探析礦產地質信息挖掘與評價系統

鄧小俊

摘 要：隨著科學技術的高速發展，雷達、紅外、衛星等數據采集技術日臻成熟，空間數據挖掘技術也隨之應運而生，是數據庫和信息決策領域研究的重要方向。為實現礦產地質信息更有力充分的挖掘，擬將空間挖掘技術與GIS技術相結合，開發設計了一套新型的礦產地質信息挖掘與評價系統。筆者現就該系統的設計與開發過程進行了闡述與探討！

關鍵詞：礦產資源；信息挖掘；礦產評價；地理信息系統

前 言

隨著計算機網絡信息等技術的發展，當前礦產資源評價也由傳統的人工找礦步入到現代信息找礦階段，這是地質學上的里程碑式的發展?，F代信息找礦，主要是通過深層次提取與綜合地質、地球物理與化學、遙感等信息，對成礦元素進行分析與評價。在地質信息提取過程中，其信息還處在不斷增長變化當中，其中包括各種動態的地質圖件。與礦產資源評價的快速發展相比，地質信息的挖掘與利用還不充分，大量的地質數據仍停留在查詢和檢索階段。在這種情況之下，空間數據挖掘技術順勢而出并得以快速發展，其主要是從大量、隨機、模糊的數據中提取潛在的、有用的信息。

在地學領域，GIS技術得到廣泛的發展與應用，然時代在進步，技術在發展，面對著海量的地質數據，原有GIS平臺很難滿足當前越來越大的數據的輸入和處理以及信息的提取和分析等各種需求，迫切需要進行數據系統改革與創新。在本文當中通過組件式的GIS技術以及空間數據挖掘的技術，將地質、計算機科學以及信息管理等融于一體，在此基礎上設計并開發出礦產地質信息挖掘與評價的系統。

1 系統的總體設計

1.1 系統目標

這一礦產地質信息挖掘與評價系統，以計算機網絡為平臺、GIS相關軟件作為基礎，通過組件式方法進行開發，通過計算機對礦產資源評價的圖件與數據等進行傳輸，從而實現空間與屬性兩個層面的信息存儲、挖掘、查詢以及分析，為用戶提供關于礦產資源預測的應用系統。這項系統其主要作用在于從海量地質信息當中挖掘到有用的、隱含的信息，為避免工作的重復投入，系統擬建立定量評價標準，通過成礦靶區的確立縮小資源勘查范圍，使礦產資源的勘查與開發更具科學性，為礦產資源的勘查與研究提供輔助與指導。

1.2 系統開發環境

礦產地質信息挖掘與評價系統的開發，采用美國ESRI公司的ArcObjects組件技術，以微機Windows 2000和Windows XP系統為使用平臺，采用Oracle數據庫平臺，利用用C#語言研制開發。

1.3 系統體系結構

礦產地質信息挖掘與評價系統體系結構由兩個主要部分組成，如圖1所示。

由圖1可知：空間數據管理系統中的多工具模塊，分別支配著對系統數據查詢、刪除、分析及管理等多項操作。礦產評價的系統當中，通過數據挖掘模塊對數據信息進行挖掘，將有用信息進行提取，并對其進行相應的分析與處理。系統將根據評價信息，做出適合的評價模型的選擇，這種綜合評價結果往往更加精準。

2 空間數據庫的建立

所謂的空間數據庫指的是為空間數據提供數據模型、查詢語言、存儲與處理空間數據工具的數據庫系統。數據庫里通常存儲著諸多與空間密切有關的數據，包括地圖、遙感數據等，除此之外，空間數據庫的另一大重要功能，便是能實現空間數據與屬性數據的無縫對接與一體化存儲管理。

數據庫的合理設計是開發系統且系統能夠順利運行的一項關鍵因素。為了達到空間數據空間與非空間信息查詢、管理與分析等目標，則在計算機上實現空間對象及其屬性的聯合操作即是空間數據庫設計的基本思路，如圖2所示。

2.1 圖層的設計

圖層的設計已成為系統功能的操作基礎，GIS功能必須通過圖層處理來實現。在圖層設計中，每一個圖層是由眾多圖元組成，而每個圖元又包括位置資料和屬性資料兩方面，通常地，位置資料描述圖元的地理坐標，屬性資料描述圖元的相關特征，位置資料與屬性資料要分類存儲好，以相同的識別碼ID將位置與屬性緊密結合起來。圖元一般是通過點、線以及多邊形來呈現空間上點、線以及區域的各項特征。

2.2 空間數據引擎

所謂的空間數據引擎是指一種介于應用程序與數據庫管理間的中間技術，為組織管理GIS海量數據提供了極大的方便?？臻g數據引擎具有強大的空間數據查詢、分析、管理能力，該引擎的應用能增強GIS系統的性能，完成空間數據的信息提取與存儲。

2.3 數據庫的設計

評價系統內容主要包括遙感數據、地質、地球物理資料及化學資料等，它們往往以圖片或文字形式存儲于計算機之內。數據庫組織以圖層為基礎，在數據庫信息提取中，為反映不同信息，通過圖層疊加分析，構成新圖層。與系統需求相結合，關系數據庫相關系統對基礎數據進行統一的存放和管理。另外，應用系統的數據庫主要組成部分包括兩個方面：圖形數據庫和屬性數據庫。前者主要包涵地層分布圖、地質底圖、巖體分布圖、礦產圖層、斷裂構造分布圖等；后者主要是大地構造的位置與類型、構造演化地層層序、礦產類型特征描述以及巖體特征描述等。

3 礦產地質信息挖掘與評價系統的功能

礦產地質信息挖掘與評價系統在功能上主要由三個基本部分組成，即空間數據庫管理、空間數據挖掘、礦產資源評價。該系統具備數據挖掘、空間分析、礦產評價數據輸入管理以及礦產綜合評價等多種功能。系統的功能框圖如圖3所示：

由圖3可得出，空間數據庫記錄地質、遙感數據、地球化學、地球物理及測試定量化等原始數據，由空間數據管理功能、空間數據分析功能、空間數據挖掘功能三部分組成?？臻g數據管理功能與分析功能主要用于對數據庫數據進行瀏覽、處理和分析等；空間數據挖掘功能則是要從海量的數據庫數據中，提取和綜合那些隱含的、有用的信息，為礦產資源的勘查與研究提供指導。數據不同，其挖掘的方法也不盡相同，要做到具體情況具體分析。資源評價分析功能建立在空間數據庫基礎上，對區域礦產資源進行分析評價，結合空間數據分析結果，形成成礦靶區的確立。

（1）空間數據的管理：采取ADO數據庫的訪問技術，使得圖形數據和其歲對應的屬性數據建庫能夠實現，并且進行數據庫相關數據的錄入、編輯、查詢、導出及維護等。

（2）空間數據的分析：多源數據采樣、圖像地理的坐標變換、多源圖像疊置分析、最短路徑的計算、緩沖區的操作等。

（3）空間數據的挖掘：采用科學的方法將空間數據進行分析與挖掘，發現那些隱含的、有用的空間規則與模式，并通過空間數據引擎實現空間數據與屬性數據的關聯，為礦產資源的評價提供一定程度的指導和有效輔助。

（4）資源評價功能：評價系統當中評價方法是其中重要的關鍵部分，其好壞直接影響到評價的結果，從而對下一步的工作方向也形成影響。對于評價系統而言，選擇合適的評價方法，要結合系統最終評價目的與評價地區數據資料來決定。

（5）可視化功能：是數據庫數據與評價分析成果的顯示。通過三維數據體的方式對構造和重力以及航磁異?？臻g變化相關地理信息進行觀察。

4 結束語

空間數據挖掘技術除了在礦產勘探、地理信息系統中的應用外，在交通控制、環境研究、圖像數據庫探測等領域也有著廣泛的應用。當前，空間數據的挖掘技術和GIS技術互相結合組成新系統，朝著網絡化、智能化、全球化的發展方向前進。礦產地質信息挖掘與評價系統的開發應用，將為礦產地質數據管理與礦產勘探開發提供科學的決策依據。

參考文獻

[1]李德仁，王樹良，李德毅.空間數據挖掘理論與應用[M].北京：科技出版社，2006.

[2]張瑞菊，陶華學.GIS與空間數據挖掘技術集成問題的研究[J].勘察科學技術，2003（2）：21～24.

[3]毛克彪，田慶久.空間數據挖掘技術方法及應用[J].遙感技術與應用，2002，17（4）：198～201.

[4]熊麗華，楊峰.基于ArcSDE的空間數據庫技術的應用研究[J].計算機應用，2004，24（3）：90～91.