基于 GIS的大兴安岭矿产预测信息提取研究

肖中文,乔金海

(1.吉林省水利水电勘测设计研究院,吉林 长春 130012;2.北京大学 造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京 100871)

基于 GIS的大兴安岭矿产预测信息提取研究

肖中文1,乔金海2

(1.吉林省水利水电勘测设计研究院,吉林 长春 130012;2.北京大学 造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京 100871)

分析地质、物探及遥感成矿预测原理,提出地质、重力、遥感控矿标志表达模型。在基于 GIS原理与方法的基础上,系统地论述多源矿产预测信息的提取方法,实现地质、重力、遥感自动化信息提取。以内蒙东部中大比例尺矿产预测项目为例,运用文中提出的矿产预测信息提取方法,取得预期效果。

多源信息;矿产预测;信息提取;GIS

矿产资源评价早期应用大多数是借助于栅格图像综合叠加布尔运算功能,来研究勘查综合信息与矿产的关系[1],后来随着 GIS技术的成熟,利用其空间分带性分析功能从多源数据中提取找矿信息,研制出基于栅格数据结构 GIS多源信息综合评价系统。经过找矿反复实践和检验,综合信息矿产预测理论及其方法体系在矿产预测中已证明行之有效[2],对生产有较好的帮助和指导作用,但其传统的工作模式已落后于现代信息技术手段,为改变这种状况,本文基于 GIS提出矿产预测信息提取及定量化方法,实现矿产预测信息提取的自动化及信息形式的自动转化。

1 矿产预测信息提取方法

本文结合 GIS将预测单元与多源地质信息进行空间分析,提取矿产预测信息。主要针对地质、物探、遥感信息三方面信息进行提取。

1.1 地质信息提取

地质信息解译主要考虑了4个方面:建立预测模型、地质代码匹配、分类模型匹配、生成矿化密集区[3]。所以本文最终将解译结果空间信息库,分为3个不同层次设计:仅地质体中含矿点的岩性的地质体集合;地质体中与含矿化岩性完全相同的所有地质体集合;地质体中与含矿化岩性类型相同的所有地质体集合。然后利用 GIS将预测单元分别与不同层次空间信息进行空间叠加分析,依据“地质体岩性”[4],将单元内包含的所有“地质体岩性”面积和个数,提取出来,转化为定性数据,用0/1表示有/无,实现流程如图1所示。

1.2 物探信息提取

物探数据处理采用的是频率域位场转换,信息解译考虑了4个方面:网格化处理、位场转换、轴线提取、水平关联与垂向关联[5]。

图1 空间信息提取实现流程

以重力线性构造上延一层为例叙述空间信息提取的成果,利用 GIS空间分析进行线性构造上延一层与地质单元的空间叠加分析,提取变量,如表1所示。

表1 重力线性构造上延一层信息提取结果

1.3 遥感信息提取

遥感信息提取包括铁染蚀变和羟基蚀变,同时对遥感蚀变信息解译后的结果影像数据进行处理。通过研究遥感蚀变信息定量化信息提取,提出蚀变信息控矿标志,形成地质变量。

1)数据处理。首先进行蚀变强度等级划分,本文进一步对蚀变信息进行定量化研究,建立空间信息库,将矿化蚀变强度等级细化为7个等级,见表2。

表2 矢量化遥感矿化蚀变强度分级

然后进行遥感多景合并的边部处理。由于遥感影像重叠部分面积可达1/5景,所以把重合部分进行空间叠加分析,保留各种情况,逻辑运算后取蚀变强度最大值。

2)蚀变信息提取。对铁染蚀变信息和羟基蚀变信息进行空间叠加分析,得到整个工作区的蚀变信息。工作流程如图2所示。

图2 遥感蚀变信息提取流程

3)遥感构造信息提取。利用 GIS空间分析功能,将线性构造信息,环形构造分别与预测单元进行空间叠加分析。线性构造信息提取的成果表达,见表 3,表 4。构造、构造格架图等,反应区域重力场空间的内涵信息,是直接或间接的找矿信息。

表3 遥感线性构造变量提取

表4 遥感环形构造变量提取

3)遥感解译建库。本次遥感解译数据采用Landsat ETM多光谱遥感图像,分为三景,覆盖全区1∶20万标准图幅7幅。通过对研究区遥感数据处理,为找矿靶区提供有用的线性、环形遥感构造控矿标志和矿化蚀变信息为目的,建立遥感空间信息库。提取的蚀变信息影像数据文件,见图3,进行一系列处理(包括:镶钳配准、矢量化处理、属性建库),处理结果见图4。将提取的遥感线性、环形构造按不同的构造走向和不同性质的环形特征建立属性库。

2 应用案例

本文研究区在内蒙古东部大兴安岭南段,东经:117°00′～121°00′,北纬 :44°00′～45°20′范围内。数据包括7幅20万地质图和其它现有的地质、重力、化探、遥感、矿产等方面资料。

2.1 建立空间信息库

1)地质解译建库。建立地层分类库,按照地质体的基本类型,全区地层共划分为8类:早元古宝音图群(老变质岩);石炭系下、中统;二叠系上、下统;三叠系上统;侏罗系下统;侏罗系中统;侏罗系上统;白垩系下统[6]。

建立地层控矿库,区内出露地层有元古代、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第四系。按地层分类库中各地层不同时期、不同岩性对不同成矿系列的成(控)矿作用,应用库中各地层与金矿矿化密集区和异常密集区的空间分布相关关系,从地层分类库中提取建立地层控矿库。

建立岩体分类库,全区岩浆岩共划分为12类:石炭系中性、二叠系酸性、二叠系中性、二叠系基性、二叠系超基性、三叠系酸性、侏罗系酸性、侏罗系中性、侏罗系基性、白垩系酸性、白垩系中性、白垩系基性。

建立岩体控矿库,按岩体分类库中不同时期、不同岩性对不同成矿系列的成矿作用,从岩体分类库中分别提取各时代的酸性、中性、基性、超基性岩体成矿信息,建立岩体控矿空间信息库[7]。

2)重力解译建库。本次成矿预测物探数据只有重力资料,重力解译的所有结果,包括所有重力平面场、剩余场、水平一阶导数场、垂向二阶导数场及各种构造解译结果图,统称为重力解译空间信息库。库中可直接用于物探解释和结合地质、遥感综合解译,带有属性库的各种矢量图形文件,表达结果线环

2.2 研究区信息提取

利用上述矿产预测信息提取方法,进行信息提取,并将数据进行变量筛选,定性化,信息合并,最终转换成多元统计方法要求的数据格式,以便利用多元统计方法对提取地质变量进行分析,完成研究区进行成矿预测。由于提取的地质变量比较多,这里只列出一部分,见表5～7。

表5 地质地层成矿信息

表6 遥感成矿信息

表7 重力成矿?信息

3 结 论

本文在基于 GIS原理与方法的基础上,论述多源矿产预测信息的提取方法,取得的成果总结如下:

1)分析地质、物探及遥感成矿预测原理,提出了地质、重力、遥感控矿标志表达模型。

2)提出了地质、物探、遥感信息提取的处理方法,对遥感蚀变信息进行了定量化研究,建立遥感蚀变控矿标志表达模型。利用 GIS强大的数据处理和空间分析提取地质变量,实现了自动化提取,提高了效率及精度。

3)运用本方法在内蒙东部中大比例尺矿产预测项目中进行地质、物探、遥感信息提取,取得了良好的效果。

[1]HARRISD.P.M ineral resource assessment-perspectives on the past and p resent and speculation on future direction.Nonrenewable Resources,1995,4(3):213-232.

[2]李晓池,M ills E.G,Burcher S.E.GIS在地质学中的应用[J].地学前缘,1995,2(2):236-243.

[3]肖志坚.应用 GIS进行矿产资源评价现状及技术方法研究方向[J].新疆地质,2000,18(2):198-187.

[4]王自杰,赵鹏大.基于 GIS的智能辅助矿产预测系统研究[J].现代地质,1997,11(3):339-353.

[5]余生晨,叶水盛,刘光胜,等.利用地理信息系统(GIS)进行综合信息矿产预测预测[J].世界地质,1996,15(3):92-96.

[6]张建光,游丽君,秦举礼,等.利用 GIS空间分析功能进行矿产资源评价的方法研究[J].物探化探计算技术,1997,19(3):283-286.

[7]王于天.综合信息矿产预测研究的新进展[J].吉林大学学报:地球科学版,1989(1):

[8]烙玉霞,陈焕伟.遥感图像的特征提取与选择研究[J].研究与开发,2002,3(2):22-26.

Research on extraction of forecast information for m ineral in Daxinganling District based on GIS

XIAO Zhong-w en1,Q IAO Jin-hai2
(1.Jilin Province Water Resource and Hydropower Consultative Company of P.R.China,Changchun 130021,China;2.Key Laborato ry of O rogenic Belts and Crustal Evolution,Education M inistry,Peking University,Beijing 100871,China)

Analyzing metallogenic p rediction theo ry based on geological,geophysical exp loration and remote sensing(RS),the paper p resents metallogenic p rediction exp ression model.Based on GIS p rincip le,the paper p resents a method that transfo rm s spatial info rmation including geology,geophysics and RS into geological variables in o rder to establish variable tables automatically.During the p roject of middle-large scale metallogenic p rediction in the east of Inner Mongolia,w e have achieved the satisfacto ry effect by emp loying the method p resented.

synthetic information;metallogenic p rediction;information extraction;GIS

P208

A

1006-7949(2010)06-0048-05

2010-09-14

肖中文(1953-),男,高级工程师.

[责任编辑张德福]