Mapgis 數(shù)字地面模型系統(tǒng)在地質(zhì)勘查制圖中的應(yīng)用

柳建平

(山西省煤炭地質(zhì)115勘查院，山西大同 037002)

煤田地質(zhì)勘查需要制作大量的圖件，其中不乏有各種各樣的等值線圖，如煤層底板等高線圖、煤層厚度等值線圖、巖溶等水位線圖、突水性分區(qū)圖等。這些圖件大都需要利用鉆孔測量的各種數(shù)據(jù)勾繪等值線，以達(dá)到反映某種趨勢的目的。在沒有掌握Mapgis此項功能時大都是手工勾繪，計算機(jī)掃描之后利用Mapgis描圖，工作繁瑣且效率低下。利用Mapgis的數(shù)字地面模型子系統(tǒng)即可輕松實現(xiàn)等值線的自動勾繪，且能反映出它們的自然趨勢，方法科學(xué)簡單，效率高，尤其是在有大量數(shù)據(jù)的情況下更顯現(xiàn)出該方法的優(yōu)勢。該方法已成為地質(zhì)工作者快速完成數(shù)據(jù)圖形化工作的法寶。以下就對該方法的實際操作做詳細(xì)的介紹。

1 投影變換

將鉆孔的編號、坐標(biāo)和測量數(shù)據(jù)分別輸入Excel中，由于Mapgis投影變換系統(tǒng)不能識別Excel文件，故需另存為文本文檔［1］。在沒有坐標(biāo)文件時，也可利用Mapgis文件轉(zhuǎn)換或SECTION將點文件屬性輸出到表格中。文章以某井田勘探區(qū)的鉆孔突水系數(shù)為例，繪制突水系數(shù)等值線圖。1)投影變換:Mapgis6.7平臺下利用實用服務(wù)—投影變換—用戶文件投影變換打開原始數(shù)據(jù)文本文檔，見圖1。點擊指定數(shù)據(jù)起始位置的第二行數(shù)據(jù)，使得Mapgis能夠自動讀取原始數(shù)據(jù)的坐標(biāo)［2］;設(shè)置用戶文件選項按指定分隔符、保留單列、生成點;由于Mapgis中X，Y坐標(biāo)與實際坐標(biāo)相反，故X為第三列數(shù)據(jù)，Y為第二列數(shù)據(jù)。2)設(shè)置分隔符:點擊設(shè)置分隔符，將分隔符號中Tab鍵打勾，屬性名稱所在行選擇第二行，確定，如圖2所示。3)設(shè)置點圖元參數(shù):自由選擇子圖號及寬度大小，與數(shù)據(jù)坐標(biāo)的尺度要協(xié)調(diào)，以方便觀察為準(zhǔn)。4)設(shè)置完成后點擊不需要投影，數(shù)據(jù)生成，得到了鉆孔點文件。在Mapgis輸入編輯中編輯點文件，根據(jù)屬性標(biāo)注將突水系數(shù)標(biāo)注到點文件中，得到了含有鉆孔位置及相應(yīng)點的突水系數(shù)值的點文件，以備成圖使用。

圖1 投影變換操作界面（一）

圖2 投影變換操作界面（二）

2 空間分析

在Mapgis空間分析的數(shù)字地面模型(DTM)子系統(tǒng)中，進(jìn)入數(shù)字高程模型(Grd)，首先將離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，然后進(jìn)行平面等值線繪制。下面做詳細(xì)介紹。

1)離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化:Grd模型(數(shù)字高程模型)分析是建立在網(wǎng)格化的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，所以對于非網(wǎng)格化數(shù)據(jù)必須先網(wǎng)格化才能進(jìn)行有關(guān)分析［3］。進(jìn)入空間分析—DTM分析—Grd模型—離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，選擇原始數(shù)據(jù)文本文檔打開后得到如圖3所示對話框。將X，Y，Z分別與文件中的數(shù)據(jù)相對應(yīng):X選擇文件中的第三列，Y選擇第二列，Z選擇第四列。系統(tǒng)提供了四種網(wǎng)格化方法，分別為距離冪函數(shù)反比加權(quán)函數(shù)、泛克立格法網(wǎng)格化、稠密數(shù)據(jù)中值選取網(wǎng)格化和稠密數(shù)據(jù)高斯距離權(quán)網(wǎng)格化，不同的方法適合不同的數(shù)據(jù)模型［4］。本文采用泛克立格網(wǎng)格化法。設(shè)置后對文件換名保存到指定的文件中，對話框如圖4所示。設(shè)置完成后點擊確定，得到一個網(wǎng)格化的GRD文件。

2)平面等值線圖繪制:Grd模型可以繪制三種圖件，分別是網(wǎng)格化立體圖、平面等值線圖和彩色等值立體圖。本文采用平面等值線圖，點擊Grd模型中的平面等值線圖繪制，選擇網(wǎng)格化的GRD文件，得到如圖5所示對話框。

勾選等值線套區(qū)、繪制色階、保留邊界線、等值線光滑處理，光滑度依個人習(xí)慣而定，高程度繪制的圖更加圓滑美觀，但有時可能會與部分原始數(shù)據(jù)有所偏離，所以推薦使用中程度。色階(顏色)也可以依個人習(xí)慣喜好自由設(shè)置，以方便觀察為準(zhǔn)。制圖幅面選擇原始數(shù)據(jù)范圍，若采用自動檢測設(shè)置，則所得的圖不能與原始數(shù)據(jù)坐標(biāo)網(wǎng)格相吻合，也就沒有了實際意義。注意參數(shù)中頻度代表標(biāo)注的稀密程度，此處應(yīng)改為零，得到如圖6所示對話框。等值線層值的設(shè)置以實際情況而定，一般設(shè)置成整數(shù)以方便制作后圖件的觀察使用。點擊等值線層值，將起始Z值、終止Z值和步長增量全部改為與原始數(shù)據(jù)小數(shù)點位數(shù)一致的值(這里原始數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點后兩位)，如圖7所示。設(shè)置完成后點擊確定，得到了等值線草圖(如圖8所示)，將點線區(qū)文件保存于指定文件夾中。

圖3 網(wǎng)格化設(shè)置對話框（一）

圖4 網(wǎng)格化設(shè)置對話框（二）

圖5 參數(shù)設(shè)置對話框（一）

圖6 參數(shù)設(shè)置對話框（二）

圖7 等值線層設(shè)置對話框

圖8 等值線草圖

3 圖形處理

上述步驟所得的等值線草圖中，等值線值在圖例色階中，還需要手動將等值線值輸入圖中，并將前面的鉆孔點文件添加到該圖中，得到突水系數(shù)等值線圖。根據(jù)突水系數(shù)值進(jìn)行分區(qū)，文章用0.06和0.10兩個分界線進(jìn)行分區(qū)，用以反映煤層頂?shù)装灏l(fā)生充水的危險程度。

1)輸入編輯添加等值線圖點線區(qū)文件和鉆孔點文件。根據(jù)色階值編輯等值線值，將相應(yīng)的值編輯到對應(yīng)的等值線上;而后將色階、邊框等點線區(qū)文件刪除，保存后將點線文件添加背景圖框，即得到突水系數(shù)等值線圖，如圖9所示。

2)利用等值線繪制突水分區(qū)圖，以0.06和0.10兩條等值線為界進(jìn)行分區(qū)，輸入弧段造區(qū)或者重新描線利用拓?fù)渲亟ㄔ靺^(qū)，得到突水性分區(qū)圖，其中突水系數(shù)大于0.10及與其聯(lián)通斷層附近區(qū)域為發(fā)生充水的危險地段，如圖10所示。

圖9 突水系數(shù)等值線圖

圖10 突水性分區(qū)圖

4 結(jié)語

應(yīng)用Mapgis數(shù)字地面模型子系統(tǒng)繪制的圖件可以很好的與原始數(shù)據(jù)套合且比例尺相同，應(yīng)用起來非常方便快捷，而且圖件準(zhǔn)確、整潔，是等值線圖件繪制的不二方法。該方法不僅能夠應(yīng)用于煤田地質(zhì)勘查中，在化探工作中也得到非常廣闊的應(yīng)用，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］ 蘇新平.MAPGIS6.7環(huán)境下化探數(shù)據(jù)預(yù)處理方法［J］.煤炭技術(shù)，2012，31(7):128-129.

［2］ 中地數(shù)碼.MAPGIS實用教程［Z］.2003:187-202.

［3］ 陸可喜，石文學(xué)，劉繼朝.簡述一種基于MAPGIS和Office工具的繪圖方法［J］.地下水，2008，30(3):113-115.

［4］ 王聲喜.MAPGIS地質(zhì)制圖基礎(chǔ)講義［Z］.2010:191-196.