加权证据权模型的应用与对比

证据权方法是目前最常用的信息综合方法之一,广泛应用于矿产资源定量预测与评价.然而,它要求变量间相互独立,地质上很难满足这一条件.如何削弱条件不独立对证据权预测结果的影响,已成为当前数学地球科学研究的热点.解决该问题的途径之一是对传统证据权模型进行校正,比如采取加权的方法对原证据权模型计算的证据权重进行修正,以便消除非条件独立性的影响.对近期提出的多种加权证据权模型进行了系统的对比研究,基于同样的应用实例和实验方案,对不同方法的应用效果进行了比较,结果表明,各种加权证据权模型均可不同程度地削弱证据图层条件不独立性的影响,其中,基于逻辑回归的加权证据权模型优于其他加权方法.      

基于核最小二乘模型的矿产靶区预测

地质统计单元的含矿性与地质找矿证据之间存在复杂的非线性关系,建立这种复杂关系的多元非线性统计模型并预测矿产靶区,对矿产勘查具有重要指导意义。以核函数为理论工具,在核最小二乘原理基础上提出了矿产靶区预测的核最小二乘模型;在GDAL数字图像输入输出函数库和CLAPACK线性代数软件包基础上,用VC++语言开发了面向栅格数据的矿产靶区预测核最小二乘模型算法程序,并把模型应用于新疆阿勒泰地区的矿产靶区预测研究。在MapInfo中生成包含100×151个网格统计单元的栅格图层,把栅格化后的15种找矿证据图层转化成100×151×15的数字图像数据立方体,用自行开发的程序计算每个网格统计单元的核最小二乘判别得分。结果表明,网格统计单元判别得分的高值区与已知矿床（点）的空间分布基本一致。     

地质对象表面模型的矢量缓冲区分析算法及其在矿产资源定量评价中的应用

基于GIS的三维隐伏矿体成矿预测是矿产预测评价领域研究的热点问题,而构建三维数字矿床模型则是解决该问题的重要手段之一。目前,在构建三维数字矿床模型方面,仍有大量问题亟待解决,特别是基于三维空间分析构建找矿标志的三维模型方面尤为突出。三维缓冲区分析是三维空间分析的基本内容。目前在成矿预测研究中,通常使用地质对象的栅格模型表达其缓冲区,但其存在耗时、不精确、可视化效果相对较差的缺点。本文提出缓冲区分析方法,具有快速、精确、矢量化的特点,由地质对象的离散化入手,通过改进的带符号的欧氏距离变换方法和精确的光滑曲面重构算法,最终获得使用以矢量表达的地质对象的三维缓冲区(带)。基于多个矿区实际的三维地质模型,从三维可视化、优度与等距性分析等方面开展两种模型的对比实验,结果表明,矢量缓冲区分析在三维可视化、计算精度及其算法扩展性方面比栅格缓冲区模型更加适合三维隐伏矿体的定位与定量预测。     

增强证据权(BoostWofE)新方法在矿产资源定量评价中的应用

证据权方法是矿产资源定量评价的最常用方法之一,尤其是在GIS环境下,证据权方法具有简便、直观、易实现等优点。然而,证据权模型对证据图层之间满足条件独立性的要求过于苛刻。实际应用中证据图层之间往往不满足条件独立性而导致后验概率计算结果的偏差,这一数学模型上的缺陷严重影响到该方法的使用范围,甚至有时造成预测人员对如何构建证据图层的误解。提出了一种新的增强证据权的模型和计算方法:该模型按顺序加入证据图层,依次计算证据图层的条件权重,并以此累积更新后验概率;新的计算方法可依次对训练点集(预测对象)进行加权处理,并以此为基础逐次计算证据图层的条件权重。介绍了增强证据权理论模型和计算方法,并通过应用实例对比了普通证据权方法和增强证据权方法的应用效果。结果表明:由于增强证据权模型不要求证据图层之间具备条件独立性,它克服了证据权模型的缺陷,显著提高了证据权方法的应用精度,有望扩大证据权方法的应用范围。     

定向独立权模型及其在矿产资源预测中的应用

提出了一种矿产资源靶区定位预测统计方法－定向独立权法。该方法将统计单元关联度定义为诸地质变量的线性组合,即Ｙ＝Ｘｄ．通过研究地质变量作用于评价目标参考变量（例如,矿化强度、矿床和矿点数目或规模等）的方向和相对大小来确定诸地质变量的权系数ｄ;用统计单元之间的关联度（Ｙ）评价资源靶区的优劣。     

地质灾害危险性评价因子对格网大小的敏感性与误差分析

格网单元是利用地理信息系统(GIS)进行地质灾害的危险性评价时广泛采用的一种评价单元。对研究区进行格网划分之后,需计算每一格网单元的评价指标值,并进行叠加分析,进而划分危险性等级。但是,格网大小的确定目前仍依赖于专家经验,缺乏定量的计算模型。本文以湖北省恩施市为例,选取了地质灾害危险性评价中常用的评价因子和指标,分析了格网大小对各评价指标的影响机理,为格网大小的定量计算提供了科学依据。     

基于GIS的桂西-滇东南地区锰矿资源潜力评价

在桂西-滇东南锰矿成矿条件分析的基础上,利用GIS栅格空间分析方法构建了与锰矿成矿相关的沉积盆地、同沉积断裂、沉积相、地层、岩性组合、数字地形特征、航磁异常等地质变量。首先,利用多元线性回归分析方法预测了研究区各网格单元的锰矿资源量,通过地质变量的筛选和组合构建了候选资源量预测模型组,为每个预测单元选择最优模型开展资源量预测;其次,利用证据权重法估算了研究区各网格单元的成矿有利度,根据锰矿资源量与地质变量之间的线性关系是否显著来筛选证据因子,在对地质变量二值化构建证据因子时既考虑锰矿床(点)的"数",又考虑锰矿床(点)的"量";最后,对成矿有利度与锰矿资源量预测结果进行乘法运算得到综合预测图,并结合成矿地质环境圈定了预测远景区。     

基于ArcView GIS的矿床定位预测系统简介

基于矢量数据的"矿床定位预测系统",简称DPIS,用于对地质、物探、化探、遥感、矿产等信息数据进行集成研究,预测找矿靶区.系统充分发挥ArcView GIS图形管理、空间查询、空间分析等优势,使地质研究人员能在熟悉的地质矿产图界面上,通过简单的鼠标操作,在短时间内完成大范围的矿床统计预测工作.系统还提供了"图层自动生成"、"线走向/长度计算"、"面积计算"、"图层平移/旋转/缩放"、"图层合并"等多种实用的矢量数据变换、处理功能,使数据资料的整理便捷、高效.     

基于GIS和单元簇的模糊逻辑推理及其在区域矿产预测中的应用

论述了 GIS支持下的一种基于“单元簇”概念和模糊逻辑推理的多元地学信息综合分析方法及其在区域矿产预测中的应用。针对以往矿产定量预测中的单元划分方法对空间信息利用不足的问题 ,用单元的空间组合 (“单元簇”)代替单元作为定量类比的基本单位 ,从而能较充分地利用地质变量的局部空间结构信息 ;将单元作为 GIS区图元 ,利用 GIS空间分析功能实现对单元及单元簇的管理和操作 ;建立两个层次即变量对单元和组成单元对单元簇的模糊推理规则 ,经两次模糊推理计算出所有未知单元的找矿有利度 ,为进一步圈定找矿远景区提供了基础 ,并以新疆康古尔塔格地区金矿预测实例说明了其应用效果     

基于证据权与Logistic回归模型耦合的滑坡易发性评价

滑坡灾害易发性研究对地质灾害风险管理及减灾防灾有着重要的现实意义。目前,多模型耦合的评价方法在国内外应用较为广泛,但将证据权与其他方法相结合用于滑坡易发性评价的研究却较少。鉴于此,本文以浙江省永嘉县为例进行滑坡易发性评价,选取高程等9个因素作为滑坡易发性的评价因子。利用证据权模型计算得到的证据权对比度与分级栅格比、滑坡栅格比进行比较,实现各评价因子状态分级处理;再运用Logistic回归模型算得各评价因子的权重。综合两种模型确定的状态分级权重和评价因子权重,基于GIS的栅格运算功能得到各评价单元的滑坡发生概率,实现研究区滑坡易发性分级区划。研究结果表明,证据权与Logistic回归耦合模型的评价结果的合理性与精确度均优于两种单一模型;且极高易发区和高易发区主要分布在水系延展区、断层密集区、岩组软弱区。研究结果对滑坡灾害风险管理及城市防灾规划具有一定的参考价值。     

Combining fractal analysis of mineral deposit clustering with weights of evidence to evaluate patterns of mineralization: Application to copper deposits of the Mount Isa Inlier, NW Queensland, Australia

The clustering of mineral occurrences and their spatial associations with particular geological features are critical aspects of mineral distributions for exploration and understanding ore genesis. Variations in the degree of clustering of mineral occurrences or geological features can be measured by fractal dimensions, obtained from a shifting box counting method. Spatial associations between mineral occurrences and geological features can be quantified by the weights of evidence (WofE) method using the contrast value, which increases with the strength of the spatial relationship. A new method is proposed to evaluate mineral occurrence distributions by combining the power of fractal analysis of clustering with the WofE approach. The method compares the correlation between the variation in degree of clustering of mineral occurrences and a geological feature in a study area, with the contrast value of the same feature. The possible outcomes can be simplified into four scenarios, depending on whether the correlation in variation of clustering and the contrast are high or low, respectively. Each outcome has specific exploration implications. If either a high correlation in variation of clustering or a high contrast value is obtained, the geological feature can be used for exploration targeting.The integrated fractal and WofE approach is applied to copper occurrences in the Proterozoic Mount Isa Inlier, NW Queensland, Australia, which hosts large numbers of copper deposits (1,869 occurrences), including the world class Mount Isa copper deposit. Variation in clustering of copper occurrences has a positive correlation with variation in clustering of fault bends (R = 0.823), fault intersections (R = 0.862) and mafic rocks (R = 0.885). WofE results indicate that the copper occurrences are spatially associated with fault intersections and bends and with mafic rocks. Analyses were carried out separately for the two major lithostratigraphic sequences in the Inlier, the Eastern and Western Successions. The Western Succession copper occurrences are apparently more clustered than those of the Eastern Succession, which may reflect a lower degree of exploration and/or geological factors. The association of copper occurrences with mafic rocks compared with fault bends and intersections is greater in the Eastern Succession, which may reflect genetic factors. Correlations in the variation of clustering of mineral occurrences and geological features have a linear relationship with the contrast values, and the spatial association between all geological features and copper occurrences constitute high correlation/high contrast cases. The linear relationship suggests that the geological features that control the clustering of the copper occurrences could be the same features that control their localization.     

Omnibus Weights of Evidence Method Implemented in GeoDAS GIS for Information Extraction and Integration

Weights of evidence (WofE) is an artificial intelligent method for integration of information from diverse sources for predictive purpose in supporting decision making. This method has been commonly used to predict point events by integrating point training layer and binary or ternary evidential layers (multiclass evidence less commonly used). Omnibus weights of evidence integrates fuzzy training layer and diverse evidential layers. This method provides new features in comparison with the ordinary WofE method. This new method has been implemented in a geographic information system-geophysical data analysis system and the method includes the following contents: (1) dual fuzzy weights of evidence (DFWofE), in which training layer and evidential layers can be treated as fuzzy sets. DFWofE can be used to predict not only point events but also area or line events. In this model a fuzzy training layer can be defined based on point, line, and areas using fuzzy membership function; and (2) degree-of-exploration model for WofE is implemented through building a degree of exploration map. This method can be used to assess possible spatial correlations between the degree of exploration and potential evidential layers. Importantly, it would also make it possible to estimate undiscovered resources, if the degree of exploration map is combined with other models that predict where such resources are most likely to occur. These methods and relevant systems were validated using a case study of mineral potential prediction in Gejiu (个旧) mineral district, Yunnan (云南), China.     

基于GIS证据权重法的祁连山地区铜矿床成矿预测

在成矿地质规律研究基础上,将祁连山地区划分9432个统计单元,对其中的192个铜矿床进行多源地质信息（包括地层、岩体、断裂信息）的提取。认为祁连山地区铜矿有利成矿地层组合为下古生界砂岩;与成矿有关的岩体为基性一超基性岩,代表了不同的铜矿床类型;断裂发育有利于成矿,其中80％的矿床集中在距离断裂2．59km的范围之内,断裂的密集程度与含矿性呈正相关。利用证据权重法,对研究区铜矿各成矿因素按照权重提取12个证据层,进行全区铜矿床成矿预测。     

Prospectivity mapping for “Zhuxi-type” copper-tungsten polymetallic deposits in the Jingdezhen region of Jiangxi Province,South China

The Zhuxi deposit is the largest copper-tungsten polymetallic deposit in the world and is in Jiangxi Province in South China. The ore body is characterized by hydrothermal-vein deposits of copper, lead, and zinc minerals at shallow levels, skarn deposits of tungsten and copper minerals at middle levels, and altered-granite-hosted copper and tungsten minerals at depth. Such metallogenic systems are typically intrusion-related. The intrusive granites related to the Zhuxi polymetallic deposit have been dated at 152.9 Ma to 146.9 Ma. The intrusions provided the thermal energy and the source material for the ore mineralization. Skarns mineralization, the main type of ore mineralization, developed in the contact zone of Carboniferous-Permian formations with the granites. Nappe structures changed the dip of the ore bodies from steep in the top part to gentle in the bottom. NE-trending faults provided the fluid pathways and controlled the geological framework and distribution of ore deposits on a regional scale. In this study, recognition exploration criteria were analyzed based on a mineral deposit model and the geological setting. Extraction of favorable geological information and GIS-based data-integration methods were used for mineral-prospectivity mapping of Zhuxi-type polymetallic deposits. Buffering analysis was employed to extract structural information (e.g. faults) and lithologic or stratigraphic information (e.g. granites or geologic units). The singularity method and spatially weighted principal component analysis were used to enhance and delineate geochemical anomalies. The derivative norm was utilized to extract magnetic-gradient anomalies associated with intrusive granites. Student t-test of weights-of-evidence (WofE) proved to be an effective way to optimize threshold values for binarization of variables as evidence layers by evaluating the spatial correlation between known deposits and geological variables. The posterior probabilities of WofE gave a relative estimation of mineralization potential. Areas delineated by high posterior probability had much higher potentiality for the discovery of new deposits where had none had been found yet.     

成矿区三维可视化与立体定量预测——以钦-杭成矿带庞西垌地区下园垌铅锌矿区为例

矿产资源是人类生存与社会进步的根本物质保障。近年来,随着地表矿、浅部矿产资源的日益枯竭,采用新技术、新方法的深部矿产资源预测成为地质勘查的主要研究方向。基于数字化、三维可视化及矿产定量预测为主的三维地质建模技术,为当前矿产资源远景预测与找矿工作提供了有力的工具。本文在现代成矿预测理论研究基础上,运用三维地质建模技术建立了钦杭成矿带下园垌矿区地质、地球物理、地球化学、钻孔等三维模型,揭示了区内构造地质特征、地球化学异常表征及地层岩体要素,据此探讨了矿床的成因及矿体分布特征。并在此基础上,采用证据权方法对研究区地质、地球物理、地球化学等多源信息进行融合,运用断裂缓冲区、地球化学异常、东岗岭组沉积岩地层等为证据因子来计算单位体积成矿后验概率,进行立体成矿预测,并圈定出铁锰矿、方铅闪锌矿、铅锌银综合矿等3处找矿有利靶区及估算出预测区内矿产资源储量总量为88710吨。研究结果表明:综合分析地质、地球物理、地球化学及钻孔数据进行矿区的三维地质空间定位、定量预测研究,可以有效的识别矿致异常信息,圈定找矿远景区,为成矿预测研究领域提供了新方向,可以将此方法应用至其他矿山。     

基于专家证据权重法的成矿远景区划与评价--以东昆仑地区金矿为例

在介绍专家证据权重法的基础上,将东昆仑地区的基础地质、区域成矿规律及典型矿床研究等方面取得的认识(知识系统)与证据权重法结合,提出并建立了一个基于专家证据权重法的矿产资源定量预测评价系统,该系统在根据知识系统对各证据因子赋权重的过程中体现了地质专家的思想.应用专家证据权重法对东昆仑地区金矿的成矿概率进行了定量计算,并进行了金矿成矿远景区划.研究结果表明远景区内预测含矿单元的后验概率二重积分的大小可代表远景区的总体成矿潜力,据此将各远景区进行分级排队,由高到低划分为A、B、C 3级.     

专家证据权重法及其在东昆仑地区的应用

证据权重法是基于GIS矿产资源评价的主要方法之一,在东昆仑地区应用该方法后发现其结果和东昆仑地区的总体找(成)矿潜力实际情况不相符,研究后认为其原因是没有考虑东昆仑地区地质研究程度低、研究程度不均一且地质构造背景差异大等客观事实.为此,我们将东昆仑地区的基础地质、区域成矿规律及典型矿床研究等方面取得的认识("知识系统")和"证据权重法"结合起来,提出并建立了一个"专家证据权重法"矿产资源定量预测评价系统,该系统实际上相当于一个专家系统,其根据知识系统对各证据因子赋权重的过程体现了地质专家的思想.我们将该系统应用到东昆仑地区获得了满意的结果,这对其他研究程度低地区进行矿产资源评价工作具有重要的指导和借鉴意义.     

河南省构造演化与矿床成矿系列

河南省大地构造单元涉及华北陆块、秦岭造山带和扬子陆块。前中侏罗世华北陆块区的大地构造单元划分在省内外基本上形成了共识,而有关秦岭造山带构造单元的划分存在较大分歧,许多岩石地层单位具有跨代性。根据大地构造演化特征和新发表的同位素年龄数据,将各大地构造单元划分为10个构造演化阶段,各阶段均形成了优势大地构造相和相应的矿产资源。在一定的大地构造演化阶段、一定的大地构造相分布一定的矿产或矿床组合,不同大地构造单元各个构造阶段的相系清晰反映了矿床的空间分布规律。根据矿床形成的地质构造环境、成矿作用等特征,将河南省众多矿床厘定出27个矿床成矿系列。文章基于大地构造演化进行矿床成矿系列的划分是一种新的探索。     

地质单元法区域成矿预测

网格单元法和地质体单元法是目前运用在矿产预测中最普遍的地质统计方法,2种方法各有优缺点。为了更好地使2种方法扬长避短,以青海省祁漫塔格地区接触交代型铁铜矿床为例,在其找矿预测模型的背景下,运用网格法和地质体法分别进行资源预测;并在运用地质体单元法时,在传统的圈定地质体界限的同时,也对地质体本身进行了网格划分,从而进一步进行证据权的计算,得到后验概率值。2种方法得到的结果较一致,证明新地质体法的可靠性。将预测结果结合地质体分级情况、地质体法和网格法阈值大小综合考虑,圈定出预测远景区,从而划定靶区。预测出的靶区既是找矿后验概率的高值区域,又是成矿最有利的地质体区域。