CN112967766B - 一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统 - Google Patents

一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统，涉及矿产技术领域，其技术方案要点是：将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图；将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。本发明能够得到误差较小、精确度高的标定信息，为矿产分布进一步研究提供的数据支撑。

Description

一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统
技术领域
本发明涉及矿产技术领域，更具体地说，它涉及一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统。
背景技术
矿物资源，又名矿产资源，是指经过地质成矿作用而形成的，天然赋存于地壳内部或地表埋藏于地下或出露于地表，呈固态、液态或气态的，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。矿产资源属于非可再生资源，其储量是有限的。目前世界已知的矿产有160多种，其中80多种应用较广泛。按其特点和用途，通常分为四类：能源矿产11种；金属矿产59种；非金属矿产92种；水气矿产6种。
元素地球化学是研究地壳中或地表各类岩石、矿物、矿石及各种地质体中化学元素的组成、含量、分布及时空变化的学科，也是研究各种化学元素地球化学行为的主要学科。目前，针对矿产分布研究主要是通过以下步骤实现：土壤样品采集和加工、测量勘查区土壤中的含量、构建等值图、根据等值图判断异常，从而实现矿产分布区分。然而，当前的矿产分布等值图构建过程中直接依据所采集的元素测量数据进插值处理后建立，样品采集受地形影响导致不同地形之间的等值图准确度误差较大，例如断崖、高山区域、湖泊等不同地形；此外，目前的矿产资源分布研究大多针对范围较广的区域进行研究，在一定程度上也降低了研究测量结果的精准度。
因此，如何研究设计一种误差小、精准度高的元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法及系统。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，包括以下步骤：
S101：获取目标区域的地形海拔数据，并根据地形区分海拔参数、地形海拔数据将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；
S102：通过水系沉积物地球化学测量法抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；
S103：采用最小二乘平方曲面拟合法对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；
S104：采用反距离加权平均插值法将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；
S105：将同一地形区域的拟合元素分布信息、外推元素分布信息集成后得到目标对象元素分布信息，并将不同的目标对象元素分布信息依据地形区域之间的轮廓线轨迹集成连接，以及依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图；
S106：根据预设误差值范围将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。
进一步的，所述地形类型包括山地、高原、盆地、丘陵和平原。
进一步的，所述地形区域包括至少一个相互独立的地形子区域，每个地形子区域包括至少一个采集区域，采集区域的面积计算公式为：
其中，Sz表示采集区域的面积大小，SM表示地形子区域的面积大小，S0表示预设面积大小，表示SM与S0的比值向上取整。
进一步的，通过所述水系沉积物地球化学测量法进行抽样采集的具体过程为：
以1:10000的比例尺进行多点抽样采集测量样品；
测量样品的采集区域选取流域河床区域、溪流边坡区域；
将不同采集区域的测量样品进行过筛处理得到同一粒级的精确测量样品。
进一步的，所述最小二乘平方曲面拟合法的拟合参数根据所拟合的地形类型进行选取，反距离加权平均插值法的插值参数根据所外推的相邻地形类型进行选取。
进一步的，所述拟合参数、插值参数的选取具体过程为：
根据地形类型、相邻地形类型匹配具有相同分布情况的历史参数集；
根据地形海拔数据从历史参数集中选取具有相同地形海拔数据的拟合参数、插值参数，
或，选取具有相近或相似地形海拔数据的拟合参数、插值参数，并依据两者地形海拔数据的比值对历史的拟合参数、插值参数等效变换后得到选取的拟合参数、插值参数。
进一步的，所述预设范围区域的面积为地形区域面积的0.1-0.2倍，预设范围区域为宽度相同的沿地形区域四周延伸布设的环带区域。
进一步的，两所述目标对象元素分布信息的平滑处理过程具体为：
若两相邻目标对象元素分布信息之间在空间内无交点，则以拟合元素分布信息中与相邻目标对象元素分布信息中外推元素分布信息的外推边缘的对应点作为起止点进行三次样条函数插值平滑处理；
若当前目标对象元素分布信息中的拟合元素分布信息与相邻目标对象元素分布信息中的外推元素分布信息在空间内有交点，则以交点为起止点进行三次样条函数插值平滑处理；
若两相邻目标对象元素分布信息之间的拟合元素分布信息在空间内有交点：
当两个外推元素分布信息均位于交点的高值侧，则在两拟合元素分布信息的交点处上侧作外切平滑处理；
当两个外推元素分布信息均位于交点的低值侧，则在两拟合元素分布信息的交点处下侧作内切平滑处理；
当两个外推元素分布信息分别位于交点的两侧，则根据外推元素分布信息与相邻目标对象元素分布信息中的拟合元素分布信息的最大差值处分布情况选择外切平滑处理或内切平滑处理。
进一步的，所述元素等值图标定划分的具体过程为：
获取划分为确定矿区的第一标准值a以及划分为确定非矿区的第二标准值b；
获取标定划分的预设误差值范围[c，d]和元素等值数据D0，c<0，d>0；
若D0-d≥a，则判定为确定矿区；
若D0-c≤b，则判定为确定非矿区；
若b＜D0-c，且D0-d＜a，则判定为待确定区域。
第二方面，提供了一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定系统，包括：
区域划分模块，用于获取目标区域的地形海拔数据，并根据地形区分海拔参数、地形海拔数据将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；
数据采集模块，用于通过水系沉积物地球化学测量法抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；
数据拟合模块，用于采用最小二乘平方曲面拟合法对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；
数据外推模块，用于采用反距离加权平均插值法将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；
等值图构建模块，用于将同一地形区域的拟合元素分布信息、外推元素分布信息集成后得到目标对象元素分布信息，并将不同的目标对象元素分布信息依据地形区域之间的轮廓线轨迹集成连接，以及依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图；
标定划分模块，用于根据预设误差值范围将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过将目标区域划分成不同地形类型的地形区域，并分别对地形区域进行目标对象元素测量数据采集，然后将所采集的不同地形区域的目标对象元素测量数据进插值、融合，并依据具体构建的元素等值图标定划分成定性、非定性区域，能够得到误差较小、精确度高的标定信息，也为矿产分布进一步研究提供的数据支撑；
2、本发明通过最小二乘平方曲面拟合法进行曲面拟合以及通过反距离加权平均插值法进行外推，并依据拟合元素分布信息、外推元素分布信息的具体情况将不同地形区域的信息融合后能够得到较为符合实际情况的分布信息，有效避免了数据集成融合时的数据突变；
3、本发明将地形区域划分成多个相互独立的地形子区域仅单独采集，即对每个采集点的数据覆盖面进行了合理分配，又降低了不同采集点之间数据的影响；
4、本发明依据具体的地形类型、地形海拔数据为分布信息拟合、外推设计选取了相适应的参数，使得分布信息拟合、外推的误差小，真实可靠。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程图；
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-2，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，如图1所示，具体由以下步骤实现。
S101：获取目标区域的地形海拔数据，并根据地形区分海拔参数、地形海拔数据将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；在本实施例中，地形类型包括山地、高原、盆地、丘陵和平原。
地形区域包括至少一个相互独立的地形子区域，每个地形子区域包括至少一个采集区域，采集区域的面积计算公式为：
其中，Sz表示采集区域的面积大小，SM表示地形子区域的面积大小，S0表示预设面积大小，表示SM与S0的比值向上取整。需要注意的是，若地形区域备其他地形类型的地形区域包围时，则对所包围的地形区域进行单独划分成至少一个地形子区域。
S102：通过水系沉积物地球化学测量法抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；需要注意的是，目标对象元素测量数据的采集还可以从已有数据库直接调用。
通过水系沉积物地球化学测量法进行抽样采集的具体过程为：以1:10000的比例尺进行多点抽样采集测量样品；测量样品的采集区域选取流域河床区域、溪流边坡区域；将不同采集区域的测量样品进行过筛处理得到同一粒级的精确测量样品。
S103：采用最小二乘平方曲面拟合法对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；最小二乘平方曲面拟合法的拟合参数根据所拟合的地形类型进行选取。
S104：采用反距离加权平均插值法将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；反距离加权平均插值法的插值参数根据所外推的相邻地形类型进行选取。
预设范围区域的面积为地形区域面积的0.1-0.2倍，预设范围区域为宽度相同的沿地形区域四周延伸布设的环带区域。
拟合参数、插值参数的选取具体过程为：根据地形类型、相邻地形类型匹配具有相同分布情况的历史参数集；根据地形海拔数据从历史参数集中选取具有相同地形海拔数据的拟合参数、插值参数，或，选取具有相近或相似地形海拔数据的拟合参数、插值参数，并依据两者地形海拔数据的比值对历史的拟合参数、插值参数等效变换后得到选取的拟合参数、插值参数。
S105：将同一地形区域的拟合元素分布信息、外推元素分布信息集成后得到目标对象元素分布信息，并将不同的目标对象元素分布信息依据地形区域之间的轮廓线轨迹集成连接，以及依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图。
两目标对象元素分布信息的平滑处理过程具体为：若两相邻目标对象元素分布信息之间在空间内无交点，则以拟合元素分布信息中与相邻目标对象元素分布信息中外推元素分布信息的外推边缘的对应点作为起止点进行三次样条函数插值平滑处理。若当前目标对象元素分布信息中的拟合元素分布信息与相邻目标对象元素分布信息中的外推元素分布信息在空间内有交点，则以交点为起止点进行三次样条函数插值平滑处理。若两相邻目标对象元素分布信息之间的拟合元素分布信息在空间内有交点：当两个外推元素分布信息均位于交点的高值侧，则在两拟合元素分布信息的交点处上侧作外切平滑处理；当两个外推元素分布信息均位于交点的低值侧，则在两拟合元素分布信息的交点处下侧作内切平滑处理；当两个外推元素分布信息分别位于交点的两侧，则根据外推元素分布信息与相邻目标对象元素分布信息中的拟合元素分布信息的最大差值处分布情况选择外切平滑处理或内切平滑处理。
S106：根据预设误差值范围将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。
元素等值图标定划分的具体过程为：获取划分为确定矿区的第一标准值a以及划分为确定非矿区的第二标准值b；获取标定划分的预设误差值范围[c，d]和元素等值数据D0，c<0，d>0；若D0-d≥a，则判定为确定矿区；若D0-c≤b，则判定为确定非矿区；若b＜D0-c，且D0-d＜a，则判定为待确定区域。
实施例2：一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定系统，包括：
区域划分模块，用于获取目标区域的地形海拔数据，并根据地形区分海拔参数、地形海拔数据将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；
数据采集模块，用于通过水系沉积物地球化学测量法抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；
数据拟合模块，用于采用最小二乘平方曲面拟合法对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；
数据外推模块，用于采用反距离加权平均插值法将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；
等值图构建模块，用于将同一地形区域的拟合元素分布信息、外推元素分布信息集成后得到目标对象元素分布信息，并将不同的目标对象元素分布信息依据地形区域之间的轮廓线轨迹集成连接，以及依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图；
标定划分模块，用于根据预设误差值范围将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。
工作原理：通过将目标区域划分成不同地形类型的地形区域，并分别对地形区域进行目标对象元素测量数据采集，然后将所采集的不同地形区域的目标对象元素测量数据进插值、融合，并依据具体构建的元素等值图标定划分成定性、非定性区域，能够得到误差较小、精确度高的标定信息，也为矿产分布进一步研究提供的数据支撑。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，包括以下步骤：
S101：获取目标区域的地形海拔数据，并根据地形区分海拔参数、地形海拔数据将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；
S102：通过水系沉积物地球化学测量法抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；
S103：采用最小二乘平方曲面拟合法对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；
S104：采用反距离加权平均插值法将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；
S105：将同一地形区域的拟合元素分布信息、外推元素分布信息集成后得到目标对象元素分布信息，并将不同的目标对象元素分布信息依据地形区域之间的轮廓线轨迹集成连接，以及依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图；
S106：根据预设误差值范围将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。
2.根据权利要求1所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，所述地形类型包括山地、高原、盆地、丘陵和平原。
3.根据权利要求1所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，所述地形区域包括至少一个相互独立的地形子区域，每个地形子区域包括至少一个采集区域，采集区域的面积计算公式为：
其中，Sz表示采集区域的面积大小，SM表示地形子区域的面积大小，S0表示预设面积大小，表示SM与S0的比值向上取整。
4.根据权利要求3所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，通过所述水系沉积物地球化学测量法进行抽样采集的具体过程为：
以1:10000的比例尺进行多点抽样采集测量样品；
测量样品的采集区域选取流域河床区域、溪流边坡区域；
将不同采集区域的测量样品进行过筛处理得到同一粒级的精确测量样品。
5.根据权利要求1所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，所述最小二乘平方曲面拟合法的拟合参数根据所拟合的地形类型进行选取，反距离加权平均插值法的插值参数根据所外推的相邻地形类型进行选取。
6.根据权利要求5所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，所述拟合参数、插值参数的选取具体过程为：
根据地形类型、相邻地形类型匹配具有相同分布情况的历史参数集；
根据地形海拔数据从历史参数集中选取具有相同地形海拔数据的拟合参数、插值参数，
或，选取具有相近或相似地形海拔数据的拟合参数、插值参数，并依据两者地形海拔数据的比值对历史的拟合参数、插值参数等效变换后得到选取的拟合参数、插值参数。
7.根据权利要求1所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，所述预设范围区域的面积为地形区域面积的0.1-0.2倍，预设范围区域为宽度相同的沿地形区域四周延伸布设的环带区域。
8.根据权利要求1所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，两所述目标对象元素分布信息的平滑处理过程具体为：
若两相邻目标对象元素分布信息之间在空间内无交点，则以拟合元素分布信息中与相邻目标对象元素分布信息中外推元素分布信息的外推边缘的对应点作为起止点进行三次样条函数插值平滑处理；
若当前目标对象元素分布信息中的拟合元素分布信息与相邻目标对象元素分布信息中的外推元素分布信息在空间内有交点，则以交点为起止点进行三次样条函数插值平滑处理；
若两相邻目标对象元素分布信息之间的拟合元素分布信息在空间内有交点：
当两个外推元素分布信息均位于交点的高值侧，则在两拟合元素分布信息的交点处上侧作外切平滑处理；
当两个外推元素分布信息均位于交点的低值侧，则在两拟合元素分布信息的交点处下侧作内切平滑处理；
当两个外推元素分布信息分别位于交点的两侧，则根据外推元素分布信息与相邻目标对象元素分布信息中的拟合元素分布信息的最大差值处分布情况选择外切平滑处理或内切平滑处理。
9.根据权利要求1所述的一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定方法，其特征是，所述元素等值图标定划分的具体过程为：
获取划分为确定矿区的第一标准值a以及划分为确定非矿区的第二标准值b；
获取标定划分的预设误差值范围[c，d]和元素等值数据D0，c<0，d>0；
若D0-d≥a，则判定为确定矿区；
若D0-c≤b，则判定为确定非矿区；
若b＜D0-c，且D0-d＜a，则判定为待确定区域。
10.一种元素地球化学数据筛选的寻矿标定系统，其特征是，包括：
区域划分模块，用于获取目标区域的地形海拔数据，并根据地形区分海拔参数、地形海拔数据将目标区域划分成多个不同地形类型的地形区域；
数据采集模块，用于通过水系沉积物地球化学测量法抽样采集地形区域中的目标对象元素测量数据；
数据拟合模块，用于采用最小二乘平方曲面拟合法对目标对象元素测量数据拟合后得到与地形区域一一对应的拟合元素分布信息；
数据外推模块，用于采用反距离加权平均插值法将当前地形区域的拟合元素分布信息向相邻地形区域的预设范围区域外推插值处理后得到外推元素分布信息；
等值图构建模块，用于将同一地形区域的拟合元素分布信息、外推元素分布信息集成后得到目标对象元素分布信息，并将不同的目标对象元素分布信息依据地形区域之间的轮廓线轨迹集成连接，以及依据两个目标对象元素分布信息于相邻地形区域中对应轮廓线轨迹处的分布情况进行平滑处理后构建目标区域的元素等值图；
标定划分模块，用于根据预设误差值范围将元素等值图标定划分为确定矿区、待确定区域、确定非矿区。
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云南北衙地区成矿地球化学特征及找矿方向;杨剑;唐发伟;王桥;王永华;中国地质;第42卷(第6期);全文 *

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CN112967766A (zh) 2021-06-15

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