用MAPGIS實(shí)現(xiàn)煤層等厚線圖的繪制

■譚森閆 海忠 王健

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院山東濟(jì)南250014）

用MAPGIS實(shí)現(xiàn)煤層等厚線圖的繪制

■譚森閆 海忠 王健

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院山東濟(jì)南250014）

本文應(yīng)用MAPGIS軟件中的數(shù)字測(cè)圖、DTM分析、輸入編輯和投影變換模塊繪制了新疆準(zhǔn)南煤田某勘查區(qū)的煤層等厚線圖，通過同一數(shù)據(jù)用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化和Kring泛克立格法網(wǎng)格化模型進(jìn)行繪制的等厚線圖進(jìn)行對(duì)比，得出用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化模型繪制的煤層等厚線圖效果較好。

MAPGIS煤層等厚線圖GRD模型準(zhǔn)南煤田

1 引言

煤層等厚線圖是表示煤層厚度變化的等值線圖。將作圖區(qū)內(nèi)煤層厚度點(diǎn)按坐標(biāo)投影在水平面上，內(nèi)插出一定間隔的整數(shù)厚度點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造，將同一厚度的點(diǎn)連接成線，即成煤層等厚線圖。它是反映煤層厚度變化規(guī)律的主要圖件，也是指導(dǎo)勘查，為煤礦設(shè)計(jì)、建井和生產(chǎn)服務(wù)的重要圖件。如果能用計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)繪制等厚線色塊圖，將會(huì)大大的提高工作效率，MAPGIS就是這樣的軟件。

MAPGIS是武漢中地信息工程有限公司研制的大型基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)，是一個(gè)集當(dāng)代最先進(jìn)的圖形、圖像、地質(zhì)、地理、遙感、測(cè)繪、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)于一體的大型智能軟件系統(tǒng)，是集數(shù)字制圖、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及空間分析為一體的空間信息系統(tǒng)。筆者以新疆準(zhǔn)南煤田某勘查區(qū)繪制1:50000煤層等厚線圖為例，述說如何用MAPGIS實(shí)現(xiàn)煤層等厚線圖的繪制。

2 數(shù)據(jù)整理

勘查區(qū)所有見煤點(diǎn)進(jìn)行工程點(diǎn)測(cè)量，得出見煤點(diǎn)的坐標(biāo)（X, Y），Y把前2位代號(hào)去掉，通過對(duì)見煤點(diǎn)的丈量，得出煤層的真厚度M（真厚度＝垂直厚度×煤層傾角的余弦值或水平厚度×煤層傾角的正弦值），真厚度的單位為米。由見煤點(diǎn)工程編號(hào)、坐標(biāo)和煤層的真厚度，編制成如圖1的數(shù)據(jù)文件（*.txt），文件格式為ID,X,Y,M（第一列為見煤點(diǎn)工程編號(hào)，第二列為見煤點(diǎn)的X坐標(biāo)，第三列為見煤點(diǎn)的Y坐標(biāo)，第四列為見煤點(diǎn)煤層的真厚度）。

利用MAPGIS的“數(shù)字測(cè)圖”模塊把保存出來的txt數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為WT屬性文件，操作如下：

（1）“系統(tǒng)設(shè)置”的“系統(tǒng)庫(kù)目錄”設(shè)置為SUVSLIB庫(kù)，打開“數(shù)字測(cè)圖”模塊，新建一個(gè)測(cè)量工程文件；

圖1 制圖數(shù)據(jù)格式

圖2 數(shù)據(jù)錄入設(shè)置

（3）主菜單“數(shù)據(jù)處理”的“點(diǎn)輸出”即可把數(shù)據(jù)保存為MAPGIS專用的WT文件。

WT文件為MAPGIS點(diǎn)文件，每個(gè)WT文件點(diǎn)圖元的屬性值即原txt數(shù)據(jù)文件每一個(gè)見煤點(diǎn)的制圖數(shù)據(jù)。由于繪制的煤層等厚線圖比例尺為1:50000，則需要用“圖形處理”下的“輸入編輯”模塊進(jìn)行處理，步驟如下：

（1）新建工程文件，把WT文件添加到工程文件，設(shè)WT文件為編輯狀態(tài)；

（2）通過“其它→整圖變換→鍵盤輸入?yún)?shù)”設(shè)置比例參數(shù)，變化類型選點(diǎn)變換，比例參數(shù)X比例：0.02，Y比例：0.02，按“確定”完成操作。

最后是把點(diǎn)圖元文件圖例改為相應(yīng)工程（如鉆孔）圖例，點(diǎn)擊工具欄中的“”工具，選中工程類型相同的點(diǎn)圖元，彈出的對(duì)話框中：子圖號(hào)選上相應(yīng)工程圖例，子圖高度、子圖寬度、子圖顏色等進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。保存WT文件即完成數(shù)據(jù)整理工作。

3 離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

在地質(zhì)勘查過程中得到的見煤點(diǎn)厚度的數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)。微機(jī)繪制等值線圖最關(guān)鍵的是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化 (生成GRD數(shù)學(xué)模型)，即采用一定的網(wǎng)格方法對(duì)不規(guī)則分布的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，生成原始數(shù)據(jù)分布范圍內(nèi)規(guī)則間距的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，因此數(shù)學(xué)模型是繪制等值線圖的核心。在MAPGIS“DTM分析”模塊進(jìn)行離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化生成GRD模型，操作如下：

（1）在MAPGIS程序中，進(jìn)入“空間分析”下的“DTM分析”模塊，“文件”菜單中“打開數(shù)據(jù)文件”，把WT文件導(dǎo)入。

（2）“處理點(diǎn)線”菜單中進(jìn)行“點(diǎn)數(shù)據(jù)高程點(diǎn)提取”，高程屬性項(xiàng)中選擇“高程H”，確定后則所有見煤點(diǎn)的煤層真厚度值已經(jīng)提取。

（3）進(jìn)入“Grd模型”菜單中的“離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化”（如圖3）即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化。在離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化下，系統(tǒng)將彈出如下對(duì)話框如圖4，該對(duì)話框顯示了原始數(shù)據(jù)在X—Y平面的范圍，用戶如果需要擴(kuò)大或縮小范圍，可以修改網(wǎng)格化參數(shù)中的有關(guān)項(xiàng)；通過修改網(wǎng)格間距，用戶可以調(diào)整網(wǎng)格的疏密程度；在網(wǎng)格類型欄中，用戶有四種不同的網(wǎng)格方法選擇，分別為距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化、Kring泛克立格法網(wǎng)格化、稠密數(shù)據(jù)中值選取網(wǎng)格化、稠密數(shù)據(jù)高斯距離權(quán)網(wǎng)格化。以上參數(shù)設(shè)置好后，選擇文件換名按鈕系統(tǒng)將彈出標(biāo)準(zhǔn)的文件對(duì)話框，輸入文件名。最后按確定，計(jì)算機(jī)開始對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化，并以用戶輸入的文件名保存網(wǎng)格化后的結(jié)果GRD文件。

圖3 對(duì)離散數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化

4 平面等值線圖繪制

選中MAPGIS平面等值線圖繪制菜單，打開網(wǎng)格化好的GRD文件，系統(tǒng)將彈出平面等值線圖繪制對(duì)話框，各參數(shù)選擇如圖5。

在設(shè)置中選擇等值線套區(qū)、繪制色階、保留邊界線；在光滑中選擇等值線光滑處理，光滑度：高程度；選擇軸向標(biāo)尺和制圖注記。在等值線定層中：4.1等值層值

文中實(shí)例勘查區(qū)煤層厚度的極值為0.49~8.08米，為使繪制的煤層等厚線圖能達(dá)到很好的效果，經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定等厚線的間隔為0.50米。根據(jù)中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0215-2002）的表E.2，確定實(shí)例勘查區(qū)煤層的最低可采厚度為0.80米，因此需插入一條煤層厚度為0.80米的等厚線。

4.2 線參數(shù)

在線參數(shù)中定義好繪制煤層等厚線圖的線型、線顏色、線寬、線類型、等值線所在圖層。

4.3 區(qū)參數(shù)

色區(qū)值的確定根據(jù)煤層厚度值由低至高的變化從深藍(lán)→黃→粉紅之間進(jìn)行插值。

4.3 注記參數(shù)

在需要標(biāo)注的等含量線上用Yes，不需要標(biāo)注的等含量線上用No。

以上參數(shù)設(shè)定完成后，按“存設(shè)置”按鈕系統(tǒng)將彈出標(biāo)準(zhǔn)的文件對(duì)話框，輸入文件名，按確定，系統(tǒng)將按輸入的文件名保存為VEL文件。如果需要重新繪制等值線圖時(shí)，可以按“裝設(shè)置”按鈕，打開文件名VEL文件即可。最后按確定煤層等厚線圖就自動(dòng)繪制完畢，通過“文件菜單下→存數(shù)據(jù)于→點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，線數(shù)據(jù)文件，區(qū)數(shù)據(jù)文件”操作完成對(duì)文件的保存。

圖5 平面等值線圖參數(shù)設(shè)置選擇

圖4 數(shù)據(jù)網(wǎng)格化選擇的參數(shù)

5 不同網(wǎng)格化方法生成GRD模型的差異

不同的網(wǎng)格方法生成的GRD模型繪制的煤層等厚線圖有一定差異。文中實(shí)例勘查區(qū)煤層厚度的極值為0.49~8.08米，數(shù)據(jù)極差相對(duì)較大，采用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化繪制的煤層等厚線圖比采用Kring泛克立格法網(wǎng)格化繪制的好。實(shí)例勘查區(qū)進(jìn)行普查階段工作，采取的工程間距為2000米×2000米，數(shù)據(jù)相對(duì)稀少，采用稠密數(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)格化方法生成GRD模型繪制不出平面等值線圖，因此只能采用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化和Kring泛克立格法網(wǎng)格化二種方法繪制。用同一數(shù)據(jù)，二種不同網(wǎng)格方法，生成的GRD模型繪制的煤層等厚線圖如圖6所示：相比之下，用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化方法生成的GRD模型繪制的煤層等厚線圖比較能反映煤層厚度變化規(guī)律，效果較好。

圖6 同一數(shù)據(jù)不同網(wǎng)格化方法對(duì)比圖

6 煤層等厚線圖最終成圖

文中實(shí)例為繪制1:50000的煤層等厚線圖，其操作如下：

（1）進(jìn)入“圖形處理”下的“輸入編輯”模塊，新建工程文件，添加數(shù)據(jù)整理步驟生成的WT文件，在點(diǎn)圖元的右側(cè)標(biāo)注工程編號(hào)和煤層真厚度；

（2）添加平面等值線繪制步驟保存的點(diǎn)數(shù)據(jù)文件、線數(shù)據(jù)文件和區(qū)數(shù)據(jù)文件。

（3）添加煤層露頭界線，把煤層露頭界線以上的平面等值線點(diǎn)數(shù)據(jù)文件、線數(shù)據(jù)文件和區(qū)文件清除。

圖7 矩形框生成參數(shù)設(shè)置對(duì)話框

（4）添加圖框，可以通過“實(shí)用服務(wù)”下的“投影變換”來自動(dòng)生成，點(diǎn)擊工具欄中的“”工具進(jìn)入如圖7對(duì)話框。對(duì)話框中：矩形分幅方法選任意公里矩形分幅；坐標(biāo)系選國(guó)家坐標(biāo)系，填入起始帶號(hào)，標(biāo)注選公里值；網(wǎng)線類型選繪制實(shí)線坐標(biāo)線；比例尺：50000；圖廓參數(shù)按照?qǐng)D幅的實(shí)際范圍填入起始值和結(jié)束值，網(wǎng)間隔填2；把線參數(shù)、點(diǎn)參數(shù)做相應(yīng)設(shè)置，寫上圖框文件名，按下“確定”即生成矩形框。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文利用MAPGIS的數(shù)字測(cè)圖、DTM分析、輸入編輯和投影變換模塊繪制了新疆準(zhǔn)南煤田某勘查區(qū)的1:50000煤層等厚線圖，并詳細(xì)介紹了繪制過程。從繪制過程及繪制結(jié)果中得出以下結(jié)論：

（1）MAPGIS是一個(gè)功能強(qiáng)大的制圖軟件，利用該軟件繪制的煤層等厚線，能清楚、直觀地反應(yīng)該勘查區(qū)煤層厚度的沉積變化情況。

（2）同一數(shù)據(jù)用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化和Kring泛克立格法網(wǎng)格化模型進(jìn)行繪制，對(duì)比繪制的煤層等厚線圖，用距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化模型繪制的煤層等厚線圖效果較好。

[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]中國(guó)煤田地質(zhì)總局.中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范（DT/ T 0215-2002） [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-359-2