1∶5萬(wàn)土壤測(cè)量工作流程及相關(guān)軟件的應(yīng)用①

王 利 楊 鵬 張旭東 孫榮厚

遼寧省化工地質(zhì)勘查院，遼寧錦州，121000

1∶5 萬(wàn)土壤測(cè)量工作是中大比例尺礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查初步了解工作區(qū)內(nèi)含礦層、礦化帶、蝕變帶、分布特點(diǎn)的重要手段。一般工作流程：室內(nèi)準(zhǔn)備階段、野外作業(yè)階段、室內(nèi)資料整理及成果圖件編制階段。這一流程涉及大量數(shù)據(jù)處理，手工操作既麻煩又不夠精確，工作效率不高，隨著GPS定位技術(shù)及Mapgis、GIS Office、GeoIPAS等地質(zhì)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)利用，大大的提高了工作效率，并保證成果質(zhì)量，減輕了地質(zhì)工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，本文就這些新技術(shù)及地質(zhì)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)軟件在實(shí)際1∶5萬(wàn)土壤測(cè)量工作中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)說(shuō)明。

1 室內(nèi)準(zhǔn)備

1.1 地形圖的校正

一幅正確的高精度地形圖是野外工作最基本的要求。1∶5萬(wàn)土壤測(cè)量一般使用對(duì)應(yīng)比例尺矢量化后的地形圖為底圖，首先要知道收集來(lái)的地形圖的坐標(biāo)系統(tǒng)，然后在Mapgis軟件內(nèi)進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)?！?】具體步驟：

（1）生成圖框 確定整幅地形圖左下角的經(jīng)緯度及坐標(biāo)系統(tǒng)，依次操作Mapgis的【實(shí)用服務(wù)】→【投影變換】→【系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)圖框】→【生成1∶5萬(wàn)圖框】（圖1）。圖框模式選擇【高斯坐標(biāo)實(shí)線公里網(wǎng)】，在【參數(shù)輸入】填寫(xiě)紙質(zhì)圖件左下角坐標(biāo)值，再點(diǎn)擊【橢球參數(shù)】，選擇與紙質(zhì)圖件對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，點(diǎn)擊【確定】。彈出【圖框參數(shù)輸入】選項(xiàng)，在【圖框內(nèi)容】選擇相應(yīng)的圖幅名稱(chēng)等，【圖框參數(shù)選擇】中不選擇【將左下角平移為原點(diǎn)】、【旋轉(zhuǎn)圖框底邊水平】和【標(biāo)記實(shí)際坐標(biāo)值】功能，點(diǎn)擊確定生成標(biāo)準(zhǔn)圖框。

（2）影像分析并校正，在Mapgis的【圖像處理】功能內(nèi)依次進(jìn)入【圖像分析】→【文件】→【數(shù)據(jù)輸入】→【添加文件】→【轉(zhuǎn)換】，將掃描的圖件轉(zhuǎn)換MSI格式。執(zhí)行【文件】→【打開(kāi)影像】，打開(kāi)剛剛轉(zhuǎn)好的MSI文件，在【鑲嵌融合】→【文件】→【打開(kāi)參照文件】→【參照線文件】打開(kāi)第一步生成的圖框線文件，刪除所有控制點(diǎn)，依次添加控制點(diǎn)，用空格鍵確定。校正之后關(guān)閉影像分析處理系統(tǒng)（系統(tǒng)已經(jīng)自動(dòng)保存）。

（3）對(duì)配準(zhǔn)后的地形圖進(jìn)行讀圖、分層，進(jìn)行矢量化，以備使用。

1.2 采樣點(diǎn)的布置

按照規(guī)范要求，【2】在矢量化后的地形圖上根據(jù)地形合理地進(jìn)行不規(guī)則網(wǎng)的采樣點(diǎn)布設(shè)，布置完成后，形成點(diǎn)文件，采樣點(diǎn)的位置清晰地顯示在地形圖上。

1.3 采樣點(diǎn)屬性提取

布置完成后形成的點(diǎn)文件是沒(méi)有屬性的，既沒(méi)有點(diǎn)號(hào)，也沒(méi)有坐標(biāo)，在實(shí)際工作中沒(méi)有使用意義。在Mapgis軟件開(kāi)發(fā)的Section增強(qiáng)輔助制圖系統(tǒng)中,關(guān)閉其他文件只讓布置完成后點(diǎn)文件處于當(dāng)前編輯狀態(tài)，在【1輔助工具】→【導(dǎo)入導(dǎo)出功能】→【點(diǎn)位置轉(zhuǎn)屬性】（圖2），選擇要編輯屬性的設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)，彈出【點(diǎn)位置賦給屬性成功】實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)都賦上坐標(biāo)屬性，然后在【點(diǎn)編輯】→【參數(shù)編輯】→【編輯點(diǎn)屬性結(jié)構(gòu)】，插入點(diǎn)號(hào)項(xiàng)，最后把點(diǎn)號(hào)屬性項(xiàng)填寫(xiě)完整。

2 野外作業(yè)

2.1 GPS參數(shù)設(shè)置

根據(jù)GPS參數(shù)的相關(guān)的計(jì)算方法，正確設(shè)置好手持GPS的參數(shù)，在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)集思寶GPS附帶的GIS Office軟件，在【選項(xiàng)】→【坐標(biāo)系統(tǒng)】中設(shè)置好參數(shù)(與集思寶手持機(jī)參數(shù)一致)。

2.2 設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)位坐標(biāo)導(dǎo)入手持GPS

在section增強(qiáng)輔助制圖系統(tǒng)中打開(kāi)矢量化后的地形圖，關(guān)閉其他文件只讓設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)文件處于當(dāng)前編輯狀態(tài)，【1輔助工具】→【導(dǎo)入導(dǎo)出功能】→【導(dǎo)出屬性數(shù)據(jù)（EXCEL）】，將設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)文件的屬性全部導(dǎo)出到Excel中，然后將屬性數(shù)據(jù)編成GIS Office識(shí)別的CSV格式（如圖3）。打開(kāi)GIS Office【文件】→【導(dǎo)入】，把采樣點(diǎn)坐標(biāo)就導(dǎo)入到了GIS Office中，再【文件】→【導(dǎo)出】選擇GPS識(shí)別的GPX格式，然后將GPX格式的文件保存到集思寶的儲(chǔ)存卡上，裝上儲(chǔ)存卡打開(kāi)手持GPS在【瀏覽】→【興趣點(diǎn)】單擊菜單鍵選擇【導(dǎo)入】選中 GPX格式的文件名單擊確定鍵，就完成了設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)位通過(guò)GIS Office導(dǎo)入到GPS中。這樣就可以使用GPS根據(jù)設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)坐標(biāo)開(kāi)展野外工作了。

完成每天野外作業(yè)后，將實(shí)際采樣點(diǎn)的GPS原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)儲(chǔ)存卡錄入計(jì)算機(jī)中，航點(diǎn)文件（*.GMT），航線文件（*.TRK）, 在GIS Office軟件中打開(kāi)航點(diǎn)文件，在【文件】→【導(dǎo)出】選擇GIS CSV（*.CSV）文件類(lèi)型，勾選【點(diǎn)】→【OK】，選擇儲(chǔ)存位置，導(dǎo)出的CSV文件（如圖4），這些標(biāo)定的航點(diǎn)坐標(biāo)就是實(shí)際工作采樣點(diǎn)的坐標(biāo)。

2.3 實(shí)際采樣點(diǎn)位坐標(biāo)投影到地形圖

上面導(dǎo)入計(jì)算機(jī)的航點(diǎn)坐標(biāo)文件（*.csv）并不能直接導(dǎo)入到Mapgis中，需要將該文件進(jìn)行整理，去掉坐標(biāo)數(shù)據(jù)后面的“N”、“E”，然后保存為文本文件（*.txt）。

在Mapgis【投影變換】→【P投影轉(zhuǎn)換】→【U用戶(hù)文件投影轉(zhuǎn)換】中（圖 5）。將保存的TXT文本文件調(diào)入到用戶(hù)數(shù)據(jù)點(diǎn)文件投影轉(zhuǎn)換中，填寫(xiě)好【用戶(hù)投影參數(shù)】、【結(jié)果投影參數(shù)】等各項(xiàng)內(nèi)容，完成GPS的實(shí)際采樣點(diǎn)坐標(biāo)投影到1∶50 000的地形圖上。然后使該點(diǎn)文件處于當(dāng)前編輯狀態(tài)，【點(diǎn)編輯】→【根據(jù)屬性標(biāo)注釋】，出現(xiàn)【注釋屬性選擇】對(duì)話框，填好注釋參數(shù)，然后保存點(diǎn)文件，直到野外采樣工作結(jié)束，生成全部實(shí)際采樣點(diǎn)在地形圖上。

2.4 樣品加工

野外樣品采集時(shí)注意避免樣品的交叉污染，在通風(fēng)干燥處進(jìn)行樣品加工。樣品加工流程為：干燥→揉碎或敲碎→過(guò)4.699～0.833mm篩→拌勻→稱(chēng)重（大于160g）→裝袋→裝箱入庫(kù)。樣品編號(hào)、數(shù)量與送樣單一一對(duì)應(yīng)，避免重號(hào)、漏號(hào)、錯(cuò)號(hào)等現(xiàn)象。

3 室內(nèi)資料整理及成果圖件編制

GeoIPAS軟件是烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司開(kāi)發(fā)研制的一款用于化探數(shù)據(jù)處理成圖的專(zhuān)業(yè)軟件【3】，在化探工作中得到了廣泛的應(yīng)用,并且繪制圖件的處理結(jié)果為 MAPGIS的 WL、WT、WP格式，實(shí)現(xiàn)了與MAPGIS的無(wú)縫對(duì)接。

3.1 數(shù)據(jù)整理

3.1.1 野外數(shù)據(jù)的整理 按日期將每天野外作業(yè)的航點(diǎn)文件（*.GMT）,航線文件為（*.TRK）及導(dǎo)出的CSV文件進(jìn)行整理，并做成采樣點(diǎn)位航跡圖（圖6），完成各種表格逐項(xiàng)檢查，將每天的實(shí)際采樣點(diǎn)位置坐標(biāo)匯總成采樣點(diǎn)位圖，作為野外原始資料保存。

3.1.2 化驗(yàn)室數(shù)據(jù)的整理 將化驗(yàn)室的分析數(shù)據(jù)添加坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，包括非法字符，空數(shù)據(jù)，畸變數(shù)據(jù)和坐標(biāo)檢查（GeoIPAS→【數(shù)據(jù)預(yù)處理】→【數(shù)值檢查】、【坐標(biāo)檢查】、【重復(fù)坐標(biāo)檢查】）。做完這些即可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理了。

3.2 成果圖件的編制

首先數(shù)據(jù)網(wǎng)格化（GeoIPAS→【數(shù)據(jù)預(yù)處理】→【離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化】）。注意：一個(gè)工區(qū)的數(shù)據(jù)要統(tǒng)一網(wǎng)格化，如計(jì)算模型、搜索半徑和網(wǎng)格化參數(shù)，程序已經(jīng)設(shè)置成批處理，一次全部做完，生成的結(jié)果文件為GRD數(shù)據(jù)。

3.2.1 地球化學(xué)圖 利用GeoIPAS做地球化學(xué)圖，先算好逐步剔除平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)離差后的算術(shù)平均值(Xo)、標(biāo)準(zhǔn)離差（S）、變異系數(shù)（CV）、異常下限（T）。采用0.1lg（μg/g和ng/g）含量間隔(表1）。當(dāng)數(shù)據(jù)為異常含量時(shí)，可適當(dāng)將等量線抽稀為0.2 lgμg/g(或ng/g)或更大，使等量線圖面上間距不小于0.7mm。

分級(jí)色階的選取方式為：以冷色調(diào)（藍(lán)色）作為低值區(qū)，隨著數(shù)據(jù)的增大，顏色變暖，即由藍(lán)－黃－紅變化，各色區(qū)內(nèi)不同含量線間隔還可以用過(guò)渡色階表示。色區(qū)劃分可參照表2。

表1 地球化學(xué)圖等量線間隔值表Table 1 Geochemical map contour interval value table

表2 地球化學(xué)圖色區(qū)設(shè)置Table 2 Set geochemical map color zone

GeoIPAS的操作流程為：首先選擇數(shù)據(jù)文件，再進(jìn)行色階設(shè)置，等量線標(biāo)注設(shè)置，極值標(biāo)注設(shè)置，然后畫(huà)框參數(shù)設(shè)置，最后繪制圖框完成地球化學(xué)線圖（注：本次及以下圖件使用的數(shù)據(jù)文件都為GRD格式）。

3.2.2 單元素異常圖 GeoIPAS→【專(zhuān)題圖件】→【單元素異常圖】，打開(kāi)圖7所示的操作界面，數(shù)據(jù)基本符合正態(tài)分布，直接用異常下限值勾繪異常，按照全區(qū)異常下限的1、2、4倍劃分三個(gè)濃度帶，勾繪異常外、中、內(nèi)帶。

3.2.3 組合異常圖 組合異常圖是在單元素異常的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究對(duì)象的元素組合特征，選擇3～5個(gè)元素編繪。GeoIPAS→【專(zhuān)題圖件】→【組合異常圖】，打開(kāi)圖8所示的操作界面，按照相應(yīng)的要求設(shè)置好各項(xiàng)。

3.2.4 綜合異常圖 綜合異常圖是在組合異常圖的基礎(chǔ)上，研究幾組元素的空間分布規(guī)律的綜合性圖件?！皩?zhuān)題圖件”菜單下的“綜合異常圖”命令，選擇 GRD數(shù)據(jù)文件以后點(diǎn)擊下一步（后面處理方式和組合異常圖一致）。

3.2.5 推斷解釋圖編制 推斷解釋圖是在分析研究各類(lèi)地球化學(xué)圖的基礎(chǔ)上，按地質(zhì)意義推斷解釋的圖件。包括推斷地質(zhì)構(gòu)造圖、找礦預(yù)測(cè)圖等。

3.3 異常查證與評(píng)價(jià)

異常查證與評(píng)價(jià)主要包括異常的解釋推斷、異常分類(lèi)、異常篩選、異常查證、 下一步工作建議等內(nèi)容。異常查證與評(píng)價(jià)主要任務(wù)：解釋推斷引起異常的原因，區(qū)分礦異常與非礦異常，預(yù)測(cè)異常的找礦前景及提出異常查證工作建議。

4 結(jié)語(yǔ)

以上基本完成了 1∶5萬(wàn)土壤測(cè)量從準(zhǔn)備—野外施工—圖件編繪全部過(guò)程，在內(nèi)蒙古自治區(qū)勘查基金管理中心項(xiàng)目工作中，提交的原始資料和成果資料得到了專(zhuān)家組的一致認(rèn)可，原始資料完整準(zhǔn)確，圖件規(guī)范，并且大大提高了工作效率，減輕了野外工作強(qiáng)度。以上工作流程及相關(guān)的軟件同樣適用于水系沉積物測(cè)量，各種軟件的熟練掌握使工作更加系統(tǒng)化和規(guī)范化，使大量的化探數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確快捷的得到有效利用，為查明地球化學(xué)元素分布特征，圈定并評(píng)價(jià)地球化學(xué)異常；優(yōu)選找礦靶區(qū)，進(jìn)行礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)提供了可靠的技術(shù)保證。

1 吳信才.MAPGIS地理信息系統(tǒng)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004

2 陳國(guó)光，張華，葉家瑜，等.地球化學(xué)普查規(guī)范1∶50 000報(bào)批稿［R］.南京：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心.2009

3 跨平臺(tái)金維地學(xué)信息處理研究應(yīng)用系統(tǒng)GeolIPAS2.8化探專(zhuān)業(yè)版用戶(hù)手冊(cè)［P］.新疆：新疆烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司，2012