一種利用MapGIS繪制海岸帶地球化學色斑圖的方法

畢世普，孔祥淮，別 君

（1.國土資源部 海洋油氣資源與環境地質重點實驗室，山東 青島 266071；2.青島海洋地質研究所，山東 青島 266071；3.中國海監北海航空支隊，山東 青島 266033）

一種利用MapGIS繪制海岸帶地球化學色斑圖的方法

畢世普1,2，孔祥淮1,2，別 君3

（1.國土資源部 海洋油氣資源與環境地質重點實驗室，山東 青島 266071；2.青島海洋地質研究所，山東 青島 266071；3.中國海監北海航空支隊，山東 青島 266033）

針對海岸帶潮灘及淺海地區沉積物樣品采集站位呈狹帶狀分布且分散程度高的特點，提出了一種海岸帶沉積物環境地化色斑圖的制作方法，處理的關鍵是將分散的點位轉換為均勻的網格點位，該方法可以為MapGIS編圖人員繪制類似色斑圖提供借鑒。

海岸帶；MapGIS；繪制；地球化學；色斑圖

1 數據處理

數據處理的關鍵是將分散的點位轉換為均勻的網格點位。

1）離散數據網格化。將分散的數據點位按照XYZ的格式存成文本文件，其中X、Y為點位的坐標，Z值為元素的含量。打開MapGIS主界面“空間分析”模塊下“DTM分析”的“離散數據網格化”功能，打開點位的文本文件，進行網格化處理，可以根據需要設置網格化的間距和算法。MapGIS軟件系統網格化算法有4種：距離冪函數反比加權法、Kriging法、稠密數據中值選取法、稠密數據高斯距離權法[4,5]。通過對算法進行對比分析，考慮到海岸帶數據較為稀疏分散且間距不等的特點，采用Kriging法進行網格化。

2）白化網格數據。網格化后的數據是一個矩形陣列，需要利用白化文件將研究區外的數據剔除。白化文件的格式一般為*.bln,根據實際需要設置，如潮間帶采樣數據可以采用岸線和水深線之間的區域設置白化文件，白化的邊界即色斑圖的范圍。目前MapGIS還沒有提供網格數據白化的功能，白化處理可以借助Sufer軟件完成。

3）網格數據點提取。將白化處理后的grd文件轉換成為ASCII的明碼格式，格式為X、Y、Z的形式，可以利用“DTM分析”打開白化后的grd文件，然后“輸出高程數據”，選擇“規則的det文件”保存。再打開此det文件，利用“高程點標注制圖”功能生成新的點文件，最后將Z數據標注輸出到屬性字段，將元素含量值作為點的屬性保存下來[6]。

以上過程其實就是離散-網格-離散的過程，目的是將海岸帶地區分散的不規則的采樣點轉換為等間距的網格數據。

2 MapGIS制圖

色斑圖一般是柵格圖像，而MapGIS圖形編輯的是矢量圖件，如何在矢量圖件中表現出柵格圖像，而且每個像元還要帶有一定的屬性，本文的處理辦法是將等間距的一個矢量點看作柵格數據的一個像素，這樣多個點無縫拼合起來就可以組成一幅類似柵格圖像的色斑圖。

1）制作色斑圖。利用MapGIS的“圖形編輯”打開處理好的點文件，此時作圖區域的分散點都插值成了等間距的新點，查看點屬性，其中標注項為此點利用Kriging插值之后新的含量值。查看2個相鄰點的距離，將點統一改成正方形的子圖，子圖的大小為相鄰2個點的間距，使作圖區成為不留白的點位圖。

2）色斑圖分級。利用“點編輯”下的“根據屬性賦參數”功能，根據子圖屬性字段里“標注”的值進行分級，分級方法按照海岸帶地化圖的編圖規范執行[3]，一般分8～10級，隨著含量由低到高顏色一般由藍到紅，從而實現地球化學色斑圖的分級。

3）圖幅整飾。按照地化圖的標準對圖幅內色斑的顏色、外邊界等進行修飾，添加圖例及地球化學統計直方圖等[7]。

3 應用實例

以福建海岸帶地球化學元素Cd分布色斑圖的制作為例進行說明。從圖1（地理底圖陸地部分為福建省地圖數字化，審圖號：GS（2011）1873號；海域水深線等為航保部海圖數字化，審圖號：JS（2013）02-005）可以看出海岸帶取樣站位間距不等，其中河口位置點位密集，而離岸遠處點位分散，整個數據自西南向東北呈狹長帶狀分布。

圖1 福建海岸帶表層沉積物取樣站位圖

1）研究區共有采集分析點位452個，將所有點位的Cd數據進行網格化，見圖2。將陣列點的間距設為10，生成129列×152行的數據矩陣，使原始點位插值成為19 608個新的點位。

圖2 數據網格化

2）網格化后的數據需要進行白化處理，白化的邊界根據要求設為海岸線和10 m水深線范圍，白化后的網格點位轉化為ASCII格式。數據分3列，其中X、Y列為點位坐標，標注Z列為插值后的新的Cd元素含量，數據編輯為規則的det格式。打開“高程點標注制圖”功能，設置子圖的符號，操作時要注意勾選“輸出標注到屬性字段”選項，見圖3。

圖3 白化處理后的網格點位提取

3）白化后點位共有1 455個，在系統庫中選擇正方形的子圖表示點位，子圖的高和寬根據實際情況設置為16，使子圖無縫鏈接，相當于以一個點位代表色斑圖的一個色斑，見圖4。

圖4 分散點插值后的色斑覆蓋圖

4）對制圖區1 455個站位的Cd值進行統計分析，按照地化圖的規范標準進行分級繪圖。本實例中按照Cd元素含量分為10個色階，并添加統計直方圖和圖例等，完成了Cd分布色斑圖的分級和圖幅整飾，見圖5。

圖5 福建海岸帶地球化學元素Cd分布色斑圖

色斑圖的面積范圍是由白化文件限定的，白化文件的制作可根據具體要求設定。色斑的大小是由離散數據網格化中的間距決定的，間距越小，色斑點越小，表現更精細，但同時數據量也會倍增；反之亦然。

4 結 語

本文針對海岸帶地區數據點位狹長分散的特點，提出了一種相對簡單的地球化學色斑圖的做法。類似的色斑圖還可以應用到其他行業的圖件，例如土壤質量分級圖、土地利用分類圖[8]、環境質量評價圖等。

[1] DZ/T0167-2006．區域地球化學勘查規范[S]．

[2] 魏秀元．MapGIS軟件在制圖中的應用技巧[J]．甘肅林業科技,2003,28(1):72-73

[3] 張于,王玉軍,吳夏懿,等．利用MapGIS編繪地質圖的一些技巧[J]．地質學刊,2011,35(4):391-394

[4] 李志林,朱慶．數字高程模型[M]．武漢:武漢大學出版社,2001

[5] 周興華,姚藝強,趙吉先．DEM內插方法與精度評定[J]．測繪科學,2005,30(5):86-88

[6] 中地軟件叢書編委會．MapGIS地理信息系統使用手冊(空間分析篇)[Z]．武漢中地數碼科技有限公司,2010

[7] 袁義生,劉應忠,羅明學,等．應用MapGIS制作地球化學圖單元素異常圖及綜合異常[J]．貴州地質,2007,24(2):156-159

[8] 范亞楠,張立亭,陳竹安．基于MapGIS的土地利用現狀圖繪制[J]．地理空間信息,2009,7(5):145-147

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1672-4623（2015）06-0159-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.053地球化學圖是環境地質的重要圖件，目前陸域和海域的地球化學表層沉積物取樣按照比例尺不同有嚴格的規范和取樣間距，站位分布一般是研究區網格化覆蓋，站位分析結果采用等值線色區圖表示[1]。海岸帶環境地質圖件的制作不同于陸地和海域，主要原因在于海岸帶潮間帶取樣點位分散且空間分布狹長。鑒于此，海岸帶地球化學分布圖用等值線圖表示效果并不理想，用色點圖表示則會由于點位之間疏密程度不同導致留白較大，圖面效果欠佳，而介于色點和色區之間的點位色斑圖是連續的，色斑用于填充空白區域，圖面直觀，表現效果較好。本文利用MapGIS軟件[2,3]，總結了一種較為簡單的海岸帶地球化學色斑圖制作方法。

畢世普，高級工程師，研究方向為海岸帶遙感與GIS應用。

2015-02-02。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41376079）；國土資源部海洋區域地質調查資助項目（GZH200900501、GZH201400204）。