地理信息系统与矿产资源评价

GIS与矿产资源评价一、引言尽管各国研究程度不同、所用方法不同，搜集评价区尽可能多的信息（地质、地球物理、地球化学、遥感信息等），在成矿理论的指导下，提取成矿信息，对各种成矿信息进行综合分析，以确定成矿有利地区或找矿靶区并估算其资源量是矿产资源评价的差不多任务。

地理信息系统-GIS作为对地球空间数据进行采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机系统，不仅能够治理以数字、文字为主的属性信息，而且能够治理以图形图像为主的空间信息。

它通过各种空间分析方法对各种不同的空间信息进行综合分析解释，确认空间实体之间的相互关系，分析在一定区域内发生的各种现象和过程。

在矿产资源评价领域，不管是进行区域成矿系统的研究，依旧确定矿床的有利靶区，GIS不仅提供了在计算机辅助下对上述多源地学信息进行集成治理的能力、灵活的查询检索能力，而且可在经验与模型的指导下，通过各种空间分析方法对与成矿有关的各种空间信息进行综合分析解释，确定成矿的有利地区。

七十年代末，八十年代初（姜作勤，1999），地质学家们开始尝试在矿产资源评价中应用GIS技术。

通过二十年的努力，在用于矿产资源评价的空间数据库的建立、工作程度不同地区的基于GIS的矿产资源评价方法的研究与应用、对多种成矿信息的综合分析方法的研究与应用、基于GIS的矿产资源评价专用软件的开发，以及如何合理地组织人力资源适应新技术的应用要求等方面取得了长足的进步。

实践证明，GIS技术的应用形成了新一代的矿产资源评价方法（李裕伟，1998）。

GIS不仅差不多成为发达国家矿产资源评价的有力工具，在中国（姜作勤，1999）、巴西、南非、泰国、越南、印度尼西亚等（Markku Tiainen, 1998）许多进展中国家的应用也越来越深入。

二、地理信息系统GIS概述1. 什么是地理信息系统地理信息系统，简称GIS（Geographic Information System）。

顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。

地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。

一般来讲，GIS可定义为："用于采集、存储、治理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术"。

从GIS系统应用角度，可进一步定义为："GIS由计算机系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与治理、环境监测、交通运输、经济建设、都市规划以及政府部门行政治理提供新的知识，为工程设计和规划、治理决策服务"（陈述彭，1999）。

人类生活在地球上，80%以上的信息与地球上的空间位置有关。

GIS的出现是信息技术及其应用进展到一定程度的必定产物。

地理信息系统萌芽于上世纪的60年代。

1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统（CGIS），以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的治理和规划等；与此同时，美国的Duane F. Marble在美国西北大学研究利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模都市交通研究，并提出建立地理信息系统的思想。

70年代是地理信息系统走向有用的进展期。

美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力和财力。

到1972年CGIS全面投入运行与使用，成为世界上第一个运行型的地理信息系统；在此期间美国地质调查局进展了50多个地理信息系统，用于猎取和处理地质、地理、地形和水资源信息；1974年日本国土地理院开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息；瑞典在中央、区域和都市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、都市规划信息系统等。

但由于当时的GIS系统多数运行在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及GIS软件本身的价格都相当昂贵，限制了GIS的应用范围。

80年代是GIS的推广应用时期，由于计算机技术的飞速进展，在性能大幅度提高的同时，价格迅速下降，特不是工作站和个人计算机的出现与完善，使GIS的应用领域与范围不断扩大。

GIS与卫星遥感技术相结合，开始用于全球性问题的研究，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料等(李德仁，1994)；从土地利用、都市规划等宏观治理应用，深入到各个领域解决工程问题，如环境与资源评价、工程选址、设施治理、紧急事件响应等。

在这一时期，出现了一大批代表性的GIS软件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等，其中ARC／INFO差不多愈来愈多地为世界各国地质调查部门所采纳，并在区域地质调查、区域矿产资源与环境评价、矿产资源与矿权治理中发挥越来越重要作用。

90年代为GIS的用户时代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为了一个产业，投入使用的GIS系统，每2～3年就翻一番，GIS市场的增长也专门快。

目前，GIS的应用在走向区域化和全球化的同时，己渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。

与此同时，GIS也从单机、二维、封闭向开放、网络(包括Web GIS)、多维的方向进展。

我国地理信息系统方面的工作始于80年代初。

地理信息系统进入进展时期的标志是第七个五年打算的开始，地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关打算，开始了有打算、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。

许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。

1994年中国GIS协会在北京成立，标志中国GIS行业已形成一定规模。

九五期间，国家将地理信息系统的研究应用作为重中之重的项目予以支持，1996年，为支持国产GIS软件的进展，原国家科委开始组织软件评测，并组织应用示范工程。

这一系列的举措极大的促进了国产GIS软件的进展与GIS的应用。

1998年，国产软件打破国外软件的垄断，在国内市场的占有率达25%。

同年，在抽样调查25个省市19个行业的1000多个单位中，全部使用了地理信息系统(秦其明、袁胜元，2001)。

地理信息系统在资源调查、评价、治理和监测，在都市的治理、规划和市政工程、行政治理与空间决策、灾难的评估与预测、地籍治理及土地利用，在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。

2. 地理信息系统的组成GIS的应用系统由五个要紧部分构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。

2.1 硬件硬件是指操作GIS所需的一切计算机资源。

目前的GIS软件能够在专门多类型的硬件上运行，从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。

一个典型的GIS硬件系统除计算机外，还包括数字化仪、扫描仪、绘图仪、磁带机等外部设备。

依照硬件配置规模的不同可分为简单型、差不多型、网络型。

图1是典型的网络型GIS硬件配置(修文群，1999)，图2是一个典型的差不多型GIS硬件配置，它是一般用户最常用的配置。

图1 网络型GIS硬件系统图2 差不多型GIS硬件系统2.2 软件软件是指GIS运行所必须的各种程序。

要紧包括计算机系统软件和地理信息系统软件两部分。

地理信息系统软件提供存储、分析和显示地理信息的功能和工具。

要紧的软件部件有：输入和处理地理信息的工具；数据库治理系统工具；支持地理查询、分析和可视化显示的工具；容易使用这些工具的图形用户界面(GUI)。

2.3 数据数据是一个GIS应用系统的最基础的组成部分。

空间数据是GIS的操作对象，是现实世界通过模型抽象的实质性内容确良。

图3展示了GIS对现实世界的信息表达与分层。

一个GIS应用系统必须建立在准确合理的地理数据基础上。

数据来源包括室内数字化和野外采集，以及从其他数据的转换。

数据包括空间数据和属性数据，空间数据的表达能够采纳栅格和矢量两种形式。

空间数据表现了地理空间实体的位置、大小、形状、方向以及几何拓扑关系。

2.4 人员人是地理信息系统中重要的构成要素，GIS不同于一幅地图，它是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、治理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发，并采纳空间分析模型提取多种信息。

因此，GIS应用的关键是掌握实施GIS来解决现实问题的人员素养。

这些人员既包括从事设计、开发和维护GIS系统的技术专家，也包括那些使用该系统并解决专业领域任务的领域专家。

一个GIS系统的运行班子应有项目负责人、信息技术专家、应用专业领域技术专家、若干程序员和操作员组成。

2.5 方法那个地点的方法要紧是指空间信息的综合分析方法，即常讲的应用模型。

它是在对专业领域的具体对象与过程进行大量研究的基础上总结出的规律的表示。

GIS应用确实是利用这些模型对大量空间数据进行分析综合来解决实际问题的。

如基于GIS的矿产资源评价模型、灾难评价模型等。

3. 地理信息系统的要紧功能一个GIS软件系统应具备五项差不多功能，即数据输入、数据编辑、数据存贮与治理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出。

图4是一个典型的GIS功能框图。

3.1 数据输入数据输入是建立地理数据库必须的过程。

数据输入功能指将地图数据、物化遥数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计算机可处理的数字形式的各种功能。

对多种形式、多种来源的信息，可实现多种方式的数据输入，如图形数据输入、栅格数据输入、GPS测量数据输入、属性数据输入等。

用于地理信息系统空间数据采集的要紧技术有两类，即使用数字化仪的手扶跟踪数字化技术和使用扫描仪的扫描技术。

手扶跟踪数字化曾在相当长的时刻内是空间数据采集的要紧方式。

扫描数据的自动化编辑与处理是空间数据采集技术研究的重点，随着扫描仪技术性能的提高及扫描处理软件的完善，扫描数字化技术的使用越来越普遍。

3.2 数据编辑与处理数据编辑要紧包括图形编辑和属性编辑。

属性编辑要紧与数据库治理结合在一起完成，图形编辑要紧包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功能。

3.3 数据的存储与治理数据的有效组织与治理，是GIS系统应用成功与否的关键。

要紧提供空间与非空间数据的存储、查询检索、修改和更新的能力。

矢量数据结构、光栅数据结构、矢栅一体化数据结构是存储GIS的要紧数据结构。

数据结构的选择在相当程度上决定了系统所能执行的功能。

数据结构确定后，在空间数据的存储与治理中，关键是确定应用系统空间与属性数据库的结构以及空间与属性数据的连接。

目前广泛使用的GIS软件大多数采纳空间分区、专题分层的数据组织方法，用GIS治理空间数据，用关系数据库治理属性数据。