淺談GIS在古生物地層學中的應用

摘 要:地理信息系統，即GIS一直是研究地質學的重要方法和手段，古生物化石也是地質學中最可靠的證據，利用GIS處理古生物化石資料已經越來越成熟。本文主要主要從三個方面探討GIS在古生物地層學中的應用與前景。

關鍵詞:GIS古生物古生物地理學資料處理地質繪圖

中圖分類號:P53文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0125-01

GIS是地理信息系統(Geographic Information System)的簡稱，它是在計算機硬件和軟件的支持下，運用計算機科學和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供規劃、管理、決策和研究所需的空間信息的系統(武法東和付宗堂，2001)。它是用于管理和決策過程的計算機系統，是空間科學和地球科學之間的交叉學科(鄔倫和劉瑜，2001)。

雖然GIS是一門多學科綜合的邊緣學科，但其核心是計算機科學，基本技術是數據庫、圖形學和空間分析。在當前信息時代，GIS在理論上與應用上均處于一個快速發展的時期，地理信息已成為信息時代重要的組成部分之一，GIS正在深入到各行各業之中成為人們生產生活、學習與工作的得力工具，并且應用于許多學科，甚至與許多學科交叉形成子學科。本文重點探討GIS在古生物地層學中的應用。

GIS在古生物地層學這門學科中的應用主要有三個方面，一是利用GIS實現古生物資料的微機自動處理;二是將地理信息系統與古生物地層學結合形成的古生物地理學;三是GIS在地質類專業繪圖中的應用。

1 利用GIS處理古生物資料

古生物學的研究對象是化石，古生物資料的計算機信息化管理是當今古生物學發展的重要方向之一。地質研究人員在長期的工作實踐中，針對不同的化石生物種類，總結出了大量的分類方案，但要依據一定的分類方案檢索出所需要的，一直是一項較為繁重的工作。此外，如何在分類方案中提供古生物的特性即:時間性與地域性，并能以圖表形式展現出來成為一項難題，而GIS技術為這一目標的實現提供了可能。

GIS，是一個能夠存儲、分析和處理海量地理信息數據的計算機系統。它對于帶有地理位置屬性的數據處理有很好的解決方案，能夠提供基于空間地理位置和屬性的可視化查詢。

下文以利用GIS建立四射珊瑚的分類信息系統為例，闡述如何利用GIS實現古生物資料的微機自動處理。

四射珊瑚的分類信息系統數據分圖形數據與文件數據。圖形數據為地理圖、珊瑚化石標本橫剖面圖及珊瑚化石標本縱剖面圖。地理圖以矢量結構形式存于系統的數據庫中;剖面圖以柵格形式以點狀數據的形式疊加于地理圖之上。文件數據反映不同珊瑚的屬性信息，存于屬性數據庫中。系統數據包括65個單體珊瑚化石鑒定組，22個群體珊瑚化石鑒定組，87個鑒定組的330余個常見屬構成屬性數據及每個屬代表的縱剖面結構圖和代表種屬的地理分布圖。屬性數據由鍵盤輸入，地理圖由數字化儀輸入，柵格圖由掃描儀輸入。

利用GIS的空間查詢與分析功能是四射珊瑚分類信息系統區別于常規分類方法的本質特征。可以將四射珊瑚的分類與地理、地史分布直觀化。系統可方便提供查詢不同時刻、不同地理位置珊瑚的屬性特征;同時根據一定的屬性特征可查詢這一屬性特征的單體或群體珊瑚化石的地史及地理分布。系統的空間分析功能可讓用戶依據同一種屬不同時期的地理分布特征，從而研究古氣候變化或古大陸漂移，或依據屬性特征研究珊瑚的變異性。用戶查詢或分析的結果可進行屏幕觀看或以打印。

2 與GIS結合的古生物地理學

古生物地理學是研究地史中生物分布及其演變史的科學。它包括古生物的地理區系及其形成因素，古生物的地理起源、遷移與擴散、孑遺與絕滅等。它是由古生物學與生物地理學相結合而發展起來的一門新興學科，古生物學向它提供古生物在空間和時間上分布的實際資料，生物地理學向它提供研究區系、起源、遷移、擴散的概念與方法，原因與后果。它既為地質學，也為生物學服務。古生物地理學主要根據全球或一定地理區域內的化石生物群面貌，通過研究化石生物群在空間和時間框架內的分布規律，進行古地理和古氣候重建、判斷古板塊位置、分析生物群分布的控制因素等。

達爾文在其《物種起源》巨著中，對生物地理學亦給于高度重視。他寫道:“一切地理分布的主要事實，根據遷移，此后的變異及新類型的繁衍的理論都可以得到解釋。因此我們可以了解水陸障礙不僅在分開各動物省，而且在形成各省中有高度的重要性?！边@就是地質學中將今論古的原則。把現代生物的地理分布看作古生物地理分布的繼續，因為古生物是相的指示者。

將GIS和古生物地層學結合，其研究的思路在于利用地理信息系統建立一個古生物化石數據庫，利用古生物的生態屬性進行古地理重建，特定的古地理環境孕育了特定的生物種類的生態習性，所以特定的生態屬性也就映射了生物生存時的古地理。

研究古生物地理學有三大意義:(1)古生物地理學要建立在活動論的理論基礎上，為論證板塊構造、大陸漂移的歷史服務;(2)古生物地理學要研究古生物區系及其起源、遷移、擴散、孑遺的過程，為演化理論提供依據;(3)古生物地理學要研究古生物分布與礦產形成分布的關系，努力探索它為找礦勘探服務的道路。

3 GIS在地質類專業繪圖中的應用

地質圖形由于專業特性，和其它領域如建筑領域圖形有很大不同，地質體多為不規則形體，界線多由圓滑曲線構成，常用大面積色塊和花紋來表示不同性質的地質體。如不同的巖體，地貌單元，建造，巖性符號類型等。MAPGIS是迄今為止最優的地質圖件繪制軟件，已經被廣泛地用于地質、環境評價、地質災害評估等領域。

綜上所述，GIS，即地理信息系統，在處理古生物資料，地質繪圖，和古生物化石結合還原古地理古環境方面有著重要的作用，有著廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]鄔倫，任伏虎，謝昆青，等.地理信息系統教程.北京:北京大學出版社，1994.

[2]陳民敏，孫志亮，宋之琛，等.古生物信息查詢系統.古生物學報，1996.35(6):766～77.

[3]黃欽華．古生物學與INTERNET.古生物學報.1996 35(6):772～775.

[4]張松梅，張庸.基于GIS的四射珊瑚分類系統.世界地質，1999年3月.

[5]曹玉蓮，劉君.淺談MAPGIS繪制地質圖件.科技信息.

[6]殷鴻福，等.1988:中國古生物地理學.武漢:中國地質大學出版社.

[7]馮增昭.2003:我國古地理學的形成、發展、問題和共識.古地理學報，5(2):129～141.

[8]胡濱.生物古地理信息系統與古地理重建研究—以青藏晚三疊世雙殼類為例.