MapGis 在數(shù)字制圖及地質(zhì)研究中的應(yīng)用分析

吳 云，張琦潔

（中國(guó)自然資源航空物探遙感中心，北京 100083）

現(xiàn)階段，在地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、資源管理、環(huán)境保護(hù)、土地管理、地下管網(wǎng)建設(shè)、城市建設(shè)等方面對(duì)MapGis的應(yīng)用越來(lái)越普遍。MapGis的有效應(yīng)用可以提高數(shù)字制圖水平，能夠?yàn)橄嚓P(guān)的管理決策提供更加可靠的信息支撐。同時(shí)可以利用MapGis完成地質(zhì)研究工作，保證在開(kāi)展地質(zhì)研究工作中所獲取的信息數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確清晰，對(duì)提高地質(zhì)研究水平有積極幫助。

1 MapGis在數(shù)字制圖中的應(yīng)用

MapGis 作為一種專(zhuān)業(yè)性的軟件，在將其應(yīng)用在數(shù)字化制圖過(guò)程中具有比較強(qiáng)的實(shí)用性，特別是進(jìn)行數(shù)字化產(chǎn)品制作具有明顯的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字化制圖方法在應(yīng)用過(guò)程中需要利用MapGis 數(shù)據(jù)數(shù)字化輸入系統(tǒng)或者智能掃描矢量化子系統(tǒng)完成圖形數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)建立過(guò)程。數(shù)字化制圖方法在實(shí)際操作過(guò)程中主要是對(duì)圖形進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其變?yōu)閿?shù)據(jù)信息。數(shù)字化制圖的具體工作流程包括以下方面：第一，數(shù)據(jù)獲取以及矢量化處理。MapGis 的矢量圖形數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括點(diǎn)圖元數(shù)據(jù)、線圖元數(shù)據(jù)、面圖元數(shù)據(jù)。在獲取這些數(shù)據(jù)時(shí)，可以利用的方法主要包括數(shù)字化儀輸入法、智能掃描矢量化輸入法以及人工跟蹤矢量化輸入法。其中利用數(shù)字化儀進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取時(shí)，主要是人工操作游標(biāo)跟蹤獲取信息數(shù)據(jù)，并對(duì)地圖信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為圖形數(shù)據(jù)。通常點(diǎn)圖元數(shù)字化可以只用采集控制點(diǎn)；線圖元數(shù)字化主要是完成基線跟蹤作業(yè)；面圖元數(shù)字化可以利用游標(biāo)跟蹤整個(gè)區(qū)域輪廓線，然后在拓?fù)涮幚碜酉到y(tǒng)內(nèi)利用自動(dòng)或者人工的方式構(gòu)造面圖元區(qū)域完成選區(qū)作業(yè)[1]。智能掃描矢量化輸入法在實(shí)際操作中可以先掃描原圖，并將原圖以柵格形式存儲(chǔ)在圖像文件內(nèi)。此外，還要利用智能化處理技術(shù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其變?yōu)槭噶繑?shù)據(jù)，將其存入到線文件或者點(diǎn)文件中完成編輯作業(yè)。然后根據(jù)誤差校正系統(tǒng)完成誤差糾正。一般在對(duì)智能掃描矢量化方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要根據(jù)具體的需求對(duì)非細(xì)化無(wú)條件全自動(dòng)矢量化以及交互式矢量化進(jìn)行合理選擇。但是需要注意智能掃描矢量化輸入法雖然能夠提高數(shù)據(jù)獲取的效率，但是如果獲取的數(shù)據(jù)量比較大，圖形要素自動(dòng)識(shí)別的難度會(huì)增大大增加，會(huì)直接影響后期修改編輯工作量。人工跟蹤矢量化輸入法在使用過(guò)程中需要利用鼠標(biāo)完成數(shù)據(jù)跟蹤，將已經(jīng)裝入的柵格圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)，同時(shí)要利用誤差糾正的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理，使其能夠達(dá)到繪圖要求。在具體應(yīng)用中需要在圖形編輯系統(tǒng)中完成各種操作，并且還可以利用圖形編輯系統(tǒng)的編輯功能修改矢量化后的圖形數(shù)據(jù)。利用這種方法需要對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，選擇好工作目錄子圖庫(kù)以及線型庫(kù)，然后將掃描完成的刪格圖像利用文件菜單裝入光柵文件，并保存為MapGis 的內(nèi)部格式文件。然后再將其裝入并進(jìn)行矢量化，能夠提高數(shù)據(jù)采集速度。對(duì)當(dāng)前層以及編輯屬性進(jìn)行設(shè)置是提高人工跟蹤矢量化輸入法數(shù)據(jù)獲取水平的重要措施，同時(shí)是進(jìn)行點(diǎn)圖元、線圖元以及面圖元數(shù)據(jù)采集時(shí)必須進(jìn)行的操作。在對(duì)點(diǎn)圖元以及線圖元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，這種方法與數(shù)字儀化輸入法的操作過(guò)程相類(lèi)似，但是需要將游標(biāo)換成鼠標(biāo)，利用鼠標(biāo)的十字高點(diǎn)放大屏幕上的柵格圖像完成跟蹤采集。這種方法一般情況下在地質(zhì)制圖中的應(yīng)用比較普遍。

第二，圖層設(shè)置作業(yè)。在數(shù)字制圖過(guò)程中，圖層是必須關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。MapGis 在對(duì)數(shù)字圖地圖進(jìn)行制作時(shí)，要建立編輯圖層名，然后對(duì)圖層進(jìn)行設(shè)置和使用。這樣才能提高數(shù)字化制圖編輯水平。通常數(shù)字化制圖的分層為：第1 層為等高線、其他地貌符號(hào)；第2 層為高層信息；第3 層為界線信息；第4 層為各種對(duì)地質(zhì)要素信息。在圖層設(shè)置時(shí)，需要根據(jù)數(shù)字化制圖的具體內(nèi)容和要求，依次選擇設(shè)置。

第三，對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理。在編輯圖形數(shù)據(jù)時(shí)，主要包括點(diǎn)編輯、線編輯、區(qū)編輯以及圖層編輯等。其中對(duì)點(diǎn)、線圖元符號(hào)以及圖庫(kù)進(jìn)行編輯時(shí)，需要根據(jù)編圖的具體要求，利用MapGis 系統(tǒng)服務(wù)庫(kù)子系統(tǒng)內(nèi)的相應(yīng)文字?jǐn)?shù)據(jù)以及圖形符號(hào)圖庫(kù)等對(duì)這些信息進(jìn)行抽取，然后利用編輯修改生成圖庫(kù)、填充圖案以及矢量字庫(kù)。同時(shí)將編輯完成后的圖庫(kù)存放在系統(tǒng)庫(kù)內(nèi)，方便后期編輯制圖隨時(shí)調(diào)用。對(duì)圖形進(jìn)行編輯時(shí)，要利用圖形編輯子系統(tǒng)完成圖形整體編輯，修改矢量結(jié)構(gòu)的點(diǎn)線區(qū)域邊界等，同時(shí)要對(duì)拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行自動(dòng)糾正，可以利用MapGis 系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖框?qū)Ψ?hào)庫(kù)、線型庫(kù)以及圖案庫(kù)等進(jìn)行準(zhǔn)確補(bǔ)充和修改。

第四，數(shù)據(jù)輸出。在數(shù)字化制圖完成后，需要及時(shí)完成數(shù)據(jù)輸出作業(yè)，主要包括圖形輸出以及文件輸出。圖形輸出的主要操作是要對(duì)編輯完成的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為圖形輸出裝置能夠識(shí)別的信號(hào)。然后利用驅(qū)動(dòng)圖形輸出裝置形成地圖圖形，MapGis系統(tǒng)可以將點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)文件插入到編輯工程文件中，利用光柵化處理后能夠形成光柵文件。并利用繪圖儀讀取獲取的圖形文件。而文件輸出需要將圖形數(shù)據(jù)編輯成工程文件并輸出三個(gè)文件。此外，為了保證數(shù)據(jù)交換效果，MapGis還需要提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出功能[2]。

2 MapGis在地質(zhì)研究工作中的應(yīng)用

2.1 空間分析功能

在地質(zhì)研究中，對(duì)MapGis 進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，空間分析功能是其中的主要功能之一。在MapGis 系統(tǒng)中空間分析功能與計(jì)算機(jī)一般性輔助系統(tǒng)存在一定差別，這一功能可以將一系列與空間位置存在聯(lián)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，并且可以完成屬性統(tǒng)計(jì)分析作業(yè)。然后從獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)中提取有用的信息作為分析結(jié)果。將空間分析系統(tǒng)應(yīng)用在地質(zhì)研究過(guò)程中能夠創(chuàng)新地質(zhì)研究工作，同時(shí)可以擴(kuò)大地質(zhì)研究工作的方法。空間分析功能的具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下方面：第一，數(shù)據(jù)檢索功能。在該功能應(yīng)用時(shí)可以提取文件以及數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。并且利用這種功能可以在最短時(shí)間內(nèi)找出有利于成礦的數(shù)據(jù)區(qū)間，提高數(shù)據(jù)分析效率。第二，空間疊加分析功能。這一功能在應(yīng)用中能夠任意疊加分析不同要素的空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)，能夠形成新的空間數(shù)據(jù)，方便開(kāi)展地理研究工作。第三，屬性統(tǒng)計(jì)分析功能。主要是對(duì)有聯(lián)系的屬性以及數(shù)據(jù)進(jìn)行單屬性、多屬性統(tǒng)計(jì)分析，然后獲取不同數(shù)據(jù)分析要素之間的定量關(guān)系。第四，二維模型以及三維模型分析功能。在這一功能應(yīng)用過(guò)程中，可以更加形象直觀地展示出多維數(shù)據(jù)模型顯示的研究體，能夠準(zhǔn)確了解地質(zhì)體、礦床等空間形態(tài)的具體分布特征。

在對(duì)空間分析功能進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)不同的分析功能進(jìn)行綜合利用，可以使地質(zhì)研究人員利用GIS 對(duì)各種地質(zhì)研究問(wèn)題進(jìn)行有效解決。特別是在找礦工作中利用空間分析功能可以提高找礦效率，保證找礦結(jié)果的可靠性。例如，在成礦預(yù)測(cè)工作中利用數(shù)據(jù)檢索功能可以在很短時(shí)間內(nèi)對(duì)不同情況地質(zhì)條件因素進(jìn)行研究和分析，同時(shí)找出有利于成礦的數(shù)值區(qū)間，并利用GIS 系統(tǒng)對(duì)空間數(shù)據(jù)合成進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，從而更加科學(xué)地確定礦產(chǎn)的空間分布情況，獲取比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)區(qū)。此外，可以利用不同的色塊對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行標(biāo)注，表現(xiàn)出在不同條件影響下的成礦空間的重疊情況，使工作人員獲取更加豐富的信息數(shù)據(jù)[3]。

2.2 地圖編輯功能

在MapGis系統(tǒng)中對(duì)地圖編輯功能進(jìn)行應(yīng)用也是其在地質(zhì)研究中應(yīng)用的主要體現(xiàn)之一。MapGis系統(tǒng)內(nèi)的地圖編輯功能與計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng)存在較大差異，能夠?yàn)榈刭|(zhì)制圖提供更加可靠的保障，并且能夠改善制圖的精度，保證圖形內(nèi)容信息更新的有效性以及及時(shí)性?？梢栽谝欢ǔ潭壬县S富地質(zhì)圖形的表現(xiàn)力。對(duì)圖形的綜合應(yīng)用能夠提高地質(zhì)地圖編輯效率。在地質(zhì)類(lèi)圖件編制過(guò)程中，其質(zhì)量以及編制水平是影響地質(zhì)研究工作情況的重要因素。因?yàn)榈刭|(zhì)類(lèi)圖件本身是地質(zhì)研究中不能缺少的主要資料，在開(kāi)展地質(zhì)圖件編輯工作時(shí)，內(nèi)容比較復(fù)雜繁瑣，如果精度達(dá)不到需要的要求，會(huì)直接影響地質(zhì)研究工作的效率。而利用MapGis系統(tǒng)內(nèi)的地圖編輯功能，可以提高地質(zhì)制圖工作效率，并且可以直接將野外采集的地質(zhì)信息綜合在一起進(jìn)行疊加分析和編輯，能夠豐富地質(zhì)類(lèi)圖件的地質(zhì)信息元素。同時(shí)可以提高地質(zhì)類(lèi)圖件的精度。除此之外，在地圖編輯功能應(yīng)用過(guò)程中，可以利用圖形建邊和建庫(kù)子系統(tǒng)對(duì)各種地圖以及地質(zhì)圖進(jìn)行自動(dòng)或者半自動(dòng)的建邊操作，進(jìn)一步提高地質(zhì)類(lèi)圖件的編輯效率。利用數(shù)字化圖形編輯系統(tǒng)可以分析和編輯以高程值為基礎(chǔ)的坡度、坡向、分水嶺、流域等信息，能夠?qū)Σ煌兞恐g的具體關(guān)系進(jìn)行分析和研究。這些功能的應(yīng)用能夠豐富地質(zhì)研究中地圖編輯的主要內(nèi)容以及要素。在MapGis系統(tǒng)中地形地圖編輯功能能夠?yàn)榈刭|(zhì)制圖提供更加有效的制圖工具，可以豐富圖形編輯內(nèi)容，利用圖形綜合疊加的功能提高地質(zhì)研究工作水平[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，MapGis系統(tǒng)具有較強(qiáng)的分圖層管理功能，可以提高數(shù)字化制圖的精準(zhǔn)度，具體的應(yīng)用功能也比較多樣全面，可以對(duì)各種模型文件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時(shí)能夠完成空間分析、二維三維實(shí)體疊加分析等作業(yè)。在數(shù)字化制圖以及地質(zhì)研究中，MapGis軟件系統(tǒng)的應(yīng)用具有突出的優(yōu)勢(shì)。MapGis系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性相對(duì)較強(qiáng)，應(yīng)用覆蓋面也比較廣泛。特別是在現(xiàn)階段的地質(zhì)研究工作中，MapGis系統(tǒng)的有效應(yīng)用能夠提高找礦預(yù)測(cè)水平，進(jìn)一步拓展地質(zhì)研究工作的思路以及相關(guān)方法，對(duì)提高地質(zhì)研究工作水平有積極幫助。為了提高M(jìn)apGis在地質(zhì)研究中的應(yīng)用水平，需要對(duì)假軟件系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)研究和創(chuàng)新，擴(kuò)展MapGis軟件系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。