地理信息系统在地质勘查中的应用

地理信息系统在地质勘查中的应用
丛 充
（陕西国防工业职业技术学院，陕西　西安　７１０３００）
摘 要：
在现阶段地质测量与找矿工作中，工作目的之一是进行地下矿物的探查与测量，采集基础的地理信息数据。

地质测量工作中主要依靠现代空间信息对地观测技术。

在空间信息技术背景的支持下，测量工作者将采集的地质信息进行补充，使地质信息内容完善，并且做好空间信息数据的分析与处理，对地质环境进行评价，为现阶段地质资源勘查工程提供地形数据模型与地理数据支撑。

地理信息系统具备较强大的信息存储与空间数据分析的功能，为现代化地质勘查与水文地质、工程地质施工提供可靠地形数据信息，保证地质调查工作的顺利开展。

关键词：
地理信息系统；地质勘查；应用中图分类号：Ｐ６２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：
１００２－５０６５（２０１９）２１－０１８６－２Application of GIS in geological exploration
CONG Chong
（Ｓｈａａｎｘｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｘｉ＇ａｎ　７１０３００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　ｗｏｒｋ，　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅｓ　ｉｓ　ｔｏ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ａｎｄ　ｓｕｒｖｅｙ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　
ｍｉｎｅｒａｌｓ　ａｎｄ　ｃｏｌｌｅｃｔ　ｂａｓｉｃ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄａｔａ．　Ｉｎ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｒｖｅｙ，　ｍｏｄｅｒｎ　ｓｐａｃｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｏｂｓｅｒｖｅ　ｔｈｅ　ｅａｒｔｈ．　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｏｆ　ｓｐａｔｉａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｔｈｅ　ｓｕｒｖｅｙｏｒｓ　ｗｉｌｌ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　ｔｈｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，　ａｎａｌｙｚｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄａｔａ，　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｄａｔａ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ．　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ａ　ｐｏｗｅｒｆｕｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｔｏｒａｇｅ　ａｎｄ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ，　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｄａｔａ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｏｄｅｒｎ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｒｖｅｙ．Keywords: ＧＩＳ；　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
收稿日期：
２０１９－１０作者简介：
丛充，男，生于１９８９年，陕西汉中人，硕士研究生，助教，研究方向：摄影测量与遥感。

地理信息系统基于现代网络工程技术、现代化计算机应用技术的一种空间数据信息系统，地理信息系统分析处理空间地形数据，可以在不同地质情况中客观描述地形地貌信息，地理信息系统在地质各部门的应用相当广泛。

在现代化地质测量与找矿中，运用地理信息系统可以对工程地质工作效率显著的提高，对于现代化地质勘探也有进步的意义。

本文对地理信息系统概念以及地理信息系统在地质测量勘查中进行剖析，探究地理信息系统应用于地质测量与找矿，并评估其地质应用的效果。

1 地理信息系统概述
在对地质条件和地质矿产情况进行测量时，需要综合多个地质条件因素进行数据分析，构成地理空间数据系统，在地质工作实践中需要建立测量的基准，以便确保地质工作的连续性以及效率。

一方面，在地质找矿工作中，测量人员测得的地图数据信息起基础性的作用，包括测量员、绘图员、资料员、检核工作等，应充分了解地理信息系统的工作意义与地质行业背景相结合，突出地信技术的工作效率，并改进现代化测量技术。

在另一方面，进行地形数据采集测绘时，多种地形因素会对地质勘查产生测量偏差影响。

因此在地质部门探矿找矿时，要将反映地理数据的各个空间元素加以综合，以便有利于地质找矿测量数据的可靠性，必要时做可达性分析，使土地矿产信息得以有效管理与应用。

2 地理信息系统的特点
与传统的地质勘察技术相比，地理信息系统基于电子工业和现代计算机工业技术的新的数据采集系统，具有对空间数据分析的功能特征，不仅可以对地质矿物进行位置搜索，
还能为矿山测量提供基础地理数据，GIS 技术在工作使用
中，可以通过信息技术全天时全天候对地物进行监测，对空间数据进行分析处理，可有效避免和减弱人为测量误差的影响，更好地为地质探矿找矿以及矿山测量服务。

传统地质探矿工作，依靠的是从业人员的地质经验水平，对矿区进行物理探测，以及传统光学测量完成测绘，以手工的方式绘制矿山地形图，以达到探矿研究的目的。

采用传统地质探矿方式处理矿山三维信息，无法实现人机交互，不利于数据的传输与信息智能化。

相比于传统的矿山测量，地理信息系统与现代遥感技术集成，大大地提高了探矿效率，使得从业人员在地质找矿中更加得心应手，同时也提高了测量数据的可利用性，提高了观测精度，易于空间分析计算。

地理信息系统属于多学科交叉应用，地理信息系统包含地理学、地图学以及测绘学、信息技术等多个专业学科，具有非常强大的空间分析能力。

地理信息系统在地质测绘中的使用日趋智能化，不仅可以分析矿物空间信息，还能呈现地理数据可视化，通过对测量的数据编辑处理，将测区地质地貌制作成三维模型，更好地用于矿山勘测。

3 地理信息系统在地质勘查中的应用
（1）通过地理信息系统技术有助于对各类资源与环境要素进行整体规划布局，以实现不同类型资源与环境因素的数据分析，发展地理信息系统技术在探矿中存在的问题，对涉及到的各类技术性难题进行统一筹划管理，以便更好地服务于矿山资源整合规划，使空间地理信息能支持于地质部门的探矿工作。

这些合理的措施对于矿山资源规划，都是相当有作用的，能使自然资源进一步得到合理有效的利用，为地矿部门展开地质测量与找矿工作。

（下转188页）
体。

②吊盘绳兼做稳绳，引用简化计算公式中Q 取值不能按照吊盘自重/悬吊钢丝绳根数计算，此处Q 值为钢丝绳的预紧力与钢丝绳自重之和，可以通过调整稳车从而改变钢丝绳张紧程度调整预紧力。

悬吊系统方案选择及吊盘绳兼做稳绳选型过程。

①根据井筒直径、吊盘自重选择吊盘悬吊方案，由安全系数计算吊盘绳自重q，预选钢丝绳。

②由刚度系数及每米绳重计算稳绳预紧力。

③由预紧力验算稳绳安全系数。

2.3 陈台沟探矿井悬吊钢丝绳及稳绳选型验算2.3.1 探矿井1
（1）吊盘绳验算。

①终端总荷载Q 0包含吊盘自重、抓岩机重量、水泵重量、水箱重量及人员等。

合计30.5t。

设计采用方案一，4根吊盘绳悬吊吊盘，则单根吊盘绳最大受为：Q=Q 0÷4×1.25+电缆重=30500÷4×1.1+5800=14188kg。

②选用Φ46－18×7－1770钢丝绳自重Ps=8.25kg/m，钢丝破断力总和查钢丝绳标准为1488280N，约为151710kg。

安全系数校核：满足规范要求。

总负荷Q=Q 0+P s ×H 0=14188+8.25×1209=24163kg，选用25t 稳车配套。

（2）稳绳验算。

①5、6号为专用稳绳取预紧力7500kg。

②选用Φ34－18×7－1770钢丝绳自重Ps=4.51kg/m，钢丝破断力总和查钢丝绳标准为813422N，约为82917kg。

安全系数校核
：
满足要求。

总负荷Q=Q 0+P s ×H 0 =7500+4.51×1209=12953kg，选用16t 稳车配套。

刚度验算：K=4Q/l+2q=4×12953/1200+2×4.51=52.2kg/m>50kg/m满足要求。

2.3.3 探矿井2
吊盘绳验算。

①终端总荷载Q 0包含吊盘自重、2个抓岩机重量及其他附属设备和人员等。

合计62t。

设计采用方案二，6根吊盘绳悬吊吊盘，则单根吊盘绳最大受为：Q=Q 0÷6×1.25+电缆重=62000÷6×1.25+1526=13925kg。

②选用Φ44－6×19－1870钢丝绳自重Ps=6.66kg/m，钢丝破断力总和查钢丝绳标准为1360860N，约为138721kg。

安全系数校核：Ma=138721/(13925+1185*6.66)=6.35>6满足规范要求。

总负荷Q=Q 0+Ps×H 0=13925+6.66×1200=21917kg，选用25t 稳车配套。

3 结论
对比两探矿井选型结果可以看出探矿井2井筒直径大，设备自重高而悬吊绳选型却比探矿井1直径小。

因此可得出结论在悬吊方案选择上选用方案二，可有效降低悬吊钢丝绳直径。

在悬吊系统方案选择及吊盘绳兼做稳绳选型过程中优先选用方案二，根据钢丝绳荷载计算安全系数，预选钢丝绳。

由钢丝绳荷载验算刚度系数，若刚度系数不满足规范时提高预紧力以保证吊桶平稳运行并校验稳绳的安全系数。

[1] 简强,薛玉君,李济顺,邹声勇,丁凯.矿井提升机罐道钢丝绳横向刚度的
计算分析[J].煤炭工程,2016,48(10):18-21.
（上接186页）（2）制作地质图。

在进行地质勘查与地质测量工作中，绘制地质图是一项基础性工作，为后续地质作业提供了可靠的图纸信息。

传统的地质图制作、填图，技术粗糙，不具有良好的现势性，运用现代地理信息系统技术可以弥补这一缺陷。

地理信息系统的使用，有助于测区地质资料的收集与整理。

地理信息系统可以是地质制图的软件与平台，在矿山测量中对地理信息系统结合现代遥感技术的应用，进行测绘专业化的矿区模型建立，以及运用现代地理信息技术进行地形图、地质图的自动化绘制，可以帮助从业人员更准确地定位矿产资源的位置、矿物分布的几何属性与物理属性等，对矿产资源的开采、管理和利用都具有极其重要的意义。

（3）搭建矿区完整模型。

地理信息系统不仅可以测绘出地质资料图，而且能够对自然资源的分布信息进行探测。

地理信息系统结合遥感技术可以很清楚地探测出矿物资源的分布信息和矿产资源的开采信息，通过对这些要素信息进行空间叠置分析，可以寻求搭建完整的矿区模型，这类模型可以为企事业单位采矿事业进行辅助作用。

（4）确保探矿工作准确性。

在地质勘探工作前，必须进行踏勘，即了解测区尤其是矿区及其周围的自然地理概况，做好全面的准备阶段工作，为后续工作开展做足工作。

地理信息系统蕴含丰富的地理数据信息，在采矿工程作业前，通过地理信息系统标注相关位置信息，对测量的数据信息加以完善，这些现代化测绘技术的使用可以为地质勘查人员提供精准的数据信息。

[1] 蒋涛,李龙.GIS 技术在地质找矿工作中的应用[J].世界有色金属,2019(9):64-64.
[2] 张晓园. GIS 在地质矿产勘查中的应用探析[J]. 冶金管理, 2019(11).[3] 郭平. 测绘地理信息技术在地质勘查工作中的应用发展[J]. 西部资
源, 2019(5).
[4] 陈弓. 地理信息系统(GIS)在地质勘察找矿中的应用[J]. 世界有色金
属, 2019(13).
（5）有利于保护矿区资源环境。

在进行地质勘查与矿业开采过程中，矿区及周边自然环境可能会受到影响，很可能会造成当地生态环境的污染，这与我国可持续发展战略相悖。

为了对矿区及周围自然环境的保护，地质工作者应熟悉地理信息系统技术的使用。

4 结语
地理信息系统已经在地质行业中广泛应用，特别是在地质勘查与探矿工作中，为勘查人员提供直接的测量数据支持，使地质勘查工作质量得到较稳定的保障，在此基础上提高了作业效率，从而为矿物开采提供了很大的便利。

在地质勘查前期工作利用了地理信息系统技术，可有效避免人为勘测带来的测量误差，避免不必要的人力物力浪费。

但是地理信息系统在技术上仍需要提升改进，尤其是空间分析算法的改进，这样才能更好地应用在地矿行业领域中，更好地为国民经济各行业做出贡献。