3S技術在地質(zhì)資源勘查中的應用研究

王鐸道

（天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對地質(zhì)資源的需求逐漸增加，地質(zhì)勘查的技術水平也在不斷提高。3S技術為地質(zhì)勘查體制的發(fā)展打下良好的基礎，例如，地質(zhì)調(diào)查、建模和測繪都需要基礎。因此，3S技術在地質(zhì)資源勘查中的應用非常重要，需要進一步研究。

3S技術主要是一種遙感技術，包括遠程、地理信息系統(tǒng)以及全球定位。隨著我們的科學技術的不斷發(fā)展與進步，我們這個世界已經(jīng)走上了一個新的數(shù)字化時代，3S技術正是我們現(xiàn)有的數(shù)字化核心。它從一個獨立使用發(fā)展成為一種聯(lián)合使用。3S技術目前在地質(zhì)資源研究領域的應用發(fā)展起步相對比較晚。在對地質(zhì)空間大量數(shù)據(jù)圖像的采集、組織、分析和圖像處理中起到了巨大的作用，能夠對大量的地質(zhì)空間信息圖像進行全面、準確的采集分析和圖像處理，符合我們的需要和社會發(fā)展的要求，具有很好的實施前景。

1 3S技術

3S的主要部件組成部分分別是地理信息(DIS)、衛(wèi)星遙感(RS)、全球定位(GPS)，這是三種相關技術的綜合集成部分。地理信息系統(tǒng)的有效應用以計算機程序和軟硬件作為基礎，并且它們都是可以訪問、存儲和處理的空間數(shù)據(jù)。全球導航定位(GPS)必須通過無線導航定位系統(tǒng)才能作為一個空間導航系統(tǒng)來執(zhí)行。衛(wèi)星遙感器技術所需要使用的汽車類型繁多，最常用的有衛(wèi)星、飛機。在實踐調(diào)查中不可以直接與目標相互進行接觸。該傳感器能夠完全地采集到目標電磁波上的信息。通過數(shù)值分析、物理等，明確了探測到的目標分布、特征、動態(tài)變化等。尤其重要的是由于小規(guī)模探測設施和其周邊環(huán)境復雜，因此我們可以借助先進的遙感衛(wèi)星技術精準地確定目標參數(shù)和有效地確定目標參數(shù)。

3S技術有著對于空間數(shù)據(jù)信息采集、動態(tài)分析等多種技術特點，并且具有很強的優(yōu)勢互補性，推動了3S技術的融合。該技術的實踐和應用已經(jīng)在一定意義上反映出了空間信息技術及其他環(huán)境科學研究的主要趨勢和方向，對于環(huán)境保護、資源的開發(fā)與利用、環(huán)境污染預控與防治都產(chǎn)生了重大影響。

2 3S技術應用原理

3S技術是地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的統(tǒng)稱。在數(shù)據(jù)存儲、分析和處理過程中應采用RS和GPS技術。它用于收集和監(jiān)測空間數(shù)據(jù)。GIS技術的應用需要一臺計算機，它以軟硬件為基礎，可以直接輸入、存儲、查詢和綜合分析各種空間信息，通過模擬和分析空間和目標時間模型，可以描述各種目標動態(tài)變化，將復雜的空間問題轉換為可以描述的問題，它的實際應用領域主要是以無線電定位系統(tǒng)為基礎，由衛(wèi)星、觀察站等各種消費設備共同組成，具有完整的全氣象、完整的世界觀等特點，在GPS 技術的實際應用中，它能夠快速、精確地判斷出一個目標物體的空隙和位置。通過對地球礁上衛(wèi)星信號進行分析，能夠確定一個待檢測到的地點并從而獲取更多的空間數(shù)據(jù)，進而建立起地球礁的模型。遙感器是一種衛(wèi)星遠程科學技術，它包含了多種形式的載體，包括衛(wèi)星和飛機。在具體的電磁波測量工作過程中不必再需要直接觸摸到目標，只有使用傳感器能夠采集得到電磁波在目標上的信息，然后再綜合運用數(shù)學來分析、物理方法等，確定目標的分布、性質(zhì)和動態(tài)變化過程。一些研究目標涉及面廣，環(huán)境復雜。利用遙感技術，可以獲得不同的目標參數(shù)，精確地確定目標。

3 3S技術發(fā)展

隨著科技的發(fā)展，GIS、RS和GPS技術緊密相連，總的來說，“3S”已經(jīng)形成，通用的應用方法更加廣泛。連接基于RS、GIS、GPS的相關部件技術系統(tǒng)能夠快速正確地收集、處理、更新空間和環(huán)境信息。中國從上世紀80年代開始掌握信息資源作為現(xiàn)代化建設的一部分，國家有關部門也得到了更多的支持、推廣、擴大資訊科技發(fā)展援助及引進3S技術，科技計劃重點發(fā)展最新技術項目，高速信息學，公路建設計劃正式啟動后，3S技術進一步加快，現(xiàn)階段，廣泛應用于民用和商業(yè)領域，特別是GPS、RS技術領域，技術應用在當今世界也處于先進水平。

4 GlS技術在地質(zhì)資源勘查中的應用

（1）建立健全完善的生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)資源保護和管理的信息系統(tǒng)。地質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)是一種泛指在對各種地質(zhì)資源進行實地勘察中，基于GIS的地質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)正在逐步發(fā)展成為一種將地質(zhì)規(guī)劃與地質(zhì)資源管理有效整體相結合的主要技術范疇，實現(xiàn)了對地質(zhì)資源的實地勘察和綜合利用完全自動化，有效管理地質(zhì)資源的信息，提高了地質(zhì)大提高數(shù)據(jù)處理的工作效率和品質(zhì)。

（2）地質(zhì)資源綜合評價。在地質(zhì)資源綜合評價中，GIS技術的應用主要體現(xiàn)在以下三個方面：基礎空間數(shù)據(jù)庫的構建、資源信息的提取與整合，以及目標區(qū)域邊界的細致性定量分析與評估。地質(zhì)資源的主要空間數(shù)據(jù)庫主要包括地理學數(shù)據(jù)庫、地球物理學數(shù)據(jù)庫、遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫主要用來實現(xiàn)資源信息的提取、整合。此外，通過將靶區(qū)進行整體的量化和評估，可以判斷出地質(zhì)資源的利用率和開發(fā)潛能。

（3）資源預測。資源預測涉及在分析各種數(shù)據(jù)的基礎上確定地質(zhì)資源的位置和主要特征。GIS技術具有綜合性、跨學科的數(shù)據(jù)處理功能，可以預測任何區(qū)域的地質(zhì)資源。此外，GIS技術允許對地質(zhì)資源的各種性質(zhì)進行統(tǒng)計、搜索和搜索，并對不同來源的數(shù)據(jù)進行空間分析，通過不同的空間模型優(yōu)化地質(zhì)資源信息。

5 3S技術在地質(zhì)資源勘查中的意義

GIS、RS和GPS技術的有機結合，形成了相互統(tǒng)一的關系。在實際應用中，這三種技術相互獨立，卻有千絲萬縷的聯(lián)系，RS技術已經(jīng)實現(xiàn)了對目標大量數(shù)據(jù)樣本的充分采集和提取，GIS對采集到的信息樣本進行了全面的檢測和分析，經(jīng)過實驗、集成，通過信息篩選等方法對各種地質(zhì)資源采用圖像處理和數(shù)據(jù)分析，GPS技術有效地實現(xiàn)了對于目標的正確定位，確定了各種地質(zhì)資源的所在位置和它們的分布，三者之間的科學結合均可以為地質(zhì)資源勘查工作提供可靠基礎和依據(jù)，應用3S技術即可以達到有效實現(xiàn)地質(zhì)資源勘查的有效性。提高自然資源勘察工作的服務質(zhì)量和社會經(jīng)濟效益，促進自然資源綜合開發(fā)利用，防止自然資源的浪費和濫用。特別是近幾年來，隨著我國現(xiàn)代化科學技術的重要性得到了重大發(fā)展和進步，GIS、RS、GPS等相關技術也在不斷更新。研究開發(fā)人員制定了明確的開發(fā)技術流程，提高了3S整體技術的利用率和實用性，對地質(zhì)資源進行了科學合理的勘查。

6 RS技術在地質(zhì)資源勘查中的應用

RS技術主要是一種指能夠接收到的來自于地球高空或者太陽系表面的各種電磁波數(shù)據(jù)信息，利用不同的科學技術手段來進行測量、識別不同的地質(zhì)及其他地表現(xiàn)象。在不直接與物體相互接觸的條件下，通過光學設備獲得地物的電磁波反射信號，并對其進行了記錄、處理和分析，為巖石資源的勘探及其動態(tài)監(jiān)控工作提供了有效環(huán)節(jié)，遙感技術的廣泛應用，可以揭示出巖石光譜反射性的特點及其影像差異。由于不同的地質(zhì)條件，巖石的形狀也不同，因此有必要利用遙感技術對巖石類型進行有效的識別。遙感技術有利于工作人員了解地表物質(zhì)的特征，進行合理的分析，獲得更深層次的地質(zhì)條件，通過遠程監(jiān)測的形式對各結構構件進行有效識別，保證了形態(tài)學特征和分布式分析結果的準確。本文在系統(tǒng)地介紹了大地構造學和礦區(qū)環(huán)境構造學基礎上，尋求了一種更深入層次的解釋，側重于構造學的代表性，這種技術的廣泛運用也與對礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測相互地聯(lián)系。遙感技術在地質(zhì)學研究中也已經(jīng)得到了廣泛的應用，我們可以從眾多的地質(zhì)學數(shù)據(jù)中精確地提取出來的數(shù)據(jù)，根據(jù)各種腐蝕性地質(zhì)礦物資料數(shù)據(jù)的不同和變化情況來判斷其信息的質(zhì)量和強度，為特殊地質(zhì)礦床配置而提取重要的信息。

（1）地質(zhì)巖石辨識。在進行分析遙感巖石類型時，為了確定遙感巖石的光譜反射特點以及因此而產(chǎn)生的圖像差異，可以使用遙感圖像對其進行解釋性分析。尺度應該是在內(nèi)外部因素形成的整體性形象。有很多類型的地質(zhì)形態(tài)可以用來確定地質(zhì)類型。此外，不同的地形在巖石上也會形成不同的動植物和水系，這也是可以用來作為科學研究活動中解釋地形巖石的標志。

（2）地質(zhì)結構。在遙感技術的應用過程中，準確反映了表面表層電磁輻射特性，通過對此類表層資料的分析，可以得出地質(zhì)構造深度的結論。分析形態(tài)特征、分布規(guī)律，不同結構構件組合形式需要通過遙感和綜合方法精確確定圖像中的各種結構構件地球物理數(shù)據(jù)分析。此外，還應記住，從結構輪廓和區(qū)域結構出發(fā)，選擇具有代表性的單獨結構，并按節(jié)對結構進行分層，最終確定其組合和分布特征.

（3）礦化蝕變與地質(zhì)找礦。在遙感研究中，需要從大量的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取與成礦巖壁蝕變有關的信息，并根據(jù)光譜吸收段的變化或數(shù)據(jù)的大小來確定信息的強度，由蝕變礦物引起，在確定礦床和礦床分布區(qū)域后，通過對控制礦因素的分析和解釋，提取相關信息，對異常信息，作為建模標志，建立三維地質(zhì)調(diào)查模型，為地質(zhì)資源的開發(fā)利用提供了可靠的依據(jù)！此外，獲取變化信息的方法有很多，包括光譜角度法、比值法和成分分析的基本方法。

（4）礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測。遙感數(shù)據(jù)具有高分辨率、多時間、多光譜的特點，能夠通過對遙感圖像和地形地貌的分析確定植被面積，地質(zhì)災害等。此外，還可以對多時間段遙感數(shù)據(jù)進行比較，確定地質(zhì)資源的類型和分布。

7 GPS技術在地質(zhì)資源勘查中的應用

GPS系統(tǒng)主要由三個空間的部分共同組成，我國在地質(zhì)調(diào)查中常見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要有GPS和衛(wèi)星定位系統(tǒng)兩種。北斗，主要由控制單元、空間控制單元和用戶監(jiān)視器三個組成部件。與其他的衛(wèi)星定位技術不同，衛(wèi)星定位系統(tǒng)完全能夠不受氣候因素影響，數(shù)據(jù)采集更加精準及時。利用這項技術，可以實現(xiàn)地進行準確的定位操作員在各種不同地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)準確的位置和信息。結合其他科學技術手段，可將所需配置的地質(zhì)資源及其在所配置區(qū)域內(nèi)與地質(zhì)工程有關的信息經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)傳遞至地質(zhì)指揮中心，便于現(xiàn)場操作者做好防災和減震等措施。與傳統(tǒng)的測量手段相比，GPS技術具有目標數(shù)據(jù)少、數(shù)字化處理方便等優(yōu)勢。

8 GIS技術在地質(zhì)資源勘查中的應用

GIS是一種地理信息管理軟件系統(tǒng)，用于對多種地理數(shù)據(jù)進行分類和科學管理。該技術具有“可視化”功能，利用計算機屏幕顯示真實地圖上的所有信息，并以視覺狀態(tài)顯示相關數(shù)據(jù)和信息。資源地質(zhì)調(diào)查應特別包括以下幾個方面：一個重要的是對地質(zhì)資源管理的信息化系統(tǒng)，通過對地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃和資源管理有效整合，可以推動地質(zhì)調(diào)查的全自動化發(fā)展，確保對地質(zhì)資源信息進行綜合管理，以提升數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量，為接下來的順利進行奠定了堅實的基礎。地質(zhì)資源綜合評估這一環(huán)節(jié)的重點主要表現(xiàn)在對于基礎性空間大型數(shù)據(jù)庫的搭建、資源信息的整理、定量評估與評價上。

9 結束語

綜上所述，本文主要針對3S技術在自然資源野外調(diào)查領域中的重要性和應用作出了詳細的論述，在研究和利用地質(zhì)資源時，應把野外地質(zhì)信息作為重要基礎，地質(zhì)野外研究則是搜索和采集地質(zhì)信息的兩個重要途徑，RS技術和GIS等。應用3S技術對野外地質(zhì)資源的調(diào)查，可以迅速地完成野外調(diào)查，搜集、儲存、處置和分析野外地質(zhì)資源的相關信息，為確定野外地質(zhì)資源配置、合理地預測與評價野外地質(zhì)資源的開發(fā)工作提供了可靠的依據(jù)。