MapGis在數(shù)字制圖及地質研究中的應用分析

王鳳娟

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

隨著計算機科學的發(fā)展，MapGis作為我國20世紀80年代研制出來的地理信息系統(tǒng)，已廣泛地應用于地質礦產勘探、資源管理、生態(tài)監(jiān)測、環(huán)境保護、土地管理、環(huán)境地質、災害預測、城市建設、地下管網等方面和領域，為信息管理部門、資源勘探部門以及管理決策部門提供了先進的信息處理、數(shù)字產品制作及分析查詢等技術支撐作用[1]。

1 MapGis的特點

MapGis主要特點是：一是在結構上該系統(tǒng)采用了矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的混合結構，并完善了國內外大多數(shù)GIS軟件系統(tǒng)所采用單一數(shù)據(jù)結構或側重某一種數(shù)據(jù)結構的局限性，以滿足不同問題對矢量、柵格數(shù)據(jù)的不同需求，而且兩種數(shù)據(jù)庫結構的信息可以有效方便地互相轉換和準確套合；二是在應用上該系統(tǒng)分為輸入、編輯、庫管理、空間分析和輸出五大部分組成，各大部分的功能特點如下：

（1）輸入手段。具有掃描儀輸入、數(shù)字化儀輸入、GIS輸入等功能，也可接受DBASE、FOXBASE等數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并且具有完備的錯誤、誤差等校正方法。

（2）編輯功能。具有直觀實用的屬性動態(tài)定義編輯功能和多媒體數(shù)據(jù)，具多重數(shù)據(jù)結構的屬性管理能力。

（3）地圖庫管理。具有較強的地圖拼接、管理、顯示、漫游和靈活方便的跨圖幅檢索能力，可管理達數(shù)千幅地圖。

（4）空間分析。具有功能齊全，性能良好，并且具有拓撲空間查詢和三維實體疊加的分析能力。

（5）輸出功能，具有齊全的外設驅動能力和國際標準頁面描述語言的Postscript接口，可輸出符合任何公開出版質量要求的數(shù)字化產品圖件，并具有能自定義的靈活性報表輸出功能。

2 MapGis在數(shù)字制圖方面的應用

2.1 數(shù)字化制圖方法

MapGis作為國產化專業(yè)性軟件，在數(shù)字化制圖方面具有很強的實用性，尤其以制作數(shù)字化產品見長。其制圖方法主要采用MapGis的數(shù)據(jù)數(shù)字化輸入系統(tǒng)或智能掃描矢量化子系統(tǒng)來建立各類圖形數(shù)字化的數(shù)據(jù)庫，數(shù)字化制圖方法過程實際上是一種將圖形轉化成數(shù)據(jù)的過程，其制圖方法的基本工作流程如圖1所示。

2.2 數(shù)字化制圖的過程

2.2.1 數(shù)據(jù)獲取及矢量化

MapGis矢量圖形數(shù)據(jù)的獲取包括：點圖元數(shù)據(jù)、線圖元數(shù)據(jù)、面圖元數(shù)據(jù)，保存這些數(shù)據(jù)形成的文件名分別為：“＊．wt”即點文件、“＊．wl”即線文件、“＊．wp”即面文件。數(shù)據(jù)獲取的方法一般有三種。

（1）數(shù)字化儀輸入法：即采用數(shù)字化儀人工手扶游標跟蹤，將底圖信息轉化為圖形數(shù)據(jù)的方法。一般點圖元的數(shù)字化只采集其控制點；線圖元數(shù)字化只跟蹤其基線；面圖元數(shù)字化是用游標跟蹤其區(qū)域輪廓線，然后在“拓撲處理子系統(tǒng)”或“編輯子系統(tǒng)”的面編輯環(huán)境中，采用自動或人工構造面元區(qū)域完成選區(qū)。

（2）智能掃描矢量化輸入法：即由智能掃描儀直接掃描原圖（底圖），以柵格形式存儲于圖像文件中（如“＊．tif”等），通過智能化將圖像數(shù)據(jù)轉換成矢量數(shù)據(jù)，存入到線文件或點文件中進行編輯，最后經誤差校正系統(tǒng)將矢量數(shù)據(jù)進行誤差糾正[2]。一般實現(xiàn)智能掃描矢量化的方法有兩種：非細化無條件全自動矢量化和交互式矢量化。雖然智能掃描矢量化的速度快，但因獲取的數(shù)據(jù)量較大，圖形要素自動識別的困難較多，后期修改編輯的工作量較大。

（3）人工跟蹤矢量化輸入法：這種方法是采用鼠標跟蹤，將裝入的柵格圖像數(shù)據(jù)轉化為矢量數(shù)據(jù)并可通過誤差糾正達到繪圖的要求。它是在“圖形編輯系統(tǒng)”中進行的，可借助“圖形編輯系統(tǒng)”的強大編輯功能對矢量化后的圖形進行有效的編輯修改。采用這種方法的步驟及經驗是：①進行子系統(tǒng)設置，將工作目錄、子圖庫、線型庫選擇好；②將掃描的柵格圖像通過“文件”菜單裝入光柵文件將其打開，并保存為MapGis的內部格式文件“＊．rbm”后，再重新裝入進行矢量化，這樣可以提高數(shù)據(jù)采集的效率；③設置當前層及編輯屬性，這一點非常關鍵，也是進行點圖元、線圖元、面圖元采集所必須首先要完成的操作；④點圖元和線圖元在采集時的方法與數(shù)字化儀的方法相似，只不過是把游標換成了鼠標，用鼠標的十字高點對屏幕上放大的柵格圖像進行跟蹤采集。該方法主要在地質制圖方面得到普遍使用。

2.2.2 圖層的設置

圖層是數(shù)字制圖中的一個重要概念。MapGis在制作數(shù)字地圖過程中也需要建立編輯圖層名，圖層的設置及使用對于數(shù)字制圖的編輯具有重要作用。一般數(shù)字化圖的分層如下：等高線、其他地貌符號第1層；高程第2層；界線第3層；區(qū)類（各類地質要素）第4層；依次選擇設置。

2.2.3 圖形數(shù)據(jù)編輯處理

圖形編輯系統(tǒng)包括點編輯、線編輯、區(qū)編輯及圖層等其他內容的編輯。①編輯點、線圖元符號和子圖庫：根據(jù)編圖要求，可利用MapGis系統(tǒng)服務庫子系統(tǒng)將圖形的文字、圖形符號、注記、填充、注記花紋及各種線型等抽取出來，經過編輯、修改生成圖庫、填充圖案和矢量字庫，自動存放至系統(tǒng)庫中，供編輯制圖時隨時調用。②圖形編輯：圖形編輯是制圖的最重要環(huán)節(jié)，利用圖形編輯子系統(tǒng)可進行圖形整飾、編輯修改矢量結構的點、線、區(qū)域邊界，并可自動校正拓撲關系。同時利用MapGis軟件提供的2cm標準尺寸的圖框，準確、方便地補充和修改符號庫、線型庫、圖案庫等。

2.2.4 數(shù)據(jù)輸出

①圖形輸出：圖形輸出的主要任務是將已完成數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)處理結果，進一步變成圖形輸出裝置可識別的信號，以驅動圖形輸出裝置產生地圖圖形。MapGis系統(tǒng)通過將點、線、面數(shù)據(jù)文件逐一插入編輯工程文件中，經光柵化處理后，形成“＊．nvl”光柵文件，通過繪圖儀直接從計算機讀取光柵文件并輸出圖件。②文件輸出：可把圖形數(shù)據(jù)編輯成一個工程文件，輸出“＊．eps”柵格文件。同時為了數(shù)據(jù)交換，MapGis還提供了數(shù)據(jù)轉入轉出等功能。

3 MapGis在地質研究中的應用

MapGis系統(tǒng)不僅在數(shù)字制圖方面具備完善地數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫等功能，而且該系統(tǒng)的空間分析功能和地圖編輯功能已被廣泛應用到地質研究工作領域中，其應用效果主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

3.1 空間分析功能的應用

空間分析功能是MapGis系統(tǒng)中最重要的專業(yè)應用性功能之一，它區(qū)別于計算機一般性輔助系統(tǒng)。它是將一系列跟空間位置有關的數(shù)據(jù)（包括空間地理數(shù)據(jù)和地學專業(yè)屬性數(shù)據(jù)）進行空間疊加分析、屬性統(tǒng)計分析后，從中進一步得到有用的信息為結果。將該系統(tǒng)的應用引入到地質研究中，不僅為地質研究工作開辟了新思路，也為進一步擴大地質研究工作的方法應用開拓了新的手段?？臻g分析功能的應用，概括地說有如下幾點：①數(shù)據(jù)檢索功能?？梢匀我馓崛∥募谢驍?shù)據(jù)庫中所需要的數(shù)據(jù)進行檢索及分析。利用此功能能夠快速地分析并找出有利于成礦的數(shù)據(jù)區(qū)間。②空間疊加分析功能。可以對不同要素（地理要素、地質礦產要素）的空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進行任意疊加分析，產生出新的空間數(shù)據(jù)。③屬性統(tǒng)計分析功能?？梢詫ο嚓P的屬性和數(shù)據(jù)進行單屬性或多屬性的統(tǒng)計分析后，可以得出各種地質分析要素之間的定量關系。④二維模型和三維模型分析功能。對二維和三維數(shù)據(jù)進行模型分析后，可以形象展示出多維數(shù)據(jù)模型所描述的研究體，既地質體、礦床等空間形態(tài)的分布特征。

在成礦預測研究中，運用數(shù)據(jù)檢索功能能夠快速地分析不同成礦地質條件因素，并合理找出有利成礦的數(shù)值區(qū)間，用GIS系統(tǒng)預測空間數(shù)據(jù)合成，從而確定礦產的空間分布，在圖上得到預測區(qū)，每個預測區(qū)用不同的色塊，表明許多不同條件的重疊情況，含有豐富的信息。

3.2 地圖編輯功能的應用

MapGis地圖編輯系統(tǒng)區(qū)別于已往的計算機輔助繪圖系統(tǒng)。它不僅為地質制圖提供了強有力的工具，而且在進一步改善制圖（繪圖）的精度要求，更新圖形內容和信息，豐富圖形表現(xiàn)力，實現(xiàn)圖形綜合應用等方面，極大地提高了工作效率。眾所周知，地質類圖件是地質研究中所不可缺少的一種重要資料和載體，而地質圖件的編輯和清繪也是一項很繁瑣的工作，精度上還往往達不到要求。該系統(tǒng)的利用不僅大大提高了地質制圖（繪圖）的工作進程，而且可以將野外采集來的大量地質信息綜合到一起進行任意疊加分析和編輯，豐富了圖形中地質信息元素的表現(xiàn)力，還提高了地質制圖的精度要求。MapGis的圖形編輯系統(tǒng)為地質制圖不僅提供了強有力和快捷方便的制圖工具，而且也豐富和完善了圖形的編輯內容及圖形綜合疊加應用的功能。例如，我省近幾年完成的1:5萬，1:25萬區(qū)域地質調查圖件成果以及大量的地質礦產類圖件均已廣泛采用該編輯功能，并得到了很好的應用及出版效果。

4 結論

MapGis系統(tǒng)色彩豐富，分圖層管理，制圖精度高。功能強大，各種模型文件均能實現(xiàn)互換，還可以進行空間分析、二維及三維實體疊加分析、GRD和TIN模型分析及統(tǒng)計匯總等功能，是地質制圖及地質研究中較為理想的軟件系統(tǒng)，筆者在近幾年應用中有如下體會。

（1）誤差校正功能為獲取的數(shù)據(jù)提供了更為便利的圖形糾正方法，使數(shù)字地圖的制圖精度滿足實際要求。

（2）圖形編輯系統(tǒng)提供了較全面的制圖功能，制作的圖形更加美觀。豐富的符號、線型、填充圖案、顏色，可隨時進行補充修改，使用方便；線轉弧段的功能，提高了人工拓撲的工作效率；弧段轉線的功能，可對不慎破壞的線文件進行修復，把數(shù)據(jù)的損失程度減少到了最??；點、線、面編輯中的“透明輸出”的設置為圖形在輸出時具有了靈活性特點；并提供了常見GIS（如Ar-cgis、Arc/Info、mapInfo、AutoCad等）數(shù)據(jù)格式轉換，并方便與其它GIS系統(tǒng)建立了數(shù)據(jù)銜接關系；進一步提高了數(shù)字制圖工作效率及質量。

（3）MapGis的實際應用性強、應用面廣。尤其是MapGis在礦床建模中的應用，在多元信息預測研究中的應用等方面，進一步拓寬地質研究工作的思路和方法。對促進地質研究工作的發(fā)展，提高MapGis在地質研究工作中的推廣和應用，提高和擴大找礦工作效率將具有現(xiàn)實的實際意義，是一筆寶貴的技術“財富”。