研究在地質(zhì)勘查中遙感技術(shù)及地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

鐘 立

（廣東省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，廣東 梅州 514000）

地質(zhì)勘查是指對(duì)一定范圍內(nèi)的地層構(gòu)造、礦產(chǎn)資源、水文特征等地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查研究，從而為國防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及科技發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。也就是說，地質(zhì)勘查結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，能夠直接影響國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平。眾所周知，我國地大物博、幅員遼闊，涉及到的地質(zhì)類型多種多樣，所以勘查難度較大。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，多樣化地質(zhì)勘查技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)以其高效率、高水平、操作便捷等優(yōu)勢，受到地質(zhì)勘查部門高度青睞和廣泛應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果[1]。由此可見，對(duì)遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用進(jìn)行分析，不僅是提高勘查結(jié)果準(zhǔn)確性和科學(xué)性的有效措施，也是促進(jìn)地質(zhì)勘查工作向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化趨勢發(fā)展的必然需求。

1 遙感技術(shù)的主要特點(diǎn)

1.1 信息提取特點(diǎn)

將圖像處理技術(shù)與圖像眼膜技術(shù)、信息數(shù)據(jù)技術(shù)等聯(lián)合使用，能夠形成信息提取技術(shù)，可以將遙感信息進(jìn)行多樣化分離，并形成一套科學(xué)、合理的技術(shù)流程。另外，結(jié)合檢測區(qū)蝕變類型所具備的波段情況和特點(diǎn)，能夠構(gòu)建鐵染、熱異常等遙感信息模型，從而提取出地質(zhì)結(jié)構(gòu)蝕變相關(guān)遙感信息。

1.2 繪制影像圖特點(diǎn)

利用遙感技術(shù)繪制圖像，具有標(biāo)準(zhǔn)性和清晰度較高的特點(diǎn)。其繪制出的圖像與比例尺地質(zhì)圖和地形圖作用相同。將金屬礦化蝕變相關(guān)的遙感信息或遙感影像制作成圖件，能夠精準(zhǔn)地與物化探、地質(zhì)等圖件進(jìn)行空間融合，從而形成綜合性、系列性圖像。

1.3 同步觀測范圍廣特點(diǎn)

遙感技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)探測大面積地區(qū)。并獲取準(zhǔn)確、科學(xué)的遙感數(shù)據(jù)信息，為拓展人們的視覺空間奠定良好基礎(chǔ)。例如：一張陸地衛(wèi)星圖像的覆蓋范圍高達(dá)30000m2。這種大面積觀測優(yōu)勢能夠?yàn)榈刭|(zhì)勘查工作提供充足保障。

1.4 速度快、周期短特點(diǎn)

在地質(zhì)勘查中應(yīng)用遙感技術(shù)，具有信息獲取周期短和速度快特點(diǎn)。具體來說，遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中，需要衛(wèi)星圍繞勘查范圍運(yùn)轉(zhuǎn)，如此能夠及時(shí)獲取范圍內(nèi)各種地質(zhì)情況最新資料。有利于對(duì)原有地質(zhì)信息進(jìn)行更新[2]?；蛘咴诘刭|(zhì)勘查時(shí)根據(jù)舊資料變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化勘查，這種勘查方式是傳統(tǒng)人工勘查和航空勘查無法比擬的。

1.5 勘查數(shù)據(jù)綜合性、可比性及約束性特點(diǎn)

利用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查，能夠動(dòng)態(tài)反映地質(zhì)變化情況，并且遙感探測可以對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行周期性、循環(huán)性觀測，有利于幫助地質(zhì)勘測部門結(jié)合獲取的遙感信息，跟蹤觀察地質(zhì)變化規(guī)律。另外，在研究地質(zhì)變化規(guī)律的同時(shí)也涉及到諸多監(jiān)視工作，包括自然災(zāi)害、環(huán)境污染等方面，這也在一定程度上突出了遙感技術(shù)的重要性。與此同時(shí)，通過遙感技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)信息還具有綜合性較高的特點(diǎn)。具體來說，遙感技術(shù)在地質(zhì)勘探過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息能夠綜合體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)實(shí)際情況，從宏觀層面分析，能夠反映了該區(qū)域內(nèi)各種事物形態(tài)及分布情況。從微觀方面分析，能夠真實(shí)體現(xiàn)勘查區(qū)域內(nèi)水文、土壤、地勢、地貌、植被等特征，可以準(zhǔn)確揭示地理事物之間存在的關(guān)聯(lián)性[3]，并且這些遙感數(shù)據(jù)在時(shí)間方面具有一致性優(yōu)勢。除此之外，遙感技術(shù)可以應(yīng)用多種手段獲取信息，并且得到的信息數(shù)量較大。在地質(zhì)勘查中，可以結(jié)合不同勘查任務(wù)，選擇不同波段或不同遙感設(shè)備展開勘查工作。例如：在地質(zhì)勘探中采用紅外線、紫外線等對(duì)物體進(jìn)行探測。并且不同波段在勘查不同物體時(shí)穿透性也存在差異，有利于獲取準(zhǔn)確的物體內(nèi)部信息。包括：地面深層信息、冰層以下水體信息等。

2 地理信息系統(tǒng)概述

2.1 地理信息系統(tǒng)的概念

地理信息系統(tǒng)也稱為GIS，將其應(yīng)用到地質(zhì)勘查工作中，可以通過信息技術(shù)收集勘查范圍內(nèi)的各種信息數(shù)據(jù)，并通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析和處理。幾年來，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，地理信息系統(tǒng)也取得了長足進(jìn)步，在一定程度上提高了分析能力，并擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，為環(huán)保工程、資源探測工程奠定了良好基礎(chǔ)。由此可見，地理系統(tǒng)就是一種通過構(gòu)建地理模型方式對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的信息化系統(tǒng)，有利于幫助相關(guān)人員直觀地觀察地理事物存在的關(guān)系，從而提高地質(zhì)勘查效率和質(zhì)量[4]。

2.2 地理信息系統(tǒng)主要特點(diǎn)

2.2.1 以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為支撐

地理信息系統(tǒng)是建立計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，由多個(gè)子系統(tǒng)，其中包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)功能性會(huì)直接影響地理信息系統(tǒng)的綜合水平。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛普及和應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)也得到了相應(yīng)優(yōu)化和完善，并逐漸向網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)趨勢進(jìn)步。

2.2.2 以地理空間數(shù)據(jù)為操作對(duì)象

地理空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)勘查過程中的主要數(shù)據(jù)來源。眾所周知，地理空間數(shù)據(jù)具有分布較廣的特點(diǎn)。而應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)λ械乩砜臻g數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，有利于為數(shù)據(jù)信息定性、定量研究奠定良好基礎(chǔ)。并且在地質(zhì)勘查中只有通過地理信息系統(tǒng)，才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)空間位置、時(shí)態(tài)和屬性相統(tǒng)一目標(biāo)。

2.2.3 分析地理空間數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)在管理數(shù)據(jù)方面具有方法多元、種類多樣等特點(diǎn)，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)綜合分析提供充分保障。這種分析方式相對(duì)于常規(guī)方法而言，得到的空間信息更加準(zhǔn)確[5]，可以真實(shí)反映地理空間變化情況、預(yù)測變化規(guī)律，為地質(zhì)勘查部門決策和管理提供有利依據(jù)。

2.2.4 分布性特點(diǎn)

地理信息本身具有分布性特點(diǎn)，所以在地質(zhì)勘查過程中，地理數(shù)據(jù)的獲取、管理、分析需要突出地域上的針對(duì)性，這也使得地理信息系統(tǒng)在框架方面存在分布性特點(diǎn)。

2.3 地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)勘查應(yīng)用的重要性

地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，在一定程度上提高了地質(zhì)勘查工作效率和工作質(zhì)量，不僅保證了勘查結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還為相關(guān)部門決策和管理提供了有利依據(jù)，同時(shí)減輕了人工勘查工作強(qiáng)度，能夠?yàn)榈乩碣Y源分配、環(huán)境工程建設(shè)等奠定良好基礎(chǔ)，為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展提供了充足保障。

3 遙感技術(shù)及地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)勘查中的具體應(yīng)用

當(dāng)前，地質(zhì)勘查部門應(yīng)用的地質(zhì)勘查圖像分析系統(tǒng)，就是遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合形成的信息化系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理等方面發(fā)揮重要作用，為相關(guān)部門規(guī)劃地理空間、管理地理資源等奠定了良好基礎(chǔ)。其具體應(yīng)用可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行深入分析。

3.1 輸入空間數(shù)據(jù)及專題數(shù)據(jù)

將遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用到地質(zhì)勘查工作中，二者需要充分發(fā)揮系統(tǒng)作用，其中遙感技術(shù)主要應(yīng)用到地質(zhì)環(huán)境檢測方面，具體來說，使用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查，能夠獲取地理空間圖件、圖片、圖像等相關(guān)信息，將這些遙感信息輸入到地理信息系統(tǒng)中，能夠轉(zhuǎn)換成一致格式[6]。另外，地理信息系統(tǒng)本身具備的壓縮功能，還能夠?qū)?shù)據(jù)冗余度進(jìn)行有效剔除，并形成專題數(shù)據(jù)，可以為地質(zhì)勘查決策、管理提供主要參考依據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)檢索

通過構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫及相關(guān)管理系統(tǒng)，能夠提高數(shù)據(jù)管理水平，同時(shí)簡化數(shù)據(jù)檢索流程，有利于提高數(shù)據(jù)信息利用率。另外，地理空間系統(tǒng)不僅能夠查詢儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，還能夠查詢未儲(chǔ)存數(shù)據(jù)信息，有利于對(duì)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行更新和補(bǔ)充，并利用系統(tǒng)共享功能將數(shù)據(jù)信息傳遞到各個(gè)部門。與此同時(shí)，系統(tǒng)通過檢索某一類別地理信息，還能夠完成該復(fù)雜程度較高的空間查詢?nèi)蝿?wù)，從而提取出具備一定離地條件的地理信息。在數(shù)據(jù)管理及檢索過程中，其效率與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。當(dāng)前，較為常見的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩種，一種為矢量型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，另一種為柵格型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。前者適用于以地質(zhì)圖、專題圖等圖件為信息源的資料，但在代數(shù)運(yùn)算及空間分析方面存在一定局限性。后者能在運(yùn)算方面較為靈活，但是由于地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)信息類型較多，所以在幾何精度方面相對(duì)較差。所以為了能夠有效提高地理空間數(shù)據(jù)管理水平和檢索效率，需要使用柵格型數(shù)據(jù)與矢量型數(shù)據(jù)相融合的信息化系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)圖像制作、圖像分析、信息系統(tǒng)有機(jī)統(tǒng)一目標(biāo)。

3.3 數(shù)據(jù)處理機(jī)數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理和分析是空間信息系統(tǒng)中具備的兩種功能，也是區(qū)別空間信息系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)輔助制圖和輔助設(shè)計(jì)的關(guān)鍵標(biāo)志。在數(shù)據(jù)處理過程中，通過對(duì)遙感技術(shù)獲取到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)性分析，能夠提取出其中有價(jià)值的信息內(nèi)容，有利于為地質(zhì)勘查信息數(shù)據(jù)應(yīng)用者提供決策支持[7]。

3.4 數(shù)據(jù)輸出

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后，將分析結(jié)果以用戶所需格式呈現(xiàn)。眾所周知，地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)均為地理坐標(biāo)函數(shù)、數(shù)據(jù)空間性數(shù)據(jù)類型。所以在水文、災(zāi)害、環(huán)境調(diào)查和監(jiān)測過程中，需要進(jìn)行綜合性分析，全方面考慮數(shù)據(jù)來源及形式。

4 在地質(zhì)勘查應(yīng)用中遙感技術(shù)及地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

4.1 向集成化趨勢發(fā)展

上文提到，地理信息系統(tǒng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其中涉及到多種學(xué)科，包括計(jì)算機(jī)學(xué)科、市場學(xué)科等。這也使得該系統(tǒng)產(chǎn)生的作用影響深遠(yuǎn)。在地質(zhì)勘查中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)，能夠滿足高效性、高質(zhì)量勘查需求。但現(xiàn)階段，遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)依然為兩個(gè)獨(dú)立單元，所以在未來發(fā)展過程中，專家和研究人員需要重視二者集成化研究，充分發(fā)揮二者協(xié)同作用，在擴(kuò)大遙感技術(shù)與地理信息技術(shù)應(yīng)用范圍的同時(shí)，提高地質(zhì)勘查綜合水平。

4.2 向智能化趨勢發(fā)展

近年來，在科學(xué)技術(shù)不斷推動(dòng)下，地理信息綜合性能也得到了顯著提升，為地質(zhì)勘查工作提供了良好的輔助作用。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，該技術(shù)也存在一定局限性，主要體現(xiàn)在知識(shí)層面處理方面，由于推理能力相對(duì)較差，所以無法充分發(fā)揮該技術(shù)的作用和價(jià)值。所以在未來發(fā)展過程中，想要進(jìn)一步提高地質(zhì)勘查綜合水平，就要結(jié)合遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用中存在的不足進(jìn)行分析，通過積累勘查經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步優(yōu)化推理能力。從而更加智能化地分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境奠定良好基礎(chǔ)。

4.3 向高維化趨勢發(fā)展

現(xiàn)如今，在科學(xué)技術(shù)支撐下，地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建三維立體模型目標(biāo)。也就是通過遙感技術(shù)獲得的遙感信息，錄入系統(tǒng)后構(gòu)建與地質(zhì)勘查區(qū)域相一致的三維立體模型，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行全方位表達(dá)，有利于幫助勘查人員結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測和推理地質(zhì)變化情況和規(guī)律。新時(shí)期背景下，越來越多的科學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[8]，地理信息系統(tǒng)也會(huì)不斷與其他技術(shù)相融合，并逐漸向高維化趨勢發(fā)展，所以相關(guān)專家和學(xué)者需要引起重視，爭取將更多精力投入到地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)與其他技術(shù)融合使用中，從而促進(jìn)信息化系統(tǒng)能夠得到了進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)普及目標(biāo)。

5 結(jié)束語

綜上所述，將遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用到地質(zhì)勘查工作中，是一種建立在地理學(xué)、環(huán)境學(xué)、測量學(xué)以及計(jì)算機(jī)學(xué)等多種專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種工作模式。這兩種技術(shù)在使用時(shí)需要以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為支撐，通過獲取地理空間數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理和模擬，不僅能夠提高數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性和可靠性，還能夠直觀地了解地理空間變化情況和變化趨勢，這對(duì)于提高地質(zhì)勘查效率和質(zhì)量而言具有重要意義。