基于GIS的矿产预测研究——以新疆中天山沙垄以西地区为例

摘要

面对21世纪对矿产资源需求的严峻形势，矿产预测研究将面临新的机遇与挑战，随着我国矿产预测工作的发展和各种地学数据的急剧增长，GIS在矿产预测工作中的应用研究将随着地学信息科学的发展日益普及和深化。 本论文以《新疆中天山沙垄以西金、银、铜、铅、锌等金属矿产成矿规律研究与靶区优选》项目(新疆地质矿产勘查开发局，项目编号XGMB2004001，2004年-2006年)为依托，选取基于GIS的矿产预测为主要研究内容，从GIS功能出发，结合矿产预测过程中的实际问题，探讨GIS在矿产预测中的作用和需要解决的关键问题，并以新疆沙垄以西地区为例，展开对多源地学信息的综合分析与解译，建立矿产预测空间数据库，探索GIS在矿产预测中的作用。取得的主要成果和结论如下： 1、从GIS功能与矿产预测的目的任务出发，揭示了GIS在矿产预测中的地位和作用。一方面，GIS已经成为矿产预测强有力的工具，其先进的空间数据库管理大大提高了预测的效率，强大的可视化技术为地物化遥数据的处理创造了条件，有力地空间分析方法更是使矿产预测诸多模型的实施成为可能。另一方面，GIS在预测中也有其局限性，矿产预测的本质仍依赖于成矿规律的研究，数据质量及完整性才是GIS成功应用于矿产预测的根本。 2、在分析GIS组成、功能及发展趋势的基础上，结合矿产预测工作的性质和流程，论证了将GIS应用于矿产预测的必然性，并提出应用GIS进行矿产预测的基本工作流程。 3、全面系统地分析了GIS应用于矿产预测中需要解决的关键问题，研究成果显示，信息的完整和数据的质量是根本，数据库的设计是关键，成矿信息的提取分析是基础，空间分析方法模型的选择是保障，多学科专家的共同参与是原则。因此，GIS能否成功地应用于矿产预测的关键在于上述条件的成功实施。 4、在总结GIS数据模型的重要性、研究现状以及模型类型的基础上，分析了我国在地学数据组织方式上的不足，指出面向对象的数据模型应当引起地学专家的关注。 5、全面、系统地收集和分析了沙垄以西地区地质、地球物理、地球化学、遥感、矿产地信息，并基于Geodatabase在该地区建立了矿产预测空间数据库，从而为矿产预测和数据共享奠定了基础。 6、对各种成矿信息进行了处理、分析和提取，获得沙垄以西地区矿产预测的变量信息，在此基础上应用证据权重模型对金矿产资源进行定位预测，优选出成矿有利靶区共107个，其中A类靶区20个，B类靶区37个，C类靶区50个。 7、应用属于数据挖掘技术的决策树模型对沙垄以西地区铅锌矿产资源进行预测，优选出成矿有利靶区共31个，其中A类靶区3个，B类靶区12个，C类靶区17个。该探索也为矿产预测提供了一种新的思路和方法。 8、通过实例，对比分析证据权重模型和决策树模型在矿产预测中的优缺点，得出，证据权重模型比较适合于地质工作程度高且能最大限度地获取找矿信息的地区；而决策树模型的优点是不需要大量的矿床，对于研究程度低的地区无疑是一种好方法，但也存在计算过程繁杂等缺点。 开展基于GIS的矿产预测研究，不仅对于推进GIS在矿产预测中的应用进程具有重要的现实意义，而且还有助于地质、构造、矿产、物探、化探、航磁、遥感等信息的综合研究，对进一步完善矿产预测方法与理论体系具有一定的科学意义。同时，在实践方面，可探索开展矿产资源潜力评价工作的新方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1区域矿产预测理论与方法的现状

1.2.2 GIS在区域矿产预测中的应用现状

1.3论文研究思路及技术路线

1.3.1研究思路

1.3.2技术路线

1.4论文的创新点

第二章 GIS与矿产预测分析

2.1地理信息系统(GIS)

2.1.1 GIS概述

2.1.2 GIS的组成

2.1.3 GIS的主要功能

2.1.4 GIS空间数据模型

2.1.5通用与专用GIS系统

2.1.6 GIS的发展趋势

2.2矿产预测

2.2.1矿产预测的目的、任务

2.2.2矿产预测层次的划分

2.2.3矿产预测方法

2.2.4矿产定位预测与定量预测

2.3 GIS为矿产预测的进行提供了强有力的工具

2.3.1先进的空间数据库管理可大大提高预测的效率

2.3.2 GIS强大的空间分析能力有助于成矿信息的提取和分析

2.3.3 GIS为地物化遥数据的空间可视化创造了条件

2.3.4空间分析方法的综合使得矿产预测模型可有效的实行

2.3.5提供高质量的预测图件

2.3.6为数据共享提供了平台

2.4 G工S应用于矿产预测具有一定的必然性

2.5 GIS在矿产预测中的局限

2.5.1矿产预测本质上仍依赖于成矿规律的研究

2.5.2数据是确保GIS在矿产预测中成功应用的根本

2.6基于GIS进行矿产预测的工作流程

2.6.1美国CUSMAP矿产预测计划典型工作程序

2.6.2我国矿产预测的工作程序

2.6.3基于GIS的矿产预测工作流程

第三章 GIS应用于矿产预测中需要解决的关键问题

3.1信息的完整性问题

3.1.1基础地理信息

3.1.2地质信息

3.1.3地球化学信息

3.1.4物探信息

3.1.5遥感信息

3.2数据质量问题

3.3矿产预测空间数据库的设计问题

3.3.1标准化问题

3.3.2数据模型的设计

3.3.3专题信息存储的数据结构

3.3.4信息的分类编码

3.3.5信息的分层

3.4成矿信息GIS提取与分析

3.5找矿信息的量化与转换

3.6矿产预测的空间分析方法模型

3.7多学科专家的共同参与

第四章 沙垄以西地区多源地学空间信息

4.1地质信息概况

4.1.1地层

4.1.2侵入岩

4.1.3断裂构造

4.2地球物理空间信息

4.3地球化学空间信息

4.3.1主要成矿元素背景

4.3.2主要成矿元素空间分布特征

4.3.3各地质单元的元素分布

4.4遥感地质空间信息

4.4.1线性构造遥感图像信息

4.4.2环形构造遥感图像信息

4.5矿产资源信息

4.6控矿因素

4.6.1构造的控矿作用

4.6.2岩浆侵入活动的控矿作用

4.6.3地层对矿床分布的控制

第五章 研究区矿产预测空间数据库

5.1数据库的内容及建库范围

5.1.1数据库的内容

5.1.2数据库建库的范围

5.2数据库引用标准

5.3数据库数据模型

5.3.1 Geodatabase数据模型

5.3.2 Geodatabase数据模型的优势

5.3.3建立Geodatabase数据库的方法和途径

5.4建库工作主要采用平台和基本工具的选用

5.5空间参考与成果图坐标系统、比例尺

5.6数据集及要素类的划分

5.7数据库的建设

5.7.1基础地质空间数据库的建设

5.7.2矿产地数据库的建设

5.7.3化探数据库的建设

5.7.4物探数据的建设

5.7.5遥感数据库的建设

5.7.6地理数据库的建设

第六章 矿产空间定位定量预测

6.1矿产空间定位定量预测方法模型

6.1.1证据权重方法模型

6.1.2决策树方法模型

6.2地质统计单元的划分

6.3应用证据权重模型进行金矿产预测

6.3.1成矿信息特征及提取

6.3.2变量的选取

6.3.3应用证据权重模型进行计算

6.3.4预测结果及靶区分类优选

6.3.5预测结果可信度评价

6.4应用决策树模型进行铅锌矿产预测

6.4.1变量的选取

6.4.2构建决策树模型

6.4.3预测结果及靶区分类优选

6.5两种方法模型比较

第七章 结论

7.1成果与认识

7.2不足与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致 谢