基于GIS的地質(zhì)勘察信息模型研究

周中成

摘 要：主要研究了基于GIS地質(zhì)勘察信息模型的構(gòu)建，介紹了GIS信息模型，分析了地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，討論了地質(zhì)三維信息模型的相關(guān)內(nèi)容，旨在加強基于GIS地質(zhì)勘察信息模型的構(gòu)建，提高地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：GIS；地質(zhì)勘察；信息模型；空間信息

中圖分類號：P208.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.112

近年來，我國地質(zhì)勘探工作取得了長足的發(fā)展，這主要得益于現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用?；贕IS地質(zhì)勘察信息模型在地質(zhì)勘察工作中扮演著重要角色，并且其所起的作用也越來越突出。本文主要分析了信息理論和實踐方法在地質(zhì)勘察信息模型構(gòu)建中的應(yīng)用，希望通過建立基于GIS的地質(zhì)勘察信息模型，為地礦管理部門、工程勘察單位和城區(qū)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)，進(jìn)而作出科學(xué)的決策，增強地質(zhì)勘察企業(yè)的競爭實力。

1 GIS信息模型

GIS是地理信息系統(tǒng)的英文縮寫，它是指處理空間信息的科學(xué)技術(shù)，在地球空間信息科學(xué)中占有重要的位置。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)已經(jīng)與現(xiàn)代化的信息技術(shù)相融合，憑借其自身的多方優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于空間信息及其相關(guān)領(lǐng)域中。為了更好地分析和管理復(fù)雜領(lǐng)域的空間信息，可以利用相關(guān)技術(shù)建立信息模型，有效地解決GIS在地質(zhì)勘察工作中遇到的問題，所以，需要構(gòu)建功能全面的地質(zhì)勘察信息模型，讓GIS技術(shù)發(fā)揮更大的優(yōu)勢，使GIS地質(zhì)勘察系統(tǒng)得到深層次的開發(fā)和利用。

2 地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)設(shè)計

2.1 信息系統(tǒng)總體構(gòu)造

基于GIS的地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)主要包括功能表現(xiàn)、邏輯應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)3個模塊。功能表現(xiàn)模塊是指憑借圖形用戶界面提供相關(guān)的信息和功能，以實現(xiàn)用戶之間的交互；邏輯應(yīng)用模塊主要是整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心，該模塊由底層空間數(shù)據(jù)引擎、數(shù)據(jù)管理插件、上層公用應(yīng)用插件和各種專題組成構(gòu)成，組件之間相互協(xié)調(diào)，組件越靠近底層，其性能越高；數(shù)據(jù)服務(wù)模塊則是存儲和管理各種信息數(shù)據(jù)，與其他制圖系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫有差異，其中，所有的信息都是地質(zhì)勘察工作中的原始數(shù)據(jù)。圖1為地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)架構(gòu)。

地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)的3個模塊層面是1個開放性的結(jié)構(gòu)體系，各組件之間的設(shè)計具有層次性，可利用系統(tǒng)功能實現(xiàn)相關(guān)

擴展、應(yīng)用和維護(hù)。整個信息系統(tǒng)是由7個子系統(tǒng)組成的，每個系統(tǒng)又有不同的功能。

2.2 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原則

對于那些非空間對象，需要把地質(zhì)勘察的靜態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成特定的物理數(shù)據(jù)庫模型，開發(fā)者編制相應(yīng)的程序來維護(hù)各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，盡量要建立詳細(xì)化的數(shù)據(jù)字典和元數(shù)據(jù)，各個編碼要保持一致，并要減少數(shù)據(jù)冗余，確保數(shù)據(jù)庫的可擴展性和科學(xué)性。

3 地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)的實現(xiàn)和應(yīng)用

通過GIS地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)，可以匯總城市中的所有地質(zhì)信息，將其統(tǒng)一儲存到數(shù)據(jù)庫中，消除信息孤島，從而統(tǒng)一管理基礎(chǔ)地形、基礎(chǔ)地質(zhì)和地質(zhì)工程勘察等信息，并實現(xiàn)圖文共享，進(jìn)一步完善文件操作管理、工程數(shù)據(jù)信息查看、地圖瀏覽、圖像輸出和信息系統(tǒng)維護(hù)等功能。該信息系統(tǒng)主頁面是由菜單欄、工具欄、導(dǎo)航欄、標(biāo)題欄和工作區(qū)組成的。用戶通過“視圖”菜單欄下的多個子菜單實現(xiàn)各種功能，并對其進(jìn)行控制。下面主要介紹了其中幾個重要的功能。

3.1 地圖查詢和瀏覽

在瀏覽地圖的過程中，可對地圖進(jìn)行放大、縮小、自由縮放、平移和各種視圖顯示等操作，因而要正確選擇相應(yīng)功能的操作按鈕。通常情況下，有圓選、框選、點選和多邊形選擇等多種選項，在工具條上可以實現(xiàn)框選、點選和刪除的功能。

3.2 圖層管理

使用鼠標(biāo)單擊圖例，就會彈出相應(yīng)的菜單欄，其中，包含了“移除圖層”“新增圖層”等功能，根據(jù)實際需要就可設(shè)置圖層。針對當(dāng)前的圖層，可以設(shè)置圖層屬性，例如“可見”“可選擇”等，并將其保存為Mxd文件格式?！盀g覽屬性”主要是查看當(dāng)前圖層的信息屬性；“生成專題圖”是根據(jù)特定的需要生成特定的專題圖，通常包括“顏色漸變”“單值”“符合大小”和各種形狀變化的專題圖形。在圖層的控制和管理界面，可以設(shè)置圖層大小、顯示比例和圖層風(fēng)格等屬性，當(dāng)調(diào)整操作結(jié)束后，點按“生成”按鈕即可完成。

3.3 工程勘察數(shù)據(jù)管理

在工程勘察數(shù)據(jù)管理中，功能界面主要有編輯、查看、新增和刪除等選項。要根據(jù)“工程名稱”或“工程編號”等基本信息，點擊“查詢”按鈕查詢工程概況。另外，根據(jù)不同的需求，可以按照有關(guān)提示完成“打開工程”“刪除工程”“新增工程”“查看工程”和“編輯功能”等不同的操作。

4 地質(zhì)三維信息模型

隨著地質(zhì)勘察工作的快速發(fā)展，勘察信息系統(tǒng)也在不斷完善。但是，國內(nèi)的地質(zhì)勘探領(lǐng)域受到了多種因素的影響，地質(zhì)勘察軟件還較為落后。在研究過程中，很多地質(zhì)工程師主要是從二維空間上分析了地質(zhì)勘察的相關(guān)工作。為了更好地研究地質(zhì)勘察工作，現(xiàn)代勘察工作已經(jīng)將信息模型推向了三維領(lǐng)域。三維信息模型的建立能夠直接勘察地質(zhì)資源，從而為地質(zhì)環(huán)境分析和綜合分析提供必要的數(shù)據(jù)支持。

受客觀條件的影響，目前，在地質(zhì)勘察和對其的研究過程中，還是用描繪出的地質(zhì)圖來展示勘探成果，進(jìn)而導(dǎo)致勘察效果缺乏三維立體性和可視性，這也是當(dāng)前“數(shù)字地球”實現(xiàn)過程中亟需解決的問題。地質(zhì)體本身就是一個不規(guī)則的三維實體，可以將空間坐標(biāo)作為獨立的參數(shù)，構(gòu)建出空間地質(zhì)模型，從而表達(dá)其復(fù)雜性和特殊性。盡管受到很多因素的影響，在建立三維信息模型的過程中存在一定的困難，但是，仍然取得了突破性的成果，為順利開展地質(zhì)勘查工作提供了便利。在地質(zhì)勘探工作中，場區(qū)內(nèi)的各項數(shù)據(jù)比較容易獲得，但在獲取地下三維空間信息時，要經(jīng)常使用工程探鉆法。通過勘探孔可以直接獲取詳細(xì)的巖土層分布狀況，取得的巖芯（土樣）還可以進(jìn)行相應(yīng)的室內(nèi)試驗，進(jìn)而獲得其物理力學(xué)指標(biāo)。

由于鉆孔資料信息比較詳細(xì)、直觀、準(zhǔn)確，所以，它在三維信息數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建中發(fā)揮了重要的作用。利用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建三維勘察信息模型，已經(jīng)成為了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究重點，并且取得了顯著的成果。地質(zhì)勘察三維信息模型能夠全方位地分析地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)信息，具有高效性；通過地層實體建模和地層表面建模，可以使地質(zhì)三維實體實現(xiàn)可視化，具有較高的使用價值。

5 結(jié)束語

基于GIS的地質(zhì)勘察信息模型在地質(zhì)勘察工作中發(fā)揮了越來越重要的作用，所以，需要加強對GIS等地質(zhì)勘察技術(shù)的研究。優(yōu)化地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)設(shè)計，提高GIS開發(fā)應(yīng)用效率，可以發(fā)揮地質(zhì)勘察信息模型更大的功能優(yōu)勢，以便更好地為地質(zhì)勘察工作服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]包世泰.基于GIS的地質(zhì)勘察信息模型研究及其應(yīng)用[D].廣州：中國科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所），2013，12（08）：21-22.

[2]包世泰，夏斌，蔣鵬，等.基于GIS的地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].地理與地理信息科學(xué)，2013，07（30）：19-20.

〔編輯：白潔〕