地質勘查GIS項目開發及GIS圖形數據庫設計模型

■夜衛平

（遼寧省冶金地質勘查局地質勘查研究院遼寧鞍山114038）

地質勘查GIS項目開發及GIS圖形數據庫設計模型

■夜衛平

（遼寧省冶金地質勘查局地質勘查研究院遼寧鞍山114038）

本文簡述了GIS在地質勘查中的應用和地質勘查GIS項目開發。將GIS應用到項目研發與礦權研判、勘查設計、項目組織、技術管理、勘查質量跟蹤、數據處理與成圖、勘探成果展示中。總結了地質勘查GIS項目數據庫設計模型，希望對有關地質勘查工作人員有所幫助。

地質勘查 GIS項目開發 GIS圖形數據庫

1　GIS在地質勘查中的應用

GIS是Geographic Information System的縮寫，意為地理信息系統。GIS的問世和發展是信息技術領域的一場革命，推動了軍事、地質、農業等領域的發展。GIS與GPS相結合，真正實現了地物和地圖的即時對話，成為地質找礦的導航器。GIS在地質勘查中的應用主要歸結為：

（1）GIS集成了世界范圍內許多不同的地球投影系統，實現了不同比例尺、不同內容地圖的無縫拼接和疊加。

（2）GIS快速準確的實現地質、遙感、物探、化探等圖層的無限疊加，幫助進行地質系統分析，提高了資料匯總能力和綜合研究程度。

（3）強大的屬性功能，實現了示礦信息的高度集成，快速提取找礦信息，指示找礦方向。

（4）GIS具用強大的數據庫，數據進行數理統計、對數據重新篩選、重新計算，形成新的專題地圖。

（5）能滿足用戶不同的需要進行數據快速檢索、篩選數據，重新圈定異常區、找礦靶區，圈定礦體，劃分礦段。

（6）快速準確的定位功能，是成千上萬個化探數據在幾秒內快速落點形成點位圖，并以不同的顏色和符號顯示不同范圍內的高值點，快速確定化探異常區。

（7）采樣點、地質點、控制點及時落點或在野外放點，方便成果及時更新。

（8）準確定位、測量方便（距離與面積），使勘查設計得心應手。

（9）屬性表字段無限增加以及超級鏈接，將圖、表、數據、遙感影像、照片、報告等高度集成在一起，技術管理與過程跟蹤方便。

2　地質勘查GIS項目開發

地質勘查GIS項目開發分以下幾個步驟：

（1）確定項目目標：明確項目類型，要解決什么問題，最終成果（報表、數據、地圖）。

（2）分析數據類型：項目需要哪些數據，有哪些數據類型。

（3）分析數據源：從外部收集，網絡下載，掃描數字化，自建。

（4）設計數據庫：設計數據集、要素類，或圖層的屬性字段名、長度、類型等。

（5）創建GIS數據：掃描與地圖配準，點線面繪圖以及填加屬性數據，采樣點表格投影成點，地質點落點并建立屬性等。

（6）組織與管理GIS數據庫：不同數據集、要素類或圖層的疊加，數據重新計算形成專題地圖，圈定異常區，勘查設計等。

（7）成果付出。

3　ArcGis圖形數據庫建庫模型

ArcGis的功能非常強大，但軟件昂貴，許多大型外國礦業公司使用ArcGis，國內大型礦業公司也開始使用ArcGis。根據地質勘查項目的工作內容及特點，GIS數據庫數據集及所包含的要素類如下。

3.1礦權數據集

（1）要素類1，名稱為“礦權基本信息”。主要屬性包括：礦權名稱，面積，期限，勘查單位，地理地貌，水電交通。

（2）要素類2，名稱為“工作程度”。主要屬性包括：以往工作，綜合研究，工程控制，開發利用。

3.2地形地貌數據集

（1）要素類1，名稱為“地貌”，為GeoTiff格式或帶投影系統的JPG格式文件，無屬性。

（2）要素類2，名稱為“地形”，含地形等高線和坐標線。主要屬性包括：地形值（可以是經緯度，也可以是高程）。

3.3地質數據集

（1）要素類1，名稱為“地層”。主要屬性包括：代號，時代，巖性，結構，構造，面積，產狀，厚度，變質，蝕變，礦化。

（2）要素類2，名稱為“構造”。主要屬性包括：代碼，類型，走向，傾向，傾角，力學性質，構造巖，長度，寬度，變形，礦化。

（3）要素類3，名稱為“巖漿巖”。主要屬性包括：代碼，類型，時代，巖性，傾向，傾角，長度，寬度，結構，構造，蝕變，變質，礦化。

3.4礦床數據集

（1）要素類1，名稱為“礦體”。主要屬性包括：礦體號，工程，延長，延深，厚度，走向，傾向，傾角，品位，結構，構造，礦石類型，礦石礦物，脈石礦物，礦石工業類型，礦石自然類型，有用元素，有害元素，圍巖，蝕變。

（2）要素類2，名稱為“礦點”。主要屬性包括：礦點號，面積，工程，延長，延深，厚度，走向，傾向，傾角，品位，結構，構造，礦石類型，礦石礦物，脈石礦物，圍巖，蝕變。

（3）要素類3，名稱為“鐵帽”。主要屬性包括：代碼，面積，工程，巖性，傾向，傾角，長度，寬度，結構，構造，蝕變，礦化，品位。

（4）要素類4，名稱為“蝕變帶”。主要屬性包括：代碼，巖性，蝕變類型，面積，巖性，類型，結構，構造，蝕變，礦化，品位，工程。

3.5化探數據集

（1）要素類1，名稱為“土壤點位”。主要屬性包括：樣號，Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（2）要素類2，名稱為“水系點位”。主要屬性包括：樣號，Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（3）要素類3，名稱為“巖石點位”。主要屬性包括：樣號，Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（4）要素類3，名稱為“化探異常”。主要屬性包括：異常號，類型，元素，異常值，采樣方法，采樣介質，加工方法，化驗室，異常下限，峰值，襯度，背景值，異常確定方法。

3.6物探數據集

（1）要素類1，名稱為“電法點位”。主要屬性包括：點號，觀測值。

（2）要素類2，名稱為“磁法點位”。主要屬性包括：點號，觀測值。

（3）要素類3，名稱為“激化率異常”。主要屬性包括：異常號，異常值，處理方法。

（4）要素類4，名稱為“電阻率異常”。主要屬性包括：異常號，異常值，處理方法。

（5）要素類5，名稱為“磁異常”。主要屬性包括：異常號，異常值，處理方法。

3.7遙感數據集

（1）要素類1，名稱為“遙感影像”，為由ENVI或ERDAS等遙感影像處理軟件處理的成果圖，為帶有投影系統的柵格圖，無屬性。

（2）要素類1，名稱為“環型構造”，主要屬性包括：代碼，面積，影像特征，處理軟件，衛星，數據來源。

（3）要素類2，名稱為“線型構造”，主要屬性包括：代碼，長度，寬度，影像特征，處理軟件，衛星，數據來源。

（4）要素類3，名稱為“面狀地物”，如鐵帽、蝕變、巖性、水系、植被等。主要屬性包括：代碼，面積，影像特征，處理軟件，衛星，數據來源。

3.8勘查數據集

（1）要素類1，名稱為“勘探線”，主要屬性包括：代碼，工程，礦體。

（2）要素類2，名稱為“探槽”，主要屬性包括：編號，長度，深度，寬度，巖性，構造，礦化，礦體產狀，礦體規模，蝕變，品位，采樣。

（3）要素類3，名稱為“淺井”，主要屬性包括：編號，長度，深度，巖性，構造，礦化，礦體產狀，礦體規模，蝕變，品位，采樣。

（4）要素類4，名稱為“鉆孔”，主要屬性包括：孔號，勘探線，方位，天頂角，孔深，見礦深度，巖性，礦化，結構，構造，蝕變，礦體厚度，品位。

（5）要素類5，名稱為“坑道”，主要屬性包括：編號，勘探線，深度，中段，長度，巖性，礦化，結構，構造，蝕變，礦體厚度，品位。

（6）要素類6，名稱為“采樣點”，主要屬性包括：樣號，工程，樣長，品位，品位/樣長，巖性，礦化，結構，構造，蝕變。

（7）要素類7，名稱為“地質點”，主要屬性包括：點號，類型，巖性，產狀，礦化，結構，構造，蝕變，采樣，照片。

（8）要素類8，名稱為“觀察點”，主要屬性包括：點號，類型，巖性，產狀，礦化，結構，構造，蝕變，采樣，照片。

（9）要素類9，名稱為“剖面”，主要屬性包括：剖面號，類型，巖性，產狀，礦化，結構，構造，蝕變，采樣，照片。

3.9資源量數據集

（1）要素類1，名稱為“工業參數”，主要屬性包括：邊界品位，最低工業品位，最小可采厚度，夾石剔除厚度，米百分值。

（2）要素類2，名稱為“見礦工程”，主要屬性包括：工程號，工程，勘探線，見礦深度，品位，厚度。

（3）要素類3，名稱為“水平縱投影塊段”，主要屬性包括：塊段號，礦體，厚度，面積，體積，工程，品位，體重，類型，礦石量，金屬量。

（4）要素類4，名稱為“垂直縱投影塊段”，主要屬性包括：塊段號，礦體，厚度，面積，體積，工程，品位，體重，類型，礦石量，金屬量。

3.10綜合研究數據集

（1）要素類1，名稱為“地質背景”，主要屬性包括：大地構造背景及格局，地層及沉積環境，巖漿巖及巖漿作用，火山作用，變質作用，礦產分布，區域物探，區域地球化學。

（2）要素類2，名稱為“礦區地質”，主要屬性包括：地層，構造，巖漿巖，火山作用，變質作用。

（3）要素類3，名稱為“礦床地質”，主要屬性包括：礦體分布，礦化富集規律，控礦因素，蝕變。

（4）要素類4，名稱為“礦體特征”，主要屬性包括：礦體產狀，規模，產狀，圍巖，夾石，品位及變化系數。厚度及變化系數，構造復雜程度，礦體復雜程度。

（5）要素類5，名稱為“礦石特征”，主要屬性包括：工業類型，自然類型，礦石礦物，脈石礦物，結構，構造，有用元素，有害元素，加工技術性能。

（6）要素類6，名稱為“成礦作用”，主要屬性包括：礦床類型，物質來源，水源，成礦機理，成礦過程，成礦模式。

（7）要素類7，名稱為“找礦預測”，主要屬性包括：找礦標志，找礦方向，找礦技術方法，勘查工程部署，前景預測。

3.11勘查設計數據集

（1）要素類1，名稱為“設計前提”，主要屬性包括：工程控制程度，探礦成果，指導思想，設計原則，總體部署，階段性部署。

（2）要素類2，名稱為“遙感”，主要屬性包括：數據獲取，影像處理，成果解譯，野外調匯，經費預算。

（3）要素類3，名稱為“物探”，主要屬性包括：方法選取，設計，物性測試，野外組織，數據處理，異常解譯，異常檢查，經費預算。

（4）要素類4，名稱為“化探”，主要屬性包括：設計，野外取樣，樣品加工與測試，工作量，經費預算。

（5）要素類5，名稱為“地質”，主要屬性包括：地質填圖，地質剖面，地質研究，采樣，編錄，制圖，數據處理，組織，經費預算。

（6）要素類6，名稱為“測量”，主要屬性包括：地形測量，控制點測量，工程點測量，標志點測量，工作量，經費預算。

（7）要素類7，名稱為“探槽”，主要屬性包括：設計，組織施工，編錄，采樣，工作量，經費預算。

（8）要素類8，名稱為“淺井”

主要屬性包括：設計，組織施工，編錄，采樣，工作量，經費預算。

（9）要素類9，名稱為“鉆探”，主要屬性包括：設計，組織施工，編錄，采樣，工作量，經費預算。

（10）要素類10，名稱為“坑道”，主要屬性包括：設計，組織施工，編錄，采樣，工作量，經費預算。

（11）要素類11，名稱為“樣品管理”，主要屬性包括：采樣，加工，化驗室，外檢，數據處理，工作量，經費預算。

（12）要素類12，名稱為“項目組織”，主要屬性包括：項目經理，各專業技術管理，技術人員，行政管理，后勤。

3.12開采技術條件數據集

（1）要素類1，名稱為“水文地質”，主要屬性包括：地形，地貌，水文，氣象，含水層分布，含水層埋藏，地下水補給，徑流，排泄，充水因素，涌水量。

（2）要素類2，名稱為“工程地質”，主要屬性包括：抗壓性，抗拉性，抗剪強度，松散系數，塊度，礦體及圍巖穩定性。

（3）要素類3，名稱為“環境地質”，主要屬性包括：區域穩定性，礦區自然環境，有害物質。

3.13項目管理數據集

（1）要素類1，名稱為“地質填圖”，主要屬性包括：負責人，技術員，面積，比例尺，填圖方法，路線，線距，記錄，采樣，制圖，報告編寫，每天工作進度等。

（2）要素類2，名稱為“化探”，主要屬性包括：負責人，技術員，面積，比例尺，網度，采樣方法，樣品加工，送樣，化驗，數理統計，制圖，報告編寫等。

（3）要素類3，名稱為“物探”，主要屬性包括：負責人，技術員，面積，比例尺，網度，方法，觀測記錄，數據處理，制圖，報告編寫等。

（4）要素類3，名稱為“遙感”，主要屬性包括：負責人，技術員，數據購買，校正，影像處理，成圖，解譯，圈定異常和靶區，野外調繪，方法改進等。

（5）要素類4，名稱為“工程”，主要屬性包括：負責人，工程數量與編號，工程設計，工程進度，編錄，采樣，礦化等。

（6）要素類5，名稱為“編錄”，主要屬性包括：負責人，技術員，編錄工程，采樣，記錄，制圖，進度等。

（7）要素類6，名稱為“樣品”，主要屬性包括：采樣人，樣品管理，樣品加工，送樣，化驗，內檢，外檢等。

（8）要素類7，名稱為“資源量估算”，主要屬性包括：負責人，技術員，技術參數，礦體圈定，塊段劃分，鉆孔柱狀圖，投影圖，斷面圖，剖面圖，樣品管理，樣品加工，送樣，化驗等。

（9）要素類8，名稱為“報告編寫”，主要屬性包括：分工，執筆人，數據與計算，制圖，資料匯總等。

4　MapInfo圖形數據庫建庫模型

MapInfo功能強大，軟件便宜，深受廣大用戶歡迎，在國外礦業公司使用相當流行，目前已經在過內各行各業開始使用。以上的ArcGis數據庫設計模型也可以用在MapInfo中。為更方便簡單的管理地質勘查GIS項目，對以上ArcGis數據庫模型簡化。MapInfo數據庫圖層及所包含的屬性如下。

（1）礦權圖層。主要屬性包括：礦權名稱，面積，期限，勘查單位，地理地貌，水電交通，工程控制，地質概況，礦床特征，資源量等。

（2）地理地貌圖層。為GeoTiff格式或帶投影系統的JPG格式文件，無屬性。

（3）地形圖層（含地形等高線和坐標線）。主要屬性包括：地形值（可以是經緯度，也可以是高程）

（4）地層圖層。主要屬性包括：代碼，時代，巖性，面積，產狀，厚度，蝕變，變質，礦化。

（5）構造圖層。主要屬性包括：代碼，類型，走向，傾向，傾角，力學性質，構造巖，長度，寬度，變形，結構，構造、礦化。

（6）巖漿巖圖層。主要屬性包括：代碼，類型，時代，巖性，傾向，傾角，長度，寬度，結構，構造，蝕變，變質，礦化等。

（7）礦體圖層。主要屬性包括：礦體號，工程，延長，延深，厚度，走向，傾向，傾角，品位，結構，構造，礦石類型，礦石礦物，脈石礦物，有用元素，有害元素，圍巖，蝕變。

（8）礦點鐵帽圖層。主要屬性包括：代碼，類型，面積，工程，延長，延深，厚度，走向，傾向，傾角，品位，結構，構造，礦石類型，礦石礦物，脈石礦物，圍巖，蝕變。

（9）化探點位圖層。主要屬性包括：樣號，類型Cu，Pb，Zn，Au，Ag，W，Sn，Mo，As，Sb，Bi，Hg，Fe，V，Cr，Ni，Mn。

（10）化探異常圖層。主要屬性包括：異常號，類型，元素，類型，異常值采樣方法，采樣介質，加工方法，化驗室，異常下限，峰值，襯度，背景值，異常確定方法。

（11）物探異常圖層。主要屬性包括：異常號，類型，異常值，處理方法。

（12）遙感影像圖層。為由ENVI或ERDAS等遙感影像處理軟件處理的成果圖，為帶有投影系統的柵格圖，無屬性。

（13）遙感解譯構造圖層

主要屬性包括：代碼，類型，長度，寬度，面積，巖性，影像特征，處理軟件，衛星，數據來源。

（14）探礦工程圖層。主要屬性包括：工程號，工程描述，巖性，構造，礦化，見礦標高，礦體產狀，礦體規模，蝕變，品位，厚度，品位/厚度。

（15）采樣點圖層。主要屬性包括：樣號，工程，樣長，品位，品位/樣長，巖性，礦化，結構，構造，蝕變。

（16）地質點圖層。主要屬性包括：點號，類型，巖性，產狀，礦化，結構，構造，蝕變，采樣，照片。

（17）勘探線見礦工程圖層。主要屬性包括：號碼（工程號或勘探線號），工程描述，見礦深度，品位，厚度，品位/厚度。

（18）水平縱投影塊段圖層。主要屬性包括：塊段號，礦體，面積，工程，品位，厚度，體重，類型，礦石量，金屬量。

（19）垂直縱投影塊段圖層。主要屬性包括：塊段號，礦體，面積，工程，品位，厚度，體重，類型，礦石量，金屬量。

（20）綜合研究圖層。主要屬性包括：地質背景，礦區地質，礦床地質，礦體特征，成礦作用，找礦預測。

（21）勘查設計圖層。主要屬性包括：物探化探，地質填圖，測量，探槽，淺井，坑道，編錄，采樣，測試，樣品管理，項目組織，經費預算。

（22）開采技術條件圖層。主要屬性包括：水文地質屬，工程地質，環境地質。

（23）項目管理圖層。主要屬性包括：地質填圖，化探，物探，遙感，探槽，鉆探，坑探，編錄，樣品及化驗，礦體圈定，資源量估算，報告編寫等。

5　GIS圖形數據庫設計模型的使用

（1）雖然以上GIS圖形數據庫中的數據集、要素類或圖層及屬性內容涉考慮到了地質勘查項目的方方面面，但在具體的某一個項目中可以根據項目的地質復雜程度適當增減，越簡單越好。

（2）以上GIS圖形數據庫設計模型并未對數據集、要素類或圖層的每個屬性做字段長度和數據類型的規定，由用戶自己確定。但品位、厚度、長度等必須是數值型，以方便于對數據篩選、統計、計算，形成專題地圖。

（3）“綜合研究”等數據集和圖層等屬于無地理坐標的文本數據，可以在圖層中創造一個在礦區范圍內的虛擬坐標值，目的是為了存儲數據，將研究成果與圖形結合在一起，方便項目管理。

（4）該GIS圖形數據庫設計模型針對地質師、勘探經理、技術總監、項目經理、技術員的，不同基層的技術人員根據情況可以對GIS圖形數據庫設計模型內容進行增減。礦業公司總裁、總經理、主管地質勘查的副總經理管理很多項目，只需知道項目的概況、進展情況、成果及設計就可以了。因此，礦權數據集就能滿足他們的需要，不必要涉及其它眾多的內容。

（5）GIS的應用有一定的規則，但也有一定的靈活性，開發空間很大，用戶在使用中要靈活掌握。如剖面圖和垂直縱投影塊段圖層就是做一定的變化后當作平面圖來使用，方便統計計算與空間對比，因此，使用者要適時啟迪自己的悟性。

（6）文件夾和文件管理混亂，會給GIS的使用帶來很多麻煩。為方便GIS中心調用數據和歸檔、調職工作交接，每個公司應該制定統一的電子文檔文件夾目錄管理規范，以及統一的文件命名規范，不得改動文件夾結構與命名，不得隨意的自建文件夾。

一些矢量化制圖軟件比傳統的繪圖先進了一步，但沒有地圖投影系統，沒有絕對坐標和屬性功能。由于不具有GIS功能，不能實現地圖與地物的對話，很難創建地質勘查GIS數據庫，不方便對項目進行技術管理。國內制圖目前普遍使用MapGis軟件，許多人只是把它作為繪圖工具，沒有建立系統的項目管理數據庫。另外，MapGis自身的一些缺陷也限制了項目管理數據庫的開發。功能強大的ArcGis和MapInfo等軟件是地質勘查GIS項目開發及GIS圖形數據庫設計的最佳選擇，適合于總裁、總經理、總地質師、勘探經理、技術總監、項目經理等不同基層的技術人員。本文是對地質勘查GIS項目開發及GIS圖形數據庫設計的探討，需要在實踐中逐步完善。

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-320-3