MAPGIS在地質(zhì)填圖及化探數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

張 釗,韋龍明,陳三明,張少琴,陸 葉,馮經(jīng)平

(桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,廣西桂林 541004)

0 前言

MAPGIS地理信息系統(tǒng)是武漢中地信息工程有限公司研制的,具有自主版權(quán)的大型基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái),是集數(shù)字制圖,數(shù)據(jù)庫(kù)管理,以及空間分析為一體的空間地理信息系統(tǒng)。目前,它已廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、測(cè)繪、土地管理、地質(zhì)勘查、資源管理、旅游、環(huán)境交通等領(lǐng)域,并已成為我國(guó)各領(lǐng)域數(shù)字化建設(shè)的首選軟件。在地質(zhì)找礦方面,該系統(tǒng)在提升地質(zhì)勘查技術(shù)手段上發(fā)揮了積極重要作用,大大提高了地質(zhì)工作人員的工作效率,保證了空間數(shù)據(jù)的精確性。

作者在本文中,分別就MAPGIS在地質(zhì)填圖和地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)處理部份的應(yīng)用,做了簡(jiǎn)要分析和介紹,以期和大家作共同的探討和學(xué)習(xí)上的交流。

1 地質(zhì)填圖中的應(yīng)用

地質(zhì)填圖在地質(zhì)找礦中是一項(xiàng)必不可少的工作,也是最基本的找礦方法[1]。在地質(zhì)填圖野外踏勘過(guò)程中,必需對(duì)地質(zhì)觀察點(diǎn)進(jìn)行GPS定位和詳細(xì)描述,然后將這些地質(zhì)觀察點(diǎn)投影到已經(jīng)矢量好的地形圖上,進(jìn)行地質(zhì)勾繪填圖。下面就如何利用MAPGIS將地質(zhì)觀察點(diǎn)投影到矢量好的地形圖上,并進(jìn)行屬性顯示做簡(jiǎn)要的分析和介紹。

1.1 GPS點(diǎn)位文件生成

要將包含點(diǎn)位坐標(biāo)信息的成批文本數(shù)據(jù),填加到在MAPGIS已經(jīng)矢量化的地形圖上,或?qū)⑦@些坐標(biāo)點(diǎn)直接繪制成圖,“用戶文件投影轉(zhuǎn)換”就是為實(shí)現(xiàn)這些功能而設(shè)計(jì)的。

一般將GPS點(diǎn)位數(shù)據(jù)和點(diǎn)性信息存放在EXCEL文件中,首先我們將其轉(zhuǎn)換為文本文件,然后通過(guò)編輯菜單下的替換功能,將各數(shù)據(jù)列用逗號(hào)隔開(如圖1所示)。

圖1 地質(zhì)觀察點(diǎn)文本文件Fig.1 The text document of geology viewpo int

在“投影變換”子系統(tǒng)中的“投影轉(zhuǎn)換”菜單中,選取“用戶文件投影轉(zhuǎn)換”子菜單項(xiàng),彈出“用戶數(shù)據(jù)點(diǎn)文件投影轉(zhuǎn)換”界面(見下頁(yè)圖2):

(1)首先從中打開文本文件,根據(jù)文本信息指定數(shù)據(jù)的起始位置。由于文本的第一行屬于不需要轉(zhuǎn)換的點(diǎn)位屬性字段,我們選取第二行作為數(shù)據(jù)的起始位置。

圖2 用戶文件投影轉(zhuǎn)換界面和分隔符設(shè)置界面Fig.2 The transformation interface of user document projection and seperating character establishment

(2)然后根據(jù)具體情況,對(duì)用戶投影參數(shù)和結(jié)果投影參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,并選擇“按指定分隔符”的讀取方式。在彈出的設(shè)置分隔符對(duì)話框中設(shè)置分隔符,生成圖形的屬性結(jié)構(gòu),單擊“確定”按鈕,返回用戶文件投影轉(zhuǎn)換窗口。

(3)根據(jù)文本信息,設(shè)置X(經(jīng)度坐標(biāo))和Y(緯度坐標(biāo))的位置和點(diǎn)圖元參數(shù),最后雙擊“投影變換”。

如果用戶投影參數(shù)和目的投影參數(shù)設(shè)置相同,勾選“不需要投影”,雙擊“數(shù)據(jù)生成”,保存生成的點(diǎn)文件(.wt)即可,生成GPS點(diǎn)位投影文件。此時(shí)在點(diǎn)文件中,具有了MAPGIS內(nèi)部的屬性結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的屬性信息。

需要注意的是:

(1)在設(shè)置用戶投影參數(shù)時(shí),如果采集的點(diǎn)位為經(jīng)緯度,以度為單位,則選擇的“坐標(biāo)系類型”和“坐標(biāo)單位”分別為“地理坐標(biāo)系”和“度”。

(2)如果文本文件中存放的是從地形圖中采集的千米網(wǎng)值,相應(yīng)的“坐標(biāo)系類型”和“坐標(biāo)單位”則分別選擇為“投影平面直角坐標(biāo)系”和“米”,比例尺分母設(shè)為“1”[2]。

(3)在設(shè)置結(jié)果投影參數(shù)時(shí),由于MAPGIS坐標(biāo)系中的坐標(biāo)單位為“mm”,而高斯克呂格坐標(biāo)系中的單位為“m”,所以在輸入比例尺時(shí)要注意對(duì)應(yīng)[2～4]。

(4)而在設(shè)置分隔符的時(shí)候,要正確設(shè)置點(diǎn)位屬性的數(shù)據(jù)類型、小數(shù)位數(shù)以及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,以免造成點(diǎn)文件投影失敗或?qū)傩孕畔@示不完全[5～9]。

1.2 GPS點(diǎn)位的投影顯示和屬性標(biāo)注

將包含點(diǎn)位坐標(biāo)信息的成批文本數(shù)據(jù),填加到已經(jīng)矢量好的地圖中,必須打開矢量化地形圖所建工程文件(＊.MPJ),在工程管理窗口,單擊右鍵選中“添加項(xiàng)目”,找到生成的GPS點(diǎn)位文件選中并打開,GPS點(diǎn)便顯示在矢量化好的地圖上。

僅僅顯示落點(diǎn)還不能滿足地質(zhì)填圖的需要,接著要使點(diǎn)位文件處于當(dāng)前編輯狀態(tài)。即在“點(diǎn)編輯”菜單下選中“根據(jù)屬性標(biāo)注釋”,然后在屬性提取對(duì)話框的“標(biāo)注域名”中,選擇“點(diǎn)性”,點(diǎn)擊“確定”按鈕退出。返回到MAPGIS編輯子系統(tǒng)界面,這樣點(diǎn)號(hào)和點(diǎn)性信息就都標(biāo)注在了點(diǎn)位旁邊[6～8]。

由于地質(zhì)觀察點(diǎn)編號(hào)一般隨著踏勘路線遞增,這樣踏勘路線及工作區(qū)的一些基本地質(zhì)特征,在地圖上就一目了然。結(jié)合矢量過(guò)的等高線和點(diǎn)位地質(zhì)屬性數(shù)據(jù),為運(yùn)用V字型法勾繪地質(zhì)界線并進(jìn)行地質(zhì)填圖提供了依據(jù),從而大大方便了地質(zhì)填圖。

如果因?yàn)辄c(diǎn)位密集,造成因點(diǎn)位信息疊加而難以辨認(rèn)時(shí),可以選中該點(diǎn),點(diǎn)擊在工具欄中“屬性查詢”按鈕,彈出屬性信息對(duì)話框,該點(diǎn)的屬性信息就會(huì)直觀明了地顯示出來(lái),并且可以對(duì)其進(jìn)行編輯保存,避免了因某個(gè)點(diǎn)位屬性信息出錯(cuò)而返工的可能。

2 生成地球化學(xué)異常分布圖

元素地球化學(xué)異常分布圖是地球化學(xué)探礦最為直觀的基礎(chǔ)圖件之一,其分布特征是礦(化)體(特別是隱伏礦)在地表的直接表現(xiàn)形式,也是地球化學(xué)找礦的主要成果[10]。可以發(fā)現(xiàn),地球化學(xué)異常是地球化學(xué)找礦的直接目標(biāo),為圈定礦致異常確定找礦靶區(qū)提供依據(jù)。

2.1 生成元素地球化學(xué)異常分布圖

地球化學(xué)異常分布圖,是在原始化探數(shù)據(jù)確定背景值和異常下限后的基礎(chǔ)上,通過(guò)“DT M分析”模塊生成的。數(shù)字地形模型簡(jiǎn)稱DT M,數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式為:Z=f(x,y)。它為各種地形特征和專題屬性的定量分析,以及不同類型專題圖的自動(dòng)繪制提供了基本數(shù)據(jù)。在專題圖上,第三維不一定代表高程,還可能代表專題圖的量測(cè)值,例如:溫度、降水、重力等地面特征信息[3]。如果利用DT M模型生成元素地球化學(xué)異常分布圖,第三維則代表地球化學(xué)元素的含量值。具體步驟見流程圖,如圖3所示。

圖3 綜合異常分布生成流程圖Fig.3 The flow chart of the comprehensive anomalies distributes

首先,將采樣點(diǎn)坐標(biāo)和各元素含量異常值保存為文本文件格式,然后對(duì)其進(jìn)行投影變換,生成點(diǎn)位投影文件。這些步驟在前面已經(jīng)介紹過(guò),在此不再贅述。

下面,以繪制某一元素地球化學(xué)異常分布圖為例,進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和介紹。

(1)先進(jìn)入“DT M分析”模塊,打開數(shù)據(jù)點(diǎn)文件,在“點(diǎn)線處理”菜單下選擇“線數(shù)據(jù)高程點(diǎn)提取”,設(shè)置提點(diǎn)方式并選取高程屬性。

(2)在“GRD模型”下拉中單擊“離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化”,根據(jù)需要修改網(wǎng)格參數(shù)調(diào)整網(wǎng)格疏密程度,選擇網(wǎng)格化方法,通過(guò)“文件換名”將離散數(shù)據(jù)(＊wl)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格數(shù)據(jù)(＊grd)并保存。

(3)打開生成的網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件,通過(guò)“平面等值線的繪制”命令,勾選“等值線套區(qū)”并分別對(duì)等值層的起始值、終止值、步長(zhǎng)值、線參數(shù)和等值線光滑度,以及制圖注記等項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置,點(diǎn)擊“確定”按鈕即可顯示元素地球化學(xué)異常分布圖,結(jié)果如圖4所示。

(4)最后,對(duì)生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存[10～12]。

圖4 元素地球化學(xué)異常分布圖Fig.4 Anomaly distribution map of element geochemical

在設(shè)置等值層時(shí),起始值的確定一般要反映出等值線的最小值,對(duì)于不需要表示或需要特殊表示的等值層,可分別通過(guò)“刪除一層”和“添加一層”的命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,在設(shè)置等值線參數(shù)時(shí),勾選“等值線套區(qū)”與否,要視具體情況而定。如果僅需對(duì)單元素異常分布情況進(jìn)行分析顯示,則可勾選該項(xiàng);若對(duì)多個(gè)元素的異常分布進(jìn)行疊加綜合分析時(shí),為了清楚各元素異常分布的套合情況,則不能勾選“等值線套區(qū)”。

2.2 生成地球化學(xué)綜合異常分布圖

依照上述生成元素地球化學(xué)異常分布圖的步驟,可依次生成與其它成礦相關(guān)元素的地球化學(xué)異常分布圖,并保存生成的相關(guān)點(diǎn)、線文件;然后在MAPGIS編輯子系統(tǒng)創(chuàng)建工程,并在工程管理器窗口依次添加各元素的地球化學(xué)異常分布圖等相關(guān)文件;最后點(diǎn)擊窗口中“1∶1”按鈕,在窗口位置便可看到各元素地球化學(xué)等值線圖疊加在一起,形成地球化學(xué)綜合異常分布圖。

由元素地球化學(xué)綜合異常圖,可以很直觀地觀察到各成礦元素的富集范圍,規(guī)律以及套合情況。在工程管理器窗口添加對(duì)應(yīng)地質(zhì)圖的相關(guān)文件,使地球化學(xué)綜合異常分布圖疊加到地質(zhì)圖上,顯示以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息與地球化學(xué)信息快速套合。如此以來(lái),各元素富集分布特征與地層、構(gòu)造、巖漿巖等一些基本地質(zhì)特征的空間位置關(guān)系便清楚可見,為地球化學(xué)異常分布的解釋評(píng)價(jià),圈定礦化異常,以及后期找礦提供了方便和依據(jù)[13～14]。

3 結(jié)語(yǔ)

作者在本文中,僅對(duì)MAPGIS在地質(zhì)填圖及化探數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要闡述,它克服了傳統(tǒng)方法耗時(shí)長(zhǎng),精度低等不足,大大提高了工作效率,把地質(zhì)工作人員從繁重的數(shù)據(jù)處理,和重復(fù)性工作中解放出來(lái)。相信隨著MAPGIS地理信息系統(tǒng)在地勘單位的普及推廣,其優(yōu)勢(shì)也將日益顯現(xiàn)出來(lái)。

[1] 侯德義.找礦勘探地質(zhì)學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1983.

[2] 張桂林,馮佐海,文鴻雁,等.基于3S技術(shù)數(shù)字化地質(zhì)填圖新方法[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[3] 吳信才.MAPGIS地理信息系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[4] 董鈞祥,李光祥,劉毅,等.實(shí)用地理信息系統(tǒng)教程[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2007.

[5] 鄭貴州,吳信才.MAPGIS圖層在地圖數(shù)據(jù)處理和管理中的作用[J].測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào),2000,17(3):216.

[6] 楊志勇.利用編制地質(zhì)圖的一些技巧[J].貴州地質(zhì),2003,20(2):126.

[7] 姚銳,莊大方,戴塔根,等.淺談GIS在地質(zhì)制圖中的應(yīng)用[J].地質(zhì)與勘探,2001,37(6):55.

[8] 賀奮琴,何政偉,尹建忠.基于MAPGIS數(shù)字化地形圖的技術(shù)應(yīng)用[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2003,25(3):372.

[9] 黎華,崔振昂,李方林.Mapgis在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2003,25(1):50.

[10]黃建村,黃俊平.MAPGIS在化探數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].江西測(cè)繪,2005:12.

[11]何明華.MAPGIS數(shù)字高程模擬系統(tǒng)在化探數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].礦山測(cè)量,2005,(2):13.

[12]敖文波,周蒂,胡光道.MAPGIS下的重磁數(shù)據(jù)直接成圖的實(shí)現(xiàn)及意義[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2001,23(3):281.

[13]袁義生,劉應(yīng)忠,羅明學(xué),等.應(yīng)用MAPGIS制作地球化學(xué)圖單元素異常圖及綜合異常圖[J].貴州地質(zhì),2007,24(4):156.

[14]吳塹虹.利用GIS編制礦產(chǎn)預(yù)測(cè)圖[J].地質(zhì)與勘探,2000,36(3):48.