成礦預(yù)測(cè)中g(shù)is與es自動(dòng)空間建模系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及資源信息技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及數(shù)學(xué)地質(zhì)、地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地學(xué)圖庫基礎(chǔ)上進(jìn)行矢量圖形的海量地學(xué)空間信息自動(dòng)集成建模，目前尚未見 報(bào)道。研究對(duì)象為相近領(lǐng)域的有：
[0003]《一種基于規(guī)則的空間數(shù)據(jù)整合方法》，主要實(shí)現(xiàn)不同格式的空間數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn) 化，應(yīng)用于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的西部測(cè)圖數(shù)據(jù)和國(guó)家1:50000更新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)整合 方案的制定是通過對(duì)不同空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫模型的分析，并根據(jù)各個(gè)空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)建立 不同數(shù)據(jù)庫模型下的映射規(guī)范來制定整合規(guī)則，并歸納整合規(guī)則從而形成整合方案。
[0004]《矢量圖形特征的空間數(shù)據(jù)挖掘及其應(yīng)用》該文在空間知識(shí)推理一章，采用產(chǎn)生式 規(guī)則表達(dá)知識(shí)的描述，用事實(shí)數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫和推理控制器組成空間知識(shí)推理機(jī)制的基本 結(jié)構(gòu)，采用正反混合推理完成空間知識(shí)推理的過程。案例中通過房屋F74提取的空間知識(shí) 規(guī)則和已有的空間知識(shí)規(guī)則，推斷房屋F47平剖面圖上的兩個(gè)遺跡類型。其特點(diǎn)是；①人工 輸入矢量平面圖（如巧4、F47)進(jìn)行知識(shí)推理，整個(gè)推理過程是針對(duì)一個(gè)圖形文件。②數(shù)據(jù) 庫中的事實(shí)是W數(shù)值型的（空間實(shí)體，空間屬性，屬性值，置信度）的四元組形式表示。
[0005]《基于證據(jù)權(quán)法的成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)空間分析模型研究WMAPGIS空間分析建模為例》 文章在證據(jù)權(quán)法成礦遠(yuǎn)景定量預(yù)測(cè)模型及其優(yōu)劣勢(shì)分析的基礎(chǔ)上.提出了W多維空間線 性變換方法改進(jìn)證據(jù)權(quán)法.采用"舍棄法"解決證據(jù)獨(dú)立性問題。并通過1:5萬長(zhǎng)坑幅鐵、 銅、鉛鋒綜合信息成礦遠(yuǎn)景定量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的成果，來證實(shí)改進(jìn)的方法具更好的兼容性與應(yīng) 用效果。筆者本著"領(lǐng)域模型驅(qū)動(dòng)空間分析建模，專家知識(shí)驅(qū)動(dòng)空間分析模型"的建模思想， 擬構(gòu)建基于MAPGIS的空間分析模型，具體實(shí)施方案：
[0006] (1)首先建立空間數(shù)據(jù)庫：采集：①點(diǎn)數(shù)據(jù)。礦產(chǎn).wt，從原礦產(chǎn).化檢出鐵、銅、 鉛鋒等礦床（點(diǎn)）。②線數(shù)據(jù)。斷裂構(gòu)造.W1，界線.W1。⑨區(qū)數(shù)據(jù)。侵入巖.WP，地層.WP， 分散流.wp，±壤.wp,重砂.wp，航磁.Wp。④單元數(shù)據(jù)。總單元（t.Wp，t.化），已知有礦 單元化Wp，D.Wt)、未知有礦單元化Wp，D.Wt)。其中，單元規(guī)格根據(jù)研究區(qū)工作程度、礦床 (點(diǎn)）空間格局、控礦構(gòu)造特征及1:5萬成礦預(yù)測(cè)要求確定，在MAPGIS6. 7中通過"造平行 線，方法按EW，NS向1250mX1250m采集網(wǎng)格線，拓?fù)涮幚砗?，檢出面積> 1041666. 7m2 (2/3 網(wǎng)格面積）的多邊形為基本單元，共280個(gè)單元，按從北至南、從西至東順序編號(hào)，派生的所 有單元相關(guān)數(shù)據(jù)的單元號(hào)均一致。
[0007] (2)人機(jī)交互從成礦預(yù)測(cè)空間數(shù)據(jù)庫中檢出地層、侵入巖、各類異常等面狀數(shù)據(jù)， 及全部斷層與不同走向斷層等線數(shù)據(jù)，分別與礦產(chǎn).化進(jìn)行點(diǎn)對(duì)面相交分析、點(diǎn)線疊置分 析，提取綜合找礦信息，為證據(jù)圖層的構(gòu)置提供依據(jù)。
[0008]建模主要特點(diǎn)是；①人工收集資料建立成礦預(yù)測(cè)用的空間數(shù)據(jù)庫。②人機(jī)交互進(jìn) 行矢量空間疊加分析。⑨空間建模與成礦預(yù)測(cè)采用網(wǎng)格單元法。
[0009] 綜上，現(xiàn)有技術(shù)的研究目標(biāo)分別是實(shí)現(xiàn)不同格式的空間數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)化，空間數(shù) 據(jù)挖掘的智能研究，空間信息（或稱證據(jù) < 變量〉）的人機(jī)交互提取；研究問題的對(duì)象是基 于一個(gè)圖形文件，并W人機(jī)交互的方式完成；研究的起點(diǎn)是首先需要收集資料，建立空間數(shù) 據(jù)庫。就目前而言，由于地學(xué)矢量圖形的復(fù)雜，人們大多還是憑經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，通過目視單一圖 件中的各種圖形（圖素）特征進(jìn)行信息提取，僅限于具有高水平的專業(yè)方法技術(shù)、GIS空間 分析技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)W及豐富的找礦知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員才能勝任復(fù)雜的成礦預(yù) 測(cè)空間建模。
[0010]GIS:地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,簡(jiǎn)稱GI巧。GIS有時(shí)又被 稱為地學(xué)信息系統(tǒng)，能運(yùn)作和處理地理參照數(shù)據(jù)，即，描述地球表面（包括大氣層和較淺的 地表W下空間）空間要素的位置和屬性。GIS數(shù)據(jù)具有復(fù)雜性和特殊性，它存在兩種數(shù)據(jù)類 型：地理數(shù)據(jù)，與空間要素幾何特性有關(guān)的空間數(shù)據(jù)；屬性數(shù)據(jù)，提供空間要素的信息。GIS 數(shù)據(jù)的應(yīng)用設(shè)及圖和庫的兩個(gè)方面，一個(gè)圖形文件就對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性數(shù)據(jù)庫。
[0011]ES:專家系統(tǒng)巧XpertSystem,簡(jiǎn)稱ES)，它可人類專家的水平完成?？诘摹?困難的專業(yè)任務(wù)。
[0012] 地質(zhì)體：地殼內(nèi)占有一定的空間和有其固有成分并可W與周圍物質(zhì)相區(qū)別的地質(zhì) 作用的產(chǎn)物。
[0013] 地質(zhì)單元；圈定的地質(zhì)體范圍在地表的投影。本發(fā)明具體指含礦的模型單元和成 礦地質(zhì)異常的預(yù)測(cè)單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有成礦預(yù)測(cè)建模工作W人工分析為主，人機(jī)交互提取相關(guān)信息進(jìn) 行建模，沒有實(shí)現(xiàn)智能化的問題，提供一種成礦預(yù)測(cè)中GIS與ES自動(dòng)空間建模系統(tǒng)及方法。
[0015] 成礦預(yù)測(cè)中GIS與ES自動(dòng)空間建模系統(tǒng)，GIS被用于產(chǎn)生空間數(shù)據(jù)庫，并作為空 間分析和顯示的工具；ES用于產(chǎn)生面向應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫，通過ES推理機(jī)匹配規(guī) 則驅(qū)動(dòng)GIS空間建模；所述的空間建模系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一界面；包括找礦空間庫、找礦模型、預(yù) 測(cè)空間庫和預(yù)測(cè)模型；
[0016] 所述找礦空間庫，包括找礦空間信息和圖庫，是指將地學(xué)圖庫中地質(zhì)、物探、化探 的空間信息和圖庫與礦產(chǎn)圖、化探、重砂異常進(jìn)行成礦規(guī)律及控礦因素的空間分析后，提取 集成并建立地質(zhì)、物探、化探綜合的找礦空間信息和圖庫；
[0017] 所述找礦模型，由地質(zhì)、物探和化探的找礦模型組成，W典型礦床的模型單元作為 集成單元，W找礦空間庫作為集成對(duì)象，建立綜合信息找礦模型的空間信息和圖庫；并從 綜合信息找礦模型空間信息和圖庫中提取、集成空間信息，將提取的信息轉(zhuǎn)化為控礦變量， 并將所述的控礦變量作為找礦標(biāo)志，組成綜合信息找礦模型；
[0018] 所述預(yù)測(cè)空間庫，W地質(zhì)單元為集成單元，W找礦空間庫為集成對(duì)象，進(jìn)行空間 疊加分析，建立綜合信息預(yù)測(cè)模型的空間信息和圖庫；對(duì)綜合信息預(yù)測(cè)模型空間信息和圖 庫進(jìn)行提取，建立滿足不同預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)變量庫；
[0019] 所述預(yù)測(cè)模型，用于根據(jù)多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)綜合信息預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)要求，將預(yù)測(cè) 變量庫進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)化處理，簡(jiǎn)化地質(zhì)變量后，建立不同預(yù)測(cè)模型的變量矩陣，即建 立綜合信息預(yù)測(cè)模型。
[0020] 本發(fā)明還包括圖庫管理下的圖庫管理功能模塊和建立地學(xué)圖庫模塊，兩者功能設(shè) 計(jì)為在同一個(gè)界面中實(shí)現(xiàn)，所述圖庫管理功能模塊采用菜單文件、工程文件分層分類管理 系統(tǒng)下的地學(xué)圖庫和空間建模過程產(chǎn)生的中間及最終結(jié)果的空間信息和圖庫，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)下圖庫的查詢、瀏覽、編輯和修改；在只有地學(xué)數(shù)據(jù)的情況下，在圖庫管理下增設(shè)地質(zhì)、 化探、重砂、航磁、重力解譯建立地學(xué)圖庫的功能模塊，按地學(xué)圖庫的分類，進(jìn)行地學(xué)資料處 理、解譯建立空間信息和圖庫，構(gòu)建地學(xué)圖庫。
[0021] GIS與ES自動(dòng)空間建模方法，采用ES驅(qū)動(dòng)GIS實(shí)現(xiàn)成礦預(yù)測(cè)自動(dòng)空間建模；該方 法由W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[002引步驟一、自動(dòng)建立ES數(shù)據(jù)庫；
[0023] 對(duì)所述地學(xué)圖庫信息進(jìn)行自動(dòng)檢索建立W目錄/文件名為字符串事實(shí)的初始ES 數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)初始ES數(shù)據(jù)庫，建立空間信息集成結(jié)果文件的目錄/文件名的字符串，完成 ES數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建；
[0024] 步驟二、自動(dòng)建立ES知識(shí)規(guī)則庫；
[0025] 利用初始ES數(shù)據(jù)庫，結(jié)合空間信息集成結(jié)果文件與被集成文件兩者的關(guān)聯(lián)關(guān)系， 一一建立對(duì)應(yīng)的過程函數(shù)；同時(shí)，將集成結(jié)果文件的目錄/文件名的字符串事實(shí)添加到初 始ES數(shù)據(jù)庫，所述過程函數(shù)加入到過程函數(shù)庫，將被集成文件的目錄/文件名作為知識(shí)規(guī) 則的條件部分，過程函數(shù)作為知識(shí)規(guī)則的結(jié)論部分，自動(dòng)生成規(guī)則添加到知識(shí)規(guī)則庫，自動(dòng) 建立ES知識(shí)規(guī)則庫；
[0026] 步驟S、自動(dòng)ES推理；
[0027] 采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略，利用ES知識(shí)規(guī)則庫，匹配ES數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，捜索、匹配、驅(qū) 動(dòng)選擇過程函數(shù)或目錄/文件名的字符串進(jìn)行空間分析集成，并建立相應(yīng)目錄下的空間信 息集成結(jié)果文件，實(shí)現(xiàn)基于GIS與ES自動(dòng)空間建模。
[0028] 所述的步驟一中建立初始ES數(shù)據(jù)庫，包括設(shè)定系統(tǒng)自動(dòng)捜索路徑，具體為：
[0029] A、設(shè)置捜索對(duì)象為地學(xué)圖庫；
[0030] B、查找地學(xué)圖庫下的文件或目錄，并判斷是否找到文件或目錄，如果是，則執(zhí)行步 驟C，如果否，結(jié)束本級(jí)目錄捜索；
[0031] C、如果是文件，將目錄/文件名字符串保存在數(shù)據(jù)庫，返回步驟B;如果是目錄，將 目錄名字符串保存到數(shù)據(jù)庫，并將目錄名字符串設(shè)置為新的捜索路徑，返回步驟B。
[0032] 在步驟二中，系統(tǒng)根據(jù)初始ES數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)按順序完成建立找礦空間庫，找礦模 型，預(yù)測(cè)空間庫和預(yù)測(cè)模型的知識(shí)規(guī)則，建立ES知識(shí)規(guī)則庫。
[0033] 步驟二中，自動(dòng)按順序完成建立找礦空間庫，找礦模型，預(yù)測(cè)空間庫和預(yù)測(cè)模型的 過程為；將初始ES數(shù)據(jù)庫中目錄/文件名的字符串，作為知識(shí)規(guī)則的條件部分，將所述目錄 /文件名的字符串相對(duì)應(yīng)找礦空間庫的空間信息集成結(jié)果文件的過程函數(shù)作為知識(shí)規(guī)則的 結(jié)論部分，建立知識(shí)規(guī)則庫中找礦空間庫的知識(shí)規(guī)則，同時(shí)將結(jié)論部分空間信息集成結(jié)果 文件字符串加入初始ES數(shù)據(jù)庫，過程函數(shù)加入過程函數(shù)庫，知識(shí)規(guī)則加入知識(shí)規(guī)則庫；然 后將所述加入初始ES數(shù)據(jù)庫中的結(jié)論部分空間信息集成結(jié)果文件字符串作為找礦模型知 識(shí)規(guī)則的條件部分，將找礦模型中相應(yīng)空間集成的結(jié)果文件的過程函數(shù)作為知識(shí)規(guī)則的結(jié) 論部分，建立找礦模型中的知識(shí)規(guī)則，并進(jìn)一步擴(kuò)展初始ES數(shù)據(jù)庫和過程函數(shù)庫的內(nèi)容； 依次遞推建庫，直到建立預(yù)測(cè)空間庫和預(yù)測(cè)模型的知識(shí)規(guī)則，完成ES知識(shí)規(guī)則庫的自動(dòng)建 立。
[0034]步驟S中，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略，利用ES知識(shí)規(guī)則庫，匹配ES數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)ES推理，具體過程為：運(yùn)用ES知識(shí)庫中的知識(shí)規(guī)則，WES數(shù)據(jù)庫中的地學(xué)圖庫圖 形文件作為初始數(shù)據(jù)出發(fā)，按序進(jìn)行找礦空間庫、找礦模型、預(yù)測(cè)空間庫和預(yù)測(cè)模型的空間 建模，匹配、驅(qū)動(dòng)選擇對(duì)象進(jìn)行空間分析集成，自動(dòng)建立相應(yīng)目錄下的空間信息集成結(jié)果文 件；推理捜索路徑是；先縱向，后橫向的方式在ES數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)圖庫下完成知識(shí)規(guī)則的推 理數(shù)據(jù)的捜索匹配。
[00巧]本發(fā)明的有益效果；本發(fā)明是為我國(guó)現(xiàn)有地學(xué)圖庫，研制一套完整的GIS與ES相 結(jié)合的成礦預(yù)測(cè)空間信息自動(dòng)建模方法和技術(shù)，進(jìn)行地學(xué)信息資源的開發(fā)和利用，對(duì)海量 地學(xué)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的空間信息集成建模。由于研究的地學(xué)圖庫包括了地質(zhì)、物 探、化探、遙感等多學(xué)科龐大的空間數(shù)據(jù)庫，它是在不同專題、不同層次目錄下存放的各種 圖形文件，對(duì)如何開展成礦預(yù)測(cè)的空間建模，人們往往無從著手。只有采用GIS與ES相結(jié) 合技術(shù)，自動(dòng)建立數(shù)據(jù)（事實(shí)）庫、知識(shí)（規(guī)則）庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖庫的智能推理，才能解決空間 建模的智能化、自動(dòng)化關(guān)鍵問題。
[0036] 空間建模采用的專業(yè)領(lǐng)域模型是綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法，為我國(guó)具有代表 性的成礦理論和礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論方法之一。它W礦產(chǎn)資源體為單元建立綜合信息找礦模型， 綜合信息找礦模型W地質(zhì)信息為基礎(chǔ)，研究地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感信息，并研究 它們之間信息的轉(zhuǎn)換規(guī)律，應(yīng)用間接信息找尋隱伏礦產(chǎn)資源體和盲礦產(chǎn)資源體，達(dá)到找礦 的目的。綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，首先建立找礦空間庫的信息和圖庫；然后，基 于典型礦床圈定模型單元，通過模型單元與找礦空間庫的空間分析，建立綜合信息找礦模 型；最后，基于地質(zhì)單元對(duì)找礦空間庫的空間信息和圖庫的二次空間集成，完成綜合信息預(yù) 測(cè)模型的空間信息提取與集成。通過設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)銀礦案例的綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)祀?yún)^(qū)評(píng)價(jià)，驗(yàn) 證本發(fā)明的空間信息集成建模技術(shù)的實(shí)用性。