關于信息技術在地質勘探中的應用探究

陳志

摘要：地質勘探工作是工程建設的一項前提工作，在工程建設中起到十分重要的作用，通過對信息技術在地質勘探中的應用研究，分析信息技術在地質勘探中的應用意義，其后在探索其應用策略時，可從樹立信息意識、強化信息化勘探設備應用、GPS-RTK技術等多個方面展開，總結各項技術的實際應用成果，積累經驗，優化信息技術應用流程，這對于地質勘探工作的長遠發展來說有著促進作用。

關鍵詞：信息技術；地質勘探；應用；策略

一、前言

進入新時代以后，地質勘探工作進入新篇章，而隨著地質勘探的逐步深入，傳統的地質勘探技術、設備已經逐漸難以滿足發展所需。基于此，地質勘探部門開始嘗試引入更加先進、有效的信息技術、設備，輔助完成勘探工作，并取得了較好效果。

二、地質勘探特征分析

（一）種類與方法繁多

地質狀況不同，所選勘探方法亦有所不同，目前來說應用較多的包括坑探、鉆探、物探等，在遇到特殊地段時，會用到多種勘探方法，而不同勘探方法需配備對應的專業設施、技術人員。

（二）變動大

部分地區地質構造相對復雜，在勘探時會遇到各種未知的事情，需在勘探初期強化對勘探區域地質構造的了解，在地質情況改變前調整設計方案、施工圖紙、流程等，并通過管理人員討論、項目變更，確定最終施工流程。

（三）周期長

每個區域的地質勘探工作，都是一個漫長的過程，因勘探工作并非簡單的檢查工作，需科學合理分析、論證，才可得到完整、準確的地質勘探結果。此過程會涉及多方面內容，如數據搜集與化驗、地質業務圖繪制、評價等，周期較長。

三、信息技術在地質勘探中的應用意義

（一）減輕勞動強度、降低危險程度

地質勘探工作在不同地區有著不同的要求，特別是在一些比較特殊的復雜地形地帶，需勘探人員跋山涉水、翻山越嶺、野營露宿，勘探、收集、分析相關資料，勞動強度較高，且會遇到各種各樣的危險[1]。信息技術的引入可讓危險地帶的勘探、挖掘工作由信息化設備完成，工作效率高、勘探人員的人身安全亦得到保障。

（二）提升數據分析準確度

以往地質勘探工作中，因科技不發達，勘探人員雖然搜集了大量的資料，進行了重復性的試驗、數據分析，完成了勘探報告，但在實際挖掘、開采時，發現部分報告準確度較低，不具備參考性，未能凸顯地質勘探價值。而信息技術的引入能提升數據分析準確度，且先進的采集技術、抽樣技術、分析技術的應用對地質勘探效率、找礦命中率等有著較好的提升作用。

（三）有利于地質勘探工作未來發展

進入新時代，地質勘探逐步朝著更深、更偏僻的區域進發，傳統的地質勘探模式已經難以滿足具體需求，出現地質勘探效率低、進展慢等各種問題。而信息技術的引入能輔助勘探人員在高效率完成當前工作的同時，繼續朝著更深層次的地質層展開勘探、研究，這對于勘探工作未來發展有著一定的推動作用。

四、信息技術在地質勘探中的應用策略

（一）樹立信息意識

樹立信息意識在于確保地質勘探人員在實際勘探工作中能夠靈活性地應用各種信息技術完成勘探任務，關注以下要點。

第一，要求地質勘探部門能夠給予地質勘探信息化建設足夠的重視，從地質勘探當前發展現狀、未來發展需求出發，針對性、分批次地引入各種先進的地質勘探工具，營造較好的地質勘探信息化建設氛圍，以此來為地質勘探工作創造較好的硬件環境。

第二，做好培訓工作，引入“線上+線下”培訓方式，培訓內容主要集中在先進的地質勘探工具應用方法、地質勘探進程中的危急狀況應對技能等，協調地質勘探工作、培訓時間，分批次完成每年的培訓工作，培養勘探人員信息化意識，促使勘探人員在日常勘探工作中加強對先進地質設備的應用能力，更好地完成各階段的地質勘探任務[2]。

（二）強化信息化勘探設備應用

勘探行業的迅速發展，涌現出了各種先進的信息化勘探設備，強化這部分設備的應用對于優化勘探過程、提升勘探效率有較好作用。從以下幾項設備展開舉例分析。

1.一體化三維實景掃描儀，由無人機旋翼、雙軸激光雷達、360°避障系統、電源鍵、全景相機、熱插拔電池等組成，可按設定好的飛行計劃，全自動從空中獲取建筑物或周邊環境的三維實景數據，為勘探人員提供一種簡便、高效、智能、安全的移動測量掃描方案。

2.Win10系統手持PDA，解放地質、礦產勘探作業雙手操作空間，通過現代化技術、信息設備，對地質勘探流程展開數字化處理，并通過4G/5G通信技術、北斗/GPS等定位技術，實現對勘測數據的遠程、實時、海量運算分析。

3.借線遙控陣列電法系統，由接線遙控發送機、轉換盒發揮作用，具體如圖1所示，①為發送機、②為轉換盒、③為多功能接口、④為顯示屏、⑤為開關。依靠裝置系統，促使電阻率/激電測深陣列化，升級傳統集中式高密電法儀，僅借助供電A、B導線遙控，改變探測深度，并允許測點非等間距、測線非直線布置[3]。目前傳統高密度電法勘探在200m左右，并且排列越長，電纜的長度、電極的重量成倍地增加，加大野外施工困難。使用遙控電極陣列新技術，在高密度電法排列兩端外側延長布置逐稀的A、B供電遙控電極陣列及其導線，擴展排列長度，從而使勘探深度超過200m，達到600-800m。

4.其他設備，如超前鉆孔成像儀、手持式地質勘探光譜分析儀等都可按需應用在地質勘探工作中。

（三）GPS-RTK技術在地質勘探工程測量中的應用

GPS指的是全球定位系統，PTK技術指的是實時動態差分法，GPS-RTK技術在地質勘探工程測量中的應用可有效提升勘探精度、簡化勘探流程，關注以下要點。

1.控制測量

常規控制測量步驟為：整體控制、局部加密控制，在整體控制時應做好加密準備，在整體層面加以考慮，減少矛盾沖突，引入GPS-RTK技術不需再考慮加密控制、通視方向點，在測導線時，在控制點上布設移動站即能采集數據、得到坐標信息[4]。需注意的是：選擇首級控制點位時，考慮基準站安全性、點位實用性，保證工作效率；結合控制網邊長選擇定位模式，若邊長處于5-10km之間，選快速靜態定位模式，若在10-15km之間，衛星數量足夠滿足外部觀測條件，仍選快速靜態定位模式，若在開闊平原地帶，可選動態定位模式；若邊長＜5km，對地質勘探、環境條件有標準要求，按需選擇定位模式。

2.布設工程點

在應用全站儀等傳統測量方式時，為減少各種類型地物、標志等對勘探視線的阻擋與遮蔽，需在勘探區域內布置大量高等級測量控制點，成本較高。引入GPS-RTK技術解決該問題，加速工程點布設速度，需做好以下工作：勘查地質勘探工程項目首級控制網，基于此合理布置工程點地理位置、工作線路；在移動站電子手簿中輸入設計工程點坐標，通過RTK技術放樣功能在實際勘查時完成工程點布設，計算天線位置坐標；核驗工程點；計算各點位間誤差，提升工程點精度。

3.構建工程控制網

這是地質勘探的基礎與關鍵部分，需關注控制網的信息精度、網型設計過程[5]。通常來說，勘探場地內工程控制網覆蓋面積較小、點位相對密集，故而對精度要求較高，可通過邊角網控制GPS進行定位，搭建勘探控制網，亦可通過設計三角鎖導線方案，分段實施，避免積累誤差，但流程相對復雜，基于此，可通過GPS-RTK技術構成較長的GPS點三角鎖，實現長距離線路坐標測量，避免實際操作時出現基礎性問題，提升測繪準確性。

4.實時動態測量

主要依靠RTK技術發揮作用，在勘探區域內各個測量點裝設若干GPS接收機，對接測量點、GPS衛星接收測量渠道，獲取實時信息，并可將測量信息傳輸到中心測量站、測量流動站；對各項信息加以整合，發揮GPS技術優勢，開展數據研究，測量流動站坐標上傳到信息系統，進行相關信息回傳，得到動態測繪參數，保持動態測繪；RTK工程程序相對清晰，依靠GPS技術，能觀測到視線區間內所有衛星運行狀況，通過無線系統完成信息傳輸；流動站負責信息接收、加工、展示，總結各階段勘探結果，形成勘探報告。

（四）GIS技術在地質勘探超礦成礦預測中的應用

GIS即地理信息系統，指的是基于空間數據庫，描述、存儲、分析、輸出空間信息的計算機技術系統，實現其在地質勘探超礦成礦預測中的應用，主要集中在以下方面。

1.建立知識庫

需綜合所搜集的資料搭建導致礦床形成因素與過程的知識庫，再將其轉化為數十公里或者數百公里的GIS成因準則；又因大部分礦床面積＜3km2，使得在成礦預測時難以直接確定目標礦床位置，但大部分礦床都是多種地質過程共同作用的產物，很多地質過程在這樣的大范圍內皆是能成圖的，故而整體化分析勘探區域內的成礦潛力相對重要，可將礦床視為一個完整區域成礦系統中的一個微小部分，如此成礦系統由以下六個部分組成：驅動成礦系統能源、礦質來源、配位體來源、圈閉區、搬運通道、出流區，以此來證實各個成礦分量可能促成礦化的潛在要素，從而在地質勘探時更具針對性、目的性，提升找礦命中率。

2.搭建GIS數據庫

優先選擇具備較多地學資料、成礦地質條件優越的勘探區帶，或者選擇重點勘探區試用GIS技術，在確保試行效果達標后，再建立一套可行性較高的GIS系統衡量標準，建設更具實用性、合理性的地理空間數據庫，對各類勘探信息展開綜合分析[6]。在成礦系統各類基本要素得以證實后轉化為成圖準則，搭建相關數據的GIS數據庫，展開快速成礦分析，在原始圖形數據中分出一系列專題數據庫，如為便于度量某類特征（花崗巖體與斷層邊界）的距離，搭建一系列由同心緩沖（距離這些特征的不同距離）構成的專題。

3.開發評價成礦潛力的子程序

用于定義礦床類型、分析勘探異常，執行對地質勘探中各項分模塊工作的細致化管理。

（五）地質勘探信息系統建設

在進行信息化系統建設時，關鍵在于地質勘探主流程信息化，通過計算機網絡技術、大數據技術、虛擬技術、計算技術、物聯網技術等搭建基礎架構，包括以下三個層次。

1.硬件層次

主要是地質勘探設備、巖石與礦石分析設備、遙感儀器、測量儀器、電磁儀器、光譜儀、計算機網絡設備等。因地質勘探多在野外進行，因此組網時應確保三網聯通，為地質勘探數據傳輸、應用共享提供技術支持。

2.環境層次

由網絡中心、災備中心、存儲中心、計算中心等組成。網絡中心用于信息傳輸、交換；計算中心用于勘查數據計算、管理；存儲中心用于數據存儲空間開拓、存儲方式設定；災備中心用于針對勘探過程中的意外情況補救。該層通過以下系統支持發揮作用：操作系統，包括OS系統、安卓系統、Windows系統等；數據系統，用于存儲專業數據、勘探服務數據等；構件庫，由各類勘探軟件組成。

3.應用層

按照模塊化布置，賦予以下各功能項：①勘探數據采集：基于移動端的標準化地勘外業數據采集，可同步采集編錄、定位、時間、照片、視頻數據；系統離線本地保存數據，在線實時同步數據至內業服務器。②大數據管理：該模塊服務于地勘項目部、支隊總隊，分院/總院，還可上延到地勘局相關的管理工作，從重點勘探項目把控、勘探數據上報、勘探數據資源共享等維度實現跨層級生產經營大數據匯聚管理與挖掘分析[7]。③資料規范匯交：記錄和保存項目實施全過程中項目參與各方產生的知識、信息、成果資料和勘查單位歷史勘查資料等，實現數據標準化、集中管理，通過信息平臺的數據積累，構建地勘單位的數據資產體系，包括：原始資料，底稿、測繪、野外觀察、探礦工程、采樣、儀器記錄、航遙影像、綜合資料、技術管理等；成果資料，正文、審批、附圖、附表、附件、數據庫、多媒體等；歷史勘查資料。通過系統建設，改善以往資料分散存儲以及人員流動造成的資料丟失問題。④樣品管理：對不同送樣類型進行分類管理，如基本分析樣、內外檢送樣、巖礦鑒定樣、組合樣送樣、體重樣、光譜樣、化探樣等；提供內檢誤差統計和外檢誤差統計分析功能，以檢查分析結果的偶然和系統誤差。⑤QA/QC分析：通過可視化圖表并結合統計分析數據，檢查化驗分析數據質量，再經過數據等級確認、最優結果篩選，得到準確度最高的一批化驗分析數據。⑥地質勘探項目管理：包括審批流程和業務流程。業務流程包括流程模板設計、流程環節任務配置、流程發布、業務流程申請和業務流程辦理等步驟。⑦報告報表：對地質勘探工作進度、成果進行統計、分析，在線便捷生成金剛石鉆探報告報表、RC鉆探報告報表、坑探報告報表、槽探報告報表、項目周報與項目月報、野外編錄表和采樣記錄表[8]。⑧快速出圖：在線快速生成鉆孔柱狀圖并導出。⑨駕駛艙功能：以駕駛艙形式為勘探管理部門領導提供決策支持，通過各種常見的圖表將采集的勘探數據形象化、直觀化、具體化，形象展示各階段勘探情況，監測勘探進展，對異常關鍵指標預警和挖掘分析，輔助管理者基于實際情況做出決策。

（六）三維地質建模

三維地質建模技術能準確地觀察到地質體內地質構造、復雜地質現象的邊界條件等，并直觀地再現地質單元的空間分布、相互關系，對優化整個地質勘探過程有著較好的作用。通過華創三維地質系統AglosGeo完成三維建模過程，包括以下幾方面。

1.地質數據庫按水文地質、地質構造、巖土、地層時代等地學方式存儲勘探數據，再以項目化經營模式存儲地質數據。在勘探項目推進過程中，地質勘探數據會不斷增加。整個三維地質建模過程按照分階段存儲、集中管理方式展開。

2.AglosGeo系統圖形端對勘探數據三維展示，再結合數據庫勘探數據搭建覆蓋層、溶洞、斷層、巖脈、巖層、透鏡體、夾層等不規則地質體；通過測繪海量數據生成三維地面模型；進行勘探布置設計，主要是勘探線路設計、鉆孔位置確定、平硐位置確定等；再結合鉆孔、平硐、出露地質點、CAD圖、勘探剖面、預測地層分界點等相關數據搭建地質年代層、風化層、巖性層、斷層等的地層分界面，進而搭建地下水、卸荷界面。對地質模型展開實時、交互修改，在數據庫、二維剖面、三維空間中刪、增、改勘探數據，更新三維模型。

3.最終成型的三維地質模型，包括地質構造、風化、巖性層、年代層等所有地質內容，并具備工程過程屬性、地質物理屬性。依靠三維模型實現定位、保存、查詢、輸出等功能；圖像端，結合三維地質模型、勘探數據生成平切圖、鉆孔柱狀圖、地質解剖圖等，輔助下一階段的地質勘探。

五、結語

綜上，文章就信息技術在地質勘探中的應用展開了綜合論述與分析，應給予其足夠的重視，明確所提出各項信息技術在實際應用中的優勢與不足，發揚優勢、彌補不足，如此才能發揮信息技術在不同地質勘探階段的真實作用。

參考文獻

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作者單位：重慶市勘測院

責任編輯：尚丹