探析礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)

鄧小俊

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，雷達(dá)、紅外、衛(wèi)星等數(shù)據(jù)采集技術(shù)日臻成熟，空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也隨之應(yīng)運(yùn)而生，是數(shù)據(jù)庫和信息決策領(lǐng)域研究的重要方向。為實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)地質(zhì)信息更有力充分的挖掘，擬將空間挖掘技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)設(shè)計(jì)了一套新型的礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)。筆者現(xiàn)就該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程進(jìn)行了闡述與探討！

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)資源；信息挖掘；礦產(chǎn)評(píng)價(jià)；地理信息系統(tǒng)

前 言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息等技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)也由傳統(tǒng)的人工找礦步入到現(xiàn)代信息找礦階段，這是地質(zhì)學(xué)上的里程碑式的發(fā)展。現(xiàn)代信息找礦，主要是通過深層次提取與綜合地質(zhì)、地球物理與化學(xué)、遙感等信息，對(duì)成礦元素進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。在地質(zhì)信息提取過程中，其信息還處在不斷增長(zhǎng)變化當(dāng)中，其中包括各種動(dòng)態(tài)的地質(zhì)圖件。與礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的快速發(fā)展相比，地質(zhì)信息的挖掘與利用還不充分，大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)仍停留在查詢和檢索階段。在這種情況之下，空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)順勢(shì)而出并得以快速發(fā)展，其主要是從大量、隨機(jī)、模糊的數(shù)據(jù)中提取潛在的、有用的信息。

在地學(xué)領(lǐng)域，GIS技術(shù)得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用，然時(shí)代在進(jìn)步，技術(shù)在發(fā)展，面對(duì)著海量的地質(zhì)數(shù)據(jù)，原有GIS平臺(tái)很難滿足當(dāng)前越來越大的數(shù)據(jù)的輸入和處理以及信息的提取和分析等各種需求，迫切需要進(jìn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)改革與創(chuàng)新。在本文當(dāng)中通過組件式的GIS技術(shù)以及空間數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)，將地質(zhì)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及信息管理等融于一體，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并開發(fā)出礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)的系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

這一礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)、GIS相關(guān)軟件作為基礎(chǔ)，通過組件式方法進(jìn)行開發(fā)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的圖件與數(shù)據(jù)等進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)空間與屬性兩個(gè)層面的信息存儲(chǔ)、挖掘、查詢以及分析，為用戶提供關(guān)于礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)的應(yīng)用系統(tǒng)。這項(xiàng)系統(tǒng)其主要作用在于從海量地質(zhì)信息當(dāng)中挖掘到有用的、隱含的信息，為避免工作的重復(fù)投入，系統(tǒng)擬建立定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過成礦靶區(qū)的確立縮小資源勘查范圍，使礦產(chǎn)資源的勘查與開發(fā)更具科學(xué)性，為礦產(chǎn)資源的勘查與研究提供輔助與指導(dǎo)。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)，采用美國ESRI公司的ArcObjects組件技術(shù)，以微機(jī)Windows 2000和Windows XP系統(tǒng)為使用平臺(tái)，采用Oracle數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，利用用C#語言研制開發(fā)。

1.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由兩個(gè)主要部分組成，如圖1所示。

由圖1可知：空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的多工具模塊，分別支配著對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢、刪除、分析及管理等多項(xiàng)操作。礦產(chǎn)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)當(dāng)中，通過數(shù)據(jù)挖掘模塊對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行挖掘，將有用信息進(jìn)行提取，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的分析與處理。系統(tǒng)將根據(jù)評(píng)價(jià)信息，做出適合的評(píng)價(jià)模型的選擇，這種綜合評(píng)價(jià)結(jié)果往往更加精準(zhǔn)。

2 空間數(shù)據(jù)庫的建立

所謂的空間數(shù)據(jù)庫指的是為空間數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)模型、查詢語言、存儲(chǔ)與處理空間數(shù)據(jù)工具的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫里通常存儲(chǔ)著諸多與空間密切有關(guān)的數(shù)據(jù)，包括地圖、遙感數(shù)據(jù)等，除此之外，空間數(shù)據(jù)庫的另一大重要功能，便是能實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的無縫對(duì)接與一體化存儲(chǔ)管理。

數(shù)據(jù)庫的合理設(shè)計(jì)是開發(fā)系統(tǒng)且系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。為了達(dá)到空間數(shù)據(jù)空間與非空間信息查詢、管理與分析等目標(biāo)，則在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)空間對(duì)象及其屬性的聯(lián)合操作即是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本思路，如圖2所示。

2.1 圖層的設(shè)計(jì)

圖層的設(shè)計(jì)已成為系統(tǒng)功能的操作基礎(chǔ)，GIS功能必須通過圖層處理來實(shí)現(xiàn)。在圖層設(shè)計(jì)中，每一個(gè)圖層是由眾多圖元組成，而每個(gè)圖元又包括位置資料和屬性資料兩方面，通常地，位置資料描述圖元的地理坐標(biāo)，屬性資料描述圖元的相關(guān)特征，位置資料與屬性資料要分類存儲(chǔ)好，以相同的識(shí)別碼ID將位置與屬性緊密結(jié)合起來。圖元一般是通過點(diǎn)、線以及多邊形來呈現(xiàn)空間上點(diǎn)、線以及區(qū)域的各項(xiàng)特征。

2.2 空間數(shù)據(jù)引擎

所謂的空間數(shù)據(jù)引擎是指一種介于應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫管理間的中間技術(shù)，為組織管理GIS海量數(shù)據(jù)提供了極大的方便。空間數(shù)據(jù)引擎具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)查詢、分析、管理能力，該引擎的應(yīng)用能增強(qiáng)GIS系統(tǒng)的性能，完成空間數(shù)據(jù)的信息提取與存儲(chǔ)。

2.3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

評(píng)價(jià)系統(tǒng)內(nèi)容主要包括遙感數(shù)據(jù)、地質(zhì)、地球物理資料及化學(xué)資料等，它們往往以圖片或文字形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)之內(nèi)。數(shù)據(jù)庫組織以圖層為基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)庫信息提取中，為反映不同信息，通過圖層疊加分析，構(gòu)成新圖層。與系統(tǒng)需求相結(jié)合，關(guān)系數(shù)據(jù)庫相關(guān)系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的存放和管理。另外，應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要組成部分包括兩個(gè)方面：圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。前者主要包涵地層分布圖、地質(zhì)底圖、巖體分布圖、礦產(chǎn)圖層、斷裂構(gòu)造分布圖等；后者主要是大地構(gòu)造的位置與類型、構(gòu)造演化地層層序、礦產(chǎn)類型特征描述以及巖體特征描述等。

3 礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)的功能

礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)在功能上主要由三個(gè)基本部分組成，即空間數(shù)據(jù)庫管理、空間數(shù)據(jù)挖掘、礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)。該系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)挖掘、空間分析、礦產(chǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)輸入管理以及礦產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)等多種功能。系統(tǒng)的功能框圖如圖3所示：

由圖3可得出，空間數(shù)據(jù)庫記錄地質(zhì)、遙感數(shù)據(jù)、地球化學(xué)、地球物理及測(cè)試定量化等原始數(shù)據(jù)，由空間數(shù)據(jù)管理功能、空間數(shù)據(jù)分析功能、空間數(shù)據(jù)挖掘功能三部分組成。空間數(shù)據(jù)管理功能與分析功能主要用于對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、處理和分析等；空間數(shù)據(jù)挖掘功能則是要從海量的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)中，提取和綜合那些隱含的、有用的信息，為礦產(chǎn)資源的勘查與研究提供指導(dǎo)。數(shù)據(jù)不同，其挖掘的方法也不盡相同，要做到具體情況具體分析。資源評(píng)價(jià)分析功能建立在空間數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)域礦產(chǎn)資源進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，結(jié)合空間數(shù)據(jù)分析結(jié)果，形成成礦靶區(qū)的確立。

（1）空間數(shù)據(jù)的管理：采取ADO數(shù)據(jù)庫的訪問技術(shù)，使得圖形數(shù)據(jù)和其歲對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)建庫能夠?qū)崿F(xiàn)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入、編輯、查詢、導(dǎo)出及維護(hù)等。

（2）空間數(shù)據(jù)的分析：多源數(shù)據(jù)采樣、圖像地理的坐標(biāo)變換、多源圖像疊置分析、最短路徑的計(jì)算、緩沖區(qū)的操作等。

（3）空間數(shù)據(jù)的挖掘：采用科學(xué)的方法將空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，發(fā)現(xiàn)那些隱含的、有用的空間規(guī)則與模式，并通過空間數(shù)據(jù)引擎實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，為礦產(chǎn)資源的評(píng)價(jià)提供一定程度的指導(dǎo)和有效輔助。

（4）資源評(píng)價(jià)功能：評(píng)價(jià)系統(tǒng)當(dāng)中評(píng)價(jià)方法是其中重要的關(guān)鍵部分，其好壞直接影響到評(píng)價(jià)的結(jié)果，從而對(duì)下一步的工作方向也形成影響。對(duì)于評(píng)價(jià)系統(tǒng)而言，選擇合適的評(píng)價(jià)方法，要結(jié)合系統(tǒng)最終評(píng)價(jià)目的與評(píng)價(jià)地區(qū)數(shù)據(jù)資料來決定。

（5）可視化功能：是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與評(píng)價(jià)分析成果的顯示。通過三維數(shù)據(jù)體的方式對(duì)構(gòu)造和重力以及航磁異常空間變化相關(guān)地理信息進(jìn)行觀察。

4 結(jié)束語

空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)除了在礦產(chǎn)勘探、地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用外，在交通控制、環(huán)境研究、圖像數(shù)據(jù)庫探測(cè)等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，空間數(shù)據(jù)的挖掘技術(shù)和GIS技術(shù)互相結(jié)合組成新系統(tǒng)，朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、全球化的發(fā)展方向前進(jìn)。礦產(chǎn)地質(zhì)信息挖掘與評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，將為礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與礦產(chǎn)勘探開發(fā)提供科學(xué)的決策依據(jù)。

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