淺析大數(shù)據(jù)在地質(zhì)礦產(chǎn)中的應(yīng)用

焦平

摘 要：在當今社會，計算機的應(yīng)用越來越廣泛，地質(zhì)礦產(chǎn)類的數(shù)據(jù)大量累積，兩者自然而言的產(chǎn)生了相關(guān)的聯(lián)系，為把計算機技術(shù)應(yīng)用到挖掘技術(shù)中提供了可能。目前在地質(zhì)礦產(chǎn)中的信息可以分為遙感信息和非遙感信息兩種，針對礦化蝕變信息可以利用這兩個方面的信息進行數(shù)據(jù)挖掘從而實現(xiàn)對于礦靶區(qū)的規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；地質(zhì)礦產(chǎn)；應(yīng)用

中圖分類號：P628 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0126-02

前 言

目前隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展以及地質(zhì)礦產(chǎn)方面的數(shù)據(jù)積累日漸完善，大數(shù)據(jù)在地質(zhì)礦產(chǎn)中應(yīng)用的條件基本已經(jīng)具備。所謂的大數(shù)據(jù)就是歷史上保存的數(shù)據(jù)進行分析和數(shù)據(jù)挖掘，通過建立數(shù)據(jù)模型，從而獲得數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，進而達到對信息分析和數(shù)據(jù)預(yù)測的目的。目前大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)開始在很多領(lǐng)域應(yīng)用，比如交通運輸行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、刑事偵查，商業(yè)運營等，面對不同的情況采取不同的方法。本文主要通過探討大數(shù)據(jù)在地質(zhì)礦產(chǎn)中的應(yīng)用，以謀求促進地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)水平的提高。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的簡單介紹

1.1 什么是大數(shù)據(jù)

目前科學(xué)界對于大數(shù)據(jù)沒有具體的定義，有些人看來：大數(shù)據(jù)是超過了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的大小、總量的集合。這個描述并不嚴謹，并且大數(shù)據(jù)的概念并不是一成不變的，可能會隨著時代的變遷發(fā)生新的變化。

大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為當今社會各個領(lǐng)域重點關(guān)注的對象，但是因為對其了解程度不夠，各領(lǐng)域?qū)Υ髷?shù)據(jù)的認識還存在一些差異，許多領(lǐng)域的相關(guān)人員還沒有把大數(shù)據(jù)和海量數(shù)據(jù)的差異區(qū)分開來。專家認為，想要正確使用大數(shù)據(jù)，促進大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，首先要知道大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的條件，現(xiàn)狀和今后的發(fā)展情況。

大數(shù)據(jù)代表的是獲得信息的集合，目前所提及的“大數(shù)據(jù)”，但并不是指大規(guī)模數(shù)據(jù)集合的本身，而是數(shù)據(jù)，技術(shù)和應(yīng)用三者的統(tǒng)一。半世紀以來，隨著計算機全年的融入社會生活，信息爆炸已經(jīng)積累到了一個開始引發(fā)變革的程度。全球的數(shù)據(jù)總量呈指數(shù)形式增長，并且新數(shù)據(jù)還在源源不斷的出現(xiàn)。大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的目的

人們在長期對數(shù)據(jù)的分析使用過程中發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間存在著某種關(guān)聯(lián)，但是這種關(guān)聯(lián)性并不是顯而易見的，需要通過定量的分析找到合適的方法推導(dǎo)說明，在推導(dǎo)說明的過程中存在一定的難度。首先，數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性是比較復(fù)雜的，所以建模和分析過程也會變得較為復(fù)雜。其次，數(shù)據(jù)本身的量比較大，在具體實施的過程中，一步一步的推理將會繁瑣復(fù)雜。因此，專業(yè)人員通過采取數(shù)據(jù)挖掘的方法來研究數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性。一般常采用的建模訓(xùn)練，把大量的數(shù)據(jù)帶入到解釋模型中，對于模型進行反復(fù)推敲和分析，最終使得模型能夠表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。當今社會計算機的快速發(fā)展已經(jīng)為大數(shù)據(jù)的運算提供了可靠的基礎(chǔ)條件，也為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用和普及提供了有利的基礎(chǔ)。

1.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的方法

數(shù)據(jù)挖掘的方法可以分為聚類分析、關(guān)聯(lián)分析等幾種類型。所謂的聚類分析方法是指對大數(shù)據(jù)進行分類，然后采用合適的方法進行聚類分析，現(xiàn)在最常用的是K-means算法。這種方法應(yīng)用的原理是采用特征向量度對樣品進行度量得到每個樣本的特征向量，然后通過設(shè)置初始簇的方法將新樣本加入到對應(yīng)的簇當中，通過運算得到新數(shù)據(jù)的預(yù)測結(jié)果。在進行分類的同時也進行中心特征向量的修正，這樣會讓分類的標準更加準確。例如對于文檔的分類的問題，描述同一個主題內(nèi)容的文檔在題目上可能存在很大的差異，但是聚類分析可以通過對關(guān)鍵詞的統(tǒng)計和對應(yīng)詞、短語的使用次數(shù)對文檔的內(nèi)容進行區(qū)分識別，進而實現(xiàn)分類的目的。所謂關(guān)聯(lián)分析，就是在數(shù)據(jù)交換、相關(guān)數(shù)據(jù)或其他信息數(shù)據(jù)中，找到存在于對象集合或項目內(nèi)容之間的因果關(guān)系。

2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 成礦模式的建立和礦區(qū)深部或外圍盲礦體的探伐

因為每個礦床的產(chǎn)生必定和周圍的地質(zhì)環(huán)境有一定的聯(lián)系，所以相似的礦床或成因上有聯(lián)系的礦床在一個區(qū)域中有成群出現(xiàn)的特點。所以，依據(jù)礦床找另一個礦床成為行之有效的方法。這種方法的運用在實際情況中屢見不鮮，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示世界上已經(jīng)探明的礦床80%分布在礦田范圍內(nèi)。因此許多礦山投產(chǎn)以后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)和儲存量可能會遠遠超過勘探階段所找到的礦體和存儲量，在我國就有許多這樣的例子，江西的鎢礦，黑色金屬里面的利國鐵礦和水口山鉛鋅礦等。生產(chǎn)礦山積累了很多數(shù)據(jù)和信息，這位我們成礦的規(guī)律研究提供了有利條件。

2.2 優(yōu)化礦山經(jīng)營參數(shù)

礦山經(jīng)營參數(shù)是經(jīng)濟學(xué)在礦山選取中的一種表現(xiàn)。礦山參數(shù)指的是在礦山開采中可以進行人工控制，進而控制生產(chǎn)的資源分配和經(jīng)濟收益等，其中含有采礦中的損失率、貧化率的分配、選礦中的精礦品位、回收率等。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有一些優(yōu)化這些參數(shù)的方法，但是如果應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對生產(chǎn)過程已經(jīng)積累的海量數(shù)據(jù)，建立起來從入選礦石的各個變量直接求各種精礦產(chǎn)品的數(shù)量和品位的數(shù)模，將會大大簡化優(yōu)化的過程，而且可以減少優(yōu)化結(jié)果的誤差。

2.3 地質(zhì)礦石質(zhì)量的管理

在礦山開采過程中，礦石的質(zhì)量管理對于礦山生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和資源利用有舉足輕重的作用。例如，在我國某個礦產(chǎn)公司經(jīng)營的主要產(chǎn)品是高爐礦，客戶對這些商品有較高的要求，鐵的純度要達到一定的要求，含S雜質(zhì)也有一定的限度，否則就會降價處理，也可能會作為廢棄品處理。對于在地下開采的鐵礦資源，對于其中的含磷也有一定的要求。但是，據(jù)我們所知，礦床的不同區(qū)域的礦物資源和雜質(zhì)含量都有一定的差異，要想滿足客戶的要求，需要對礦石的質(zhì)量進行嚴格的控制管理。從礦石的開采到礦石的產(chǎn)出，有多個步驟做到商品礦符合用戶的要求，是一個非常復(fù)雜的過程。但是一般需要進行質(zhì)量控制的礦山都有海量的人工控制的信息，不僅有成功的信息，也有失敗的教訓(xùn)，但是之間的聯(lián)系有些是模糊的，一些數(shù)據(jù)挖掘的軟件帶有特定質(zhì)量管理的功能，一旦可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建一個綜合性的質(zhì)量管理模型，那么必然將會提高質(zhì)量管理水平，較傳統(tǒng)的人工控制有更大的優(yōu)勢。

2.4 圍巖和礦石的分類、應(yīng)用和評價

圍巖和礦石是否穩(wěn)定不僅影響著開采方法的選擇，還影響著露天礦山的維護。一旦處理不好，不僅造成經(jīng)濟效益下降，甚至導(dǎo)致冒頂、片幫，或者邊坡垮落等現(xiàn)象發(fā)生。但是，巖礦的穩(wěn)定性是由許多因素共同控制的，除了物理機械因素外，還受其中結(jié)構(gòu)面的類型、形狀、水對巖石強度的影響和硬度，地應(yīng)力方向、大小和挖掘工程方向等因素的影響。如果可以利用傳統(tǒng)的信息進行分類處理，進而對不同區(qū)域的巖礦進行穩(wěn)定性的估計，選用適合地下礦山采礦的方法、礦山邊坡維護的方法、巷道支護的方法等，肯定也還有很大意義。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在礦化蝕變信息采集的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)選擇

采用數(shù)據(jù)挖掘進行地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息分析首先要確定數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)范圍劃定太大則會導(dǎo)致分析時間過長結(jié)果不準確。因此，要根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)的應(yīng)用目的進行數(shù)據(jù)選擇，目前選擇的主要數(shù)據(jù)包括：地質(zhì)礦產(chǎn)歷史積累數(shù)據(jù)和圖像類數(shù)據(jù)。要對地質(zhì)礦產(chǎn)的數(shù)據(jù)進行分析就需要大量的歷史數(shù)據(jù)，在這方面主要采用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方面的資料。圖像類數(shù)據(jù)。既包括對于該地區(qū)的遙感信息以及初步的光譜分辨信息等，目前在這個方面主要采用TM/ETM為主。

3.2 礦化蝕變信息的提取和舉例應(yīng)用

對于地質(zhì)礦產(chǎn)的研究而言礦化蝕變信息的提取對于開礦區(qū)區(qū)域的劃定具有重要意義。對于礦化蝕變信息可以分為兩大類：①遙感信息；②非遙感信息。

在遙感信息的提取上，常常采用TM1、TM4、TM5、TM7波段組合提取羥基、含碳酸根離子等的礦物遙感蝕變異常：TM1、TM3、TM4、TM5波段組合提取含氧化鐵遙感異常。進而把積累的歷史數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進行分析處理，與此同時調(diào)整數(shù)據(jù)模型，找到最適合的模型向量，從而對于可能出現(xiàn)的礦化蝕變進行初步預(yù)測，進而可以穩(wěn)定的選取開礦礦區(qū)范圍。

在非遙感類信息的應(yīng)用方面，可以收集有關(guān)的地質(zhì)方面、控礦因素的特征數(shù)據(jù)、地質(zhì)化學(xué)元素含量進行分析，采用關(guān)聯(lián)原理或者用聚類處理的方法進行處理分析，根據(jù)礦化蝕變的預(yù)測結(jié)果來進行礦靶區(qū)的劃定。

4 結(jié)束語

本文通過以上的探討，指出了計算機性能大幅度提升和地質(zhì)礦產(chǎn)類領(lǐng)域中進行應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，希望大數(shù)據(jù)的應(yīng)用能夠推動在地質(zhì)礦產(chǎn)中的高效發(fā)展。

參考文獻

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收稿日期：2018-3-13