科技賦能新一輪找礦突破
科技賦能新一輪找礦突破
——中國地質(zhì)調(diào)查局哈爾濱中心智能找礦工作側(cè)記
◎? 李海廣 宋慶元
“東北地區(qū)植被覆蓋厚,、巖石出露少，給地質(zhì)找礦增添了很大難度,，如何創(chuàng)新模式實現(xiàn)找礦新突破,？”“如何更好地利用以往成果資料助力新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動,？”“如何精準(zhǔn)高效獲得找礦新成果？”自改革轉(zhuǎn)制以來,，這些問題一直困擾著中國地質(zhì)調(diào)查局哈爾濱自然資源綜合調(diào)查中心黨委班子成員和廣大找礦科技人員,。
近日，記者從哈爾濱中心獲悉,，經(jīng)過一年多的精心謀劃,、集智攻關(guān)、綜合驗證,，依托大數(shù)據(jù)智能找礦這一有效載體解答了上述的一系列問題,。哈爾濱中心通過大數(shù)據(jù)智能找礦工作，探索建立的從成礦要素選取,、數(shù)據(jù)挖掘,、模型訓(xùn)練、預(yù)測評價的大數(shù)據(jù)成礦預(yù)測模型和方法科學(xué)管用,，極大地提高了地質(zhì)找礦工作效率和精準(zhǔn)度,。其間，系統(tǒng)預(yù)測研究區(qū)內(nèi)銅礦和金礦成礦潛力,，項目人員先后圈定銅礦預(yù)測區(qū)8處,、金成礦預(yù)測區(qū)11處。
交流討論
群山四應(yīng)布“棋局”
國家有需求,，隊伍有行動,。作為地質(zhì)勘查的“國家隊”，哈爾濱中心黨委始終心懷“國之大者”,，堅持主責(zé)主業(yè),，緊盯新形勢新任務(wù)新要求，認(rèn)真對標(biāo)對表,，積極響應(yīng)號召,。在新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動部署后，哈爾濱中心黨委第一時間召開“諸葛亮”會,，集智研究落地落實的對策辦法,。
“這么多年來，我們收集整理了大量基礎(chǔ)地質(zhì)資料,，但系統(tǒng)分析還不夠,，需要綜合研究?！薄暗刭|(zhì)勘查作為一門學(xué)科,，是有規(guī)律可循的，很有必要以數(shù)字化的方式匯總分析,?！薄暗刭|(zhì)找礦是咱們老本行,，有基礎(chǔ)有底蘊，要千方百計在新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動中‘露一手’,，關(guān)鍵在于創(chuàng)新,。”與會代表你一言我一語,，經(jīng)過反復(fù)研究論證,，一個用智能大數(shù)據(jù)找礦的建議贏得了在場人員的一致贊許。
行動是通向成功的唯一途徑,。哈爾濱中心精心抽調(diào)地質(zhì),、物探、化探,、遙感,、信息化等專業(yè)的科技人員組建大數(shù)據(jù)智能找礦專班，從收集以往工作區(qū)海量數(shù)據(jù)入手,，有計劃有步驟地開展綜合研究分析,，探索建立數(shù)字找礦模型，用科技力量支撐新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動,。
獨辟蹊徑落“棋子”
立項之初,，智能找礦團隊的壓力是空前的。他們深知,，這種創(chuàng)造性,、開拓性的工作沒有經(jīng)驗可借鑒，沒有模式可效仿,，項目設(shè)計思路一頭霧水,，如何推進更是找不到下手之處。但初生牛犢不怕虎,，年輕的團隊成員緊盯國家戰(zhàn)略需求和目標(biāo)導(dǎo)向,，開始認(rèn)真研究人工智能時代下信息技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用。他們查資料,、問專家,、搞研討，不斷尋找大數(shù)據(jù)智能找礦的立項依據(jù),、方法路徑以及突破點,。在團隊成員的共同努力下，幾易其稿的立項報告順利通過專家組的驗收,。
從無到有、破舊立新的創(chuàng)新之路,，注定道阻且長,、充滿激流險灘,，需要持之以恒的毅力和闖關(guān)奪隘的勇氣。大量的數(shù)據(jù)收集匯總后,，團隊在選擇項目研究區(qū)上陷入了困境,，幾次試驗，效果均不佳,。有的成員開始灰心喪氣,，甚至要打退堂鼓。團隊負(fù)責(zé)人閆永生帶頭研究的同時,，又跟進引導(dǎo),、加油鼓勁，并把 “唯創(chuàng)新者強,，唯創(chuàng)新者勝”作為團隊建設(shè)的座右銘,。通過定期召開碰頭會、分享會,，報告進展情況,，分享最新成果，部署下步任務(wù),，閆永生一步一步帶領(lǐng)著項目團隊踏上了“快車道”,。
經(jīng)過多輪驗證，智能找礦團隊最終將研究區(qū)定為東烏珠穆沁旗-嫩江成礦帶的多寶山-黑河銅-鉬-金-鐵-鋅成礦亞帶,。該成礦帶至今已發(fā)現(xiàn)超大型銅礦床2個,、大中型銅-鉛-鋅礦床6個、大中型金礦床8個,、大型銀礦床1個,，地質(zhì)、物探,、化探,、遙感、勘探和礦山開采,、文獻資料等數(shù)據(jù)翔實,，是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點區(qū)帶。
研究區(qū)確定后,，關(guān)鍵是尋找技術(shù)路徑,。如何讓海量的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，又成了困擾團隊的最大技術(shù)難題,。破冰攻堅的日子里,，團隊副負(fù)責(zé)人楊吉波與團隊成員沒日沒夜地搞研究、做試驗,，對獲取的數(shù)據(jù)反復(fù)歸并,、屢次處理,，千方百計構(gòu)建數(shù)字成礦帶，力爭實現(xiàn)地質(zhì)找礦信息透明立體表達(dá),。那段時間,，他們住在辦公室，沒有睡過一個囫圇覺,，有了新想法新思路就第一時間跑到電腦前輸入數(shù)據(jù),，逐一論證。
團隊成員感慨地說：“尋找技術(shù)路徑時,，大家真是全身心投入到項目中,。還好，功夫不負(fù)有心人,，大家的努力是值得的,。”經(jīng)過近百次的驗證,，團隊通過數(shù)據(jù)降維,、分類提取多源找礦信息，選定了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、集成學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)組合的技術(shù)路徑,，開展典型礦床中各數(shù)據(jù)之間的監(jiān)督學(xué)習(xí)，分析數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,，建立起具有代表性的數(shù)字找礦模型,，探索形成了大數(shù)據(jù)智能找礦預(yù)測技術(shù)方法。
步步為營筑“棋勢”
付出終有回報,，努力總有收獲,。經(jīng)過智能找礦團隊14個月的潛心鉆研，構(gòu)建了多寶山-黑河數(shù)字成礦帶,，探索了建庫方法,，建立了三維場景，開發(fā)了軟件系統(tǒng),，研究了預(yù)測流程,，有力支撐了重點勘查區(qū)資源潛力評價。
構(gòu)建多寶山-黑河數(shù)字成礦帶,。智能找礦團隊通過整理近40年來的公開地質(zhì)數(shù)據(jù)和文獻資料,，應(yīng)用GIS技術(shù)手段，構(gòu)建了多寶山-黑河數(shù)字成礦帶,。數(shù)據(jù)庫包含地形地理,、基礎(chǔ)地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理,、礦產(chǎn)數(shù)據(jù),、遙感數(shù)據(jù)、報告及文獻7個方面內(nèi)容,，數(shù)據(jù)庫采用了統(tǒng)一的文件組織和數(shù)據(jù)屬性字段，數(shù)據(jù)量10.4GB,，屬性記錄25萬條,。
探索建庫方法。在數(shù)據(jù)庫建立過程中,，智能找礦團隊系統(tǒng)規(guī)范數(shù)據(jù)的組織形式,、屬性結(jié)構(gòu)，并對數(shù)據(jù)的分層存儲制定了規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn),，實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織,、文件分層、屬性指標(biāo),、屬性字段,、文件格式五個統(tǒng)一。在應(yīng)用過程中,，團隊還總結(jié)探索出一套從資料收集,、文件組織、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化,、數(shù)據(jù)清洗的建庫流程和技術(shù)方法,。
建立多寶山-黑河一帶的三維場景。智能找礦團隊依托ArcSense軟件,，深化利用已建立的數(shù)字成礦帶,，再現(xiàn)多寶山-黑河的三維場景，同時疊加了地物化遙數(shù)據(jù),，成功實現(xiàn)了數(shù)據(jù)立體存儲和表達(dá),。
開發(fā)出用于智能找礦預(yù)測的輔助軟件系統(tǒng)（GeoAI）。智能找礦團隊采用python作為開發(fā)語言,，利用sklearn庫進行機器學(xué)習(xí),。該系統(tǒng)具有常見矢量數(shù)據(jù)讀取、屬性數(shù)據(jù)處理,、算法模型,、模型訓(xùn)練、分析評測和圖像處理等五大功能,，既能有效對數(shù)據(jù)的補充,、異常值查證、數(shù)據(jù)量綱變換等預(yù)處理，又能快速制作直方圖,、散點圖等插圖,，還能支持機器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練、評價,、預(yù)測,、再學(xué)習(xí)，實現(xiàn)評價結(jié)果圖形化顯示的清晰化精準(zhǔn)化,。
研究出通過地質(zhì)數(shù)據(jù)實施智能預(yù)測的流程,。智能找礦團隊深入總結(jié)研究區(qū)內(nèi)礦床成礦特征，歸納出與成礦相關(guān)的地質(zhì)體,、構(gòu)造,、地球化學(xué)、地球物理,、遙感和地形六大要素,。針對不同要素和表達(dá)方式提取相關(guān)數(shù)據(jù)，智能找礦團隊利用GIS軟件,，通過網(wǎng)格單元法,，建立用于多寶山-黑河一帶大數(shù)據(jù)智能預(yù)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其網(wǎng)格數(shù)據(jù)高達(dá)153萬余條,。團隊利用自制研發(fā)的GEOAI軟件對要素信息提取和數(shù)據(jù)實施預(yù)處理,，確保數(shù)據(jù)滿足機器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)要求。通過多個預(yù)測方法實驗,，團隊研究得出采用回歸算法中的層次感知（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）法進行數(shù)據(jù)訓(xùn)練和預(yù)測,。實驗結(jié)果表明，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高達(dá)98.9%,。
探索是穿越迷霧的燈塔,，是解答謎題的鑰匙。哈爾濱中心將繼續(xù)加大在大數(shù)據(jù)智能找礦預(yù)測領(lǐng)域人力,、物力,、財力的投入力度，用實際行動助力新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動,。
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