第一篇：劉駿軍 傅漢超 陸強---現代測繪技術在地理國情普查中的應用探討

現代測繪技術在地理國情普查中的應用探討

作者：劉駿軍傅漢超 陸強 單位：浙江省第三地質大隊郵編：321001 摘要：地理國情普查在國力國情調查中扮演著極其重要的角色，是了解和掌握地表生態、地表自然以及人類活動情況的基礎工作，是獲取地理國情信息的手段。隨著我國科學技術的發展，測繪技術不斷進步，為社會各行各業提供測繪基準信息產品，滿足了全社會對測繪地理信息公共產品的需求，建立檔案信息化服務，發揮測繪地理信息應有的作用。本文就以 3S 技術 為依托，淺談現代測繪技術在地理國情普查中的應用。

關鍵詞：測繪技術；地理國情普查；現代測繪技術

地理國情普查是一種綜合利用地理信息技術系統、全球衛星導航技術以及遙感技術等現代測繪技術，對全國范圍內的地形、交通、水系等進行動態的全方位的監測，并且統計分析其變化規律、特征、差異以及未來發展趨勢等，最終形成關于環境、資源、生態等信息的變化規律監測數據、圖表及報告等。近10 年來，地理空間信息技術進入了全面更新和加速發展時期。在這個大背景下，黨和政府明確要求進一步加快“數字中國”地理空間框架建設。各省、區、市也相繼開展了“數字城市”地理空間框架建設。在“數字區域地理空間框架建設”的同時開展的地理國情普查工作是現代社會發展必然趨勢，體現經濟社會發展各領域對測繪地理信息工作的新需求。

1.地理國情普查的重要意義

地理國情普查是一項重大的國情國力調查，是全面獲取地理國情信息的重要手段，是掌握地表自然、生態以及人類活動基本情況的基礎性工作，通俗的講就是摸清國情“家底”。通過開展普查，能夠全面查清我國自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，為開展常態化地理國情普查奠定基礎，滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要，提高地理國情信息對政府、企業和公眾的服務能力。

地理國情是空間范圍內的國情信息，通過各種高科技手段，超越時間的維度，統籌兼顧的對國情信息進行分析、統計，以便于做出長遠、可持續的科學決策。通過地理國情普查能夠快速獲得地表植被、生態環境、城鎮發展等地理國情信息，國家或地區政府能夠通過這些信息制定正確的發展戰略和規劃。從這個角度來說，地理國情普查能夠加快我國生態文明建設的發展。另外地理國情信息利用空間信息科學為人類服務，同時有推動著空間信息科學的發展。地理國情普查的數據獲取、信息提取、信息傳輸、空間分析等都需要將 3S 技術有機整合起來，借助通信、云計算等各種高新技術手段，實現對地理信息的收集、處理及預測，這些工作必將帶動空間信息、地理科學等領域的發展與融合，從而推動空間信息科學的快速發展。

2.地理國情普查的任務和內容 2.1 地理國情普查的任務

地理國情普查任務主要包含：自然與人文地理要素信息的動態獲取、綜合分析與評估、產品生產與發布。其中，自然與人文地理要素信息的動態獲取主要是利用現代測繪技術手段對地理要素量測及其動態變化的發現、識別、解譯與數據采集，形成地理要素普查時空數據庫本底數據庫。在地理要素監測時空數據庫的基礎上分析與評估，綜合運用空間統計分析、探測性空間分析、時空數據挖掘與發現技術，對地理要素的各類專題屬性特征、時空分布模式、發展趨勢與演變規律等進行的綜合分析、時空變化的評估與趨勢預測。

2.2 地理國情普查的內容

地理國情普查內容主要包括地表形態、地表覆蓋和重要地理國情要素三個方面。地表形態數據反映了地表的地形及地勢特征，也間接反映了地貌形態。數字高程模型是反映地表形態常用的計算機表示方法。地表覆蓋分類信息反映地表自然營造物和人工建造物的自然屬性或狀況。地理國情要素反映與社會生活密切相關，具有較為穩定的空間范圍或邊界，具有或可以明確標識，具有獨立監測和統計分析意義的重要地物及其屬性。地理國情普查內容分為 12 個一級類，58 個二級類，135 個三級類。

3.現代測繪技術在地理國情普查中的應用

地理國情普查的實施需要利用遙感技術、航空攝影測量技術和全球衛星導航定位技術等，實現地理國情信息一體化的采集和快速更新；綜合運用空間統計分析等技術，進行地理國情空間特征的綜合分析、時空變化評估與趨勢預測；利用地理空間信息系統技術、數據庫技術，實現地理國情信息的自動化和定量化統計分析，完成國情普查的外業數字調繪工作，實現對我國的基本國情進行綜合分析，結合各個時期的測繪成果，整理信息資料，得到社會發展的規律與趨勢。從而更好的指導我國經濟的發展。可見，地理國情普查普查離不開現代測繪技術的應用，下面我們來看一下現代測繪技術在地理國情普查中的具體應用。

3.1 3S 技術在地理國情普查中的應用 3.1.1 航空遙感技術

航空遙感技術在地理國情普查中的具體應用是監測調查地標地物的形態，這種技術能夠快速、準確的收集各種地標信息。近幾年，隨著傳感器的發展、影像數據源豐富多彩，圖片的分辨率不斷提高，使遙感數據采集信息的質量與效率大大提高。遙感技術結合地理信息系統技術和全球定位系統，能夠自動快速定位地理數據信息，形成精密的監測，為空間決策分析提供依據。目前我國城市的信息采集也開始機載激光雷達掃描技術，它能夠快速、精準的獲取地面三維信息，普查范圍廣、精確度高，能全天候、無限制的獲取地面三維信息，它是對遙感技術的一種延伸發展，大大促進了地理信息普查普查技術的進步。

3.1.2 全球衛星定位技術

全球衛星定位技術應用于地理國情普查中能夠快速、準確、高效的提供地理信息的點、線、面三維坐標以及其他相關信息。它的特點是：自動化、全天候、精度高。全球衛星定位技術結合高精度全站儀、野外數據采集技術，實現地理國情數據的快速采集，以其高度的適應性、精密的測量、快速的技術手段為地理國情普查提供技術支持，推動其技術的進步。

3.1.3 地理信息系統技術

地理信息系統技術主要用于分析、管理地理國情普查空間數據的應用，它是集空間科學、信息科學、測繪科學于一身的技術手段，其技術系統主要由計算機硬件、軟件和其他先進技術組成，能夠精準的實現對地理國情普查數據的采集、整理、分析及顯示等，便于解決復雜的規劃與管理問題，為政府、企業及社會公眾提供真實可靠的地理信息服務。

3.2 無人飛機航攝系統在地理國情普查中的應用

無人飛機航攝系統是一項嶄新技術，能獲取和處理高分辨率及高精度遙感影像。近來，國內測繪的無人機在升限、續航能力、載荷、飛行速度等技術方面都有了質的飛躍，且機載遙感技術得到迅猛發展。無人飛機普查具有機動能力強、操作簡單、便于攜帶、成本低、安全性高、能低空獲取高分辨率遙感數據等優點。為我國地理國情普查工作提供了重要的裝備支撐。

4.結語

地理國情普查工作具有長期性、艱巨性。在全國范圍內開展地理國情普查，需要豐富的地理信息數據和先進的測繪技術做保障。開展地理國情普查是時代賦予測繪地理信息部門的新使命，是測繪由傳統模式向信息化模式轉型升級的良好機遇，也是基礎測繪工作服務于大局的一項重要任務。測繪單位需要及時更新測繪技術裝備，提高地理國情普查成果的精度，不斷完善測繪地理信息體系建設，進而提升測繪地理信息行業的保障服務能力，為地理國情普查提供有力的數據支撐，為推動我國經濟社會科學可持續發展做貢獻。

參考文獻：

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第二篇：礦產普查與勘探讀書報告-現代勘查技術、方法在現代礦產勘查中的綜合應用

《礦產普查與勘探 》課程讀書報告

----現代勘查技術、方法在現代礦產勘查中的綜合應用

一、地質勘查技術體系的構成現狀[5]

勘查技術根據其研究對象、工作目的、技術實質及管理范疇可劃分為五大門類十大專業。即物化探類(含物探、化探、遙感三專業)、探工類(含鉆探、坑探二專業)、測繪類(含測量、制印二專業)、實驗測試類(含巖礦分析與鑒定二專業)、以及地質勘查電算技術類。

1．物探技術：

在探測方法方面現已形成七大系統與系列，即區域重力調查、第二代航空物探、井中與地下物探、海洋物探等技術系統及油氣勘探、固體礦產找礦、水工環物探等技術系列。在儀器設備方面已建有十數家地勘儀器制造廠，可批量生產各類物探儀器，滿足了國內勘查行業的需要。國際常規類型我們均有，且已更新3代至5代。在作用與貢獻方面至今已獲得數量頗為可觀的重大地質找礦效果，探測出數以百計的油氣構造、數以千計的礦產地、數以萬計的供水井位，而且還完成了難以計數的工程勘測項目。同時解決了諸多大地構造和基礎地質問題。

2．化探技術：

近年來取得了突飛猛進的發展，填補了多項技術空白。首先六種方法即水系沉積物、土壤、巖石、地植物、水化學、地氣等測量技術業已建立，并取得發展與提高。其次在應用方面，除用于地質找礦之外已有成效的用于環境地質、農業地質、污染監測、考古勘察、醫學地質等多方面。第三，化探技術進步方面亦相當突出，主要表現在研究并推廣了一套山區、干旱區、高寒區、巖溶區等特殊景觀區化探技術；區域化探樣品分析方法、質量監控、標準樣制備和測試方法技術；用于檢查異常的Au、Cu等野外現場分析技術等。

3．遙感技術：

自50年代中期開始采用航攝像片進行區域地質調查工作以來，地質遙感技術飛躍進步，包括可見光、紅外、微波等多波段成象的現代遙感技術已廣泛用于區調、成礦遠景預測、國土與農業調查、水工環地質普查等多方面，特別是城市遙感綜合調查(如北京8301工程)取得顯著社會效益和經濟效益。近年來陸續引進德國RMK航空攝影設備、美國航空數字多光譜掃描儀、航空定量雙道紅外掃描儀及地面處理設備，并引進了陸地衛星多光譜儀拷貝底片資料。MT圖象與sPOT圖象已推廣應用。我國也自行研制了JHY型機載航空紅外掃描儀，開發和推廣了微機圖象處理系統和相應的處理軟件。

4．鉆探技術：

經過數十年的努力我國鉆探技術進展很快。巖芯鉆探已推廣了繩索取芯金剛石鉆探，并朝著多種鉆探工藝配合的方向發展。沖擊回轉鉆探、定向鉆探、反循環鉆探、坑道鉆探、復雜巖層鉆進技術等都取得了成效。泥漿體系從高固相轉為低固相、從單一無機為主轉為高分子為主。，地勘水泥和惰性堵漏材料也已得到推廣。鉆探技術已用于陸地區調與普查、能源與固體礦產、地熱與建筑基礎等勘探；水域里的濱海鉆探、深海鉆探和極地鉆探等，以及地下坑道中仰孔、斜孔鉆探等。

5．坑探技術：

勘探掘進即鑿、裝、運綜合機械化程度已有相當大的提高并形成作業線。勘探坑道軟弱圍巖盯注、錨、噴加固支護技術和獨立長巷通風技術，以及坑道內柴油機尾氣凈化裝置等皆已具有相當高的技術水平。中型液壓鑿巖機的消化吸收良好并已在生產中推廣使用，同時還積極推廣了“新奧法，’(NATM)施工掘進技術。近些年來小斷面豎井機械化作業線及井深17om掘進技術、小斷面斜井機械化作業線及井深450m掘進技術、吊罐天井掘進技術、光爆及新型爆破器材等先進技術，都取得較好成果。坑探技術已在探礦、采礦、水利、交通、地下工程建設等多方面應用，特別是在隧道、涵洞、地鐵、地下公路、地下儲物庫方面做出了突出貢獻。6．測量技術：

地質勘查測量技術方法水平提高與發展速度很快，地形測量由平板儀測圖為主發展到航空攝影測制(應用航片測制大比例尺1：1000一i：10000圖件提高工效2倍、成本降低1/3)，推廣光電測距技術使測量工作比原來提高工效3倍，且可節約一半人力，航空與海洋勘測已應用先進的無線電定位與衛星定位GPS技術等，陸地GPS也已試用。目前地勘行業中測量專業分布在各個部門，從事地勘測地、地形測量、工程測量、海洋測量、城市測量、礦山測量等，同時也進行地質災害監測，地面沉降與地震形變監測等多項工作。

7．制印技術：

地質制圖與印刷技術已趨于正規化和規范化。多色印刷新技術已使落后的“氨熏蘭曬”成為歷史。應用航空航天遙感信息編圖和計算機輔助制圖以及建立地理信息系統GIS等新技術已列到工作日程上。另外也研究成功解象力強、儲存方便、適于印刷精細地學類圖件的PS感光預制版，并研究出PS版再生技術使成本大幅降低。網點菲林減色印刷圖件提高了效率。同時也研究成功電子分色激光掃描，這是對工藝繁雜的彩色印刷的重大改革，獲日內瓦國際發明與新技術展覽會獎牌，這項技術的應用使各省區地質圖件印刷積壓問題得到解決

8．巖礦分析技術：

近年來分析技術發展很快，地礦行業已建立起方法較為齊全的實驗測試技術體系。其中卓有成效的有區域化探主、次、痕量元素分析系統，超痕量Au分析方法、15個稀土元素分量測定方法，非金屬礦的物化性能測定方法等。油氣勘查的實驗測試技術也具有較高水平。絡合滴定法、光度分析法、分光光度法等都大步提高，極譜儀、光焰光度計、原子吸收光度計等已經普及。并部分配置了石墨原子吸收、X熒光光譜儀、等離子直讀光譜儀等大型設備。

9．礦物鑒定和加工技術：

由于巖礦鑒定技術的全面提高導致礦產分選和綜合利用水平大幅度的提高。這方面首先是顯微鏡法、費氏旋轉臺法、油浸法及礦物分選的重液分離、磁性分離法等普及最早。后來又發展應用X光衍射粉沫法、差熱分析法、透射電子顯微鏡等鑒定技術。并且也引進與研制了電子探針、掃描電鏡、紅外吸收光譜、穆斯堡爾譜、順磁共振譜、四圓單晶X光衍射儀、同位素質譜儀等現代技術和設備。礦物分離分選技術業已應用磁流體分離、靜電分離、高頻與中頻介電分離等多種先進技術。磁團聚重選新工藝使效率提高數十至數百倍。另外，由于查清礦物組成與賦存狀態，推進礦產綜合利用，使“一礦變多礦”、多種礦產綜合采選與冶煉。低品位金礦堆淋技術也已通過試驗，開始應用。

10．地勘電算技術：

1984年地礦部召開電子計算機應用工作會議，推動了電算技術大發展。現在物探、化探、遙感、數學地質、探礦工程、測量制圖、水文地質，以及科研管理都已用上微機。目前地質勘查中應用電算主要是進行數據處理(包括物化遙資料解釋推斷、地礦信息定性定量分析、地質作用過程數學模擬等)、圖形圖象處理、數據管理(如各類數據庫、檢索系統等以及建立勘查專家系統等

二、勘查技術體系發展方向

盡管我國勘查技術發展提高很快，但與發達國家相比，總體上還有相當差距，主要是高新技術發展緩慢，突破性獨創技術較少，設備儀器更新換代周期較長。但是，只要地勘行業各單位領導給予重視，新方法、新技術、新儀器、新工藝必然迅速得到開發與推廣。可以預料今后發展方向如下。

1．物探方面：

第一是研制一批新型設備(如超導磁力儀、微伽重力儀、探地雷達、巖性探測儀、大功率TEM系統等)；第二是發展一批實用的方法技術(如VSP技術、AvO技術、CT技術、X光檢測技術、壓電與壓磁技術等)；第三是開發一批資料處理和解釋成圖軟件。

2．化探方面：

第一是研究地氣法和尋找深埋礦床方法，以及擴大化探在農業和環保方面的應用研究；第二是探索特殊礦種(如鉑與鉑族元素等)分析方法、多元素野外現場快速分析方法與輕便設備；第三是編制各種地球化學圖件(分幅、分省、分成礦區、分不同景觀單元)。

3．遙感方面：

第一開展窄波段波譜和成象波譜應用研究、熱慣量制圖研究、微波窗口理論研究；第二發展航空熱紅外掃描、多光譜掃描、側視雷達的應用；第三推廣模擬陰影圖象、人工視差立體象對、多變量比特累加圖等程序，推廣圖象變換程序(如蒙塞爾變換、霍夫變換等)。

4．鉆探技術：

第一研究科學深鉆工藝及裝備、海底與極地冰層地質鉆探工藝及裝備第二開發大直徑深尺工程施工鉆探(直徑150一200cm、深100一200m)技術與設備；第三推廣受控定向鉆探技術(大斜度、長距離)、雙管反循環取樣鉆技術、泥漿凈化與處理技術、新型高效護孔與堵漏等。

5．坑探技術：

第一開發噴鹼機械手的程控技術及設備、新型高效大沖擊鑿巖工具、有毒有害礦種遙控掘進技術控制爆破技術等；第二發展短淺坑道液壓與無軌鑿裝運機械化作業線與復雜地層掘進技術及設備；第三擴大推廣“新奧法”掘進工藝，尤其軟弱圍巖復雜巖層中應用。

6．測量技術：

第一發展全天候、短觀測時、無須站間通視的全球定位系統；第二開發利用輕型飛行器進行大比例尺航攝以對礦區勘測與環境監測；第三研制特種精密儀器以對地殼形變、巖層移動、地基傾斜、地應力變化、精密工程進行觀測研究。

7．制印技術：

第一努力改革成圖工藝實現制版軟片化；第二發展正射投影技術以制作信息豐富、立體感強、易判圖識別的影象地圖；第三建立地理信息系統、推廣減色印刷、電子分色、電子掛網、微機控制印刷新技術、擴大PS版應用等。‘

8．巖礦分析：

第一開展超痕量的稀有分散元素、貴金屬元素、氣液包裹體中有關化學成分測定技術與巖礦同位素分析技術研究；第二探索能源礦產中有機成分測定、離子探針、超細磨等技術與裝備；第三推廣巖礦全分析、多元素同時分析、離子色譜、原子熒光等分析方法。

9．巖礦鑒定：

第一加強探索對巖礦表面物化性能與工藝性能測定技術研究；第二開展對礦物新材料的測定技術、細菌冶金技術、煤殲石開發利用新技術等的開發工作；第三普及低品位金礦堆浸技術、磁團聚重選工藝及設備、礦物學找礦和化學物相找礦技術、非金屬深加工工藝。

10．電算技術：

第一建立完善地礦信息系統(包括全國級物化探異常、航磁、區重數據庫)；第二探索開發找礦模型庫、方法庫(含專家系統)，并與數據庫形成三庫一體化；第三發展推廣各類工作站逐步組構全國地礦網絡，促使勘查技術實現管理和辦公自動化。

三、GIS在地質礦產勘查中的應用[1]

GIS已在地質礦產勘查中得到廣泛應用，并取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985~1989年就將其應用于地質礦產調查和填圖。目前，澳大利亞開始利用計算機筆記本以數字形式采集野外地質數據，建立有關數據庫，借助ArcInfo與ArcViewGIS編制第二代地質圖件。建成中國金礦大型數據庫，對中國大地構造1~3級單元按最新研究動態進行劃分并建立屬性表，結合其他成礦信息，進行成礦GIS分析，預測區域成礦靶區。在國內，原地礦部系統許多單位已購買一些MAPGIS，GIS已開始普遍應用于地質調查。此外，還有一些利用國外GIS進行礦產資源研究與建立地學多源信息系統的新成果。例如，中國地質科學院方一平等建成1∶500萬中國礦產資源數據庫，中國地質礦產信息研究院吳仲煌將GIS應用于礦產資源區域評價，福建地勘局數據信息中心對GIS數據(數值、文字、圖層等)采集、建庫的有關技術問題進行全面研究。上述三個成果主要基于ArcInfo與ArcView GIS平臺。此外，我國已建成1∶50萬數字地質圖數據庫。可以預言，今后幾年內會有更多GIS地質應用成果面世。總而言之，借助GIS，基于大量綜合信息，可進行空間采樣，對構造演化、火成活動、沉積相、礦產形成等作時空和多元統計分析，進行成礦預測和指導礦產勘查，模擬區域地質演化。在數據量充裕前提下，GIS分析具有定量、定時、定位的特點，可給出動態(不同時間于不同位置)結果。借助深部與時間數據，GIS分析實際可拓展到四維空間。在一個地區，依據所有已知地質資料建立的圖形、圖像、數據庫，實際乃該區域地質工作的總結，有關GIS分析結果則代表該區現階段較為客觀的總認識。重要的是，所有按GIS分析要求格式化數據極易被將來新的數據充實，并按所有掌握數據再次進行新的分析，形成新的成果。

四、地質三維可視化的應用領域[2]

固體礦產的地質勘探是一個長時間的研究和生產過程，涵蓋了地球物理、地球化學、成礦預測等諸多領域，一般要經過成礦研究、地質普查、詳查勘探等過程。地質三維可視化可以應用于整個過程，尤其是可延伸至礦山開發、管理等階段。

成礦分析、地質普查階段

隨著地質勘探工作的深入，地表的礦產資源一般都已經發現，故現在的地質勘探是尋找地下盲礦體，它埋藏于地下一定深度內，這類礦產的成礦預測必須利用反映地下礦體的多種資料，包括地層、巖性、構造、地球物理、地球化學資料，對這些資料進行綜合分析，進行成礦預測。以往的成礦預測研究方法是研究者在紙面上對各種資料進行分析，現在三維可視化技術為成礦預測綜合分析提供了一個平臺，可以在三度空間中分析各種資料及其異常特征，對這些資料進行疊加運算、緩沖區分析等，尋找它們與成礦的關系，建立成礦模型，更好地進行成礦預測。在對所有的地質、地球物理和地球化學數據分析的基礎上，尋找對成礦最有利的地段，布置普查鉆孔，設計普查鉆孔的位置、深度，提高普查鉆孔的見礦概率，以便節約勘探資金，根據鉆孔的見礦概率來提高對礦體成礦規律的認識，更好地進行成礦分析。如筆者近幾年應用澳大利亞maptek公司的Vulcan軟件對鉛鋅礦體進行三維可視建模，直觀明了地展示地下鉛鋅礦二、三維形態，為研究礦體的空間展布規律提供了科學依據。

勘探階段

勘探兩個主要問題一是合理地布置鉆孔，減少勘探成本，二是建立鉆探數據庫，合理地進行地質解釋，圈定礦體，進行儲量計算，提交高級別的儲量。在以往許多地質勘探過程中，常常存在兩種情況，一是由于鉆孔布置過密，導致勘探成本加大，施工期延長；二是剛好相反，鉆孔布置過稀，導致鉆探工程不能完全控制礦體，影響提交儲量的級別，需要補充勘探，延長施工期。在三維礦山GIS中，對這種矛盾的解決是利用普查階段得到的普查工程數據，建立礦體的粗略的三維模型，把礦體分成礦房大小的小塊，應用品位估算方法粗略估算各小塊的品位，由于工程數量較少，將會有許多小塊沒有工程控制，不能進行品位估算，只有在這些部位補充布置鉆孔才能得到完整的品位估算結果，這種利用礦業三維GIS進行詳查階段的鉆孔優化布置方法既經濟又高效。在鉆探施工過程中，利用三維礦山GIS采集勘探數據，包括鉆孔、淺井和豎井、探槽、坑道編錄數據、地質測量的數據、地層記錄數據、巖礦分析化驗數據、物探化探測量數據、地震測量的數據以及其它探測和調查數據，建立礦區勘探數據庫；在三維可視化環境下進行地質解釋、礦體邊界的圈定，實現地質體的三維重建和可視化，建立復雜而又不規則的地質體三維模型，應用地統計方法進行礦體儲量計算，得到礦體的品位分布規律和儲量

[1]

。如澳大利亞普萊塞爾公司在陜西八卦廟金礦的補充勘探是在澳大利亞surpac軟件的指導下完成，取得了滿意的效果。

經濟評價階段

在礦山三維GIS中，礦體的品位模型是基于礦房的模型，并且礦房的尺寸可以根據需要改變。由于每一個礦房都有品位，整個礦體的礦石量、金屬量也容易計算，這樣，對礦體的經濟評價就變得比較容易。同時，隨著市場情況的變化，可以改變礦體的邊界品位，重新圈定礦體，重新計算礦體的平均品位、礦石量、金屬量，進行不同市場情況下的礦山經濟評價。

采礦設計階段

國內常用的采礦設計一般是基于CAD的設計，CAD軟件可以對均勻材質的實體和相對規則的三維實體建模，而對于礦體這樣復雜、多變的實體，根本無法表達和操作。隨著礦山三維GIS的功能完善，復雜礦體的三維模型的建立在技術上成為可行，這樣真正進行地下三維可視化設計也成為可能。可視化采礦設計就是應用三維實體模型技術，建立礦山的數字模型，在三維數字化模型的基礎上完成采礦工程布置、方案優化、進度計劃編制等采礦設計。顧名思義，可視化采礦設計就是在采礦設計或生產過程中，能即時看到設計對象的結果和效果，實時交互地修改設計對象。并且可以實時驗證設計的合理性和正確性，迅速得到滿意的結果。而不象以往傳統的設計程序那樣需要很多的人力、專家花很多的時間和精力去檢查設計結果或計劃的正確性和合理性，而且不能定論設計方案或計劃方案是否最優。在利用可視化采礦設計進行設計時，檢查(或審檢)人員可以節省大量的時間和精力不去檢查那些繁雜的對象關系及細節，因為所有的對象或工程都清清楚楚地躍于眼前，細節及相互間的關系也一目了然。設計人員可以把主要精力用在整個系統的合理性和最優性的分析上，也就是說，只考慮關鍵的屬性、參數，如果它們合理、正確，則結果是正確，而無需質疑細節和誤差。這樣大大地提高了設計產品的質量、水準及速度，減少了設計上的失誤和錯誤，避免了大量的重復設計和修改的工作量。

[7]礦山的生產管理

在礦山采礦過程中，出礦品位是最主要的參數，也是采礦生產計劃所關心的主要參數，它關系到礦山的生產配礦，在礦山三維GIS中，已經估算了每一個礦房的品位，而且該品位的估算精度將隨著礦山開采的進展，礦體模型的完善而越來越高，因此生產計劃中將要開采的任何位置的礦石品位、礦石量、金屬量可以直接從計算機中得到，礦山管理人員可以根據將要開采的礦石品位等特征來計劃礦山采礦配礦的工作。如中國江西銅業公司應用三維可視化軟件進行礦山采礦配礦管理，取得了很好的效益。

參考文獻：

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第三篇：礦產普查與勘探讀書報告-現代勘查技術方法在現代礦產勘查中的綜合應用

《礦產普查與勘探 》課程讀書報告

----現代勘查技術、方法在現代礦產勘查中的綜合應用

一、地質勘查技術體系的構成現狀[5] 勘查技術根據其研究對象、工作目的、技術實質及管理范疇可劃分為五大門類十大專業。即物化探類(含物探、化探、遙感三專業)、探工類(含鉆探、坑探二專業)、測繪類(含測量、制印二專業)、實驗測試類(含巖礦分析與鑒定二專業)、以及地質勘查電算技術類。1．物探技術：

在探測方法方面現已形成七大系統與系列，即區域重力調查、第二代航空物探、井中與地下物探、海洋物探等技術系統及油氣勘探、固體礦產找礦、水工環物探等技術系列。在儀器設備方面已建有十數家地勘儀器制造廠，可批量生產各類物探儀器，滿足了國內勘查行業的需要。國際常規類型我們均有，且已更新3代至5代。在作用與貢獻方面至今已獲得數量頗為可觀的重大地質找礦效果，探測出數以百計的油氣構造、數以千計的礦產地、數以萬計的供水井位，而且還完成了難以計數的工程勘測項目。同時解決了諸多大地構造和基礎地質問題。2．化探技術：

近年來取得了突飛猛進的發展，填補了多項技術空白。首先六種方法即水系沉積物、土壤、巖石、地植物、水化學、地氣等測量技術業已建立，并取得發展與提高。其次在應用方面，除用于地質找礦之外已有成效的用于環境地質、農業地質、污染監測、考古勘察、醫學地質等多方面。第三，化探技術進步方面亦相當突出，主要表現在研究并推廣了一套山區、干旱區、高寒區、巖溶區等特殊景觀區化探技術；區域化探樣品分析方法、質量監控、標準樣制備和測試方法技術；用于檢查異常的Au、Cu等野外現場分析技術等。3．遙感技術：

自50年代中期開始采用航攝像片進行區域地質調查工作以來，地質遙感技術飛躍進步，包括可見光、紅外、微波等多波段成象的現代遙感技術已廣泛用于區調、成礦遠景預測、國土與農業調查、水工環地質普查等多方面，特別是城市遙感綜合調查(如北京8301工程)取得顯著社會效益和經濟效益。近年來陸續引進德國RMK航空攝影設備、美國航空數字多光譜掃描儀、航空定量雙道紅外掃描儀及地面處理設備，并引進了陸地衛星多光譜儀拷貝底片資料。MT圖象與sPOT圖象已推廣應用。我國也自行研制了JHY型機載航空紅外掃描儀，開發和推廣了微機圖象處理系統和相應的處理軟件。4．鉆探技術：

經過數十年的努力我國鉆探技術進展很快。巖芯鉆探已推廣了繩索取芯金剛石鉆探，并朝著多種鉆探工藝配合的方向發展。沖擊回轉鉆探、定向鉆探、反循環鉆探、坑道鉆探、復雜巖層鉆進技術等都取得了成效。泥漿體系從高固相轉為低固相、從單一無機為主轉為高分子為主。，地勘水泥和惰性堵漏材料也已得到推廣。鉆探技術已用于陸地區調與普查、能源與固體礦產、地熱與建筑基礎等勘探；水域里的濱海鉆探、深海鉆探和極地鉆探等，以及地下坑道中仰孔、斜孔鉆探等。5．坑探技術：

勘探掘進即鑿、裝、運綜合機械化程度已有相當大的提高并形成作業線。勘探坑道軟弱圍巖盯注、錨、噴加固支護技術和獨立長巷通風技術，以及坑道內柴油機尾氣凈化裝置等皆已具有相當高的技術水平。中型液壓鑿巖機的消化吸收良好并已在生產中推廣使用，同時還積極推廣了“新奧法，’(NATM)施工掘進技術。近些年來小斷面豎井機械化作業線及井深17om掘進技術、小斷面斜井機械化作業線及井深450m掘進技術、吊罐天井掘進技術、光爆及新型爆破器材等先進技術，都取得較好成果。坑探技術已在探礦、采礦、水利、交通、地下工程建設等多方面應用，特別是在隧道、涵洞、地鐵、地下公路、地下儲物庫方面做出了突出貢獻。

6．測量技術：

地質勘查測量技術方法水平提高與發展速度很快，地形測量由平板儀測圖為主發展到航空攝影測制(應用航片測制大比例尺1：1000一i：10000圖件提高工效2倍、成本降低1/3)，推廣光電測距技術使測量工作比原來提高工效3倍，且可節約一半人力，航空與海洋勘測已應用先進的無線電定位與衛星定位GPS技術等，陸地GPS也已試用。目前地勘行業中測量專業分布在各個部門，從事地勘測地、地形測量、工程測量、海洋測量、城市測量、礦山測量等，同時也進行地質災害監測，地面沉降與地震形變監測等多項工作。7．制印技術：

地質制圖與印刷技術已趨于正規化和規范化。多色印刷新技術已使落后的“氨熏蘭曬”成為歷史。應用航空航天遙感信息編圖和計算機輔助制圖以及建立地理信息系統GIS等新技術已列到工作日程上。另外也研究成功解象力強、儲存方便、適于印刷精細地學類圖件的PS感光預制版，并研究出PS版再生技術使成本大幅降低。網點菲林減色印刷圖件提高了效率。同時也研究成功電子分色激光掃描，這是對工藝繁雜的彩色印刷的重大改革，獲日內瓦國際發明與新技術展覽會獎牌，這項技術的應用使各省區地質圖件印刷積壓問題得到解決 8．巖礦分析技術：

近年來分析技術發展很快，地礦行業已建立起方法較為齊全的實驗測試技術體系。其中卓有成效的有區域化探主、次、痕量元素分析系統，超痕量Au分析方法、15個稀土元素分量測定方法，非金屬礦的物化性能測定方法等。油氣勘查的實驗測試技術也具有較高水平。絡合滴定法、光度分析法、分光光度法等都大步提高，極譜儀、光焰光度計、原子吸收光度計等已經普及。并部分配置了石墨原子吸收、X熒光光譜儀、等離子直讀光譜儀等大型設備。9．礦物鑒定和加工技術：

由于巖礦鑒定技術的全面提高導致礦產分選和綜合利用水平大幅度的提高。這方面首先是顯微鏡法、費氏旋轉臺法、油浸法及礦物分選的重液分離、磁性分離法等普及最早。后來又發展應用X光衍射粉沫法、差熱分析法、透射電子顯微鏡等鑒定技術。并且也引進與研制了電子探針、掃描電鏡、紅外吸收光譜、穆斯堡爾譜、順磁共振譜、四圓單晶X光衍射儀、同位素質譜儀等現代技術和設備。礦物分離分選技術業已應用磁流體分離、靜電分離、高頻與中頻介電分離等多種先進技術。磁團聚重選新工藝使效率提高數十至數百倍。另外，由于查清礦物組成與賦存狀態，推進礦產綜合利用，使“一礦變多礦”、多種礦產綜合采選與冶煉。低品位金礦堆淋技術也已通過試驗，開始應用。10．地勘電算技術：

1984年地礦部召開電子計算機應用工作會議，推動了電算技術大發展。現在物探、化探、遙感、數學地質、探礦工程、測量制圖、水文地質，以及科研管理都已用上微機。目前地質勘查中應用電算主要是進行數據處理(包括物化遙資料解釋推斷、地礦信息定性定量分析、地質作用過程數學模擬等)、圖形圖象處理、數據管理(如各類數據庫、檢索系統等以及建立勘查專家系統等

二、勘查技術體系發展方向

盡管我國勘查技術發展提高很快，但與發達國家相比，總體上還有相當差距，主要是高新技術發展緩慢，突破性獨創技術較少，設備儀器更新換代周期較長。但是，只要地勘行業各單位領導給予重視，新方法、新技術、新儀器、新工藝必然迅速得到開發與推廣。可以預料今后發展方向如下。1．物探方面：

第一是研制一批新型設備(如超導磁力儀、微伽重力儀、探地雷達、巖性探測儀、大功率TEM系統等)；第二是發展一批實用的方法技術(如VSP技術、AvO技術、CT技術、X光檢測技術、壓電與壓磁技術等)；第三是開發一批資料處理和解釋成圖軟件。2．化探方面：

第一是研究地氣法和尋找深埋礦床方法，以及擴大化探在農業和環保方面的應用研究；第二是探索特殊礦種(如鉑與鉑族元素等)分析方法、多元素野外現場快速分析方法與輕便設備；第三是編制各種地球化學圖件(分幅、分省、分成礦區、分不同景觀單元)。3．遙感方面：

第一開展窄波段波譜和成象波譜應用研究、熱慣量制圖研究、微波窗口理論研究；第二發展航空熱紅外掃描、多光譜掃描、側視雷達的應用；第三推廣模擬陰影圖象、人工視差立體象對、多變量比特累加圖等程序，推廣圖象變換程序(如蒙塞爾變換、霍夫變換等)。4．鉆探技術：

第一研究科學深鉆工藝及裝備、海底與極地冰層地質鉆探工藝及裝備第二開發大直徑深尺工程施工鉆探(直徑150一200cm、深100一200m)技術與設備；第三推廣受控定向鉆探技術(大斜度、長距離)、雙管反循環取樣鉆技術、泥漿凈化與處理技術、新型高效護孔與堵漏等。5．坑探技術：

第一開發噴鹼機械手的程控技術及設備、新型高效大沖擊鑿巖工具、有毒有害礦種遙控掘進技術控制爆破技術等；第二發展短淺坑道液壓與無軌鑿裝運機械化作業線與復雜地層掘進技術及設備；第三擴大推廣“新奧法”掘進工藝，尤其軟弱圍巖復雜巖層中應用。6．測量技術：

第一發展全天候、短觀測時、無須站間通視的全球定位系統；第二開發利用輕型飛行器進行大比例尺航攝以對礦區勘測與環境監測；第三研制特種精密儀器以對地殼形變、巖層移動、地基傾斜、地應力變化、精密工程進行觀測研究。7．制印技術：

第一努力改革成圖工藝實現制版軟片化；第二發展正射投影技術以制作信息豐富、立體感強、易判圖識別的影象地圖；第三建立地理信息系統、推廣減色印刷、電子分色、電子掛網、微機控制印刷新技術、擴大PS版應用等。‘ 8．巖礦分析：

第一開展超痕量的稀有分散元素、貴金屬元素、氣液包裹體中有關化學成分測定技術與巖礦同位素分析技術研究；第二探索能源礦產中有機成分測定、離子探針、超細磨等技術與裝備；第三推廣巖礦全分析、多元素同時分析、離子色譜、原子熒光等分析方法。9．巖礦鑒定：

第一加強探索對巖礦表面物化性能與工藝性能測定技術研究；第二開展對礦物新材料的測定技術、細菌冶金技術、煤殲石開發利用新技術等的開發工作；第三普及低品位金礦堆浸技術、磁團聚重選工藝及設備、礦物學找礦和化學物相找礦技術、非金屬深加工工藝。10．電算技術：

第一建立完善地礦信息系統(包括全國級物化探異常、航磁、區重數據庫)；第二探索開發找礦模型庫、方法庫(含專家系統)，并與數據庫形成三庫一體化；第三發展推廣各類工作站逐步組構全國地礦網絡，促使勘查技術實現管理和辦公自動化。

三、GIS在地質礦產勘查中的應用[1] GIS已在地質礦產勘查中得到廣泛應用，并取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985~1989年就將其應用于地質礦產調查和填圖。目前，澳大利亞開始利用計算機筆記本以數字形式采集野外地質數據，建立有關數據庫，借助ArcInfo與ArcViewGIS編制第二代地質圖件。建成中國金礦大型數據庫，對中國大地構造1~3級單元按最新研究動態進行劃分并建立屬性表，結合其他成礦信息，進行成礦GIS分析，預測區域成礦靶區。在國內，原地礦部系統許多單位已購買一些MAPGIS，GIS已開始普遍應用于地質調查。此外，還有一些利用國外GIS進行礦產資源研究與建立地學多源信息系統的新成果。例如，中國地質科學院方一平等建成1∶500萬中國礦產資源數據庫，中國地質礦產信息研究院吳仲煌將GIS應用于礦產資源區域評價，福建地勘局數據信息中心對GIS數據(數值、文字、圖層等)采集、建庫的有關技術問題進行全面研究。上述三個成果主要基于ArcInfo與ArcView GIS平臺。此外，我國已建成1∶50萬數字地質圖數據庫。可以預言，今后幾年內會有更多GIS地質應用成果面世。總而言之，借助GIS，基于大量綜合信息，可進行空間采樣，對構造演化、火成活動、沉積相、礦產形成等作時空和多元統計分析，進行成礦預測和指導礦產勘查，模擬區域地質演化。在數據量充裕前提下，GIS分析具有定量、定時、定位的特點，可給出動態(不同時間于不同位置)結果。借助深部與時間數據，GIS分析實際可拓展到四維空間。在一個地區，依據所有已知地質資料建立的圖形、圖像、數據庫，實際乃該區域地質工作的總結，有關GIS分析結果則代表該區現階段較為客觀的總認識。重要的是，所有按GIS分析要求格式化數據極易被將來新的數據充實，并按所有掌握數據再次進行新的分析，形成新的成果。

四、地質三維可視化的應用領域[2] 固體礦產的地質勘探是一個長時間的研究和生產過程，涵蓋了地球物理、地球化學、成礦預測等諸多領域，一般要經過成礦研究、地質普查、詳查勘探等過程。地質三維可視化可以應用于整個過程，尤其是可延伸至礦山開發、管理等階段。成礦分析、地質普查階段 隨著地質勘探工作的深入，地表的礦產資源一般都已經發現，故現在的地質勘探是尋找地下盲礦體，它埋藏于地下一定深度內，這類礦產的成礦預測必須利用反映地下礦體的多種資料，包括地層、巖性、構造、地球物理、地球化學資料，對這些資料進行綜合分析，進行成礦預測。以往的成礦預測研究方法是研究者在紙面上對各種資料進行分析，現在三維可視化技術為成礦預測綜合分析提供了一個平臺，可以在三度空間中分析各種資料及其異常特征，對這些資料進行疊加運算、緩沖區分析等，尋找它們與成礦的關系，建立成礦模型，更好地進行成礦預測。在對所有的地質、地球物理和地球化學數據分析的基礎上，尋找對成礦最有利的地段，布置普查鉆孔，設計普查鉆孔的位置、深度，提高普查鉆孔的見礦概率，以便節約勘探資金，根據鉆孔的見礦概率來提高對礦體成礦規律的認識，更好地進行成礦分析。如筆者近幾年應用澳大利亞maptek公司的Vulcan軟件對鉛鋅礦體進行三維可視建模，直觀明了地展示地下鉛鋅礦二、三維形態，為研究礦體的空間展布規律提供了科學依據。勘探階段

勘探兩個主要問題一是合理地布置鉆孔，減少勘探成本，二是建立鉆探數據庫，合理地進行地質解釋，圈定礦體，進行儲量計算，提交高級別的儲量。在以往許多地質勘探過程中，常常存在兩種情況，一是由于鉆孔布置過密，導致勘探成本加大，施工期延長；二是剛好相反，鉆孔布置過稀，導致鉆探工程不能完全控制礦體，影響提交儲量的級別，需要補充勘探，延長施工期。在三維礦山GIS中，對這種矛盾的解決是利用普查階段得到的普查工程數據，建立礦體的粗略的三維模型，把礦體分成礦房大小的小塊，應用品位估算方法粗略估算各小塊的品位，由于工程數量較少，將會有許多小塊沒有工程控制，不能進行品位估算，只有在這些部位補充布置鉆孔才能得到完整的品位估算結果，這種利用礦業三維GIS進行詳查階段的鉆孔優化布置方法既經濟又高效。在鉆探施工過程中，利用三維礦山GIS采集勘探數據，包括鉆孔、淺井和豎井、探槽、坑道編錄數據、地質測量的數據、地層記錄數據、巖礦分析化驗數據、物探化探測量數據、地震測量的數據以及其它探測和調查數據，建立礦區勘探數據庫；在三維可視化環境下進行地質解釋、礦體邊界的圈定，實現地質體的三維重建和可視化，建立復雜而又不規則的地質體三維模型，應用地統計方法進行礦體儲量計算，得到礦體的品位分布規律和儲量[1]。如澳大利亞普萊塞爾公司在陜西八卦廟金礦的補充勘探是在澳大利亞surpac軟件的指導下完成，取得了滿意的效果。經濟評價階段

在礦山三維GIS中，礦體的品位模型是基于礦房的模型，并且礦房的尺寸可以根據需要改變。由于每一個礦房都有品位，整個礦體的礦石量、金屬量也容易計算，這樣，對礦體的經濟評價就變得比較容易。同時，隨著市場情況的變化，可以改變礦體的邊界品位，重新圈定礦體，重新計算礦體的平均品位、礦石量、金屬量，進行不同市場情況下的礦山經濟評價。采礦設計階段

國內常用的采礦設計一般是基于CAD的設計，CAD軟件可以對均勻材質的實體和相對規則的三維實體建模，而對于礦體這樣復雜、多變的實體，根本無法表達和操作。隨著礦山三維GIS的功能完善，復雜礦體的三維模型的建立在技術上成為可行，這樣真正進行地下三維可視化設計也成為可能。可視化采礦設計就是應用三維實體模型技術，建立礦山的數字模型，在三維數字化模型的基礎上完成采礦工程布置、方案優化、進度計劃編制等采礦設計。顧名思義，可視化采礦設計就是在采礦設計或生產過程中，能即時看到設計對象的結果和效果，實時交互地修改設計對象[7]。并且可以實時驗證設計的合理性和正確性，迅速得到滿意的結果。而不象以往傳統的設計程序那樣需要很多的人力、專家花很多的時間和精力去檢查設計結果或計劃的正確性和合理性，而且不能定論設計方案或計劃方案是否最優。在利用可視化采礦設計進行設計時，檢查(或審檢)人員可以節省大量的時間和精力不去檢查那些繁雜的對象關系及細節，因為所有的對象或工程都清清楚楚地躍于眼前，細節及相互間的關系也一目了然。設計人員可以把主要精力用在整個系統的合理性和最優性的分析上，也就是說，只考慮關鍵的屬性、參數，如果它們合理、正確，則結果是正確，而無需質疑細節和誤差。這樣大大地提高了設計產品的質量、水準及速度，減少了設計上的失誤和錯誤，避免了大量的重復設計和修改的工作量。礦山的生產管理

在礦山采礦過程中，出礦品位是最主要的參數，也是采礦生產計劃所關心的主要參數，它關系到礦山的生產配礦，在礦山三維GIS中，已經估算了每一個礦房的品位，而且該品位的估算精度將隨著礦山開采的進展，礦體模型的完善而越來越高，因此生產計劃中將要開采的任何位置的礦石品位、礦石量、金屬量可以直接從計算機中得到，礦山管理人員可以根據將要開采的礦石品位等特征來計劃礦山采礦配礦的工作。如中國江西銅業公司應用三維可視化軟件進行礦山采礦配礦管理，取得了很好的效益。參考文獻：

[1] 趙鵬大．礦產勘查理論與方法[M]．武漢：中國地質大學出版社，2001． [2] 金性春．板塊構造學基礎[M]．上海：上海科學技術出版社，1982．

[3] 候德義，劉鵬鄂，李守義，等． [M]．礦產勘查學．北京：地質出版社，1997． [4] 閻葆瑞，張錫根．微生物成礦學[M]．北京：科學出版社，2000． [5] 董月華．遙感地質學[M]．武漢：中國地質大學出版社，1998． [6] 趙鵬大，李萬亨．礦床勘查與評價[M]．北京：地質出版社，1987．

[7] 趙鵬大，胡旺亮，李紫金．礦床統計預測[M]．北京：地質出版社，1994．