3].
从宏观上划分,空间分析可以归纳为以下3个方面：
（1）拓扑分析：包括空间图形数据的拓扑运算,即旋转变换、比例尺变换、三维及三维显示、几何元素计算等.
（2）属性分析：包括数据检索、逻辑与数学运算、重分类、统计分析等.
（3）拓扑与属性的联合分析：包括与拓扑相关的数据检索、叠置处理、区域分析、领域分析、网络分析、形状探测、瘦化处理、空间内插等 [4].
2.GIS在矿产资源评价中的应用
为了使GIS技术在地质找矿中能够发挥更大作用,国土资源部制定了“资源评价规划工作中地理信息系统工作细则”、“数字化地质图图层及属性文件格式”、“GIS图层描述数据内容标准”、“物化探异常数据文件格式”、“固体矿产矿点（床）地质数据文件格式”等规范标准[3] .在此基础上,国土部下发文件,构建1：20万数字地质图数据库、大中型矿产数据库和钻孔数据库等生产任务[5] .
大量的地质、地球物理、地球化学、遥感信息通过数字化进入GIS系统后,这些空间数据就可以长期保存起来,这就保障了矿产资源评价可以动态地、经常性地开展.GIS系统强大的空间分析功能更是处理矿产勘查中数据的有力武器.通过对空间实体（地质体、地质现象、矿产实体）及相互关系（如空间实体的关系运算、BUFFER分析、叠置分析等）而达到类比预测的目的.
2.1 找矿的统计异常确定方法及原理
随着计算机技术的发展及人们对地球化学数据分布特征的认识,发展了多种计算探矿异常下限的方法,如移动平均法、趋势面法、克力格法、累计频率法和均值加标准离差法等.对于不同矿床的成矿异常探讨不同方法以获得异常下限之间的区别及意义.
1传统统计方法：传统计算异常下限的方法是建立在数据符合正态或对数正态分布基础上,求出背景值和标准离差计算异常下限.对于不符合正态分布情况,则一般先进行迭代处理,采用>X+3S及 2稳健估计法：对偏态分布的数据建立更优的数学模型以使估计更为稳健.在稳健估计学中,位置（location）及尺度（scale）的估计是两个基本,相当于统计学中的均值与均方差. 2.2找矿信息的量化与转换 GIS可理解处理的形式主要指将成矿信息用具有空间拓扑关系的点、线、面及相应的属性描述的图层表示.地球物理（重力、航磁等）、地球化学、遥感信息经一定的数学方法处理,得出或推断出与成矿有关的图形信息.对于地质信息,通过GIS提供的属性检索、空间信息的量算以及叠加、缓冲等空间分析功能,可帮助完成从地质信息提取成矿信息的过程. 以GIS为基础的矿产预测重点研究对多个专题关系进行综合分析的常用方法有布尔逻辑、代数方法、贝叶斯、模糊逻辑和神经网络法.布尔逻辑和算术方法最好在矢量GIS中实现,也可在栅格或四分树系统中实现.其余三种方法最好在栅格或四分树GIS中实现,虽然也可在矢量型GIS中实现,但性能会受到较大的影响. 2.3 GIS成矿预测的异常 GIS应用于成矿预测,主要是借助其功能对地质异常进行分析,对成矿可能地段、找矿可行地段和找矿有利地段的圈定[7],通过各种地质异常（断层,地层、岩浆岩、物化探异常等）分析和已知矿床（点）的关系,通过统计分析,计算异常和矿点的关系,断裂影响带的半径等,从而研究其空间相关性.根据找矿有利度,可以产生新的数据层,通过GIS的空间分析叠加功能,圈定成矿预测区. 而后构建GIS成矿空间预测模型,圈定找矿地段,综合不同地质信息、找矿信息、进行融合,筛选,匹配,叠加等.最后,通过找矿证据层的数据叠加,生成新的数据层,圈定成矿预测区域. 2.4 GIS在成矿预测中的实现方法 矿产资源的圈定需要依靠各种地球物理和化学的手段,其中地球区块异常的圈定是成矿预测的首选目的.在相同或相近的地球地质成矿环境中应该会有相同或相近的成矿类型和数量.随着GIS和3S技术的不断发展和地学工作的深入,还有已获得的大量的多源地学信息,如地质、地球物理、地球化学和遥感等资料[8].如何从众多的资料中提取有用信息进行综合分析达到矿产资源预测的目的,一直是地学界探索的课题. 关于地质弱异常的增强和提取方面,通过局部场和区域场的分离把剩余异常的弱信息突出,压制区域场的影响一直是航磁测量中常用的方法.同时还有趋势分析、滑动平均、向上延拓、求垂直导数等方法. 在砂岩型铀矿的勘测过程中,岩石的碎屑中伴随着一定数量的磁性矿物的富集.通过对对ΔT异常进行化极处理,磁异常的弱信息进行增强在数据窗口内计算磁场的水平梯度和垂直梯度（即一阶水平导数与垂直导数）的乘,,构成滤波器.计算每一测点的滤波系数Mj. Mj给出的是总信号功率的量,,具有增强弱信号的作用.从而突出弱异常,压制干扰背景[9].通过对铀矿化区磁异常航磁化极异常到航磁剩余异常增强的应用,分离了背景值和成矿异常值之间的信息,突出了铀矿异常区范围,缩小了预测的成矿远景靶区.从而降低勘探风险,有助于提高找矿的成功率 3.结语 地理信息系统（GIS）已被广泛应用于地学领域,在地质工作中很多单位利用GIS进行数字化填图、地质矿产资源预测与评价、矿产资源规划与管理等.将GIS应用于地质工作,既减轻了地质工质量,提高了工作效率,也为地学的数字化、信息化发展提供了广阔的舞台.众多的GIS软件――ArcGI,, MapInf,, ErMaper,drisiEndas, Erda,,Genamap,Span,,Tigris及国内推出的MapGIS,SuperMapGIS等各具其特点与功能,怎么写作于信息科学技术高度发展的今天必将为地质学的发展提供无限的空间.