1、3S技術礦產資源勘查與管理中的應用摘要：近十幾年來“3S技術(地理信息系統、遙感和全球定位系統)為礦產資源的勘探、開發與管理提供了巨大的技術支持，地理信息系統(GIS)主要為礦產資源海量數據提供便捷的管理；遙感(RS)可通過不同波段的組合與野外調查提供區域地質信息并用于地質找礦；全球定位系統(GPS)提供簡便、精確、快速的地理定位服務。“3S'技術已成為礦產資源領域科學管理和決策支持的現代化途徑。關鍵詞：地球科學；礦產資源；地理信息系統；GPS;遙感TheApplicationof“3S”ontheMiningExplorationandManagementAbstract:Thisa

2、rticledescribesapplicationofgeographicinformationsystem(GIS),remotesensing(RS)andGlobalPositioningSystem(GPS)intheregionalgeologicalsurvey.“3S'technologyformineralresourcesexploration,developmentandmanagementprovidenewpotentialtechnicalsupport.Geographicinformationsystem(GIS)formassdataofmineral

3、resourcesprovidesconvenientmanagement.Remotesensing(RS)bythecombinationofdifferentbandsandfieldsurveycanprovideregionalgeologicalinformationandusedingeologicalprospecting.GlobalPositioningSystem(GPS)providessimple,accurate,rapidgeographiclocationservices.Keywords:EarthSciencesMineralResources;GIS;GP

4、S;RS我國經過幾十年的發展已成為礦產品生產和消費大國，隨著工業化、城市化進程加快，我國對礦產品需求量大幅度增加，我國資源的巨大需求改變了全球礦產品市場格局，全球礦產品價格瘋狂上漲1。礦產品大幅度進口的同時我國也加大了對自有資源的勘探開發力度，國內供應能力不斷增強，主要礦產查明資源量明顯增長，對外逐步開拓海外市場，采取并購方式收購多處礦山，但仍然面臨巨大的缺口2。礦產資源安全是國家經濟安全的重要組成部分，不僅關系到我國社會經濟可持續發展，而且對世界的經濟和地緣政治格局也會產生深遠的影響，保障礦產資源安全的目的就是為了確保國民經濟健康、持續、穩定發展36，現階段我國資源管理總體粗放，技術裝備落后

5、，勞動生產率低，資源回收率低，重特大事故頻發，礦區資源環境安全狀態惡化，因此對現有礦產資源有效管理利用并尋找新的資源，提升礦山總體管理水平，實現礦產資源高效利用是當今礦產資源管理與利用的重中之重7。1“3技術相關概念20世紀中后期，信息技術得以快速發展，“3S”術是以地理信息系統(GIS，GeographicInformationSystem)、遙感(RS，RemoteSensing和全球定位系統(GPS,GlobalPositioningSystem)為核心的空間信息技術，廣泛應用于多個領域，已成為一門較為成熟的技術在土地利用、城市規劃、國土資源、水資源管理、災害評估與自然環境監測中得到迅速

6、發展8地理信息系統(GeographicInformationSystem,GIS)以地理空間數據為基礎，在計算機軟、硬件的支持下對空間數據進行采集、管理、操作、分析和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統是空間數據的管理系統。其主要處理功能包括：專題圖制作、空間數據維護、區域規劃、國土監測，其強大的空間分析功能如最短路徑分析、緩沖區分析、疊置分析等已成為人類解決現實中遇到的復雜空間實際問題重要技術手段。今后將朝著面向對象、集成化、網絡化、智能化、標準化、組件化、三維化、四維化方向發展。遙感(RemoteSensing,

7、RS)是指非接觸的，遠距離的探測技術，運用傳感器對物體的電磁波輻射、反射特性進行探測，并根據其特性對物體的狀態、特征和性質進行分析的理論、方法和應用的科學技術。經過幾十年的迅速發展，遙感技術已成為一門實用的、先進的空間探測技術，遙感技術可以獲取大范圍數據資料、成像速度快、周期短，廣泛應用于測繪、地質、勘探、水文、海洋、環境污染、災害監測、資源監測等領域，已融入人類生產、生活的各個角落。全球定位系統(GlobalPositioningSystem，GPS)由GPS星座、地面監控系統、GPS信號接收機三大部分組成，是美國陸海空三軍于20世紀70年代聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統，由覆蓋全球的

8、24顆衛星提供不間斷星歷的定位、導航系統，在地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以保證衛星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現導航、定位、授時等功能。3S技術為政府管理、科學研究、社會服務提供了新一代的觀測手段和研究工具。3S的結合應用形成了一個大腦，兩只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供實時數據以及空間定位信息，GIS進行相應的空間分析并進行動態存取、綜合分析處理、預測和智能決策，GIS、RS和GPS是三門相對獨立但又彼此關系密切的學科，在解決一些復雜的自然現象和工程項目尤其是礦產資源勘查與管理的問題時，常常需要三者的集成利用9。2“3關鍵技術在礦產資源勘查與管理中的應用目前

9、我國正處于以信息技術、新能源技術、新材料技術等諸多領域的為代表的一場信息技術革命中，“3S”術以其自身的突出優勢，從數據采集、存儲、處理、分析、應用和決策各個環節改變先前礦產領域原有落后的工作方式和繁瑣操作流程，最終為礦業企業現代化技術改革發揮積極的作用。2.1地理信息系統(GIS)的應用地理信息系統是20世紀60年代中期誕生于加拿大并開始逐漸發展起來的一門新興的技術，借助圖形學、測量技術，地理信息系統在空間數據分析、虛擬現實、可視化領域取得了長足的進展。通過對空間數據進行有效分析的基礎上對礦區現實地表、礦體形態、地下環境進行三維可視化模擬，并對數據進行管理與處理，為生產過程提供科學規劃，并指

10、導礦區深部成礦預測，最終為礦產資源的管理與評價提供技術支持，地理信息系統應用主要歸納于以下幾個方面：2.1.1礦產資源管理信息系統基于GIS技術的礦產資源管理信息系統已成為礦業發展的主流，它將礦產管理、辦公業務以及礦產規劃三大職能進行整合10，使整個業務過程實現全自動化，能夠進一步加強礦產資源的有效管理，數據處理的速度和質量有了大幅度提升，提高辦公自動化水平，不僅可以用于地質礦產信息直觀顯示實現與更新，還可實現礦產與其他要素的潛在關聯，以利于資源的信息化和自動化管理。2.1.2礦產資源綜合評價基于GIS技術的現代礦產資源評價主要由3部分組成：基礎空間數據庫；資源信息的提取與整合；靶區的綜合定量

11、圈定與評價11,12。以地理數據庫、地質礦產數據庫、地球物理數據庫、地球化學數據庫、遙感數據庫、GPS數據等相關數據庫構成基礎空間數據庫用于礦產資源評價；資源信息的提取與集成需要從空間數據庫中提取與礦種、礦床有關的信息并對單獨提取的礦產信息進行有效的集成；靶區的綜合定量圈定與評價應用綜合的礦產信息定量圈定礦產資源靶區并評價其資源潛力。2.1.3成礦預測成礦預測是通過多種數據及其相關性預測未知礦床的位置，并大體知道礦床的基本屬性信息，隨著多源數據的積累(電磁、重磁、地質、物探、化探、遙感、地震、激電等)，以及成礦預測學科的發展，GIS較之于其他管理系統具有較強的綜合多學科地學數據的能力，有利于對

12、任何區域的地質礦產資源進行成礦預測13,14。利用GIS技術統計礦產資源各項屬性信息，方便檢索與查詢，利用多種空間模型對多源數據進行空間分析，并可方便將預測成礦信息與可視化結合。2.2遙感(RS)遙感作為一種大范圍獲取地表影像數據的方式，可以在短時間內得到關于礦區的諸如土地覆蓋、生態變化、塌陷地位置和面積等各類信息，通過圖像解譯人員和相關研究人員對于影像的處理分析，提取豐富的地表地物信息，為實時監測礦區地表變化，礦區生態環境預防監測提供了第一手數據，從而為打造一個礦區空-地全方位動態監測創造了有利條件15。遙感技術在礦產資源勘查中的應用分為以下幾個方面：2.2.1巖石識別遙感影像上準確解譯巖石

13、的類型必須首先了解不同巖石的光譜反射特性，以及由此所引起的影像差異，巖石是在內外應力的共同作用下形成的，組合成不同形狀，這也是識別巖石類型的重要標志，不同巖性上往往形成不同的植被、水系，這也可作為間接的解譯標志；此外，巖石光譜反射率也受礦物顆粒大小和表面粗糙度的影響，礦物顆粒較細，表面平滑的巖石，反射率也較高，反之亦然；除此表面濕度也對巖石反射率也有影響，巖石表面較濕時，顏色變深，反射率也較低；表面完整巖石的反射率高于表面破碎巖石的反射率16。2.2.2地質結構遙感信息的特長正在于反映地表淺層物質的電磁輻射特征，在地質應用中，可以利用這些淺層信息來推斷深部地質情況17。在遙感圖像上，識別、標繪

14、和分析各種構造成分的存在標志、形態特征、分布規律、組合和交切關系及其地質成因需結合所研究構造形跡的規模，收集多波段、多時相、多種類遙感資料進行的對比分析并與各種地學資料進行綜合分析，遵循構造地質學原理和基本理論，從構造總體輪廓、區域構造格架入手，分析具有代表性的單個構造，分區、分構造層進行解譯，最后，分析各構造形跡間的組合關系和分布規律，總結區域構造特征15。2.2.3礦化蝕變與地質找礦遙感找礦是指從遙感數據中提取的、可能與成礦圍巖蝕變礦物有關的一種量化信息，通常蝕變礦物引起的吸收光譜段變量或它們的數學變換數據大小確定信息強度，在已知的礦床、礦點的分布區，分析控礦因素，通過解譯提取有關信息，優

15、選異常信息作為建模標記，從而建立二維或三維的遙感地質找礦模型，為資源預測提供依據1820。眾多學者較多應用的ASTER和LandsatETM+/TM等多源遙感數據為數據源，開展了多種蝕變信息提取方法研究，如比值法、主成分分析法、波譜夾角法等，并取得了成功21,22;因此將兩種及多種不同數據源影像以及更高分辨率更多波段影像進行對比研究是現在遙感提取蝕變信息的趨勢。2.2.4礦區環境監測遙感影像具有多時相、多光譜、高分辨率的優勢，通過遙感影像提取出的植被覆蓋范圍信息并結合實地驗證可全面反映出礦區現時地貌信息用以全面監測礦區地質災害，也可對多時相遙感資料進行疊合分析反映礦區不同時期地貌破壞程度、塌陷

16、區形態、面積、礦業廢棄物的類型及分布狀況、特征等信息23,24。2.3全球定位系統（GPS）GPS作為現代空間定位技術，以精度高、速度快、費用低和操作簡便等優點被廣泛應用于地形、地籍測量和工程測量等方面，可同時進行三維定位，在野外測量模式、誤差來源和數據處理方面是對傳統測繪觀念的革命性轉變25。GPS在礦山測量中取代了傳統的地面測繪作業，可對礦區環境進行周密的調查，在礦區碎步測量、地表測繪、高程測量、控制網建立或復測、改造等有廣泛的應用，GPS測量技術的應用減少了控制測量環節，降低了成本，大大提高了工作效率和減輕了地質、測繪人員的勞動強度2630。GPS測量將原來靜態測量發展到動態測量，在實際

17、運用中又可根據測量精度、外界條件等限制分為手持式GPS測量與實時動態測量技術（載波相位差分技術，RealTimeKinematic）。GPS信號尚不能到達井下，我國測量技術人員已開辟了一些邊緣學科如三下”建筑物下、鐵路下、水體下）研究領域，在實際布設高精度GPS控制系統（特別是井下控制系統）：需解決井口上下一致性問題，以滿足實際工程需求并提高測量的精度31,32。3“3技術集成途徑“3S”術在資源勘查與綜合評價、環境監測、礦山管理中有效結合應用在礦山勘探、建設、生產經營的各階段，能夠全面提升礦山管理水平，提高效益，在礦山科技進步中發揮重要作用，現階段“3S'技術在礦山領域有效結合主要通

18、過以下幾種途徑：3.1“3技術全面提升數字礦山數字礦山”是信息時代的產物，以信息化、智能化、自動化帶動礦山發展，礦業活動具有三維和動態的特征，通過數學分析研究，建立這些數據的三維空間聯系并做出定量化表達和逼真的描繪3335,數字礦山”具有三維實體的實時顯示、虛擬井下和地面生產活動實景的功能，實現礦山實體的數字化、可視化，從而解決礦山生產動態管理、生產方案優化決策、礦山生產規劃、礦床邊深部找礦增儲、資源的合理開發利用等技術問題，以便減少資源的浪費和環境污染，提高礦業開發的社會經濟效益，自動化地預警礦山災害和啟動安全預案3638。目前，數字礦山的研究也在不斷取得新進展，多源空間信息整合、虛擬現實技

19、術、3D拓撲建模、數據倉庫與數據挖掘，礦山數字化科學規劃與優化、井下多媒體通訊技術、定位與導航技術、智能采礦與高效安全保障技術等關鍵技術均在數字礦山工程中逐步實現。3.2以“3S”術穩步推進綠色礦山建設“3S”術最大的優勢在空間信息集成與輔助決策系統的支持下實現科學分析與決策支持，“3S”術應用到礦山建設之中，全面推進綠色礦山建設，拓展綠色礦山的研究內容，科學規劃礦山建設，將使現代礦山發生革命性變化39,40。綠色礦山建設是21世紀我國礦山建設的一項復雜的系統工程，傳統礦產資源是以犧牲礦區生態、水文、環境為代價的非循環經營、高耗能、高污染的粗放型開發利用模式。為改變以往的開發利用模式，現代化礦

20、山建設要著重建設礦山與生態互為依托的全面、協調、可持續的發展關系41,42。綠色礦山建設進行科學的指導與規劃，貫穿于礦產資源開發利用的全過程，在礦區生態、水文、環境影響盡可能小的前提下，以系統論為指導，高效合理開發利用礦產資源，降低采礦成本，實現礦山開發利用社會經濟效益最優。4結語隨著空間技術、計算機科技、信息通訊技術的進步,“3S”術也在不斷提高自身的應用廣度與深度，“3S”術全面應用于礦產資源領域，將推動傳統礦山資源領域改革進步，拓展新形勢下礦產資源管理工作和礦業發展道路的全新思維，隨著“3S”術帶來的變革，我國礦業發展將進入一個更加科學、更加具有全局性、長遠性和創造性的嶄新階段。參考文獻

21、：江澤民.對中國能源問題的思考J.上海交通大學學報,2008,43(2):345-359.1 中華人民共和國國土資源部.2011中國礦產資源報告M.北京:地質出版社,2011.張雷.中國能源安全和資源國際化J.資源科學,2002,24(1):1-4.施俊法，周平，唐金榮，等.金融危機對礦業的影響及分析預測J.地質通報，2009,28(23):155-159.成金華.中國工業化進程中礦產資源消耗現狀與反思J.中國地質大學學報，2010,10(4):45-48.謝高地，成升魁,于貴瑞，等.中國自然資源消耗與國家資源安全變化趨勢J.中國人口資源與環境，2002,12(3):22-26.2 汝宜紅.資

22、源管理學M.北京：中國鐵道出版社，2001.3 鄔倫.地理信息系統一原理、方法和應用M.北京:科學出版社,2004.4 馮學智.“3S”術與集成M.北京:商務印書館,2007.5 陳啟亮，朱杰勇,朱林生，等.基于GIS技術的礦產資源管理信息系統J.金屬礦山,2009(2):124-127.韓密，陳國旭,董高梅.基于GIS的礦產資源評價方法J.資源開發與市場，2007,23(12):1096-10986 陳永清，汪新慶,陳建國，等.基于GIS的礦產資源綜合定量評價J.地質通報,2007,26(2):141-149.王菁菁，王錫亮,張志華.地理信息系統在礦產資源勘查領域中的應用J.技術與創新管理,

23、2009,30(2):247-249.王莉，武法東.GIS在礦產資源勘查開發的應用現狀和前景展望J.中國礦業,2008,17(7):90-92.7 朱亮璞.遙感地質學M.北京:地質出版社.8 田莉.地質遙感中巖性的識別研究J.科技傳播,2010(19):220-223.黃生海，石火云.基于ASTER數據的斷裂構造判讀：以甘肅白銀地區為例J.高校地質學報，2005,11(4):633-641.葉發旺.ASTER數據與ETM數據蝕變信息提取的對比研究J.地球信息科學學報，2009,11(3):274-281.9 楊金中，方洪賓,張玉君，等.中國西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究J.國土資源遙

24、感,2003(3):50-53.丁建華，肖克炎.遙感技術在我國礦產資源預測評價中的應用J.地球物理學進展，2006,21(2):588-593.呂鳳軍,郝躍生，石靜，等.ASTER遙感數據蝕變遙感異常提取研究J.地球學報,2009,30(2):271-276.張玉君，曾朝銘，陳薇.ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應用J.國土資源遙感,2003(2):44-49.梁凱,蘭井志，鄭偉.對我國礦山地質環境保護工作的對策建議J.中國國土資源經濟,2007(11):19-21.王羽,馮五一.礦山環境地質與地質災害評價與防治研究J.礦物學報,2009增刊:408-409.10 ChristopherJHegarty.GPS原理與應用(第二版)M.北京:電子工業出版社,2007.蘇長武，孫相海，王偉超.GPS在地質