基于大规模预训练模型的地质矿物属性识别方法及应用

地球科学的研究成果通常记录在技术报告、期刊论文、书籍等文献中,但许多详细的地球科学报告未被使用,这为信息提取提供了机遇。为此,我们提出了一种名为GMNER(Geological Minerals named entity recognize,MNER)的深度神经网络模型,用于识别和提取矿物类型、地质构造、岩石与地质时间等关键信息。与传统方法不同,本次采用了大规模预训练模型BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers,BERT)和深度神经网络来捕捉上下文信息,并结合条件随机场(Conditional random field,CRF)以获得准确结果。实验结果表明,MNER模型在中文地质文献中表现出色,平均精确度为0.8984,平均召回率0.9227,平均F1分数0.9104。研究不仅为自动矿物信息提取提供了新途径,也有望促进矿产资源管理和可持续利用。

新疆镜儿泉伟晶岩型锂矿岩矿光谱特征分析

伟晶岩型锂矿分布广且资源量大,是我国当前主要工业应用类型。新疆镜儿泉锂矿是东天山造山带最大的伟晶岩矿床,具有巨大的稀有金属找矿潜力。本文以镜儿泉锂矿为例,利用便携式地物光谱仪采集光谱反射率数据,对典型岩石及矿物样品进行波谱测试与分析,揭示花岗岩、含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩、锂辉石和锂云母等岩石矿物的光谱特征,分析典型手标本及其镜下显微特征,并对国内典型矿床岩矿光谱开展对比分析研究。结果表明:1 913 nm波谱可以作为含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩、花岗岩和白云母、锂云母和锂辉石光谱特征的区分特征关键波段,是含矿和不含矿的一个光谱指示波段。通过对比分析新疆阿尔金地区、西昆仑大红柳滩地区和四川甲基卡地区的伟晶岩型锂矿光谱特征,其光谱特征大致相同,吸收位置有1~4 nm的差异。本研究为今后开展伟晶岩型锂矿的遥感调查评价奠定了理论基础。

基于深度学习的花岗伟晶岩型锂铍矿物识别研究

虽然遥感技术在大宗型金属矿产资源勘查方面取得了非常卓越的成效,但将其应用于稀有金属矿物提取的成果较少,尤其是对硬岩型锂铍矿物识别,主要受光谱分辨率、含矿岩体与围岩物性差异小、锂铍矿物光谱区分差异小等因素限制。为此,本研究通过野外采集含锂铍矿物伟晶岩和围岩样品并测量其光谱数据,使用光谱增强技术凸显光谱特征,对比分析特征吸收参数相似度模型和深度神经网络模型对矿物识别精度的影响。结果表明:(1)结合包络线去除和混合高斯模型提取的光谱吸收特征参数更简洁且具有更强的地质内涵;(2)光谱增强技术可提高模型识别精度,对比原始光谱,基于对数一阶导数光谱构建的模型的总体精度提高了0.05;(3)从总体精度看,深度卷积神经网络(总体精度=0.78)比浅层网络模型(反向传播模型总体精度=0.55和极限学习机模型总体精度=0.73)能够取得更好的效果。因此,结合高光谱技术和深度学习能够有效快速地识别花岗伟晶岩型矿物,为航空-航天成像高光谱影像直接提取锂铍矿物提供科学依据。

基于高光谱对花岗岩中长石含量测定研究

长石是地表岩石最主要的造岩矿物。为研究光谱分辨率及颗粒尺度对长石含量预测的影响,测定由石英、钾长石及斜长石粉末混合成的模拟花岗岩光谱信息。采用高斯响应函数重采样法,进行多光谱变换后,使用随机森林、支持向量机及极端梯度提升建模,得到钾长石及斜长石含量反演的最佳光谱宽度分别是10 nm和30 nm。依次去除矿物粒径较小样本,建模反演可得斜长石和钾长石的平均决定系数(M),分别增加0.25与0.26,表明岩石中矿物颗粒尺度越大,矿物反演精度越高。研究结论可得,基于可见光-近红外波段信息反演岩石中矿物含量。据获得的长石含量反演最佳波段宽度及颗粒尺度,为设计合适高光谱传感器进行大范围地表岩石组分检测提供参考。

干旱区生态资产遥感定量评估模型研究

生态系统服务经济价值的定量评估理论和方法研究是建立生态资产定量评估体系的基础,是干旱区经济可持续发展的必然要求。在3S技术的支持下,利用地面LandsatTM数据、中巴卫星数据、气象数据和MODIS数据,以及地表覆盖类型和野外测定观测数据等生态参数,在传统生态学生态资产单位面积价值研究的基础上建立了基于遥感定量测量的生态资产价值评估模型,以2003年的昌吉州为例,对生态资产的价值进行了评估,并编制了生态资产空间分布图,分析了其空间分布特征,结果表明昌吉州生态系统2003年的生态资产总价值为1778.93亿元人民币,生态资产的分布具有从高山向平原、从绿洲向荒漠逐渐减少的趋势,具有和干旱区植被地带性分布一致的特征。测量结果可以更加客观地反映干旱区生态资产及其空间分布的现实情况,为今后开展相关研究奠定了良好的基础。

新疆湿地资源时空变异研究

新疆地区是中国西北最干旱的地区 ,湿地分布最少的区域之一。新疆湿地资源以天然湿地为主 ,按湿地特征分为南疆和北疆两大区 ,由于南疆和北疆所处的地理位置不同 ,水文条件的差异 ,人类活动的影响程度不同 ,其湿地在空间分布结构、资源类型等方面表现出不同变化特点。本文利用遥感和地理信息系统技术方法对新疆湿地类型、资源现状进行研究 ,再利用GIS的空间分析功能 ,对新疆湿地资源动态变化及时空分布特征进行分析研究。

中亚地区典型矿床的特征提取技术及预测方法

以巴尔喀什-准噶尔成矿带为研究区域,分析中亚大型矿集区成矿地质条件,结合地质矿产、地球物理、地球化学和信息科学等信息数据及野外调查成果,选择2个典型矿床,从构造域、沉积域、火成岩、重力与航磁等特征,构建数据驱动与知识驱动的时空坐标,以铜矿为主要矿床类型,以中比例尺为主要研究尺度,建立多元信息综合识别组合标志,结合空间数据分析技术,以ArcGIS为平台,集成相关的各种信息,建立中亚跨境成矿带铜矿床提取技术及成矿预测体系,将各单要素类计算结果与已有矿床的整合产生新的要素类,利用空间分析模型进行计算,将研究区分为潜在高聚区、潜在聚集区、高预测区、预测区和未定区5个类别,形成不同的预测分类集合,得到整个研究区的预测结果,通过实地验证分析,预测结果得出新疆两处潜在聚集区,其中伊犁地区的潜在聚集区有阿希金矿验证;天山北坡的潜在聚集区主要在依连哈比尔尕山北坡,基本与实地情况符合。通过理论研究到技术方法的实现,为境内寻找铜矿床提供了启示。

基于RS和GIS技术下城镇空间变化分析及应用研究

城镇空间变化分析 ,是城镇发展趋势分析的基础 ,对城镇远景规划有十分重要的指导作用。它也是区域生态环境演变调控研究的重点内容和基础内容。本文将引用RS和GIS技术方法对城镇空间变化进行研究。其基本思路是 ,利用RS的TM卫片数据进行宏观监测 ,再利用GIS的空间分析功能 ,方便地进行城镇分布状况和迁移变化的空间分析与评价。该技术方法已被成功地应用于新疆城镇分布状况及动态变化研究项目中 ,收到较好效果。

北疆棉花精准种植施肥指标量试验研究

建立在试验地土壤背景数据库的基础之上,将不同空间单元(时间空间和地理空间)的产量数据与其他多层数据叠合分析,以棉花生长模型、棉花营养平衡施肥专家系统为支持,提出了北疆棉花精准施肥的指标。采用精准施肥指标的试验结果表明:(1)与全部化肥一次足量深施比,667m2平均节约化肥费用22.5元,667m2增产10%左右;(2)与化肥和有机肥全部作基肥深施相比,前者比后者667m2平均节约化肥成本36元,籽棉增产10%-15%;(3)用滴灌专用肥进行的灌溉施肥,氮的利用率在70%左右,磷的利用率在31%-34%左右。这一结果基本接近国际水平(75%和35%)。

新疆大型蛭石矿床综合成矿模式及找矿指示意义

新疆尉犁且干布拉克蛭石矿床是中国最大、世界上为数不多的超大型蛭石矿床之一。通过与世界同类矿床对比研究发现,尉犁且干布拉克超大型蛭石矿床无论是含矿杂岩体的岩石组合类型,还是形成的矿物系列都与世界同类矿床不尽一致,世界上产有超大型蛭石矿床的杂岩体均发育有典型的过碱性岩类,如霓霞岩、磷霞岩、霞石正长岩类等,但且干布拉克杂岩体不含典型的过碱性岩类,矿床与富碱质超基性岩-碳酸岩有关。本文通过野外和室内研究,对含矿杂岩体的区域地质背景、岩体地质及含矿性特征、岩石化学、微量元素、稀土元素、稳定和放射性同位素进行研究,进而建立该矿床的成岩成矿模式,即地幔交代、裂谷作用、岩浆活动、热液蚀变和表生作用,对进一步在塔里木周边寻找和研究该类矿床具有理论指导与实践价值。

大型矿集区的预测方法应用--以巴尔喀什准噶尔成矿带为例

以中亚环巴尔喀什成矿带为典型研究区域,结合地质矿产、地球物理、地球化学和信息科学等信息数据及野外调查成果,以斑岩铜矿为主要矿床类型,以中比例尺对新疆及邻区的跨境巴尔喀什-准噶尔成矿带的含矿潜力进行整体研究.分析中亚大型矿集区成矿地质条件,总结研究区斑岩铜矿成矿规律,建立多元信息综合识别标志及矿床模型.结合空间数据分析技术,以ArcGIS为平台,建立中亚跨境成矿带主、客观模型整合的大型矿集区预测系统,得出中亚成矿带矿集区预测分布图,通过理论研究到技术方法的实现,为境内寻找大型矿集区奠定基础.

天山矿产资源开发与生态环境变化响应

以天山硫磺沟矿区为典型研究区域,结合多时相遥感数据及野外调查成果,分析研究区内矿区分布、开发和环境变换间的响应关系.利用不同时相及空间分辨率的遥感数据,提取生态环境时空变化信息,结合GIS空间技术对矿区的矿产开发与土地利用变化进行分析,建立了1975—2004年间矿区环境变化定量分析模型.针对矿山开发对植被的影响,分析了30年间矿山环境下植被生长状况,探讨了研究区矿产开发对自然环境系统影响的过程、机制及危害.应用空间(地学)统计分析方法,对矿产开发引起的环境问题进行分析,绘制了矿产开发引起生态环境问题的危害程度、分布范围等专题图,并提出了相应的防治措施与对策.

天山北坡生态资产的动态评估及人类活动响应

在国内外有关生态资产评估研究的基础上,应用遥感技术、全球定位系统、地理信息系统技术对天山北坡的生态资产进行了评估,通过模型计算出1990、1995、2003、2008年研究区的生态资产量,分析了天山北坡生态资产的时空分布特征及其变化。结果表明:1990-2003年期间生态资产总量上升了20.7%;2008年生态资产总量比1990年上升了24%,生态资产分布的区域性差异较大,西部的发展速度大于东部,由南向北递减,与植被的地带性分布梯度基本一致;影响天山北坡生态资产发展的因素是气候因子和人类的干预,气候的变暖更促进了植被的生长,提高了生态资产单位面积的价值,国家推行的退耕还林、还草政策虽保护和发展了生态资产,但经济的快速发展增大了对自然资源的需求,在一定程度上加大了对生态环境的利益索取。

新疆地区近10年来土地利用变化时空特征与动因分析

通过利用遥感、地理信息系统等技术方法,获取了新疆地区20世纪80年代末到90年代末的土地利用变化时空数据,并对其变化过程进行了分析,揭示了近10年来新疆土地利用变化的时空特征。结果显示:新疆地区近10年来耕地总面积增加明显;草地总面积减少明显;城乡工矿居民用地扩张显著;林地、水域面积有所增加;未利用土地各种类型面积有增有减,其中沙地面积平均每年扩大84.5km2,其扩展速率比20世纪50至70年代下降了一半,新疆局部荒漠地区生态环境有所改善。新疆地区耕地面积的普遍开垦扩大与撂荒弃耕现象并存,使得新疆绝大部分地区成为20世纪90年代中国土地利用变化区划中“西北农田开垦与撂荒交错区[1]”的重要部分,农田的开垦与撂荒成为新疆地区土地利用变化的显著时空特征。政策、经济及气候变化是导致新疆地区土地利用动态变化的主要原因。

东天山东戈壁钼矿床辉钼矿Re-Os年龄及印支期成矿事件

东戈壁超大型钼矿床位于新疆境内的东天山觉罗塔格成矿带。8件辉钼矿样品Re-Os同位素年龄介于228.7±2.7Ma～241.7±0.9Ma,等时线年龄为231.9±6.5Ma(95%置信度,MSWD=0.71),加权平均年龄为238.5±3.7Ma(95%置信度,MSWD=5.8)。其中,最小的辉钼矿Re-Os年龄与矿区内斑状花岗岩年龄(227.6±1.3Ma)一致,表明成岩和成矿作用发生在三叠纪。7件辉钼矿样品Re含量为26.51×10-6～91.34×10-6,指示成矿物质主要来自古生代增生作用形成的不成熟大陆壳。已有成矿年龄显示了印支期成矿事件在东天山地区非常显著,发生于大陆碰撞造山体制。

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.

区域尺度绿洲稳定性评价

论文在区域尺度上,探讨了绿洲稳定性的内涵,并以新疆三工河流域绿洲为例,从绿洲所处的地理位置、绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用等方面评价了绿洲的区域稳定性。结果表明:①冲洪积扇型绿洲稳定性最高,其次是位于地下水溢出带下方的冲积平原型绿洲,稳定性最差的是湖滨三角洲或散流干三角洲上发育的绿洲;②绿洲的冷岛效应和植被指数可较好地表征绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用和评价绿洲的区域稳定性的时间变化。绿洲规模的扩大及绿洲水分和植被的增加将加强绿洲的冷岛效应,提高绿洲的稳定性;归一化差异植被指数增加,表明绿洲内植被覆盖密度增大和植物生物量提高,绿洲的稳定性增强。

干旱区生态资产定量评估的技术体系

生态资产是生态系统生物资源直接价值及其生态服务功能价值的总和,干旱区支撑资源开发的生态环境相对比较脆弱,对生态资产价值进行评估是将其纳入社会与市场经济体系、引起社会对生态环境建设高度重视的必要条件。本文在评述了国内外有关生态资产评估研究进展的基础上,应用遥感技术、全球定位系统、地理信息系统(3S技术)对生态资产价值评估的技术方法进行了分析,然后根据干旱区生态资产测量的特征,建立了基于遥感的生态资产价值评估模型,同时提出了基于定量遥感的生态资产测量技术体系的主要内容和实现过程,为全面开展生态资产测量进行了初步的探索研究。

世界伟晶岩型锂矿床地质研究进展

稀有金属伟晶岩主要分为LCT(Li-Cs-Ta)型和NYF(Nb-Y-F)型,其中LCT型伟晶岩是全球重要锂矿来源。本文分析了全球伟晶岩型锂矿床的地质勘查和研究成果,简要介绍了各大陆代表性伟晶岩型锂矿床,发现锂矿空间分布不均匀,成矿时间具有多期性和阶段性,成矿事件主要发生在汇聚造山作用的晚期,伴随超大陆汇聚事件。LCT型伟晶岩富含挥发分,与后碰撞S型花岗岩密切相关,多产于中高级变质岩区,就位深度较大,多沿断裂构造贯入。

BP神经网络和SVM在矿山环境评价中的应用分析

矿山环境的影响因素多样,定量评价过程易受人为因素干预。BP神经网络与SVM算法能够自动模拟各因子间的非线性关系。首次将其引入到矿山环境评价中,选取160个单元作为训练样本,以自然地理、基础地质、开发占地及地质环境等4个大类的14个变量指标为输入向量,以单元评价得分为输出向量,分别建立BP神经网络与SVM矿山环境评价模型。结果表明:两种模型均能满足矿山环境评价的精度要求;SVM模型收敛速度较BP神经网络快,MSE小于BP神经网络,更适合矿山环境评价工作;将定量模型应用于研究区,评价得分划分为4个级别,与定性评价结果一致,为矿山环境评价工作提供了新思路。