区域地质填图数字化采集技术与方法

如题所述

区域地质填图与数字化采集技术就是把区域地质填图过程中最主要的剖面测制和观测路线与实际材料图完全依靠人工的工作过程,跨越式地转变为野外现场调查与信息数字化过程,传统的“老三件”结合现代化的“新三件”(图11-1),使区域地质填图真正实现了数字化。这个过程就是野外数据的数字化获取技术及其成果统一性的数字化重现和认识的研究重点。

图11-1 “老三件”结合“新三件”实现填图数字化

1.区域地质填图技术的硬件和软件支撑系统

随身带到野外的掌上机能够描述与管理复杂的信息,具有足够的存储容量,体积小、重量轻、功耗低,能连续工作10小时以上。满足这种要求的设备是最终实现野外数据采集信息化的硬件系统。否则,不能解决一次性数据录入问题,数字填图技术的实现则是一句空话。空间定位是数字调查系统的基础。实时的GPS接收机能否应用于野外地质数据采集主要有4个因素,即精度、体积、重量与功耗。2001年后出现内置掌上机的GPS产品,使野外数据采集的定位方法发生了革命性变化。嵌入系统WINDOWSCE的应用是野外地质调查与调查数字化采集系统的主流系统。

2.数据模型必须满足地质填图与信息数字化统一性再现和认识的要求

地质填图与信息数字化统一性再现的目的是提供一个框架结构以便在计算机内组织、储存利用地质(图)数据。数据模型独立于任何具体的软件/硬件配置,核心是地质对象的数字化。标准化是统一性的基础,统一性再现是有效地把地质填图与信息组织起来,而认识则是通过数据模型来反映的。野外资源数据模型由地质数据模型和地质图数据模型组成。

(1)区域地质填图野外数据采集PRB过程及其相应的数据模型

现实世界的地质现象是经地质学家在野外调查、解释并且把解释结果作为具有描述性信息的地理对象(点、线、面等)记录在地图上或笔记簿上。地质野外数据模型就是把地质体的地理表示和描述性信息结构化地储存在数据库中。目前在地学界争论较大的问题是描述性信息结构化程度。由于地质现象错综复杂,不同地区、不同地质构造位置、不同岩类等情况,都难以用非常结构化的数据模型来满足对包罗万象的野外地质现象的数字化。

如果说掌上机、GPS+WINCE、GIS、手写输入与电子词典等基本技术的应用使数字填图成为可能,那么野外数据采集PRB过程的建立,将使数字填图变为现实。PRB过程及其相应的数据模型的建立将不但使野外地质观测与观察的过程准确的数字化,而且使野外数据采集过程标准化和规范化。

PRB过程通过把野外数据采集的过程分为地质点(point)、分段路线(routing)、点间界线(boundary)的数字化过程来保证对填图野外数据采集所需要计算机处理最基本的信息项的结构化,而且具有保证地质学者能够不受约束地采全、采准野外观察数据的特点。

(2)地质图数据模型综述

地质填图成果的绝大部分都是以图的形式来表现的。空间地质图与数字地质图是资源信息化的重要成果之一。

目前国内已有的空间数据库数据模型存在的问题是既考虑制图的特点又考虑空间数据的特点,而这样的数据模型在今后资源评价分析中不能提供足够的空间数据分析的信息,因为足够的空间数据分析的信息是靠点、线、面之间的拓扑关系及相应的属性表来提供的。而数字地质图数据模型可以不考虑不同图元之间的拓扑关系也可满足要求。

空间地质图数据库数据模型不受人的主观意识或不同学术观点影响。在区域地质填图中,空间地质图数据库数据模型是由不可再分的自然地质实体及相关属性表构成。而数字地质图需要通过概念地质数据模型建立和相应的图示图例才能实现从空间地质图到数字地质图的转换。

(3)GIS的数据模型特点是单独空间数据与属性数据

空间数据包含几何数据及拓扑数据,几何数据即空间坐标、高度、面积,拓扑数据即空间特征的几何关系。但这种数据对于空间分析和建模能力是相当有限的。因此还需要用一些高级空间特征来建立新的地学数据模型,这些数据模型非常适合有关地学在网络分析和空间扩散方面的研究。

充分考虑空间数据物理存储结构,不允许在图层及属性表的命名上出现同物异名、同名异物等问题。

(4)图层及属性表描述结构

图层描述结构包括空间信息名(类class、图层theme、层文件名coverage、空间属性attribute、外挂属性库associated look—up table、注释annotation coverage、备注)。图层属性描述结构包括图层名(序号、字段名、字段类型、长度、小数位、备注)。

(5)专题图件

区域性地学空间信息的集成是除了用于空间分析外,还有一个目的就是产生新的专题图件,对数字地质图而言,它非常注重数字化线条的颜色、分类、线型及成图质量,而不考虑空间数据之间的关系以及数据的后继处理,这一点与GIS的空间数据有着非常本质的区别。因此,地学空间信息的集成不可能有一个即能满足GIS的空间数据要求又能满足制图要求的图层划分原则,解决的办法就是针对制图要求增设注释图层或用于图示图例库的标准代码。地质填图与信息数字化采集技术流程见图11-2。

图11-2 数字区域地质填图技术流程图

(据李超岭等,2002,有改动)

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