土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查采樣點(diǎn)位布設(shè)流程①

王利 楊拓

遼寧省化工地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司，遼寧 錦州 121007

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局于1999年開始實(shí)施多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查計(jì)劃，又稱農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查計(jì)劃或土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查計(jì)劃。該計(jì)劃實(shí)施20年來(lái)，在支撐服務(wù)農(nóng)業(yè)發(fā)展、土壤環(huán)境污染防控、土地資源管理、國(guó)家重大立法、幫助貧困地區(qū)實(shí)施精準(zhǔn)扶貧等方面做出了重大貢獻(xiàn)，顯著拓展了地質(zhì)工作服務(wù)鏈[1]。

“錦州西北部1∶25萬(wàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目是“遼西凌河地區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查”二級(jí)項(xiàng)目之一，2018年遼寧省化工地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司通過招投標(biāo)獲得該項(xiàng)目。開展錦州西北部1∶25萬(wàn)區(qū)域土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查，為查明錦州地區(qū)土地地球化學(xué)質(zhì)量，為錦州地區(qū)土地資源管理、糧食安全生產(chǎn)、高效特色農(nóng)業(yè)發(fā)展、貧困地區(qū)精準(zhǔn)脫貧和生態(tài)文明建設(shè)提供依據(jù)。對(duì)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查采樣點(diǎn)位布設(shè)流程研究是開展土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查的前提，采樣點(diǎn)位的合理布設(shè)是土地質(zhì)量調(diào)查工作后期編制成果圖件的關(guān)鍵。

土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作的采樣點(diǎn)位布設(shè)工作量極大[2]，如何既提高采樣點(diǎn)位的代表性又能高效的完成點(diǎn)位的布設(shè)是本文研究的重點(diǎn)。本文以1∶50000標(biāo)準(zhǔn)圖幅表層土壤點(diǎn)位布設(shè)為例。

1 采樣點(diǎn)位布設(shè)流程

1.1 編制布設(shè)底圖

收集工區(qū)范圍內(nèi)土地調(diào)查圖件、購(gòu)買1∶50000標(biāo)準(zhǔn)圖幅數(shù)字化地形圖、下載衛(wèi)星圖片。

1.1.1 下載衛(wèi)星圖片

使用91衛(wèi)圖助手下載衛(wèi)星圖片。91衛(wèi)圖助手由北京千帆云聯(lián)科技有限公司歷經(jīng)數(shù)年研發(fā)而成，是全球首款且迄今為止唯一一款真正的Google Earrth影像、歷史影像、高程專業(yè)下載器。按圖1設(shè)置輸入比例尺及圖幅號(hào)，雙擊下載，選擇影像級(jí)別15，導(dǎo)出設(shè)置→按投影范圍裁剪（去掉投影黑邊），保存格式→JPEG。

圖1 91衛(wèi)圖助手下載衛(wèi)星圖片參數(shù)設(shè)置Fig.1 Satellite image parameter setting downloaded with 91 Satellite Map Assistant

衛(wèi)星圖片轉(zhuǎn)換msi，打開MapGIS主界面依次選擇圖象處理→圖象分析。執(zhí)行文件→數(shù)據(jù)輸入→添加文件→轉(zhuǎn)換。

1.1.2 底圖校正

首先將收集的土地利用現(xiàn)狀圖圖斑（分別代表水田、旱地、果園等土地利用現(xiàn)狀）區(qū)文件(wp)配準(zhǔn)后添加到1:50000標(biāo)準(zhǔn)圖幅地形圖工程文件中。然后進(jìn)行影像校正，打開MapGIS主界面，點(diǎn)擊圖像處理→圖像分析，選擇文件→打開影像，打開轉(zhuǎn)好的msi衛(wèi)星影像文件。執(zhí)行鑲嵌融合→打開參照文件→參照線文件，打開1:50000標(biāo)準(zhǔn)圖幅圖框線文件。點(diǎn)擊圖標(biāo)，把四個(gè)控制點(diǎn)全部刪除。點(diǎn)擊圖標(biāo)添加控制點(diǎn)，用空格鍵確定。將msi文件的四個(gè)角點(diǎn)（控制點(diǎn)）分別校正到標(biāo)準(zhǔn)圖框上去。校正好之后直接關(guān)閉影像分析處理系統(tǒng)（系統(tǒng)已經(jīng)自動(dòng)保存）。影像校正是可以多點(diǎn)校正保證校準(zhǔn)精度。

1.2 點(diǎn)位布設(shè)

本文點(diǎn)位布設(shè)主要應(yīng)用地球化學(xué)勘查數(shù)據(jù)一體化處理系統(tǒng)（Geochem Studio），該系統(tǒng)是由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局物化探研究所基于MapGIS 67開發(fā)的，是一個(gè)自動(dòng)化、智能化水平較高的用于化探工作的軟件系統(tǒng)。本軟件系統(tǒng)包含地球化學(xué)找礦和土地質(zhì)量評(píng)價(jià)兩個(gè)子系統(tǒng)。

1.2.1 編輯采樣大格

打開地球化學(xué)找礦子系統(tǒng)→數(shù)據(jù)管理→打開工程或文件→工作布置→標(biāo)準(zhǔn)圖幅采樣大格，彈出如圖2對(duì)話框。

圖2 采樣大格的繪制及編號(hào)參數(shù)設(shè)置Fig.2 Drawing and numbering parameter setting of sampling large grid

文件輸入為1∶50000標(biāo)準(zhǔn)圖幅內(nèi)圖框線文件(wl)，系統(tǒng)自動(dòng)生成采樣大格編號(hào)點(diǎn)文件(wt)和采樣大格線文件(wl)。

在點(diǎn)位布設(shè)圖中需插入標(biāo)準(zhǔn)控制樣及重復(fù)樣，并在插入位置需預(yù)留一個(gè)大格號(hào)，因此標(biāo)注的大格編號(hào)不連續(xù)[3]。將需要預(yù)留的大格號(hào)碼選中→工作布置→編輯大格號(hào)碼，編輯大格號(hào)碼直到符合規(guī)范要求[4]。

1.2.2 采樣點(diǎn)布置

本次布設(shè)點(diǎn)位工作，在確保評(píng)價(jià)精度的前提下，盡量減少采樣數(shù)量從而有效控制工作成本[5]。打開工作布置→1∶50000標(biāo)準(zhǔn)圖幅土壤測(cè)量采樣點(diǎn)布置，參數(shù)設(shè)置如圖3。

圖3 土壤測(cè)量工作布置參數(shù)設(shè)置Fig.3 Parameter setting for soil survey layout

工作區(qū)區(qū)文件是根據(jù)內(nèi)圖框線文件生成的區(qū)文件，在區(qū)文件中需要填加“子區(qū)分類”短整型的屬性字段，屬性值分別為1、2、3。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀圖圖斑進(jìn)行子區(qū)分類，其中1代表控制工作區(qū)：灘涂、森林草原、沼澤濕地、荒漠戈壁等特殊景觀區(qū)，采樣密度1～2（個(gè)/4km2）；2代表一般工作區(qū)：采樣密度1（個(gè)/km2）；3代表重點(diǎn)工作區(qū)：城市及礦山周邊地區(qū)，采樣密度1～2（個(gè)/km2）。系統(tǒng)自動(dòng)生成“部署_采樣點(diǎn)”點(diǎn)文件(wt)，生成的采樣點(diǎn)及屬性結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 采樣點(diǎn)位及屬性結(jié)構(gòu)Fig.4 Sampling points and attribute structure

對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)生成的不合理的布設(shè)點(diǎn)位根據(jù)不同地貌景觀和土地利用類型等[6]進(jìn)行調(diào)整，原則以大圖斑、耕地圖斑優(yōu)先，結(jié)合衛(wèi)星影像進(jìn)行調(diào)整，直到符合規(guī)范要求[4]（圖5）。

圖5 采樣點(diǎn)位調(diào)整Fig.5 Sampling point adjustment

1.2.3 采樣點(diǎn)編號(hào)

打開工作布置→采樣點(diǎn)編號(hào)，參數(shù)設(shè)置如圖6。

圖6 采樣點(diǎn)編號(hào)參數(shù)設(shè)置Fig.6 Parameter setting for sampling point number

采樣點(diǎn)文件：添加調(diào)整后“部署_采樣點(diǎn)”點(diǎn)文件(wt)。自動(dòng)生成采樣點(diǎn)編號(hào)及屬性結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 采樣點(diǎn)編號(hào)及屬性結(jié)構(gòu)Fig.7 Sampling point number and attribute structure

2 野外作業(yè)

打開地球化學(xué)找礦子系統(tǒng)→實(shí)用工具→點(diǎn)文件屬性導(dǎo)出，參數(shù)設(shè)置如圖8。輸入文件：添加調(diào)整后“部署_采樣點(diǎn)”點(diǎn)文件(wt)。輸出文件格式為Excel。

圖8 點(diǎn)文件屬性導(dǎo)出參數(shù)設(shè)置Fig.8 Parameter settings for point file attribute export

利用Gis Office軟件將輸出的Excel格式的采樣點(diǎn)調(diào)整成圖9格式，導(dǎo)入Gis Office軟件，導(dǎo)出GPS格式。采樣點(diǎn)自動(dòng)生成了航點(diǎn)[7]，為野外化探采樣提供準(zhǔn)確依據(jù)[8]。

圖9 導(dǎo)入GIS Office軟件格式Fig.9 Import GIS office software format

將導(dǎo)出的GPS格式設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)位導(dǎo)入奧維移動(dòng)客戶端，選擇Google衛(wèi)星混合圖，在外業(yè)中可以迅速規(guī)劃出最捷徑的路線，有助于提高野外采樣者的工作效率[9]。

3 結(jié)論

化探工作中采樣點(diǎn)位布設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)都是純手工作業(yè)為主，數(shù)千甚至上萬(wàn)采樣點(diǎn)布設(shè)工作耗費(fèi)大量人力和時(shí)間[10]，而且對(duì)技術(shù)人員工作經(jīng)驗(yàn)要求高。本文通過相關(guān)軟件的綜合運(yùn)用，結(jié)合土地利用現(xiàn)狀圖斑及衛(wèi)星影像資料進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)，既提高了布點(diǎn)工作效率又大大提高了點(diǎn)位的代表性，同時(shí)確保野外調(diào)查工作的高效實(shí)施和有序開展。