MAPGIS化探圖數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方法選擇探討

吳現(xiàn)興　李余暉　王海豐

婁底市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，湖南婁底市，417000

MAPGIS化探圖數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方法選擇探討

吳現(xiàn)興*李余暉王海豐

婁底市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，湖南婁底市，417000

提要根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查（1∶25萬項目GZTR20070117）中昌吉部分區(qū)域的地球化學(xué)土壤表層樣Cu化學(xué)分析數(shù)據(jù)，利用MAPGIS軟件中的GRD模型生成化探異常圖，為找礦、環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量分析提供依據(jù)。

MAPGISGRD模型化探異常圖

新疆維吾爾自治區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查（1∶25萬）項目為國家基礎(chǔ)地質(zhì)工作，該項目中采集表層土壤樣品，經(jīng)測試分析獲取的Cu化學(xué)數(shù)據(jù)信息，形成化學(xué)異常圖，在顯示 Cu元素地球化學(xué)分布時有較好的效果?；綌?shù)據(jù)的網(wǎng)格化是編制地球化學(xué)異常圖件的基礎(chǔ)，而網(wǎng)絡(luò)化如何選用最合理的網(wǎng)格化方法對其進行插值加密處理，最大限度地保持原始數(shù)據(jù)的空間結(jié)構(gòu)特征，以突出環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量與礦化有關(guān)的異常，這將會直接影響到在此基礎(chǔ)上的異常圈定和評價分析。目前處理化探數(shù)據(jù)主要用克里格法和距離平方反比法。以下對這兩種用化探數(shù)據(jù)處理的方法進行對比分析。

1　化探數(shù)據(jù)及說明

化探數(shù)據(jù)來源于新疆維吾爾自治區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查（烏魯木齊—昌吉地區(qū)）項目（GZTR20070117）中昌吉部分 1∶25萬區(qū)域地球化學(xué)土壤表層樣Cu化學(xué)分析數(shù)據(jù)，選擇昌吉市部分區(qū)域（面積371.25km2）生成化學(xué)異常圖。樣品是嚴(yán)格按照《1∶250000多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范》進行取樣、樣品加工、和送樣化驗的。采樣點位和分析數(shù)據(jù)值（單位ppm）如圖1。

圖1　Cu采樣點位和分析數(shù)據(jù)值Fig.1　Cu sampling point and analysis data

2　化探數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方法的選擇及參數(shù)確定

2.1化探數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方法的選擇

（1）克里格法是一種特殊的加權(quán)滑動平均方法，幾乎可對任何類型數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，目前應(yīng)用也十分廣泛。該方法在數(shù)學(xué)上可對所研究的對象提供一種最佳線性無偏估計，同時也兼顧了數(shù)據(jù)的空間分布特征，其插值對大多數(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)果可信度高，它能夠比較精確地表示出隱含在原始數(shù)據(jù)中的趨勢，可避免產(chǎn)生距離倒數(shù)中過多的“牛眼”點。樣品數(shù)盡量大于 80。克里格法可分為普通克里格、簡單克里格、指示克里格、泛克里格等。泛格里格假設(shè)數(shù)據(jù)中存在主導(dǎo)趨勢，且該趨勢可以用確定的函數(shù)或多項式來擬合。在進行泛克里格分析時有三步：①分析數(shù)據(jù)中存在趨勢，獲得擬合模型；②殘差數(shù)據(jù)克里格分析；③將趨勢面分析和殘差分析的克里格結(jié)果加權(quán)得到最終結(jié)果?？死锔穹椒黠@優(yōu)于趨勢面分析，泛克里格的結(jié)果也優(yōu)于普通克里格的結(jié)果【1】。

（2）距離平方反比法處理快速，可以進行確切的、圓滑的插值，多年來在物化探數(shù)據(jù)處理過程中被廣泛采用。其不足之處是未考慮樣品點之間空間幾何構(gòu)型和變量空間結(jié)構(gòu)信息的影響，且容易在網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圍繞觀測點位置的“牛眼”。

根據(jù)上述分析，結(jié)合研究區(qū)多目標(biāo)化探數(shù)據(jù)和網(wǎng)格化特點，以突出化學(xué)異常為原則，通過對比分析，克里格法更適合于處理本次研究數(shù)據(jù)。網(wǎng)格化采用MAPGIS6.7GRD模型下的Kring泛克里格法。

2.2網(wǎng)格化參數(shù)的確定

（1）網(wǎng)格化范圍的選擇網(wǎng)格化范圍也就是要獲得的網(wǎng)格節(jié)點的最小坐標(biāo)值，及異常等值線圖的分布范圍。程序默認的值是采樣點的分布空間。為使化探數(shù)據(jù)及異常能與多源地學(xué)信息進行精確的空間疊合分析處理，網(wǎng)格化范圍須與研究區(qū)的地理坐標(biāo)范圍一致，因此需進行網(wǎng)格化擴邊處理。但擴邊時程序主要采用外推的方法獲取空白區(qū)的值，外推的值準(zhǔn)確度肯定會有所下降。故本次處理采用控制插值點搜索范圍大小來控制其外推范圍，將超過該范圍的值無效化，以避免其對多源信息空間疊合分析的影響。

（2）網(wǎng)格間距與網(wǎng)格數(shù)網(wǎng)格間距和網(wǎng)格數(shù)是網(wǎng)格化時最重要的參數(shù)。它關(guān)系到所派生數(shù)據(jù)的密度，并直接影響等值線模型的精度，并最終影響異常的空間結(jié)構(gòu)特征。若網(wǎng)格過大，會丟失一些特征信息，也可能造成等值線扭曲，影響對異常的有效評價。理想狀態(tài)下，網(wǎng)格數(shù)越多，所繪的結(jié)果越詳細。實際上當(dāng)網(wǎng)格達到一定的間隔后，無論再怎樣增加網(wǎng)格數(shù)，等值線圖的輪廓幾乎不再發(fā)生任何變化。過細的網(wǎng)格會產(chǎn)生更多冗余的“游離”數(shù)據(jù)，即相鄰網(wǎng)格點值的差別微小而不包含有效的等值線特征信息。這樣的網(wǎng)格化過程不僅增加了計算和存儲資源的開銷，同時也使異?？臻g分布特征復(fù)雜化，導(dǎo)致一些假的、沒有意義小線圈的出現(xiàn)。

（3）搜索方式和搜索半徑的確定搜索方式?jīng)Q定了網(wǎng)格化形成新的網(wǎng)格節(jié)點所使用的數(shù)據(jù)?？煞譃樗悬c搜索、簡單搜索（單方向）、象限搜索（4方向）、卦限搜索（多方向）等方式。理論上數(shù)據(jù)點小于250個時，而且數(shù)據(jù)分布比較均勻，可以使用所有的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，即不選擇其搜索方式。當(dāng)數(shù)據(jù)量增大，而且數(shù)據(jù)分布疏密不均，須要采用象限搜索、卦限搜索這兩種方式【2】。搜索半徑?jīng)Q定了所用的數(shù)據(jù)范圍。它和其它3項搜索規(guī)則一起來決定網(wǎng)格化時所使用的點。這3項規(guī)則是：每一個扇區(qū)內(nèi)所用的最多點數(shù)、必須使用的最少有效點數(shù)和允許的最多空方向數(shù)。網(wǎng)格化時推薦使用的最佳的有效點數(shù)為 5。實際設(shè)定時，給定這3項的值最好寬松一些（取其默認值即可）。在搜索規(guī)則不變的條件下，搜索半徑的變化對由數(shù)據(jù)點區(qū)域的等值線不產(chǎn)生影響，但要影響到空區(qū)的填充。所以搜索半徑是一個重要的參數(shù)，它直接影響網(wǎng)格化后的數(shù)據(jù)結(jié)果。若半徑太小則找不到形成網(wǎng)格節(jié)點的數(shù)據(jù)，就不能形成期望的等值線，太大則會將空值點變?yōu)閿?shù)據(jù)點【3】。根據(jù)以上的分析和本次多目標(biāo)化探數(shù)據(jù)采樣的精度，經(jīng)過對不同網(wǎng)格化參數(shù)值的試驗和比較，本次網(wǎng)格化選取的網(wǎng)格表層樣間距為 X、Y為100m?？紤]到擴邊和特殊點的缺乏，搜索方式采取4方向搜索，搜索半徑表層樣為2km，以便化探異常區(qū)的比較【2，4】。

3　地球化學(xué)平面圖的生成

化探采樣的目的是形成該地區(qū)各元素的化學(xué)異常圖。各元素化學(xué)異常圖的繪制在MAPGIS空間分析模塊中“GRD模型平面等值線圖繪制或彩色等值線立體圖繪制和 TIN模型追蹤剖分等值線”中進行。TIN模型不必將原始離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理，而是直接對非網(wǎng)格化數(shù)據(jù)或網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進行等值線追蹤或分析；用GRD模型時，先打開點位圖-處理點線-點數(shù)據(jù)高程點提取-選擇某一元素含量值-GRD模型-離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化-按上述要求設(shè)置網(wǎng)格距離等參數(shù)-平面等值線圖繪制（設(shè)置等值參數(shù)如起點、終點、步長）。化探數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)，在投影轉(zhuǎn)換時形成的點位圖，其點具有高程屬性（各元素含量值）。在追蹤剖分等值線時，首先從點位圖中提取高程（某一元素含量值），生成TIN文件，快速生成三角剖分網(wǎng)，再進行追蹤剖分等值線。根據(jù)本次研究和多目標(biāo)化探數(shù)據(jù)的特點，采用GRD模型繪制等值線，用異常下限值34.3943（PPM）繪出Cu元素地球化學(xué)異常圖（圖2）。

圖2　Cu地球化學(xué)異常圖Fig.2　Cu geochemical anomaly map

4　結(jié)語

本文根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查（烏魯木齊-昌吉地區(qū)）項目中昌吉部分區(qū)域地球化學(xué)土壤表層樣Cu化學(xué)分析數(shù)據(jù)，通過MAPGIS軟件中的GRD模型下克里格法中Kring泛克里格法生成化學(xué)異常圖顯示了Cu地球化學(xué)異常的分布特征。從Cu地球化學(xué)異常圖可以看出Cu化學(xué)異常明顯，主要分布在距昌吉較近的東部地段及圖幅內(nèi)的東南，對在該區(qū)進一步工作提供了依據(jù)。

1 湯國安、楊昕. 地理信息系統(tǒng)空間分析試驗教程［M］. 北京：科學(xué)出版社，2006，338～421

2 鄒林. 青海阿爾茨托山地區(qū)化探找礦信息的快速識別與綜合評價［D］. 指導(dǎo)教師：彭省臨，朱谷昌. 長沙：中南大學(xué)，2003，01

3 武漢中地信息工程有限公司. MAPGIS地理信息系統(tǒng)實用教程 ［M］. 武漢：武漢出版社，2002

4 吳信才. MAPGIS地理信息系統(tǒng)［M］. 北京：電子工業(yè)出版社，2004，203～232

According to Cu surface soil samples for chemical analysis data which is from Urumqi - Changji in the project Of Multi-target Area in Xinjiang Uygur Autonomous Region Geochemical Survey，and using GRD Model in MAPGIS to generate geochemical anomaly map，the paper provides basis for prospecting，nvironmental geochemistry quality analysis.

DISCUSSION ON THE SELECTION OF DATA GRID METHOD FOR MAPGIS GEOCHEMICAL EXPLORATION MAP

Wu XianxingLi YuhuiWang Haifeng
Geological environmental monitoring station of Loudi City，Loudi，Hunan， 417000

MAPGIS，GRD Model，geochemical anomaly map

P632

A

1006-5296（2016）03-0189-04

* 第一作者簡介：吳現(xiàn)興（1975～），男，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，碩士，工程師

2016-04-11；改回日期：2016-04-22