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地學(xué)空間分析范文第1篇

【關(guān)鍵詞】 地心坐標(biāo)系 地球橢球 地理空間 制圖區(qū)域 制圖物體 地圖符號(hào)

地理系統(tǒng)研究人類賴以生存與生活和影響所及的整個(gè)自然環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境[1]。人類為了生存和發(fā)展的需要，必須以各種技術(shù)手段，采集和獲取地理空間的相關(guān)信息?，F(xiàn)代測(cè)繪學(xué)，是信息科學(xué)的一個(gè)分支，是獲得物體的空間位置和屬性信息[2]。地圖作為空間信息的一種載體，它通過(guò)人們創(chuàng)設(shè)的地圖符號(hào)集合，能把制圖區(qū)域內(nèi)復(fù)雜的空間存在壓縮為二維的簡(jiǎn)單關(guān)系，從而使廣域空間內(nèi)的自然現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的空間分布、地理特征和相互關(guān)系躍然紙上。二維地圖是人類認(rèn)識(shí)上的飛躍，是人類原始思維向抽象化發(fā)展的結(jié)果[3]。地圖總涉及到地理空間、制圖區(qū)域和制圖物體等基本概念。在現(xiàn)行的大中專教材及有關(guān)地圖學(xué)文獻(xiàn)中，尚未見(jiàn)這些基本概念的數(shù)學(xué)定義，因而不能從理論的高度對(duì)其概括和闡釋。本文是筆者對(duì)地理空間、制圖區(qū)域、制圖物體數(shù)學(xué)定義的研究及其關(guān)聯(lián)的地圖符號(hào)的數(shù)學(xué)分析。

1 地理空間事物的橢球面定位

1.1 地心坐標(biāo)系

以地球質(zhì)心為大地坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)系，即地心坐標(biāo)系。這種坐標(biāo)系統(tǒng)是闡明地球上各種地理和物理現(xiàn)象，特別是空間物體運(yùn)動(dòng)的本始參考系。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于人類不能精確確定地心的位置，因而較少使用。目前利用空間技術(shù)等手段，已可在cm量級(jí)上確定它的位置，因此采用地心坐標(biāo)系在當(dāng)今既有必要性也有了可能性?，F(xiàn)在利用空間技術(shù)得到的定位和影像等成果，客觀上都是以地心坐標(biāo)系為參照系[4]。使用地心坐標(biāo)系，在國(guó)際上已成為一種明顯的趨勢(shì)。

地球空間事物的定位，涉及地球的形狀和一定的坐標(biāo)系。全球范圍內(nèi)，可用地心大地坐標(biāo)系和地心笛卡爾坐標(biāo)系表示點(diǎn)的空間位置。

1.1.1 地球橢球

大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體比較接近真實(shí)的地球形狀，但仍是一個(gè)有100m起伏幅度的復(fù)雜曲面，不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方程表示，更難以在此面上進(jìn)行簡(jiǎn)單而又精密的坐標(biāo)和幾何計(jì)算[5]。為此，測(cè)繪科學(xué)中常以一個(gè)接近地球整體形狀的旋轉(zhuǎn)橢球代替真實(shí)的地球形體，這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球稱為參考橢球。在現(xiàn)代大地測(cè)量中，規(guī)定參考橢球是等位橢球或水準(zhǔn)橢球，即參考橢球與正常橢球一致。一個(gè)等位旋轉(zhuǎn)橢球由四個(gè)常數(shù)定義，這四個(gè)常數(shù)常是赤道半徑a，地心引力常數(shù)GM，動(dòng)力形狀因子J2，旋轉(zhuǎn)速度ω。考慮到便于利用GPS與國(guó)際兼容，我國(guó)建議采用參考橢球：a=6378137m；f=1∶298.257222101；GM=3986004.418×；ω=7292115×。根據(jù)這四個(gè)常數(shù)，可以得出一系列導(dǎo)出常數(shù)[6]。根據(jù)地球的扁率f，可以求出橢球短半徑b，從而可用數(shù)學(xué)方程表示一個(gè)已知長(zhǎng)半徑a和短半徑b的橢球。

1.1.2 地心大地坐標(biāo)系DL

地心大地坐標(biāo)系是使地球質(zhì)心作橢球中心，以過(guò)所求點(diǎn)c的橢球面法線與赤道面的夾角φ為緯度，以過(guò)c點(diǎn)的子午面與初始子午面的二面角λ為經(jīng)度，以c點(diǎn)沿法線到橢球面的距離為大地高h(yuǎn)，用c點(diǎn)的三個(gè)分量φ、λ、h表示其空間位置。地心大地坐標(biāo)也即三維地理坐標(biāo)系，記作DL。對(duì)于任何地球空間點(diǎn)c，總存在c=（φ、λ、h）∈DL|φ[0°～±90°]， λ∈[0°～±180°]，h∈[-H～+H]。已知地球橢球的長(zhǎng)半徑a和短半徑b，可定義橢球面。

定義1　 地球橢球面 對(duì)c∈（φ、λ、h）∈DL，存在c1=（0°，λ，O）， c2 =（0°，-λ，O），c3 =（90°，λ，O），c4=（-90°，λ，O）∧d1（c1，c2）/2=a∧d2（c3，c4）/2=b，若點(diǎn)集滿足：

S={c|c=（φ、λ、h）∈DL，φ∈[0°～±90°]，λ∈[0°～±180°]，h=0} （1）

則稱S為以a為長(zhǎng)半徑，b為短半徑的橢球面。若a，b分別為地球參考橢球的長(zhǎng)、短半徑，則稱S為地球橢球面。

1.1.3 地心笛卡爾坐標(biāo)系DK

以地心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，選擇一個(gè)以赤道平面上一組相互垂直的直線為X、Y軸，而以地軸為Z軸，這樣的坐標(biāo)系稱地心笛卡爾坐標(biāo)系，記作DK。若以地球參考橢球的長(zhǎng)半徑a和短半徑b作常數(shù)，則地球橢球面也可定義。

轉(zhuǎn)貼于

定義2　 地球橢球面 存在地球橢球的長(zhǎng)半徑a和短半徑b，若點(diǎn)集滿足：

S=｛c|c=（x，y，z）∈DK∧ =1｝

（2）

則稱S為以a為長(zhǎng)半徑，b為短半徑的地球橢球面，其中2b即地軸兼旋轉(zhuǎn)軸[7]。

1.2 地理空間

地理科學(xué)研究的對(duì)象是地球的表層，具體地講，上至同溫層底部，下到巖石圈的上部，指陸地住下5～6公里，海洋往下4公里。設(shè)地球表層的上限為H1，下限為H2，從而得h的定義域（適用于“地球表層”概念）為h∈[-H2，H1]。根據(jù)h的取值，以h=0的橢球面為界面，可定義地球內(nèi)空間和外空間。

定義3　 地球內(nèi)空間 滿足條件

IntK=｛P|P=（φ，λ，h）∈DL∧-H2≤h＜O｝

（3）

的點(diǎn)集，稱為地球內(nèi)空間。

地球內(nèi)空間即指巖石圈頂部至地球橢球面之間部分。由橢球面與真實(shí)地球表面之間的差異，因此存在雖在地表之上卻因其處于橢球面內(nèi)側(cè)而屬于地球內(nèi)空間的點(diǎn)集。

定義4 　地球外空間 滿足條件

ExtK=｛P|P=（φ，λ，h）∈DL∧O＜h≤H1｝

（4）

的點(diǎn)集，稱為地球外空間。

地球外空間即是地球橢球面到同溫層底部的空間。由于橢球面與自然面之間的差異，同樣存在雖在地表之下卻因處于橢球面外側(cè)而屬地球外空間的點(diǎn)集。

定義5 　地理空間 地球內(nèi)空間EntK、地球橢球面S和地球外空間EntK的并集，稱為地理空間，即

K=EntK∪S∪ExtK|EntK，S，ExtK∈DL

（5）

由于地理空間的上下限H1和-H2的選擇與地球表層概念相適應(yīng)，因此，地理空間的定義也就是地球表層的數(shù)學(xué)表述。

2 制圖區(qū)域和制圖物體

2.1 同胚

定義6 　同胚 設(shè)X和Y是兩個(gè)隨意的拓?fù)淇臻g，并設(shè)f：XY。如果f是連續(xù)的雙一一函數(shù)，并且它的反函數(shù)f -1也是連續(xù)的，那么，f就叫做空間X到空間Y上的同胚或拓?fù)溆成浠蛲負(fù)渥儞Q；此時(shí)空間X與空間Y叫做同胚的，記作X≈Y。

如果f是空間X到空間Y上的一個(gè)同胚，AX，并且B=f（A），則稱點(diǎn)集A與點(diǎn)集B是同胚的，記作A≈B；此時(shí)又稱點(diǎn)集B是點(diǎn)集A在同胚f之下的同胚象或拓?fù)湎蟆Ｈ绻鹒是空間X到空間Y上的一個(gè)同胚，g是空間Y到空間Z上的一個(gè)同胚，則復(fù)合函數(shù)gf是X到Z上的一個(gè)同胚。空間的同胚關(guān)系≈是一個(gè)等價(jià)關(guān)系[5]。地貌等高線圖形，也就是其上覆地貌的同胚象[6]。

2.2 覆蓋空間

定義7　 覆蓋空間 設(shè)E和B是連通且局部道路連通的拓?fù)淇臻g，f∶EB是連續(xù)滿射，如果對(duì)于每個(gè)c∈B，存在c的道路連通開(kāi)域U，使得f把f -1（U）的每個(gè)通路連通分支同胚地映射成U，則稱（E，f）是B的覆蓋空間，這種U稱為容許鄰域，B稱為底空間，f稱為覆蓋投影[10，11]。

2.3 制圖區(qū)域和制圖物體

2.3.1 橢球面上點(diǎn)c與過(guò)c點(diǎn)的橢球面法線hC的雙一一函數(shù)關(guān)系

設(shè)c為橢球面S上的任意點(diǎn)，c∈S，過(guò)c點(diǎn)能且僅能作一條法線hC指向地理空間K。由于大地高h(yuǎn)以橢球面為起算面，故地球外空間ExtK=｛hC|0＜hC≤H1｝，地球內(nèi)空間IntK=｛hC|-H2≤hC＜0｝。顯然，地球空間的橢球面法線hC與橢球面上的投影點(diǎn)c是雙一一函數(shù)。現(xiàn)把覆蓋空間定義應(yīng)用于地球外空間ExtK與地球橢球面S：令覆蓋定義中的E=ExtK，B=S，f是連續(xù)滿射，c∈S，|f -1（c）=hC∈ExtK，這里S是底空間，（f， ExtK）是S的覆蓋空間，f為覆蓋投影，c是hC在f下的同胚象或拓?fù)湎?。同理可說(shuō)明地球內(nèi)空間與地球橢球面的關(guān)系。

2.3.2 制圖區(qū)域和制圖物體的橢球面定位

定義8 　制圖區(qū)域 設(shè)A為S的子集，AS，如果A是S中一個(gè)連通的開(kāi)集，那末，A就叫做S中的一個(gè)區(qū)域。點(diǎn)c∈A，c的鄰域U的原象f -1（U） ∈f -1（A）被作為制圖對(duì)象時(shí)，則稱f -1（U）為制圖物體。f -1（A）在橢球面上的投影A稱為制圖區(qū)域。c的鄰域U在球面上的外在特征有三種：

1） 當(dāng)U=c為單一點(diǎn)時(shí)，稱c為f -1（U）的點(diǎn)狀定位；

2） 當(dāng)U=lC，lC表現(xiàn)為線狀連通集時(shí)，稱lC為f -1（U）的線狀定位；

地學(xué)空間分析范文第2篇

關(guān)鍵詞：景觀生態(tài)學(xué)，地理信息系統(tǒng)，生態(tài)適宜性分析，生態(tài)敏感性分析

1. 地理信息系統(tǒng)與景觀生態(tài)學(xué)概述

1.1 地理信息系統(tǒng)功能及特征

地理信息系統(tǒng)(GIS)作為一種由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及規(guī)則組成的系統(tǒng)，能夠支持空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、操作、分析、模擬及顯示，并解決復(fù)雜的計(jì)劃及管理問(wèn)題。地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的關(guān)鍵之處是，地理信息系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)空間實(shí)體及其關(guān)系，注重空間分析與模擬操作。從技術(shù)角度而言，地理信息系統(tǒng)能夠有效利用地理學(xué)的原理來(lái)組織和綜合各種不同時(shí)序的空間數(shù)據(jù)集的能力。具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理和對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬能力；其二，地理信息系統(tǒng)也可以通過(guò)時(shí)空模型構(gòu)建，分析地理要素發(fā)展的時(shí)空變化,為咨詢、規(guī)劃與決策提供技術(shù)支持。

地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括資源管理、資源配置、城市規(guī)劃和管理、土地信息系統(tǒng)和地籍管理、生態(tài)環(huán)境管理與模擬、應(yīng)急響應(yīng)、地學(xué)研究與應(yīng)用、商業(yè)與市場(chǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施管理、網(wǎng)絡(luò)分析和可視化應(yīng)用等與地理空間信息相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。地理信息系統(tǒng)之所以普遍運(yùn)用，與其自身的特征優(yōu)勢(shì)是分不開(kāi)的，具體表現(xiàn)為：一是具有采集、管理、分析和輸出多種地學(xué)空間信息能力，具有空間性和動(dòng)態(tài)性；二是以地學(xué)研究和地學(xué)決策為目的，以地學(xué)模型方法為手段，具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力，產(chǎn)生高層次高質(zhì)量的派生信息；三是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬，獲得專門(mén)數(shù)據(jù)的地學(xué)分析方法或模型，作用于空間數(shù)據(jù)產(chǎn)生有用信息，快速準(zhǔn)確地提供科學(xué)決策依據(jù)。

1.2 景觀生態(tài)學(xué)研究特點(diǎn)

景觀生態(tài)學(xué)的概念由德國(guó)著名植物學(xué)家特羅爾于1939年提出后，引起了越來(lái)越多學(xué)者的重視并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

景觀生態(tài)學(xué)是以景觀為對(duì)象，通過(guò)能量流、物質(zhì)流、物種流及信息流在地球表層的交換，研究景觀的空間結(jié)構(gòu)、內(nèi)部功能、時(shí)間與空間的相互關(guān)系以及時(shí)空模型的建立。景觀生態(tài)學(xué)把地理學(xué)研究空間相互作用的水平方向與生態(tài)學(xué)研究功能相互作用的垂直方向結(jié)合起來(lái)，并探討空間異質(zhì)性的發(fā)展和動(dòng)態(tài)及其對(duì)生物和非生物過(guò)程的影響以及空間異質(zhì)性的管理。

目前，景觀生態(tài)學(xué)的研究焦點(diǎn)是在較大的空間和時(shí)間尺度上生態(tài)系統(tǒng)的空間格局和生態(tài)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)空間格局，生態(tài)學(xué)過(guò)程和尺度之間的相互作用。這也就決定了景觀生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)重要方向就是在一個(gè)相對(duì)較大的區(qū)域尺度上，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)原理和系統(tǒng)方法研究景觀結(jié)構(gòu)和功能、景觀動(dòng)態(tài)變化以及相互作用機(jī)理、景觀的空間格局、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到合理利用和保護(hù)景觀的目的。

從上述景觀生態(tài)學(xué)的研究特點(diǎn)可以看出，景觀生態(tài)學(xué)研究是建立在大尺度上，空間顯性地研究景觀格局功能及其動(dòng)態(tài)，這就要求研究者能夠處理大規(guī)模變化著的空間數(shù)據(jù)景觀生態(tài)學(xué)這種要求使之必然選擇地理信息系統(tǒng)作為研究工具。

2.生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)原理及實(shí)證研究

景觀生態(tài)學(xué)在對(duì)區(qū)域大尺度上對(duì)一系列的生態(tài)系統(tǒng)的空間性質(zhì)及其相互關(guān)系的進(jìn)行研究，也決定了其必然需要獲取對(duì)大量的不同時(shí)序的空間數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析和處理，地理信息系統(tǒng)技術(shù)在很大程度上解決了景觀生態(tài)學(xué)研究所面臨的這一關(guān)鍵問(wèn)題，并逐漸成為景觀生態(tài)學(xué)研究的重要特征之一。

地理信息系統(tǒng)技術(shù)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用主要是利用地理信息系統(tǒng)軟件的強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和處理特性，并結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)方面的基本原理，已達(dá)到優(yōu)化景觀空間格局，合理利用和保護(hù)生態(tài)景觀的目的。

2.1分析原理

生態(tài)適宜性分析涵義比較廣泛，既可以指區(qū)域土地的生態(tài)現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)條件，也可以指區(qū)域或特定的空間其生態(tài)環(huán)境條件的最適生態(tài)利用方向，還可以是規(guī)劃區(qū)內(nèi)確定的土地利用方式對(duì)生態(tài)因素的影響程度（生態(tài)因素對(duì)給定的土地利用方式的適宜狀況和程度）。它是土地開(kāi)發(fā)利用適宜程度的依據(jù)。

在進(jìn)行適宜性分析評(píng)價(jià)時(shí)需要考慮的影響因子有很多，生態(tài)方面的，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的等等都有，不過(guò)通常情況下，適宜性分析主要考慮的是生態(tài)方面的限制性因素，如與水源，生態(tài)敏感地的距離，坡度高程等因素，所以通常意義上的適宜性評(píng)價(jià)可以狹義的理解為是生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)。

2.2 分析方法

生態(tài)適宜性分析多采用疊加分析法，其分析過(guò)程（如圖1）可以歸納如下：

第一，明確與適宜性分析相關(guān)的因子（一般由參考他人研究憑經(jīng)驗(yàn)獲得因子，也可以由相關(guān)領(lǐng)域的專家來(lái)確定，即德?tīng)柗品ù_定），確定各個(gè)因子之間的關(guān)系及相對(duì)重要性，并對(duì)每個(gè)因子賦以權(quán)重；

第二，根據(jù)單個(gè)因子在空間上的分布狀況，針對(duì)適宜性評(píng)價(jià)的目標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，形成單因子的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)圖；

第三，按照每個(gè)因子的權(quán)重對(duì)單個(gè)因子的生態(tài)適宜性結(jié)果進(jìn)行疊加，獲得多因子生態(tài)適宜性分析結(jié)果；

第四，對(duì)疊加分析生成的多音字適宜性分析結(jié)果進(jìn)行分析，得到生態(tài)適宜性分析結(jié)果。

2.3 實(shí)證研究

在對(duì)某濕地公園的生態(tài)適宜分析研究過(guò)程中，充分分析和總結(jié)國(guó)內(nèi)外濕地公園生態(tài)適宜性分析案例，選取了生態(tài)價(jià)值因子、地形因子以及人為干擾因子進(jìn)行評(píng)估，并采用專家打分法，獲得三個(gè)因子的相對(duì)重要性，并賦以權(quán)重分別為0.5,0.3，0.2；以濕地公園用地的生態(tài)適宜性分析作為目標(biāo)，對(duì)生態(tài)價(jià)值、地形以及人為干擾三個(gè)因子單獨(dú)進(jìn)行分級(jí)打分（如表1），并利用地理信息系統(tǒng)在空間上形成單因子的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)圖（如圖1）；利用地理信息系統(tǒng)的空間分析模塊，對(duì)三個(gè)因子的各自的生態(tài)適宜性分析結(jié)果按照相應(yīng)的權(quán)重值進(jìn)行空間疊加分析，生成多因子生態(tài)適宜性分析結(jié)果（如圖1）。

3.討論

地學(xué)空間分析范文第3篇

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；成礦預(yù)測(cè)；空間分析；找礦有力度

Abstract: Geographic Information System (GIS) technology applied to the mineralization forecast, thorough transformation of the traditional metallogenic prediction methodology simplifies the forecasting process, to improve the prediction efficiency and level, to become a geologist comprehensive multi-sources geological information conducted the mineralization forecast epoch ideal tool. GIS technology can be applied to all aspects of the mineralization forecast, mainly reflected in the data collection and collation, a spatial database, spatial analysis, metallogenic prediction. This article describes the theoretical basis of the application of GIS in Metallogenic Prediction the inevitability and GIS mineralization forecast, focusing on the metallogenic prediction methods are discussed.Key words: GIS technology; metallogenic prediction; spatial analysis; prospecting efforts

中圖分類號(hào)：DF991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

GIS概述

GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。

它可以制作精度十分復(fù)雜的地形和地質(zhì)圖，并能對(duì)圖形數(shù)據(jù)與各種專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理和空間分析查詢，從而為多源信息的綜合找礦預(yù)測(cè)提供了較為理想的平臺(tái)。GIS主要實(shí)現(xiàn)制圖、空間分析及屬性管理等功能，分為輸入、編輯、輸出、空間分析、庫(kù)管理、使用程序六大部分。根據(jù)其功能及技術(shù)特點(diǎn)，主要用途有：多源地學(xué)數(shù)據(jù)的采集與集成，可方便地接收與采集不同介質(zhì)、類型和格式的數(shù)據(jù)，并將其用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)路進(jìn)行管理；數(shù)字地圖的編輯、制作與出版，其編輯功能比較實(shí)用，符合地圖制作的工藝要求，經(jīng)過(guò)大批量的地圖制作實(shí)踐，相當(dāng)成熟；地圖信息系統(tǒng)的建立，能實(shí)現(xiàn)圖形與專業(yè)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的有機(jī)連接，可以建立以地圖信息為基礎(chǔ)的專業(yè)信息管理系統(tǒng)；多源地學(xué)信息的綜合分析，在GIS較強(qiáng)的空間分析與查詢功能基礎(chǔ)上，學(xué)者們可方便地用交互方式對(duì)多源地學(xué)信息進(jìn)行對(duì)比、綜合、分析，從而發(fā)現(xiàn)和總結(jié)其中的規(guī)律。

基于以上種種優(yōu)勢(shì)，GIS 技術(shù)一出現(xiàn)，就得到了地學(xué)界的廣泛關(guān)注,并迅速

滲透到與地學(xué)有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。

二、GIS 應(yīng)用于成礦預(yù)測(cè)的必然性

成礦預(yù)測(cè)基本目的是能夠預(yù)測(cè)未發(fā)現(xiàn)礦床的位置，并大體知道這些礦床的類型、規(guī)模和品位。目前，成礦預(yù)測(cè)的基本理論有相似類比理論、地質(zhì)異常理論及組合控礦理論。相似類比理論是根據(jù)“模型區(qū)”已知礦床成礦條件和控制因素的研究建立礦床模型，或根據(jù)所要找尋的礦床類型選擇相應(yīng)的礦床模型，依據(jù)礦床模型選擇靶區(qū)評(píng)價(jià)變量，建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)區(qū)的資源潛力，這種建立在已知礦床研究基礎(chǔ)上的模型預(yù)測(cè)存在下列缺陷：由于礦產(chǎn)勘查工作不平衡性，預(yù)測(cè)區(qū)往往缺乏與模型區(qū)同等詳細(xì)程度的“診斷性”礦化信息；只能預(yù)測(cè)類型相同或相似的礦床，而不能預(yù)測(cè)新類型礦床和具“點(diǎn)型”分布的巨型礦床；對(duì)于大比例尺成礦預(yù)測(cè)，由于缺乏足夠的已知礦床以致于難以建立礦床模型而無(wú)法開(kāi)展模型預(yù)測(cè)；由于上述原因，“模型”預(yù)測(cè)具有很大的不確定性，這表現(xiàn)在地質(zhì)條件相似的地區(qū)，一個(gè)地區(qū)有礦，而另一個(gè)地區(qū)則無(wú)礦；反之，在一些地質(zhì)條件有利地段缺乏的礦床并不表明在條件類似的另一地段亦不存在。而地質(zhì)異常是可能產(chǎn)生特殊類型礦床或產(chǎn)出前所未有的新型或新規(guī)模礦床的必要條件，因此，從地質(zhì)異常角度研究成礦地質(zhì)條件與通常研究控礦地質(zhì)因素相比具有更特殊的意義，同時(shí)，對(duì)地質(zhì)異常的研究有助于深化對(duì)許多基本成礦預(yù)測(cè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，一些學(xué)者一直在探索應(yīng)用地質(zhì)異常理論開(kāi)展成礦預(yù)測(cè)的新途徑。

三、GIS 成礦預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)

GIS 成礦預(yù)測(cè)空間模型的建立是以“5P”找礦地段理論為依據(jù),其目的是通過(guò)它進(jìn)行“5P”找礦地段的圈定。從找礦地段的定義可知,“5P”地段的圈定,實(shí)際上是對(duì)各種不同比例尺的地質(zhì)信息(單一、組合和綜合)、地質(zhì)找礦信息(單一、組合和綜合)、地質(zhì)工程信息等進(jìn)行組合、匹配、疊加、篩選、融合的處理過(guò)程。GIS 的空間分析功能正是完成上述操作最有力的工具。需說(shuō)明一點(diǎn)的是,將GIS 應(yīng)用于成礦預(yù)測(cè),主要是借助其功能對(duì)地質(zhì)異常體進(jìn)行分析,從而圈定出對(duì)應(yīng)的“5P”地段。隨著地質(zhì)異常理論的建立,人們?cè)趯?shí)際工作中已經(jīng)總結(jié)出很多GIS 成礦預(yù)測(cè)的空間模型。雖然這些模型由于實(shí)際應(yīng)用的不同會(huì)有差別,但它們的基本框架都是源于趙鵬大院士在闡述地質(zhì)異常理論和“5P”找礦地段圈定時(shí)提出的“地質(zhì)異常礦體定位方法流程”(圖)。

地質(zhì)異常礦體定位方法流程（趙鵬大，1999）

地學(xué)空間分析范文第4篇

關(guān)鍵詞　地球信息科學(xué)；全球環(huán)境變化；系統(tǒng)研究方法

 

1 引言

全球環(huán)境變化是當(dāng)今環(huán)境研究的熱點(diǎn)，也是地球信息科學(xué)的應(yīng)用問(wèn)題之一。土地利用變化通過(guò)與氣候、生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程、生物地球化學(xué)循環(huán)、生物多樣性和人類活動(dòng)的相互作用來(lái)影響全球變化，它是全球環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)力之一，也是全球變化研究的中心內(nèi)容。在全球尺度，土地覆蓋變化是土地利用變化長(zhǎng)期積累的結(jié)果。因?yàn)檫@些變化影響氣候、土壤、植被、水資源和生物多樣性等人類賴以生存的主要自然資源，所以它們?cè)陉懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)中與可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題密切相關(guān)。

為了分析土地利用變化過(guò)程、景觀空間異質(zhì)性動(dòng)態(tài)、人類對(duì)土地覆蓋變化的反應(yīng)，我們至少需要以下兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)：①過(guò)去各個(gè)歷史時(shí)期的景觀綜合圖和其它土地覆蓋的間接證據(jù)；②反映近期土地變化的遙感數(shù)據(jù)。

為了整理來(lái)源于遙感和景觀綜合圖等的有關(guān)信息，并在一個(gè)公用的空間框架中為地理、文化、政治、環(huán)境和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提供輸入、儲(chǔ)存、處理、分析和顯示能力，我們需要地理信息系統(tǒng)。

為了預(yù)測(cè)地球系統(tǒng)的變化趨勢(shì)，數(shù)學(xué)模型是必不可少的。土地利用變化的數(shù)學(xué)模型包括基于變化格局外推的診斷模型和基于土地利用變化過(guò)程的動(dòng)態(tài)集成模型?，F(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型綜合了景觀變量和變化的近因，可以進(jìn)行短中期預(yù)測(cè)。

全球變化的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)需要分析土地覆蓋變化在不同地理和歷史背景下的主要人文驅(qū)動(dòng)因素，分析氣候變化和全球生物地球化學(xué)因素對(duì)土地利用和土地覆蓋的影響。這些分析需要綜合土地利用動(dòng)態(tài)的案例研究，通過(guò)運(yùn)用地學(xué)信息圖譜對(duì)這些大量典型案例研究的對(duì)比分析，在區(qū)域尺度得出土地利用變化的一般結(jié)論。為了使這些研究從區(qū)域尺度上升到全球尺度，我們必須進(jìn)一步分析空間異質(zhì)性、技術(shù)創(chuàng)新、政策變化和城鄉(xiāng)動(dòng)態(tài)等問(wèn)題[1]。

在全球環(huán)境變化方面我國(guó)已有很多研究成果[2～4]，同時(shí)也已產(chǎn)生了許多研究方法。例如，葉篤正等提出了全球變化的預(yù)研究方法[5]；張新時(shí)等改進(jìn)了 holdridge 模型，并據(jù)此研究了氣候變化對(duì)中國(guó)森林植被的可能影響[6]；李克讓等開(kāi)發(fā)了氣候—森林響應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型[7]。本文主要從地球信息科學(xué)的角度，討論我們對(duì)全球環(huán)境變化系統(tǒng)研究方法的一些認(rèn)識(shí)。

2 數(shù)據(jù)獲取

第一手?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)全球環(huán)境變化研究是非常重要的，如果第一手?jǐn)?shù)據(jù)有問(wèn)題，那么下面的所有分析和預(yù)測(cè)都將是建立在沙灘上的空中樓閣[8]。早在 1960 年代初，作者之一（陳述彭）利用海南島航空像片對(duì)包括坡度、土地利用、植被、土壤、坡向、地貌和地質(zhì)多要素解譯及地面實(shí)況進(jìn)行了三級(jí)比例尺驗(yàn)證。在航空像片綜合利用與農(nóng)業(yè)綜合制圖的實(shí)驗(yàn)中，主張以地理的綜合方法作為解決熱帶航空像片分析與農(nóng)業(yè)制圖的基本途徑，即：按照地面控制考察與航空像片分析相結(jié)合的原則，從研究區(qū)域自然綜合體的自然歷史過(guò)程著手，摸清各種自然要素之間相互依存、相互制約的關(guān)系，綜合利用航空像片，相互闡明，彼此印證。根據(jù)像片判讀和量測(cè)的可能性，試制了大北部試點(diǎn)地區(qū)的 6 種基本自然條件與土地資源圖：微地貌結(jié)構(gòu)圖、坡度組合圖、植被圖、土地利用圖、土壤土質(zhì)圖和農(nóng)用地形圖[9]。

1978～1980 年間，中國(guó)科學(xué)院組織全國(guó) 80 多個(gè)單位，在云南騰沖地區(qū)首次進(jìn)行了大規(guī)模的綜合航空遙感試驗(yàn)。這次遙感試驗(yàn)分為 33 個(gè)專題進(jìn)行，包括地質(zhì)、農(nóng)林、水資源、測(cè)繪制圖等各個(gè)專業(yè)的解釋制圖工作，以及各種遙感儀器檢驗(yàn)和波譜測(cè)試工作。在土地管理方面，根據(jù)地物波譜特性和遙感圖像的亮度系數(shù)，對(duì)土壤進(jìn)行聚類。通過(guò)彩色紅外片的色散分析，鑒別主要森林樹(shù)種，利用遙感圖像解譯立地因子，回歸估算森林材積量和評(píng)價(jià)宜林地。利用彩色紅外像片，從圖像上直接解譯 20 多種土地利用類型和土壤特性，確定植被覆蓋率、森林和各類植被的覆蓋面積，劃分植被類型，確定森林植被的郁閉度、分層和高度等數(shù)量指標(biāo)，分析生態(tài)環(huán)境條件并分出優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。在這次試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)地面實(shí)況觀察和航空像片解譯，編制了試驗(yàn)區(qū)的自然景觀圖；結(jié)合應(yīng)用土壤、植被、水分等參數(shù)，通過(guò)航測(cè)地形圖的數(shù)據(jù)量測(cè)，建立了騰沖地區(qū)數(shù)字地形模型[10]。

1981 年，在渡口—二灘開(kāi)展的第二步試驗(yàn)中，以航空遙感資料為基礎(chǔ)，從土地覆蓋和環(huán)境污染著手，試驗(yàn)多源的數(shù)據(jù)采集與空間配準(zhǔn)的方法，探索了信息專題化和數(shù)字化的技術(shù)途徑[11]。其試驗(yàn)內(nèi)容包括：①彩色紅外正射影像地圖的編制；②土地覆蓋圖的編碼；③社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的

自

1970 年代末以來(lái)，遙感技術(shù)在我國(guó)得到了較廣泛的應(yīng)用，例如：大地構(gòu)造學(xué)理論與板塊學(xué)說(shuō)的驗(yàn)證，水、氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象與自然歷史軌跡的分析和生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與環(huán)境科學(xué)的應(yīng)用[12]，陜北黃土高原地區(qū)遙感應(yīng)用研究[13]，資源環(huán)境動(dòng)態(tài)遙感與模型分析試驗(yàn)研究[14]，三北防護(hù)林遙感綜合調(diào)查研究[15]，城市遙感[16]和中國(guó)資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動(dòng)態(tài)研究[17]。

遙感圖像和數(shù)據(jù)是現(xiàn)代地理信息的重要來(lái)源之一[18]。遙感圖像是一種綜合性的地理信息源（包括各種地理要素），同時(shí)，又是一種空間信息，為地理現(xiàn)象的空間分布提供了定位、定量的數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)比地圖更進(jìn)一步強(qiáng)化了地理綜合體的形象和概念，它提供了具有全息性質(zhì)的交織在一起的可見(jiàn)景觀實(shí)體影像。人地關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，難解難分，通過(guò)其中相互依存、相互制約的關(guān)系，人們可能由此及彼、由表及里，超越直接的形象，借助于間接的標(biāo)志，從中獲取極其豐富的二次信息。因此，遙感是一種運(yùn)用物理手段、數(shù)學(xué)方法和地學(xué)規(guī)律相結(jié)合的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。在 20 世紀(jì)和 21 世紀(jì)之交的今天，遙感技術(shù)不再是孤立的系統(tǒng)，已達(dá)到了與全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合的水平，可以為全球環(huán)境變化研究提供多維和動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

3 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展可劃分為 4 個(gè)相互重疊的階段[19]：1950 年代到 1970 年代中期是地理信息系統(tǒng)的開(kāi)拓階段，1970 年代中期到 1980 年代初期是政府資助研究和正式試驗(yàn)階段，1980 年代初期到 1980 年代后期是地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化階段，自 1980 年代后期以來(lái)地理信息系統(tǒng)進(jìn)入工作臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)化和多媒體階段。我國(guó)自 1960 年代初期躋身于地理信息系統(tǒng)的探索、試驗(yàn)和發(fā)展以來(lái)，在研究方面基本上保持著與國(guó)際同步發(fā)展的水平[20]。

從歷史發(fā)展來(lái)說(shuō)，地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖[21]。地圖和地理信息系統(tǒng)都是地理學(xué)的信息載體。其所以稱為地理信息系統(tǒng)，是因?yàn)樗奶囟ㄐ再|(zhì)屬于空間型，以區(qū)別于其它統(tǒng)計(jì)型的信息系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)是，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都按地理坐標(biāo)來(lái)編碼，即首先是定位，然后是各種定性、定量屬性。以這些定位數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)，具備愈來(lái)愈完善的分析功能的信息系統(tǒng)，則統(tǒng)稱為地理信息系統(tǒng)[22]。它的基本構(gòu)成包括三部分，①地理基礎(chǔ)：按經(jīng)緯度、地形圖格網(wǎng)或行政區(qū)劃、流域等來(lái)建立格網(wǎng)的或多邊形的地理坐標(biāo)；②標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化：將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、地圖或影像加以規(guī)格化和數(shù)字化，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)輸入和輸出，以便于人文與自然要素之間的對(duì)比與相關(guān)分析；③多維結(jié)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)三維的空間信息結(jié)構(gòu)并按時(shí)間序列延續(xù)，從而具備信息存儲(chǔ)、更新和轉(zhuǎn)換的能力[23]。地理信息系統(tǒng)是具有多層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、多功能綜合分析能力的空間型信息系統(tǒng)，可把全球或地球的大量自然因子和人文要素的屬性，按照地理位置建成關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，再加上遙感衛(wèi)星的周期性大范圍掃描數(shù)據(jù)以及結(jié)合經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)的實(shí)時(shí)傳輸，使數(shù)據(jù)保持在經(jīng)常的更新?tīng)顟B(tài)之中。因此，我們可以根據(jù)地理系統(tǒng)建立空間分析模型，對(duì)全球環(huán)境變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和預(yù)測(cè)[24]。

4 數(shù)學(xué)模型

建立新一代空間動(dòng)態(tài)模型是全球變化研究面臨的主要挑戰(zhàn)[1]，而總結(jié)和評(píng)價(jià)現(xiàn)存的有關(guān)模型是新一代模型必不可少的基礎(chǔ)。為此，我們自 1998 年 7 月開(kāi)始進(jìn)行數(shù)學(xué)模型文檔庫(kù)建設(shè)。由于資源環(huán)境數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性，有關(guān)模擬系統(tǒng)質(zhì)量的隱含和明確假設(shè)對(duì)模型用戶常常并不是不言自明的，所以，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)學(xué)模型文檔庫(kù)中的每一個(gè)模型包含有 6 個(gè)層次的信息，它們所包含信息的詳細(xì)程度逐漸提高。即：①注冊(cè)信息層：包括有關(guān)模型的整體信息，例如摘要、作者聯(lián)系地址和參考文獻(xiàn)等；②科技信息層：包含層次 1 中的所有信息以及模型的詳細(xì)科技信息，例如，模型的數(shù)學(xué)方程、參數(shù)變量、隱含假設(shè)和資源環(huán)境背景等；③數(shù)學(xué)信息層：包含層次 2 中的所有信息及模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；④過(guò)程信息層：包含層次 3 中的所有信息及模型的構(gòu)建過(guò)程或論證過(guò)程；⑤程序信息層：包含層次 4 中的所有信息及模型的原程序；⑥案例信息層：包含層次 5 中的所有信息及模型的應(yīng)用案例。

通過(guò)比較分析文檔庫(kù)中的模型，對(duì)現(xiàn)存建模方法的局限性和尚待創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，并因此派生了具有創(chuàng)新意義的模型。例如，以綜合生物多樣性模型[25]為核心的景觀空間異質(zhì)性動(dòng)態(tài)模型體系，以生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性模型[26]、連通性模型和基于植被指數(shù)的土地生產(chǎn)力模型為核心的土地利用變化過(guò)程模型體系，以數(shù)據(jù)挖掘模型[27]為核心的氣候變化模型體系和以土地管理虛擬系統(tǒng)[28]為核心的人類對(duì)土地覆蓋變化的反應(yīng)模型等。

5 地學(xué)信息圖譜

發(fā)展和完善一種方法來(lái)反演 (backcasting) 土地利用

和土地覆蓋變化的過(guò)去和預(yù)測(cè) (forec asting)其未來(lái)，是全球變化研究的具體目標(biāo)之一[1]。地學(xué)信息圖譜正是迎合這一研究目標(biāo)的有效可選方法之一。

地學(xué)信息圖譜是在繼承中國(guó)傳統(tǒng)研究成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用衛(wèi)星遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)等當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)理論發(fā)展起來(lái)的，它是一種圖譜生成過(guò)程智能化的系統(tǒng)理論。地學(xué)信息圖譜吸收了景觀綜合圖簡(jiǎn)潔和數(shù)學(xué)模型抽象的特點(diǎn)，它的發(fā)展經(jīng)歷了景觀制圖實(shí)驗(yàn)[29]、圖譜概念的提出[30]、圖譜方法的

應(yīng)用[31、32]和地學(xué)信息圖譜理論[33]的形成 4 個(gè)階段。地學(xué)信息圖譜由征兆圖、診斷圖和實(shí)施圖組成。征兆圖是信息提取模型對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)的運(yùn)行結(jié)果，可為我們進(jìn)一步研究提供線索和依據(jù)[28]；診斷圖可表達(dá)為各種基礎(chǔ)圖的不同組合，可反映資源環(huán)境動(dòng)態(tài)的變化與發(fā)展趨勢(shì)[34]；實(shí)施圖以診斷圖為依據(jù)，通過(guò)改變各種邊界條件，分析推理不同控制條件下的決策方案，可為進(jìn)行規(guī)劃實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)和預(yù)案[35]。

圖譜是一種源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的中國(guó)傳統(tǒng)方式，主要運(yùn)用圖型語(yǔ)言進(jìn)行時(shí)間與空間的綜合表達(dá)與分析；地學(xué)信息圖譜則是應(yīng)用地學(xué)分析的系列多維圖解來(lái)描述現(xiàn)狀，并通過(guò)建立時(shí)空模型來(lái)重建過(guò)去和虛擬未來(lái)[33]。也就是說(shuō)，地學(xué)信息圖譜不僅應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)利用，而且服務(wù)于科學(xué)預(yù)測(cè)與決策方案的虛擬。地學(xué)信息圖譜具有以下 4 個(gè)重要功能：①借助圖譜可以反演和模擬時(shí)空變化，即可反演過(guò)去、預(yù)測(cè)未來(lái)；②可利用圖的形象表達(dá)能力，對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)潔的表達(dá)；③多維的空間信息可展示在二維地圖上，從而大大減小了模型模擬的復(fù)雜性；④在數(shù)學(xué)模型的建立過(guò)程中，圖譜有助于模型構(gòu)建者對(duì)空間信息及其過(guò)程的理解[35]。

6 討論

事實(shí)上，許多科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了全球環(huán)境變化系統(tǒng)研究方法的重要性。例如，一些專家認(rèn)為[36]，為了解決全球環(huán)境變化亟待解決的問(wèn)題，必須重視以下幾個(gè)最重要的方面：①優(yōu)化衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)和地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)；②建立有效的地理信息系統(tǒng)，集成源于野外工作、航空照片、衛(wèi)星影像和地圖的有關(guān)數(shù)據(jù)；③構(gòu)建和發(fā)展地球物理與生物過(guò)程模型、優(yōu)化氣候模型中的生物圈參數(shù)，以分析衛(wèi)星觀測(cè)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)；④發(fā)展基于衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)和分析模型的全球變化預(yù)測(cè)理論。有的專家

提出[37]，重建過(guò)去的生態(tài)景觀過(guò)程、模擬當(dāng)前的景觀動(dòng)態(tài)、分析其驅(qū)動(dòng)因素、發(fā)展典型案例研究支撐的地理信息系統(tǒng)是最有前途的全球環(huán)境變化研究方法，數(shù)字影像處理、地理信息系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型的集成為我們更準(zhǔn)確全面地監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)環(huán)境變化提供了新的可能性。

因?yàn)槲覀兡壳斑€沒(méi)有精確、詳細(xì)的全球尺度空間數(shù)據(jù)，所以空間抽樣研究是全球變化研究的一個(gè)重要手段[1]。例如，根據(jù)土地覆蓋變化的生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)敏感性以及我們現(xiàn)有的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，我們可以首先對(duì)全球變化有重要意義的以下 4 個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行深入研究。

（1）黃河三角洲：它位于渤海灣和萊州灣的灣口，地處 37°20′～38°10′n、118°7′～119°10′e，屬溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。地下蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源和其它沉積礦床，已建成我國(guó)第二個(gè)最大的石油工業(yè)基地。地面農(nóng)業(yè)資源多種多樣，擁有豐富的水沙資源、土地資源、草場(chǎng)資源和廣闊的灘涂，生產(chǎn)潛力很大。但由于對(duì)黃河三角洲地區(qū)特殊的自然環(huán)境缺乏全面的認(rèn)識(shí)，以及旱、澇、鹽堿等不利因素的影響，生態(tài)平衡一度遭到破壞。為了為黃河三角洲的可持續(xù)發(fā)展建立遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和資源與環(huán)境信息系統(tǒng)，1985 年 10 月國(guó)土資源衛(wèi)星協(xié)調(diào)小組將黃河三角洲列為試驗(yàn)區(qū)之一[38]，到目前為止，已形成了較完整的時(shí)空動(dòng)態(tài)遙感數(shù)據(jù)系列。

（2）珠江三角洲：珠江三角洲位于廣東省中南部，瀕臨南海，是我國(guó)南亞熱帶最大的沖積平原。自 1978 年以來(lái)，成為我國(guó)層次最高、發(fā)展最快的改革開(kāi)放先行地區(qū)[39]。未來(lái)的珠江三角洲將是一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城鄉(xiāng)融為一體的經(jīng)濟(jì)區(qū)和城市密集區(qū)[40]。為了保證珠江三角洲的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)即將啟動(dòng)珠江三角洲地區(qū)的 1∶1 萬(wàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，并運(yùn)用 1m 分辨率以上的各種衛(wèi)星數(shù)據(jù)，建立包括 1m 分辨率的資源、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面的多分辨率數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）黃土高原：黃土高原水土流失非常嚴(yán)重，它不僅破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，而且給黃河下游的海防帶來(lái)了很大的威脅。為了全面了解土壤侵蝕狀況和水土保持工作的進(jìn)展情況，為綜合治理和合理開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，1985 年我國(guó)起動(dòng)了“黃土高原遙感系列制圖”課題。根據(jù)調(diào)查結(jié)果將黃土高原分為劇烈侵蝕區(qū)、強(qiáng)烈侵蝕區(qū)、高強(qiáng)度侵蝕區(qū)、強(qiáng)度侵蝕區(qū)、中度侵蝕區(qū)和輕度侵蝕區(qū)、建立了黃土高原 1∶100000 資源與環(huán)境遙感調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)[41]。

（

地學(xué)空間分析范文第5篇

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；地質(zhì)找礦；優(yōu)點(diǎn)； 應(yīng)用

隨著地質(zhì)勘查工作的深入，工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，礦山的地質(zhì)勘查深度及廣度的不斷拓展，勘察信息需要交流的速度也越來(lái)越快，這就迫切地需要一種方便快捷的手段作為勘查信息交流的載體，而GIS技術(shù)可以很好地滿足這種需求。

一、地理信息系統(tǒng)（GIS）的概述

地理信息系統(tǒng)（即GIS技術(shù)）是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。它可以制作精度十分復(fù)雜的地形和地質(zhì)圖，并能對(duì)圖形數(shù)據(jù)與各種專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理和空間分析查詢，從而為多源信息的綜合找礦預(yù)測(cè)提供了較為理想的平臺(tái)。GIS技術(shù)改變了以往依靠傳統(tǒng)手工圖紙進(jìn)行成礦數(shù)據(jù)管理、采集、處理與解釋的方式，實(shí)現(xiàn)了各類海量數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、綜合管理、快速處理與分析、可視化輸出的現(xiàn)代化技術(shù)過(guò)程。

二、在地質(zhì)找礦中GIS技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

GIS技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、分析、管理功能，為解決環(huán)境及資源問(wèn)題提供了重要途徑。在具體的地質(zhì)找礦工作中，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1、完備的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。GIS技術(shù)是一種處理數(shù)據(jù)輸入/出、圖件產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)，它集采集、存儲(chǔ)、管理、檢索和綜合分析各種地理空間信息為一體，涵蓋了計(jì)算機(jī)的各種應(yīng)用程序和各種地學(xué)信息數(shù)據(jù)，并且還可以有效地組織而成的現(xiàn)實(shí)空間信息模型。在地質(zhì)找礦勘查工作中，地質(zhì)人員可以通過(guò)輸入空間材料的數(shù)據(jù)，形成各種模型，并且可以從視覺(jué)、計(jì)量和邏輯上對(duì)現(xiàn)實(shí)空間進(jìn)行模擬、管理及預(yù)測(cè)；地質(zhì)人員可以隨意的抽取、組合、傳輸相關(guān)的空間信息，對(duì)各類數(shù)據(jù)所形成的圖片進(jìn)行仿真模型，有效地預(yù)測(cè)出成礦的規(guī)律及巖土成分。

2、先進(jìn)的空間分析技術(shù)。GIS相較于傳統(tǒng)找礦方式的主要優(yōu)勢(shì)即是其擁有卓越的空間分析技術(shù)，GIS的空間計(jì)算和分析功能可以對(duì)地質(zhì)體系中的空間關(guān)系進(jìn)行科學(xué)的定量定性分析。例如，GIS具有的疊加功能在礦產(chǎn)資源勘察中具有很高的應(yīng)用頻率，通過(guò)將各種圖形信息進(jìn)行重疊放置可以有效提取礦產(chǎn)信息，并對(duì)各項(xiàng)成礦信息進(jìn)行嚴(yán)密的分析計(jì)算，而在重疊放置的過(guò)程中沒(méi)有數(shù)量限制，可以有效納入更多的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而可以增加其計(jì)算精準(zhǔn)度。

3、對(duì)圖形的處理更加靈活。可以把GIS看作是一個(gè)圖形處理和顯示的系統(tǒng)。圖形可以是矢量格式，也可以是柵格格式。在該系統(tǒng)中，包含有許多圖形的算法，可以充分地實(shí)現(xiàn)圖形的生成、修改、布局、裝飾、顯示、可視化等操作的需求。并且可以表達(dá)和描述復(fù)雜的空間實(shí)體，并且對(duì)所收集到的圖形、圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)高度集成的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，為全面管理地質(zhì)勘查找礦設(shè)計(jì)信息提供了可能，為建立完善的地質(zhì)模型、預(yù)測(cè)成礦、地形特點(diǎn)等，提高了全面可靠的信息。GIS的可視化操作能力，為地質(zhì)找礦勘查工作提供了一個(gè)可視化操作平臺(tái)，為判斷與決策提供了必要的信息數(shù)據(jù)支持。

4、強(qiáng)大的綜合分析能力.GIS可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)模擬與分析，例如地震數(shù)據(jù)處理、遙感數(shù)據(jù)處理、地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理等。為豐富多彩的空間信息分析與綜合提供了有力的新工具。GIS的空間數(shù)據(jù)分析功能還有拓?fù)浏B加、緩沖區(qū)分析數(shù)字地形分析等，為建立完善的專業(yè)設(shè)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)、輔助決策模型提供了強(qiáng)有力的分析工具。

三、GIS技術(shù)在地質(zhì)找礦成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用分析

GIS成礦預(yù)測(cè)的技術(shù)只適用于具備足夠數(shù)量的已知礦床的地區(qū)，因?yàn)樾枰眠@些已知礦床來(lái)證實(shí)礦化的空間關(guān)系。然而，在工作程度較低的幾乎不含有已知礦床的地區(qū)，則需要借助于概念方法來(lái)進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)，這種方法包括下述三個(gè)步驟：

1、建立知識(shí)庫(kù)。首先需要建立導(dǎo)致礦床形成因素及過(guò)程的知識(shí)庫(kù)，然后把它們轉(zhuǎn)化為局域范圍（數(shù)十公里）或區(qū)域范圍（數(shù)百公里）的GIS成因準(zhǔn)則。由于大多數(shù)礦床的面積都小于3kO，因而無(wú)論是在局域或大區(qū)域成礦預(yù)測(cè)中都不能直接提供目標(biāo)礦床的位置。不過(guò)，大多數(shù)礦床都是多種地質(zhì)過(guò)程共同作用的產(chǎn)物，其中的許多地質(zhì)過(guò)程在這樣的大范圍內(nèi)都是可以成圖的。從而，分析某個(gè)地區(qū)的成礦潛力，很重要的一點(diǎn)是把礦床看作是一個(gè)完整的區(qū)域成礦系統(tǒng)中的一個(gè)微小部分。根據(jù)這種認(rèn)識(shí)，成礦系統(tǒng)可以認(rèn)為包括六個(gè)主要的組成部分：（1）驅(qū)動(dòng)成礦系統(tǒng)的能源；（2）配位體的來(lái)源；（3）礦質(zhì)的來(lái)源；（4）搬運(yùn)通道；（5）圈閉區(qū)；（6）出流區(qū)。這種方法要求證實(shí)上述每個(gè)成礦分量可能促成礦化的潛在要素。

2、建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。條件優(yōu)越的成礦地質(zhì)、具有較多地學(xué)資料的區(qū)帶要優(yōu)先選擇，或在重點(diǎn)勘查區(qū)優(yōu)先試用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，只有在試行得以認(rèn)可的基礎(chǔ)上，才能使一套具有高度可行性的地理信息系統(tǒng)（GIS）系統(tǒng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)得以建立，才能建設(shè)一個(gè)更具合理性和實(shí)用性的信息空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，才能對(duì)信息進(jìn)行綜合分析。

3、開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)成礦潛力的子程序。這一步驟涉及到發(fā)展和改進(jìn)成礦預(yù)測(cè)的方法，主要有三個(gè)模塊：（1）專用模擬模塊。該模塊實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)單的“黑箱”專家系統(tǒng)，它能使用戶選擇某個(gè)特殊的礦床類型以及包括研究區(qū)的某個(gè)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱，該模塊然后詢問(wèn)該GIS數(shù)據(jù)庫(kù)并圈定滿足全部礦床預(yù)測(cè)準(zhǔn)則的區(qū)域。該模塊的不足之處在于：A.必須定義礦床類型的特征，從而它不能圈定新的礦床類型的遠(yuǎn)景區(qū)；B.它要求以嚴(yán)格的方式建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)，所命名的所有專題和屬性都必須與該專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相同。（2）相互作用模擬模塊。相互作用模擬模塊更靈活，并能使地質(zhì)人員在一套指定的專題中定義專門(mén)的搜索參數(shù)而建立用戶模型。換句話說(shuō)，該方法使地質(zhì)人員能夠定義構(gòu)成某個(gè)未知礦床類型的異常巖石類型和其他地質(zhì)特征；該模塊要求用戶具有廣博的成礦系統(tǒng)的知識(shí)。完成分析以后，研究區(qū)內(nèi)任何已知礦床都可用于檢驗(yàn)相互作用模擬的結(jié)果。（3）類模擬模塊。該模塊用于檢驗(yàn)礦化已知區(qū)域GIS內(nèi)重要的地球物理異常。類模擬模塊能使用戶選擇某個(gè)重要的地區(qū)并根據(jù)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所有專題的內(nèi)容確定選擇區(qū)的特殊地學(xué)顯示，然后該模塊證實(shí)具有類似特征的所有其他地區(qū)，最后產(chǎn)生一份二元圖，把所選擇的地區(qū)分成類似或不類似于該重要區(qū)的區(qū)域。

結(jié)束語(yǔ)

GIS技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用日益成熟，從而對(duì)地質(zhì)找礦人員提出更多的要求。一些標(biāo)準(zhǔn)化措施、工作規(guī)范會(huì)相繼出現(xiàn)，研究人員應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)GIS分析要求采集原始數(shù)據(jù)，完成研究手段從通用GIS到專用GIS的根本轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

[1]呂增泰.地質(zhì)勘查與找礦技術(shù)探析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（ 12）

[2]王玉莉等.基于GIS技術(shù)的礦產(chǎn)資源信息化現(xiàn)狀及分析[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2014（09）