制圖軟件MAPGIS在地質(zhì)制圖中的應(yīng)用

周敏

摘要；隨著地質(zhì)行業(yè)的不斷發(fā)展，地質(zhì)制圖也成為其不可缺少的重要組成部分。近年來，計算機的應(yīng)用已經(jīng)深入到各行各業(yè)，作為地質(zhì)勘查工作的最終表現(xiàn)形式，地質(zhì)制圖的精確性也顯得愈加重要起來。Mapgis 的誕生與發(fā)展，就是為了一步步的提高圖件的質(zhì)量，使其更好的為地質(zhì)勘查行業(yè)服務(wù)。并提出了MAPGIS的二次開發(fā)能力在地質(zhì)工作領(lǐng)域可以開發(fā)制定面向特定領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)，這對地質(zhì)找礦工作具有重要指導作用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)制圖；計算機應(yīng)用；MAPGIS

中圖分類號：F407.1文獻標識碼：A 文章編號：

0 前言

地質(zhì)制圖是地質(zhì)工作的有機組成部分．在開展多學科、多途徑的地質(zhì)工作中，都運用制圖方法表現(xiàn)它的研究成果。MAPGIS的出現(xiàn)為地質(zhì)制圖提供了現(xiàn)代化的技術(shù)手段，利用MAPGIS可方便地將信息調(diào)出，作必要修改，重新輸入，大大縮短了修編周期，同時，地質(zhì)圖件精度高、速度快，大大提高地質(zhì)圖件的應(yīng)用價值”。

1 MAPGIS與傳統(tǒng)制圖

MAPGIS是以傳統(tǒng)的編圖原理和方法為基礎(chǔ)。以計算機和有關(guān)的圖形輸入、輸出設(shè)備以及編圖軟件為工具進行編圖的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制圖相比較，MAPGIS地質(zhì)制圖過程主要分為資料準備、圖形輸入、圖形編輯、顏色設(shè)計和圖形輸出等幾個階段。MAPGIS具備以下幾個方面的功能：

1)靈活的圖形輸入(數(shù)字化輸入、掃描儀輸入、GPS輸入等)；

2)強大的編輯及處理能力(拓撲處理、誤差校正、投影變換、任意檢索與裁剪等)；

3)豐富的系統(tǒng)庫(如線型庫、子圖庫、花紋圖案庫、顏色庫和多種字庫等)；

4)高質(zhì)量的彩色圖形輸出(彩噴輸出、PS輸出、EPS輸出、表格輸出等)；

5)多種圖形數(shù)據(jù)交換格式(ARC／INFO、AUTOCAD、CGM、DLG等)；

6)具有數(shù)萬幅圖件的海量地形庫管理、接邊、漫游、檢索能力。

2 MAPGIS在地質(zhì)制圖中的一般步驟

2．1地質(zhì)地圖的準備

地質(zhì)圖件一般都是在地理底圖的基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的專題內(nèi)容而成，所以高質(zhì)量地理底圖的準備是極其重要的一步。其地理底圖的準備可按下列步驟來進行：

2．1．1 圖件掃描輸入

數(shù)據(jù)輸入計算機，是以柵格數(shù)據(jù)的形式存儲，然后經(jīng)過矢量化使其轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)。進行編輯、輸出等。MAPGIS提供的數(shù)據(jù)輸入方式有三種：一是數(shù)字化儀進行數(shù)據(jù)采集；二是用掃描儀輸入；三是GPS輸入和其它數(shù)據(jù)源的直接轉(zhuǎn)化。MAPGIS下地理底圖的準備一般采用掃描儀輸入的方法，即通過掃描儀直接掃描原圖。將掃描圖以柵格形式存貯于圖象文件中。此法速度快、精度高、操作簡單，是目前常用的輸入方式。在掃描輸入的過程中。掃描精度越高，文件就越大，運行起來的速度就越慢，不利于操作。一般可以在進行掃描時。要調(diào)整好掃描儀的掃描參數(shù)，以提高掃描精度。

2．1．2矢量化

矢量化是柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的過程。無論采用哪種原稿圖，矢量化均要注意分層矢量化，即地物、地形、水系、地質(zhì)要素分別選不同的圖層。矢量化有全自動矢量化和交互式矢量化兩種形式。

打開MAPGIS的圖形編輯模塊，將掃描好的柵格圖象調(diào)入，如果掃描的圖形文件不能打開，說明數(shù)據(jù)格式不對?？捎脠D形編輯軟件(In photoshop)進行格式轉(zhuǎn)換。然后利用MAPGIS提供的智能掃描矢量化子系統(tǒng)進行矢量化工作,將矢量數(shù)據(jù)分別存入到點文件(＊WT)、線文件(＊WL)和面文件(＊WP)中。需要說明的是，在開始矢量化以前，一定要做好圖層字典的設(shè)計工作．使不同的圖形實體存放在不同的圖層上．為以后的利用提供方便。例如，將地形等高線、河流、公路鐵路、村莊建筑物等存放在不同的圖層上。

矢量化是一個耗時耗力的繁瑣工作。工作量比較大，為了提高矢量化的速度和精度，應(yīng)注意以下幾點：

1)為了保證線條的流暢，必須適當選取矢量化參數(shù)．該參數(shù)的選取應(yīng)滿足線條既圓滑又不跑線．即矢量化應(yīng)走柵格中間，選擇適當?shù)摹俺橄∫蜃印焙汀白钚【€長”，以保證矢量化質(zhì)量。要使線條圓滑．線類一般選擇光滑曲線，而不選折線。對一些曲線(地形線等)矢量化后，在不偏離原柵格的條件下要進行線條光滑處理。光滑處理的類型有二次Bizer光滑、三次Bizer光滑、三次抽樣插值、三次Bizer插值．根據(jù)實際情況選擇加密光滑、光滑線、抽稀光滑等操作，通常選擇三次Bizer插值，插值距離在0.5～0.8之間為宜。

2)矢量化水系時，一般要沿一個方向矢量化?；蛘邚纳嫌蔚较掠危蛘邚南掠蔚缴嫌芜M行矢量化。這樣有助于在編輯圖形時，實現(xiàn)水系線寬漸變。倘若碰到水系就盲目矢量化，結(jié)果會導致河流倒流現(xiàn)象。若遇到規(guī)則的線狀水系，矢量化時要走中線；反之，若是不規(guī)則的面狀水系，則要走邊線。

3)為了接圖的方便。若兩幅圖有重疊部分，在矢量化前。需先定好基準線：小比例尺地形圖大都有經(jīng)緯線，一般以經(jīng)緯線交叉點Tic點為基準；而大比例尺地形圖，除了可用Tic點外，更多地采用公里網(wǎng)為界，矢量化到基準線即可，不必過于超出。

4)矢量化封閉圈時，可以直接選擇“封閉單元矢量化”。若柵格圖像顯示不清，在采用“交互矢量化”后，用“線結(jié)點平差”來封閉。矢量化時，還會出現(xiàn)一些人為錯誤，無法用誤差校正來處理。必須進行編輯處理。

2．1．3數(shù)據(jù)處理

輸人計算機后的數(shù)據(jù)，在入庫、輸出過程中常常要進行數(shù)據(jù)校正編輯、圖形的整飾、坐標變換等工作。MAPGIS通過拓撲結(jié)構(gòu)編輯子系統(tǒng)、圖形編輯子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)校正等來完成。MAPGIS編輯子系統(tǒng)區(qū)別于以往的計算機輔助繪圖系統(tǒng)，它不僅為制圖提供了強有力的工具，而且能夠改善制圖的精度，更新圖形內(nèi)容。豐富圖形的表現(xiàn)力，實現(xiàn)圖形綜合．提高制圖質(zhì)量和工作效率。MAPGIS軟件圖形編輯功能強大。它可以對矢量結(jié)構(gòu)的點、線、面的空間位置及圖形屬性進行增加或刪除，使輸入的圖形更準確、更豐富、更漂亮，如圖1所示。

圖1 某礦區(qū)地形地質(zhì)圖

同時，在數(shù)據(jù)處理過程中，會遇到以下問題：

1)“不及”和“過頭”。矢量化時很容易出現(xiàn)這些現(xiàn)象，作者在加密后的等高線中，當“剪斷線”、“刪除線”后，“不及”和“過頭”尤其明顯，如圖2所示。遇到這種情況。需用MAPGIS的“線上移點”和“線上刪點”工具處理，最終等到與實際地物相符的矢量圖。

圖2矢量化過程中出現(xiàn)的錯誤：不及與過頭

2)偽節(jié)點。這是由于沒有一次錄入完一條線，使一條完整的線變成兩段。故需用“聯(lián)接線”工具處理，如圖3所示。

圖3偽結(jié)點處理與碎屑多邊形

3)“碎屑”多邊形或“條帶”多邊形，這是前后兩次錄入同一條線引起的。需刪除其中一條，如圖3所示。另外。要將地理底圖上的坐標網(wǎng)單獨存放在一個圖層上，為后續(xù)的圖形校正提供數(shù)據(jù)點。

2．1．4圖形校正

圖形校正包括坐標配準和誤差校正。由于原圖圖紙變形和掃描時存在一定的系統(tǒng)誤差，另外，在矢量化時。受操作員的技能和采校點密度等的影響。從而使得矢量化后的圖形數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定誤差。所以。矢量化后的圖形數(shù)據(jù)必須經(jīng)過編輯處理和數(shù)據(jù)校正。消除輸入圖形的變形，才能使之滿足實際要求。校正方法是利用系統(tǒng)提供的誤差校正功能來完成。為更好地控制輸出比例，需要利用MAPGIS提供的誤差校正和鑲嵌配準功能進行處理。分別進行校正。步驟如下：

1)矢量化時標定的四個經(jīng)緯線交點作為控制點(理論值)，控制點的選取應(yīng)盡量能覆蓋全圖，而且均勻。若圖件較大，且要求精度較高，選擇的控制點就應(yīng)該多些．對區(qū)域地質(zhì)圖一般選擇三角點、水準點和經(jīng)緯網(wǎng)交點為控制點。再自動采集所對應(yīng)的實際值。輸入理論值。然后生成校正文件，系統(tǒng)自動對點、線、面文件進行精度校正。

2)采集圖形中控制點的實際值，一般裝入圖形文件輸入或直接在圖上采集。

3)采集理論值?？梢詮逆I盤直接輸入或從標準數(shù)據(jù)文件中采集。

4)設(shè)置校正參數(shù)。選擇相應(yīng)文件進行校正。

5)檢查校正文件的效果，若仍未達到要求精度，可繼續(xù)前述的步驟。

對于編制區(qū)域地質(zhì)圖．應(yīng)至少選取16個以上的控制點，才能控制精度。由于具體經(jīng)緯網(wǎng)點的理論值坐標可以根據(jù)圖框生成子系統(tǒng)生成的標準經(jīng)緯網(wǎng)求得。所以可以將經(jīng)緯網(wǎng)交點作為校正控制點，得到相應(yīng)的理論值。

需要說明的是．過去地理底圖的準備多采用數(shù)字化儀將原圖數(shù)字化，由于這種方法勞動強度大。受人為因素影響大精度低，目前較少使用。

2．2其他專題要素繪制

在地理底圖準備好后．根據(jù)所繪圖種的需要在其上繪制相應(yīng)的專題要素。如要繪制井上下對照圖?？稍诘乩淼讏D基礎(chǔ)上添繪井巷工程、鉆探工程、回采工作面等要素。專題要素的繪制可利用系統(tǒng)提供的點、線、面生成和編輯功能來完成。在繪制時?？筛鶕?jù)實際需要來擴充系統(tǒng)的子圖庫、線型庫和圖案庫。用戶也可建立自已的子圖庫、線型庫

和圖案庫。

值得一提的是．用系統(tǒng)本身提供的圖形處理功能可以完成各種專題圖的繪制工作，但效率較低。MAPGIS作為軟件平臺。提供了豐富的二次開發(fā)函數(shù)及類庫．大大方便了用戶進行二次開發(fā)。用戶可開發(fā)一些專用的繪圖模塊。如巷道自動生成、鉆孔自動繪制、自動填充采空區(qū)等，以提高工作效率。

另外，如果用戶已用其它系統(tǒng)開發(fā)了一些地質(zhì)繪圖軟件．也可將輸出的圖形文件改為NAPGIS可識別的明碼格式數(shù)據(jù)，就可由MAPGIS系統(tǒng)讀入，形成MAPGIS格式的圖形文件。

2．3屬性編輯

MAPGIS的最大優(yōu)越性就在于空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存貯和管理，從而為地質(zhì)信息的管理提供了極大的方便。要達到圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存貯和管理。就要進行屬性編輯工作。屬性編輯采用系統(tǒng)提供的屬性管理子系統(tǒng)來完成。

MAPGIS屬性管理子系統(tǒng)專門用于定義矢量數(shù)據(jù)的屬性結(jié)構(gòu)。并且進行可視化編輯。它還提供了強有力的多媒體屬性庫創(chuàng)建、編輯工具。一般說來。屬性編輯在空間數(shù)據(jù)編輯之后進行，在建立數(shù)據(jù)庫之前完成。當然。在屬性管理子系統(tǒng)確定了屬性結(jié)構(gòu)之后．用戶也可以在MAPGIS編輯系統(tǒng)中一邊修改圖形一邊編輯圖元屬性。在MAPGIS系統(tǒng)中包含點、線、區(qū)、網(wǎng)、表五類文件，而區(qū)域包括弧段和區(qū)兩種實體數(shù)據(jù)，相應(yīng)地屬性也分為點屬性、線屬性、區(qū)屬性、弧段屬性和結(jié)點屬性五種。

2．4圖形輸出

圖形輸出通過MAPGIS輸出系統(tǒng)來完成，它是MAPGIS系統(tǒng)的主要輸出手段。它讀取MAPGIS的各種輸出數(shù)據(jù)，進行版面編輯處理、排版，進行圖形的整飾。最終形成各種格式的圖形文件，并驅(qū)動各種輸出設(shè)備．完成MAPGIS的輸出工作。用戶可根據(jù)需要分別采用以下輸出方式：1)矢量輸出：輸出到各種型號的筆式繪圖儀和打印機：

2)光柵輸出：自動分色光柵化，輸出到靜電或噴墨繪圖儀：

3)報表輸出：可方便地構(gòu)造各種報表，并在表內(nèi)編文字。輸出到打印機；

4)印前出版：根據(jù)用戶所選幅面和參數(shù)，自動進行分色、處理、轉(zhuǎn)換、生成POSTSCRIPT文件，輸出到激光照排機：

5)可通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和其它軟件進行數(shù)據(jù)交換。Windows輸出、光柵輸出或POSTSCRPT輸出。一般情況下，多采用光柵輸出，它可輸出高質(zhì)量的圖件。

3 MAPGIS與空間分析

空間分析技術(shù)是地理信息系統(tǒng)的核心。自然界地質(zhì)信息多種多樣。但就地學領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)而言，主要可歸結(jié)為矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)兩種。地質(zhì)地面信息圖件等為矢量數(shù)據(jù)。遙感圖象等為柵格數(shù)據(jù)。MAPGIS具有強大的空間分析能力和具備對空間數(shù)據(jù)以及非空間數(shù)據(jù)進行分析和查詢、檢索的功能，包括矢量空間分析、數(shù)字高程模型(DTM)、網(wǎng)絡(luò)分析、圖象分析、電子沙盤等五個子系統(tǒng)。

4MAPGIS的二次開發(fā)及應(yīng)用

MAPGIS是運行在PC486以上微機平臺的工具型軟件。它為用戶提供了兩種使用方法：一是利用軟件自身的各種功能，建立用戶的空間和專業(yè)屬性數(shù)據(jù)庫。并實現(xiàn)用戶所需的各種專業(yè)檢索和分析；二是借助軟件提供完整的二次開發(fā)函數(shù)庫，并在MAPGIS平臺上開發(fā)面向各自領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)用戶的工作需求和復雜程度。MAPGIS平

臺的二次開發(fā)提供了以下三種不同的開發(fā)方案。

4．1 基本APl函數(shù)開發(fā)

MAPGIS以標準C的接口形式．封裝了MAPGIS所有的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能函數(shù)；這種方法功能最強。應(yīng)用環(huán)境也最廣。但編程量也最多。

4．2類庫(MFC)開發(fā)

這種方法主要是針對VC開發(fā)的用戶。因為MAPGIS是用VC++開發(fā)出來的平臺。因此，對于圖形顯示和編輯用MFC派生了幾個視類對象，封裝了MAPCAD的絕大部分功能。利用這些基本視類可以快速高效地實現(xiàn)編輯功能，而且在此基礎(chǔ)上還能靈活地增加自己特定的功能，而編程量也較少。

5結(jié)論，

在運用MAPGIS制作地質(zhì)圖的過程中，有如下的特點：

1)MAPGIS系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分層與分幅組織，這樣加快了系統(tǒng)的處理速度，同時維護比較容易。

2)系統(tǒng)對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲、管理，圖形數(shù)據(jù)采用圖形數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。兩者通過唯一的ID號聯(lián)接起來。

3)系統(tǒng)提供了豐富的圖形工具．用戶界面友好，使用方便，操作簡單。

4)系統(tǒng)可實現(xiàn)動態(tài)制圖，按用戶需求可隨意對地學圖件內(nèi)容進行修改。

5)功能強大的圖形編輯功能．圖形中各種專用符號、圖案、子圖號、注釋等圖元均可進行各種操作。

6)系統(tǒng)完全可以達到常規(guī)制圖的精圖要求。并在誤差校正方面的精度遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)制圖工藝。以上所述僅是MAPGIS在地質(zhì)工作中應(yīng)用的一些方面，我們地質(zhì)科研工作者經(jīng)過自己的努力，可以運用MAPGIS的強大功能和自主二次開發(fā)的系統(tǒng)為地質(zhì)科研工作服務(wù)。根據(jù)現(xiàn)在GIS的發(fā)展趨勢，如果MAPGIS能夠在遙感、智能化、網(wǎng)絡(luò)共享方面完善和發(fā)展自己的功能．將會提高此系統(tǒng)的功能和應(yīng)用面。