空間信息系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究

戴瀟磊 章強(qiáng)

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì) 江西南昌 330000）

進(jìn)入21世紀(jì)后，信息技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，地質(zhì)測(cè)量工作的數(shù)字化程度越來(lái)越高。但是，隨著普查找礦、工程地質(zhì)、水文及地表地質(zhì)等領(lǐng)域?qū)Φ刭|(zhì)測(cè)量需求的日益加大，對(duì)地質(zhì)測(cè)量的技術(shù)、方法提出了更高，要求空間信息更精確、更完整、更全面。為滿足這樣的需求，空間信息系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)測(cè)量工作中，不僅適應(yīng)了各方需要，也極大提高了地質(zhì)測(cè)量工作質(zhì)量和效率，進(jìn)一步推動(dòng)了地質(zhì)測(cè)量工作現(xiàn)代化發(fā)展。

1 空間信息系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能

1.1 基本結(jié)構(gòu)

空間信息系統(tǒng)，是解決與地球空間信息有關(guān)的數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、傳輸、管理、分析與應(yīng)用等問(wèn)題的信息系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的支持下，基于地質(zhì)學(xué)、地圖學(xué)等理論，利用遙感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理空間信息進(jìn)行獲取、存儲(chǔ)、傳輸、管理、分析與應(yīng)用，為地質(zhì)測(cè)量提供基本的數(shù)據(jù)支持。

空間信息系統(tǒng)作為一種技術(shù)系統(tǒng)，其在地質(zhì)測(cè)量應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)包括地球空間數(shù)據(jù)獲取、地形仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體地球空間數(shù)據(jù)庫(kù)、支撐工具、空間數(shù)據(jù)查詢與分析、決策支持及制圖、顯示與輸出等子系統(tǒng)。具體分為三個(gè)層次，分別是信息處理層、信息應(yīng)用層和輔助支持層。此外，系統(tǒng)中所有信息都采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行統(tǒng)一管理，操作命令要專業(yè)化，防止系統(tǒng)運(yùn)行失誤，高效、有序的運(yùn)行（見(jiàn)圖1）。

1.2 主要功能

從圖1可以看出空間信息系統(tǒng)有著很多的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)有明確的工作分工，各有各個(gè)功能，這些子系統(tǒng)的功能匯聚起來(lái)賦予了空間信息系統(tǒng)強(qiáng)大的功能體系，使之很好為地質(zhì)測(cè)量提供服務(wù)。

總的來(lái)看，空間信息系統(tǒng)主要功能有：地球空間數(shù)據(jù)獲取、融合和集成，自動(dòng)制圖、顯示與輸出，空間數(shù)據(jù)查詢與分析，地形仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)，智能輔助支持地質(zhì)測(cè)量工作等。

圖1 空間信息系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖

2 空間信息系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)量運(yùn)用中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 空間信息數(shù)據(jù)的采集的技術(shù)

在地質(zhì)測(cè)量中運(yùn)用空間信息系統(tǒng)，前提工作是高效、精準(zhǔn)、及時(shí)的獲得有關(guān)地理空間信息的數(shù)據(jù)。為完成這一工作任務(wù)，在空間信息獲取中可以采用遙感技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)、GPS技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了全天候、無(wú)障礙的實(shí)時(shí)獲取空間信息，且提高了空間信息數(shù)據(jù)的精確性和完整性，擴(kuò)大了觀測(cè)范圍，很好的服務(wù)于地質(zhì)測(cè)量工作。

空間信息數(shù)據(jù)采集中的關(guān)鍵技術(shù)：①遙感技術(shù)。利用專業(yè)遙感儀對(duì)對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息進(jìn)行收集、處理后，然后成像，對(duì)地表空間上各種景物進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別，并瞬間成像，從而獲得相關(guān)的空間信息數(shù)據(jù)；②數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)。這一種技術(shù)在地質(zhì)測(cè)量中有著較好的精度均勻性，能很據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)成像，操作便捷、節(jié)省工作力，且天氣、氣候等因素對(duì)其干擾小，滿足地質(zhì)測(cè)量工作需要；③GPS技術(shù)。GPS作為定位系統(tǒng)，在地質(zhì)測(cè)量中運(yùn)用后能全天候的實(shí)時(shí)獲取測(cè)量信息，并且能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)測(cè)量結(jié)果，有效保證了測(cè)量信息精確、完整。在具體實(shí)踐中，根據(jù)多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立相應(yīng)的衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)，然后在地面布置控制點(diǎn)、安裝接收機(jī)，利用接收機(jī)實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星傳輸回來(lái)的測(cè)量信息。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立技術(shù)

在地質(zhì)測(cè)量中會(huì)涉及到大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整，不出現(xiàn)丟失等情況，高效、高質(zhì)量的被利用，需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)軟件建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)。在功能上，本數(shù)據(jù)庫(kù)支持空間數(shù)據(jù)查詢、錄入、統(tǒng)計(jì)、修改、報(bào)表等要求，且為計(jì)算機(jī)成圖系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)接口。為便于數(shù)據(jù)管理，可以采用基于C-S和B-S的兩級(jí)管理模式。在具體操作中，相關(guān)人員利用C-S模式進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)修改、維護(hù)等管理工作，利用B-S模式進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，查詢需要的空間數(shù)據(jù)，指導(dǎo)外業(yè)采集作業(yè)。

2.3 地質(zhì)測(cè)量信息平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)

目前，地質(zhì)測(cè)量中運(yùn)用空間信息系統(tǒng)時(shí)，通常基于GIS技術(shù)構(gòu)建地質(zhì)測(cè)量GIS平臺(tái)，主要在于GIS技術(shù)在地質(zhì)測(cè)量領(lǐng)域有著最廣泛的應(yīng)用，且應(yīng)用效果良好。建立地質(zhì)測(cè)量GIS平臺(tái)時(shí)，利用面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法OMT對(duì)要解決的問(wèn)題進(jìn)行抽象，并建立相應(yīng)的簡(jiǎn)化模型，用于捕捉問(wèn)題空間的信息。此外，選用圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便于描述各類型的圖像并對(duì)這些圖像進(jìn)行管理。圖形結(jié)構(gòu)中的各個(gè)對(duì)象有其成員數(shù)據(jù)和作用于成員數(shù)據(jù)的操作構(gòu)成，這樣的對(duì)象構(gòu)成有著很大的繼承性和封裝性，便于平臺(tái)維護(hù)和操作。

2.4 圖紙的自動(dòng)生成技術(shù)

地質(zhì)測(cè)量是基礎(chǔ)性的地質(zhì)工作，能為工程地質(zhì)、普查找礦等工作提供需要的地質(zhì)測(cè)量圖紙，具體形式有剖面類圖、平面類圖、柱狀類圖，這些是地質(zhì)測(cè)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。如何自動(dòng)生成這些類型的圖紙，是空間信息系統(tǒng)運(yùn)用中的關(guān)鍵。

地質(zhì)測(cè)量圖紙形式：①剖面類圖。刨面類圖是該剖面上的地層界限、標(biāo)志層、含水層的位置和構(gòu)造形態(tài)的真實(shí)反映，通過(guò)它可以分析該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，編制綜合地質(zhì)圖紙，所以在地質(zhì)測(cè)量中有著重要作用；②平面類圖。平面類圖一般用來(lái)反映點(diǎn)狀標(biāo)志、區(qū)域邊界等值線、文字標(biāo)注等信息，分析與研究它可以了解有關(guān)地理空間內(nèi)的信息；③柱狀類圖。柱狀類圖是地質(zhì)測(cè)量中最規(guī)范的一類圖紙，能對(duì)區(qū)域地層進(jìn)行說(shuō)明性描述。

以上三種圖紙是最常見(jiàn)的地質(zhì)測(cè)量圖紙類型，是分析與了解有關(guān)地理空間信息的基本依據(jù)。對(duì)此，運(yùn)用空間信息系統(tǒng)時(shí)要合理設(shè)計(jì)自動(dòng)圖紙生產(chǎn)模塊，通過(guò)信息處理模塊把采集到空間信息進(jìn)行處理，生成相應(yīng)的地質(zhì)測(cè)量圖紙，然后利用圖形的編輯與顯示等功能把最終生成的圖像體現(xiàn)在Web上，用相關(guān)人員查看和利用。在地質(zhì)測(cè)量圖紙生成過(guò)程中，應(yīng)采用仿真模擬技術(shù)和自動(dòng)生成技術(shù)，使系統(tǒng)在這些技術(shù)的支持下，按照設(shè)定好的參數(shù)自動(dòng)完成地質(zhì)測(cè)量圖紙的生成。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，空間信息系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)量工作中的運(yùn)用，為地質(zhì)測(cè)量數(shù)據(jù)精確性和完整性的提高做出了突出貢獻(xiàn)，促進(jìn)了我國(guó)地質(zhì)測(cè)量工作的信息化、數(shù)字化發(fā)展。為切實(shí)發(fā)揮空間信息系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)量工作的功能和作用，就要做好空間信息數(shù)據(jù)采集、地質(zhì)測(cè)量GIS平臺(tái)構(gòu)建和地質(zhì)測(cè)量圖紙自動(dòng)生成等工作，確保相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)落實(shí)到位，保證每一環(huán)節(jié)有序、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。唯有這樣，才能充分發(fā)揮空間信息系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)量工作中的機(jī)價(jià)值，真正提高地質(zhì)測(cè)量工作成效，優(yōu)化地質(zhì)測(cè)量成果，很好的服務(wù)于普查找礦、工程地質(zhì)、水文及地表地質(zhì)等領(lǐng)域的地質(zhì)工作。

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