基于GIS的礦山資源找礦潛力及開發研究

宋宇佳

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110000）

隨著工業的快速發展，礦山資源短缺嚴重，因此，礦山資源找礦成為目前急需解決的問題。由于找礦難度較大，為了提高礦山資源找礦率，通過找礦理論和評價技術等計算機科學手段進行礦山資源勘探，發現很多地表礦床，將礦山資源找礦潛力評價提高到一個新的水平，從理論和技術上有效的解決了找礦問題。因此，利用計算機手段進行礦山資源找礦潛力評價分析和開發是目前地質工作的研究熱點。

文獻[1]提出廣西北海市礦山地質特征及找礦潛力分析方法，廣西北海市礦產主要為巖體風化型高嶺土，次為沉積型軟質高嶺土、石膏、鈦鐵砂礦、金等。文獻[2]考慮到大型露天礦山地質特殊性，為使其資源得到合理開發利用，提出大型露天礦山地質找礦及勘查技術分析，針對踏址選點中化學勘查找礦方法、地質勘查中地質填圖找礦技術以及深層礦層勘查中甚低頻電磁找礦技術幾個方面分析，提高地質勘查工作效益，使大型露天礦山資源得到合理利用。但是該方法進行礦山資源找礦潛力分析的精度較低，導致分析效果不理想。文獻[3]提出礦山地質勘查及找礦技術分析方法，對礦山地質找礦勘查技術的原則進行了概述，主要包括統籌規劃合理布局，拓寬領域突出重點，利用創新技術對礦山地質配置資源進行優化，根據優化結果，挖掘礦山地質勘查特點。但是該方法在礦山資源找礦潛力分析上所用時間較長，導致礦山資源找礦潛力分析效率較低。

本文針對上述兩種方法存在的問題，提出基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法。本文方法的具體研究路線如下：①采用GIS技術根據目標層、準則層、指標層構建多元成礦地學信息預測模型；②結合找礦信息量法通過預測模型提取礦山資源找礦信息；③根據礦山資源找礦信息提取結果，采用WLR模型建立加權Logistics回歸方程，計算成礦有利度，以計算結果為基礎，對礦山資源找礦潛力進行評價，從而完成基于GIS的礦山資源找礦潛力及開發研究。

1 礦山資源找礦潛力及開發

（1）基于GIS的多元成礦地學信息預測模型。GIS技術又稱地理信息系統，結合了遙感技術、信息工程技術以及計算機科學技術等，是一種融合了信息科學、空間科學和地球科學之間的交叉學科。利用GIS技術對多元成礦地學信息數據進行分析、預測、管理是目前地學信息的主要發展趨勢。多元成礦地學信息預測是礦山資源找礦潛力及開發的核心階段，因此，在進行礦山資源找礦潛力及開發之前，基于GIS技術，通過控礦條件、找礦信息與成礦規律，根據礦床控制因素和找礦標志因素，構建多元成礦地學信息預測模型。針對多元成礦地學信息，首先利用GIS技術對控礦構造進行緩沖區分析，然后根據對已探采礦區的空間統計計算多元成礦地學信息的緩沖半徑。多元成礦地學信息預測模型如表1所示。

表1 多元成礦地學信息預測模型

（2）礦山資源找礦信息提取。根據上述構建的多元成礦地學信息預測模型，采用找礦信息量法提取礦山資源找礦信息。找礦信息量法是一種統計分析方法，采用該方法根據找礦標志，獲取礦山資源找礦信息量。找礦標志對礦山資源找礦的作用在于通過礦山資源找礦信息量對地質特征和礦山資源找礦之間的關聯進行計算。A標志有B礦的信息量IA(B)的計算式為：

式中，P(A∣B)表示已知B礦存在的條件下出現標志A的概率，P(A)表示在研究區出現標志的概率。

由于上式計算較為繁瑣，導致運算時間較長，延長了礦山資源找礦潛力分析時間，因此利用樣本頻率計算方法對找礦信息量進行計算，從而提升了礦山資源找礦潛力分析效率，礦山資源找礦信息提取的表達式為：

式中，Nj表示含礦單元數，N表示含礦單元總數。

若IA(B)=0，表示標志A不提供找礦信息；若IA(B)＜0，表示A的存在對找礦不利；若IA(B)＞0，表示標志A可以提供找礦信息，且IA(B)的值越小，提供的找礦信息越少。

（3）礦山資源找礦潛力評價。首先采用WLR模型建立加權Logistics回歸方程，計算成礦有利度：

式中，b表示回歸參數。

根據上式結果，采用證據權模型的方法，對預測模型中各層的正權重(W+)和負權重(W-)進行計算：

第i圖層與礦點同時存在定義為正權，有礦點而無第i圖層存在定義為負權。反差（Contrast）以C表示，[13-15]。根據上述權值和反差的計算結果，對礦山資源找礦潛力進行評價：

2 仿真實驗分析

為了驗證本文提出方法在實際的礦山資源找礦潛力及開發中的應用，進行一次仿真實驗分析，采用傳統方法與本文方法進行礦山資源找礦潛力分析。

以礦山資源找礦潛力分析精度為實驗指標，采用本文提出的基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法和傳統方法進行對比分析，對比結果如表2所示。

表2 礦山資源找礦潛力分析精度/%

根據表2可知，本文提出的基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法的礦山資源找礦潛力分析精度在90.2%～99.75之間，而傳統方法的礦山資源找礦潛力分析精度在70.5%～78.22之間，說明本文提出的基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法的礦山資源找礦潛力分析精度比傳統方法的礦山資源找礦潛力分析精度高。

為了進一步驗證本文方法的有效性，對本文提出的基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法和傳統方法的礦山資源找礦潛力分析時間進行對比分析，對比結果如圖1所示。

圖1 礦山資源找礦潛力分析時間

根據圖1可知，本文提出的基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法的礦山資源找礦潛力分析時間在4s內，而傳統方法的礦山資源找礦潛力分析時間在9.5s內，本文提出的基于GIS的礦山資源找礦潛力，分析方法的礦山資源找礦潛力分析時間比傳統方法的礦山資源找礦潛力分析時間短。

3 結束語

由于傳統的礦山資源找礦潛力分析方法的分析精度低，分析時間長，本文提出基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法。通過構建多元成礦地學信息預測模型，提取礦山資源找礦信息，以提取結果為基礎，采用WLR模型建立加權Logistics回歸方程，獲取成礦有利度，根據計算結果，對礦山資源找礦潛力進行評價，實現礦山資源找礦潛力及開發。仿真結果表明，本文提出基于GIS的礦山資源找礦潛力分析方法進行礦山資源找礦潛力分析的結果較準確，分析效率較高。