地理信息系統(tǒng)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

張寧函　趙川杰

[摘要]隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其多學(xué)科綜合且快捷高效的特點使得人們在資料管理、勘查預(yù)測方面對其情有獨鐘，特別是在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域。本文介紹了地理信息系統(tǒng)的發(fā)展背景、地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程以及地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng) 地質(zhì) 礦產(chǎn) 勘查

[中圖分類號] P624 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-124-1

1前言

地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS，是用于處理地理信息的系統(tǒng)。它綜合地理學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、信息學(xué)、測繪學(xué)等學(xué)科，以地理和測繪為基礎(chǔ)，依靠計算機技術(shù)作為技術(shù)支撐，廣泛應(yīng)用于與空間信息有關(guān)的領(lǐng)域。

地理信息系統(tǒng)有三個基本特征。首先，地理信息系統(tǒng)是以計算機軟件為基礎(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng)，其使用職能為通過計算機接收外部信息進行空間數(shù)據(jù)整理。其次，地理信息系統(tǒng)以多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為媒介，它的功能和使用范圍將隨著多媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫的技術(shù)發(fā)展而發(fā)展。第三，地理信息系統(tǒng)經(jīng)由內(nèi)部處理器完善生成的數(shù)據(jù)具有兩大特點，分別是統(tǒng)計性和空間地理性。

2地理信息系統(tǒng)的發(fā)展背景

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展只有50多年的歷史[1]，了解地理信息系統(tǒng)出現(xiàn)的背景對于更好的認(rèn)識地理信息系統(tǒng)有重要的意義。

首先，地理信息系統(tǒng)以地理學(xué)為認(rèn)識基礎(chǔ)。從概念上看，地理信息系統(tǒng)就是處理和地理有關(guān)的信息。在經(jīng)歷了傳統(tǒng)地理學(xué)、計量地理學(xué)之后，地理學(xué)如今走向了信息化的道路。通過計算機技術(shù)的引用，將過去紙面上、手頭上的數(shù)據(jù)進行信息處理與加工，進而系統(tǒng)化、統(tǒng)一化、定量化、動態(tài)化。地理信息系統(tǒng)作為一種新思想、新技術(shù)豐富了解決地理問題的手段，是地理學(xué)科走向多元化發(fā)展的道路。

其次，地理信息系統(tǒng)以地圖學(xué)為方法基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的地圖表達方式具有更新慢、效率低等缺陷，如今計算機技術(shù)的引入使得地圖學(xué)以信息的形式存在于系統(tǒng)中，計算機通過外部輸入獲得信息，通過內(nèi)部程序進行加工處理，從而獲得精確可靠的地理信息。而且由于計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其更新快、實時性強、精度高的特點更為突出。不過，傳統(tǒng)的地圖學(xué)提供的地理信息系統(tǒng)以地圖學(xué)色彩設(shè)計與表示方法、地圖制圖綜合、地圖量算與分析、專題數(shù)據(jù)處理與

表示方法等都在地理信息系統(tǒng)得到了延續(xù)。

第三，地理信息系統(tǒng)以空間對地觀測獲得新的信息源。如何獲得可靠、豐富且實時的信息源一直以來是地理信息系統(tǒng)發(fā)展過程中的重要問題。傳統(tǒng)的信息來源是在地圖學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，如實地測繪、航空攝影、探險考察等。如今計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的發(fā)展很好的解決了困難。衛(wèi)星、航天飛機、無人機等實時化、全球化通信網(wǎng)絡(luò)成為了地理信息系統(tǒng)獲取新信息的重要工具，對地理信息系統(tǒng)來說，這是其發(fā)展過程中極其重要的一環(huán)。

3地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

地理信息系統(tǒng)從上世紀(jì)60年代誕生到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了50多年，世界各國已經(jīng)開始應(yīng)用地理信息系統(tǒng)來進行空間數(shù)據(jù)的儲存、獲取、傳輸和處理等，給管理人員和決策人員提供巨大的信息保障。在了解了地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生的背景之后，我們更要知道地理信息系統(tǒng)50多年的發(fā)展歷史，更好的認(rèn)識地理信息系統(tǒng)以便在今后的使用中得心應(yīng)手。

地理信息系統(tǒng)的最初構(gòu)想由加拿大的Roger F.Tomlinson 和美國的 Duane F.Marbel 在二十世紀(jì)六十年代初分別提出。之后加拿大人Tomlinson 于1962年提出使用計算機技術(shù)的方法建立加拿大地理信息系統(tǒng)，簡稱CGIS，其功能主要是進行地圖的疊加和量算。這是地理信息系統(tǒng)發(fā)展的第一階段，屬于開拓期。這一時期內(nèi)，研究人員利用計算機技術(shù)開發(fā)了一些簡單的軟件，后人稱之為地理信息系統(tǒng)軟件包。然后利用這些軟件包進行空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理。1972年CGIS在簡單完善后投入使用，美、英也開始進行相關(guān)研究的工作。二十世紀(jì)七十年代是地理信息系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展階段，注重管理是這一階段的主要內(nèi)容。進入八十年代，地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)了技術(shù)上的重大突破，空間決策支持分析的出現(xiàn)使得地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣，各國政府也從中獲得了利益，因此，相關(guān)的研究機構(gòu)被設(shè)立，地理信息系統(tǒng)進入快速發(fā)展的階段。1992年，Goodchild提出地理信息科學(xué)概念，旨在研究應(yīng)用計算機技術(shù)處理、儲存、管理、分析地理信息過程中的一系列基本問題。地理信息科學(xué)的提出使得地理信息系統(tǒng)理論化，這是地理信息系統(tǒng)發(fā)展的必然結(jié)果。二十世紀(jì)九十年代地理信息系統(tǒng)已經(jīng)服務(wù)于多種行業(yè)，特別是地理信息科學(xué)的提出使得它將有更加廣闊的未來。時間進入二十一世紀(jì)，近十年來，遙感、全球定位系統(tǒng)、國際互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互滲透，它們之間已經(jīng)發(fā)展形成了以地理信息系統(tǒng)為核心的集成化技術(shù)系統(tǒng)。新時代、新技術(shù)的蓬勃發(fā)展給地理信息系統(tǒng)注入了新的活力，而地理信息系統(tǒng)廣闊的應(yīng)用前景必將使得它在今后擁有更好的未來。

4地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)在現(xiàn)今高新技術(shù)層出不窮的背景下飛速發(fā)展，加之信息化技術(shù)和信息化產(chǎn)業(yè)的不斷完善，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域取得了重大發(fā)展。

地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展主要表現(xiàn)在地質(zhì)制圖、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、石油勘探資料管理和礦產(chǎn)資源預(yù)測等方面。我們著重介紹其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察方面的發(fā)展。

首先是地理信息系統(tǒng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘探制圖。長久以來，礦產(chǎn)、石油勘探都需要通過地質(zhì)、物探等得到相關(guān)資料做成地圖，以完成相關(guān)信息的綜合。不過傳統(tǒng)的地質(zhì)制圖方法存在效率低下、利用率低、管理繁雜等不足，已經(jīng)不適應(yīng)如今迅速發(fā)展的油氣勘探、礦產(chǎn)開發(fā)等領(lǐng)域。地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，它可以實現(xiàn)各種專題圖的可視化、數(shù)字化，并通過數(shù)據(jù)庫對其進行管理，存貯方便且查詢?nèi)菀住?/p>

其次是地理信息系統(tǒng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)管理。在地質(zhì)礦產(chǎn)勘探過程中，如何對龐大的數(shù)據(jù)資料進行管理是很重要的問題。如今，地理信息系統(tǒng)通過將各種文本資料錄入，圖形資料數(shù)字化，從而完成由文本、圖形到數(shù)據(jù)的移植。這種方式便于保存，且通過識別碼連接實現(xiàn)對空間信息、屬性資料的一體化管理，繼而做到對礦產(chǎn)地質(zhì)信息的全方位管理與應(yīng)用。

第三是地理信息系統(tǒng)用于礦產(chǎn)資源預(yù)測?？辈槿藛T在研究地質(zhì)礦產(chǎn)資源的過程中會遇到很多棘手的問題。惡劣的地質(zhì)環(huán)境，簡陋的分析設(shè)備以及不可預(yù)知的自然環(huán)境都使得研究人員頭痛欲裂。不過，地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)有效的降低了這一問題的難度?，F(xiàn)今，大量的地源信息、地質(zhì)資料已被獲得，研究人員要做的就是將它們錄入地理信息系統(tǒng)中，然后通過計算機技術(shù)進行處理就能獲得有價值的信息。

地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用，取得了很多成果。美國、加拿大、澳大利亞等過早在1985～1989年就將其應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和填圖[2]。2002年，澳大利亞得研究人員攜帶筆記本電腦于野外采集地質(zhì)數(shù)據(jù)，并建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫。Zhou[3]以其建成的中國金礦大型數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，使用地理信息系統(tǒng)進行成礦地理分析，預(yù)測區(qū)域成礦靶區(qū)。中國地質(zhì)科學(xué)院方一平等建成1：500萬中國礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫，中國地質(zhì)礦產(chǎn)信息研究院吳仲煌將GIS應(yīng)用于礦產(chǎn)資源區(qū)域評價。此外，我國1：50萬數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫[4]已經(jīng)建立完成。總而言之，通過地理信息系統(tǒng)輔助，研究人員可以基于大量的信息進行空間采樣，從而對地質(zhì)礦產(chǎn)勘查進行預(yù)測和指導(dǎo)。

5地理信息系統(tǒng)的未來展望

地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)量龐大、信息多元化、定量化分析等特點正是傳統(tǒng)地質(zhì)研究中所缺乏的。不過地理信息系統(tǒng)也存在著如分析對設(shè)備要求較高、硬件花費較大、收集資料耗時耗力等不足。隨著地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用被越來越廣泛的開發(fā)，地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域的發(fā)展將會朝以下幾個趨勢發(fā)展：高維化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化。我們相信地理信息系統(tǒng)的研究將使其更加完善，并更好的服務(wù)于各行各業(yè)。

參考文獻

[1] 王家耀，成毅，吳明光，孫慶輝. 地理信息系統(tǒng)的演進與發(fā)展. 測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報. 2008， 8 （5）， No.4.

[2] 鄭貴洲.地理信息系統(tǒng)（GIS）在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用[J]. 地球科學(xué)， 1998， 23（4）： 420～423.

[3] Zhou， J. Tectonics and Gold Deposits of China[M]. Ph. D.Thesis， University of New England， Australia.1999.

[4] 李軍. 全國1：50萬數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建成[N]. 中國國土資源報（地礦版）， 2000，1，8.