數(shù)字填圖方法在地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中的應(yīng)用

劉 麗，劉福魁，蔡 青，馬瑜宏

(山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東濟(jì)南250013)

一、引 言

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查是基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性的基礎(chǔ)地質(zhì)工作，如何將野外工作轉(zhuǎn)化為成果數(shù)據(jù)庫(kù)后加以利用，具有非常重要的意義。目前許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛采用新技術(shù)、新理論、新方法改造或建立新的數(shù)據(jù)模型，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的社會(huì)需求。

我國(guó)數(shù)字填圖技術(shù)，是從1999年開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)研究，是以GIS、RS、GPS(3S)技術(shù)集成為基礎(chǔ)，將區(qū)域地質(zhì)調(diào)查野外數(shù)據(jù)獲取、綜合研究、成果表達(dá)及提供社會(huì)使用等全過(guò)程數(shù)字化(信息化)技術(shù)［1］。其入口是野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，核心由空間數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字地質(zhì)圖、野外路線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖幅區(qū)調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，出口為區(qū)調(diào)4D產(chǎn)品及編稿地質(zhì)圖［3］。

二、數(shù)字填圖方法介紹及工作流程

數(shù)字地質(zhì)填圖，是指在野外數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，利用野外數(shù)據(jù)采集器(3S技術(shù)與手持計(jì)算機(jī)集成)，對(duì)要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)字化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，之后編制數(shù)字地質(zhì)圖件時(shí)再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)、提取和整合集成。

數(shù)字填圖技術(shù)利用的軟件主要是RGMap系統(tǒng)，它完全實(shí)現(xiàn)野外路線(xiàn)觀(guān)測(cè)過(guò)程的全數(shù)字化描述。工作流程主要是：將整理好的MapGIS圖形文件導(dǎo)入RGMapGIS系統(tǒng)背景圖層;建立圖幅PRB庫(kù)，更新實(shí)際材料圖PRB內(nèi)容，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際材料圖，更新空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際材料圖內(nèi)容，建立RGMap-GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)。之后對(duì)要素類(lèi)、對(duì)象類(lèi)屬性數(shù)據(jù)自動(dòng)提取、屬性補(bǔ)充，綜合要素類(lèi)數(shù)據(jù)錄入，完成空間數(shù)據(jù)庫(kù)的制作。

數(shù)字填圖方法符合傳統(tǒng)地質(zhì)填圖的基本規(guī)律，野外數(shù)字化一次性錄入、數(shù)據(jù)處理，對(duì)地質(zhì)圖信息的傳統(tǒng)表達(dá)方式是根本改變，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)能力，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的靈活性。其工作流程如圖1所示。

圖1 建庫(kù)流程

三、數(shù)字填圖方法存儲(chǔ)

數(shù)字填圖中，對(duì)地質(zhì)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)分類(lèi)，采用規(guī)則主要包括繼承、關(guān)聯(lián)、依賴(lài)和組合描述對(duì)象之間的關(guān)系，通過(guò)建立要素類(lèi)和對(duì)象類(lèi)之間的關(guān)系類(lèi)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)字填圖技術(shù)中，除了對(duì)圖形點(diǎn)、線(xiàn)、區(qū)數(shù)據(jù)分層外，還建立了由15個(gè)基本要素類(lèi)BASE_FCLS.mdb、8 個(gè)綜合要素類(lèi) SYNTH_FCLS.mdb、12 個(gè)對(duì)象類(lèi)DSGMAP.mdb組成的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，如圖2所示。給出了地質(zhì)圖的數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)進(jìn)行一致性的描述，既有利于圖形的查看，也有利于屬性的檢索與利用。

圖2 數(shù)字填圖屬性存儲(chǔ)

四、數(shù)字填圖方法屬性繼承及空間拓?fù)?/h2>

數(shù)字填圖方法，屬性結(jié)構(gòu)是在RGMap軟件中自動(dòng)生成，屬性結(jié)構(gòu)一致，避免了編輯結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。屬性?xún)?nèi)容獲取，從組成地質(zhì)圖基本要素類(lèi)和對(duì)象類(lèi)出發(fā)，采用數(shù)據(jù)模型繼承技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)流棧處理，從野外數(shù)據(jù)采集到成果表達(dá)實(shí)現(xiàn)了全程數(shù)字化［5］。

具體方法為：①在PRB實(shí)際材料圖中，地質(zhì)界線(xiàn)圖層(GEOLINE.WL)從野外采集圖層BOUNDARY繼承部分屬性，地質(zhì)體面圖層(Geopoly.WP)的屬性，從野外采集圖層ROUTING繼承部分屬性;②在RGMap系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，錄入要素類(lèi)屬性數(shù)據(jù)后，然后利用“自動(dòng)從地質(zhì)體面實(shí)體提取對(duì)象類(lèi)、自動(dòng)從地質(zhì)界線(xiàn)提取斷層對(duì)象類(lèi)功能、自動(dòng)從標(biāo)準(zhǔn)圖框(內(nèi)圖框)中提取圖幅基本信息”實(shí)現(xiàn)對(duì)象類(lèi)屬性數(shù)據(jù)的部分自動(dòng)繼承，之后完善對(duì)象類(lèi)屬性數(shù)據(jù)。這種獲取方式，既有圖形數(shù)據(jù)又有屬性數(shù)據(jù)提高了準(zhǔn)確性，使第一手資料直接應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

數(shù)字填圖中，整體拓樸后的地質(zhì)體面實(shí)體文件，不用進(jìn)行圖層剝離，而是通過(guò)子類(lèi)型標(biāo)識(shí)中唯一的屬性字段進(jìn)行圖層的區(qū)分。因此，當(dāng)修改坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，只需一線(xiàn) GEOLINE.WL、一區(qū) GeoPolygon.wp兩文件中的線(xiàn)、弧一致即可，減少了數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和更新工作量，提高了工作效率。其地質(zhì)體面實(shí)體圖層劃分對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 圖層劃分

五、數(shù)字填圖質(zhì)量控制

建庫(kù)之前，需要對(duì)收集到的制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量預(yù)檢，其目的是確認(rèn)將用于建庫(kù)的制圖數(shù)據(jù)的正確性。質(zhì)量預(yù)檢的方法為：將制圖數(shù)據(jù)打印輸出，與成果圖進(jìn)行逐一對(duì)照檢查，如果發(fā)現(xiàn)制圖數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重缺陷，且能夠判定不是輸出成果圖的數(shù)據(jù)，需地質(zhì)圖的最終數(shù)據(jù)，否則，要對(duì)地質(zhì)圖進(jìn)行掃描，重新矢量化。

空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制主要包括：①無(wú)重疊線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)的重疊坐標(biāo);②無(wú)懸掛線(xiàn)，不作為地層分界線(xiàn)的斷層的懸掛線(xiàn)保留，由此產(chǎn)生的懸掛弧段要?jiǎng)h除;③子圖顯示位置正確(中心點(diǎn)位置);④地層接觸關(guān)系正確，地質(zhì)界線(xiàn)壓蓋合理并處理正確;⑤多邊形封閉;⑥節(jié)點(diǎn)建立(如斷層切割地質(zhì)體，水系的主干和支流等);⑦不同圖層共用界線(xiàn)一致(圖層套合)。如果檢查無(wú)錯(cuò)，可進(jìn)行屬性錄入;如果有錯(cuò)誤，需要重新建立拓?fù)洹?/p>

六、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字填圖系統(tǒng)，野外時(shí)，調(diào)查手圖中可以方便地整合資料，比如以往地質(zhì)調(diào)查工作形成的地、物、化、遙等成果資料?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)，易于集成，各個(gè)圖幅都是按照統(tǒng)一的投影、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建成，便于各種需求的檢索及綜合利用，為建立多比例尺區(qū)域地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)提供標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)字填圖，提升了地質(zhì)成果應(yīng)用的深度、廣度和應(yīng)用價(jià)值，是我國(guó)新一代地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型。以MapGIS軟件、RGMap系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)平臺(tái)，建立多比例尺區(qū)域地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，面向國(guó)家級(jí)，具有信息量大、精度高、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，后期維護(hù)及更新也方便、及時(shí)。數(shù)字填圖技術(shù)及系統(tǒng)的應(yīng)用，使區(qū)調(diào)成果的表現(xiàn)形式豐富多彩，最大限度地滿(mǎn)足社會(huì)各行業(yè)的使用，提高了地質(zhì)調(diào)查成果的社會(huì)效益，使其更好地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

［1］熊昌利，楊學(xué)俊，曾宜，等.數(shù)字填圖在1∶25萬(wàn)色達(dá)縣、阿壩縣幅中的應(yīng)用［J］.四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，28(2)：153-156.

［2］中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心.1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)流程及實(shí)施細(xì)則［R］.北京：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，2007：1.

［3］李超嶺，楊東來(lái)，于慶文，等.數(shù)字區(qū)域地質(zhì)調(diào)查基本理論與技術(shù)方法研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2001(20)：43-47.

［4］寧振國(guó)，楊恩秀，王立法，等.PRB數(shù)字填圖技術(shù)在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用——以1∶25萬(wàn)濟(jì)寧市臨沂市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查為例［J］.山東國(guó)土資源，2006，22(10)：54-57.

［5］李超嶺，張克信，于慶文，等.數(shù)字填圖中不同階段數(shù)據(jù)模型的繼承技術(shù)［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，29(6)：745-752.

［6］李超齡，于慶文，張克信，等.數(shù)字區(qū)域地質(zhì)調(diào)查基本理論與技術(shù)方法［M］.北京：地質(zhì)出版社，2003.