探析矿产地质信息挖掘与评价系统

邓小俊

摘 要：随着科学技术的高速发展，雷达、红外、卫星等数据采集技术日臻成熟，空间数据挖掘技术也随之应运而生，是数据库和信息决策领域研究的重要方向。为实现矿产地质信息更有力充分的挖掘，拟将空间挖掘技术与GIS技术相结合，开发设计了一套新型的矿产地质信息挖掘与评价系统。笔者现就该系统的设计与开发过程进行了阐述与探讨！

关键词：矿产资源；信息挖掘；矿产评价；地理信息系统

前 言

随着计算机网络信息等技术的发展，当前矿产资源评价也由传统的人工找矿步入到现代信息找矿阶段，这是地质学上的里程碑式的发展。现代信息找矿，主要是通过深层次提取与综合地质、地球物理与化学、遥感等信息，对成矿元素进行分析与评价。在地质信息提取过程中，其信息还处在不断增长变化当中，其中包括各种动态的地质图件。与矿产资源评价的快速发展相比，地质信息的挖掘与利用还不充分，大量的地质数据仍停留在查询和检索阶段。在这种情况之下，空间数据挖掘技术顺势而出并得以快速发展，其主要是从大量、随机、模糊的数据中提取潜在的、有用的信息。

在地学领域，GIS技术得到广泛的发展与应用，然时代在进步，技术在发展，面对着海量的地质数据，原有GIS平台很难满足当前越来越大的数据的输入和处理以及信息的提取和分析等各种需求，迫切需要进行数据系统改革与创新。在本文当中通过组件式的GIS技术以及空间数据挖掘的技术，将地质、计算机科学以及信息管理等融于一体，在此基础上设计并开发出矿产地质信息挖掘与评价的系统。

1 系统的总体设计

1.1 系统目标

这一矿产地质信息挖掘与评价系统，以计算机网络为平台、GIS相关软件作为基础，通过组件式方法进行开发，通过计算机对矿产资源评价的图件与数据等进行传输，从而实现空间与属性两个层面的信息存储、挖掘、查询以及分析，为用户提供关于矿产资源预测的应用系统。这项系统其主要作用在于从海量地质信息当中挖掘到有用的、隐含的信息，为避免工作的重复投入，系统拟建立定量评价标准，通过成矿靶区的确立缩小资源勘查范围，使矿产资源的勘查与开发更具科学性，为矿产资源的勘查与研究提供辅助与指导。

1.2 系统开发环境

矿产地质信息挖掘与评价系统的开发，采用美国ESRI公司的ArcObjects組件技术，以微机Windows 2000和Windows XP系统为使用平台，采用Oracle数据库平台，利用用C#语言研制开发。

1.3 系统体系结构

矿产地质信息挖掘与评价系统体系结构由两个主要部分组成，如图1所示。

由图1可知：空间数据管理系统中的多工具模块，分别支配着对系统数据查询、删除、分析及管理等多项操作。矿产评价的系统当中，通过数据挖掘模块对数据信息进行挖掘，将有用信息进行提取，并对其进行相应的分析与处理。系统将根据评价信息，做出适合的评价模型的选择，这种综合评价结果往往更加精准。

2 空间数据库的建立

所谓的空间数据库指的是为空间数据提供数据模型、查询语言、存储与处理空间数据工具的数据库系统。数据库里通常存储着诸多与空间密切有关的数据，包括地图、遥感数据等，除此之外，空间数据库的另一大重要功能，便是能实现空间数据与属性数据的无缝对接与一体化存储管理。

数据库的合理设计是开发系统且系统能够顺利运行的一项关键因素。为了达到空间数据空间与非空间信息查询、管理与分析等目标，则在计算机上实现空间对象及其属性的联合操作即是空间数据库设计的基本思路，如图2所示。

2.1 图层的设计

图层的设计已成为系统功能的操作基础，GIS功能必须通过图层处理来实现。在图层设计中，每一个图层是由众多图元组成，而每个图元又包括位置资料和属性资料两方面，通常地，位置资料描述图元的地理坐标，属性资料描述图元的相关特征，位置资料与属性资料要分类存储好，以相同的识别码ID将位置与属性紧密结合起来。图元一般是通过点、线以及多边形来呈现空间上点、线以及区域的各项特征。

2.2 空间数据引擎

所谓的空间数据引擎是指一种介于应用程序与数据库管理间的中间技术，为组织管理GIS海量数据提供了极大的方便。空间数据引擎具有强大的空间数据查询、分析、管理能力，该引擎的应用能增强GIS系统的性能，完成空间数据的信息提取与存储。

2.3 数据库的设计

评价系统内容主要包括遥感数据、地质、地球物理资料及化学资料等，它们往往以图片或文字形式存储于计算机之内。数据库组织以图层为基础，在数据库信息提取中，为反映不同信息，通过图层叠加分析，构成新图层。与系统需求相结合，关系数据库相关系统对基础数据进行统一的存放和管理。另外，应用系统的数据库主要组成部分包括两个方面：图形数据库和属性数据库。前者主要包涵地层分布图、地质底图、岩体分布图、矿产图层、断裂构造分布图等；后者主要是大地构造的位置与类型、构造演化地层层序、矿产类型特征描述以及岩体特征描述等。

3 矿产地质信息挖掘与评价系统的功能

矿产地质信息挖掘与评价系统在功能上主要由三个基本部分组成，即空间数据库管理、空间数据挖掘、矿产资源评价。该系统具备数据挖掘、空间分析、矿产评价数据输入管理以及矿产综合评价等多种功能。系统的功能框图如图3所示：

由图3可得出，空间数据库记录地质、遥感数据、地球化学、地球物理及测试定量化等原始数据，由空间数据管理功能、空间数据分析功能、空间数据挖掘功能三部分组成。空间数据管理功能与分析功能主要用于对数据库数据进行浏览、处理和分析等；空间数据挖掘功能则是要从海量的数据库数据中，提取和综合那些隐含的、有用的信息，为矿产资源的勘查与研究提供指导。数据不同，其挖掘的方法也不尽相同，要做到具体情况具体分析。资源评价分析功能建立在空间数据库基础上，对区域矿产资源进行分析评价，结合空间数据分析结果，形成成矿靶区的确立。

（1）空间数据的管理：采取ADO数据库的访问技术，使得图形数据和其岁对应的属性数据建库能够实现，并且进行数据库相关数据的录入、编辑、查询、导出及维护等。

（2）空间数据的分析：多源数据采样、图像地理的坐标变换、多源图像叠置分析、最短路径的计算、缓冲区的操作等。

（3）空间数据的挖掘：采用科学的方法将空间数据进行分析与挖掘，发现那些隐含的、有用的空间规则与模式，并通过空间数据引擎实现空间数据与属性数据的关联，为矿产资源的评价提供一定程度的指导和有效辅助。

（4）资源评价功能：评价系统当中评价方法是其中重要的关键部分，其好坏直接影响到评价的结果，从而对下一步的工作方向也形成影响。对于评价系统而言，选择合适的评价方法，要结合系统最终评价目的与评价地区数据资料来决定。

（5）可视化功能：是数据库数据与评价分析成果的显示。通过三维数据体的方式对构造和重力以及航磁异常空间变化相关地理信息进行观察。

4 结束语

空间数据挖掘技术除了在矿产勘探、地理信息系统中的应用外，在交通控制、环境研究、图像数据库探测等领域也有着广泛的应用。当前，空间数据的挖掘技术和GIS技术互相结合组成新系统，朝着网络化、智能化、全球化的发展方向前进。矿产地质信息挖掘与评价系统的开发应用，将为矿产地质数据管理与矿产勘探开发提供科学的决策依据。

参考文献

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