技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明屬于
基礎(chǔ)地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)建庫技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種采用單要素描述地質(zhì)體的地質(zhì)圖建庫方法。
背景技術(shù)
[0002] 地質(zhì)空間
數(shù)據(jù)庫,是近10年來在
地理信息系統(tǒng)平臺
支撐下建立的關(guān)于基礎(chǔ)地質(zhì)礦產(chǎn)等內(nèi)容的專業(yè)型數(shù)據(jù)庫。地質(zhì)空間數(shù)據(jù)與地理空間數(shù)據(jù),相似之處在于針對地球表面現(xiàn)實狀態(tài)進行空間和
屬性信息的描述;差別在于,地理空間數(shù)據(jù)所描述的地球表面屬性內(nèi)容屬于地理特征范疇,而地質(zhì)空間數(shù)據(jù)所描述的是
地殼結(jié)構(gòu)、組成物質(zhì)和運動的表面特征?;A(chǔ)地質(zhì)空間數(shù)據(jù),是將構(gòu)成地殼的
巖石物質(zhì)成分、不同巖石體之間的相互關(guān)系特征用地質(zhì)圖及其所附帶的地質(zhì)屬性加以描述?;A(chǔ)地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫建設(shè),需要一個客觀、實用的地殼模型建立與描述方法。這一方法將決定所建地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫的可行性、實用性。目前,通用的基礎(chǔ)地質(zhì)空間數(shù)據(jù)模型與地理空間數(shù)據(jù)模型相似,均采用將地球表面投影展開所形成地質(zhì)圖為基礎(chǔ),按照地質(zhì)特征建立不同的要素圖層,對地質(zhì)體的空間屬性和地質(zhì)屬性進行描述,從而建立地殼構(gòu)成模型。
[0003] 根據(jù)已知國內(nèi)所建地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫主要采用兩種方法對地殼模型進行描述。
[0004] 方法1:以目前地質(zhì)理論、技術(shù)和地質(zhì)圖生產(chǎn)方法、過程,根據(jù)特征將全部地質(zhì)體劃分多個不同的面要素圖層,每個要素圖層以不同屬性結(jié)構(gòu)賦予不同的地質(zhì)屬性內(nèi)容,對地殼表面特定的局部區(qū)域進行描述。并通過圖層間相互
疊加套合,構(gòu)成對地質(zhì)圖,地殼模型的完整描述。
[0005] 方法2:建立一個統(tǒng)一的地殼表面要素圖層,但僅對其中部分裸露的地質(zhì)體以目前地質(zhì)理論、技術(shù)和地質(zhì)圖生產(chǎn)方法、過程,根據(jù)地質(zhì)體特征劃分類型,通過多個相應(yīng)類型外掛表的形式對其進行地質(zhì)特征描述,而對于
水體、
冰雪、沙漠等所
覆蓋的區(qū)域則僅進行地理
地貌特征描述。
[0006] 現(xiàn)有地殼數(shù)據(jù)模型都實現(xiàn)了利用地理信息系統(tǒng)平臺,對地殼表面建立地質(zhì)模型,但明顯存在著定義上的漏洞,描述的不完整和擴展性、實用性較差的不足。
[0007] 作為對地殼表面的地質(zhì)模型的描述,其屬性的定義應(yīng)為地質(zhì)特征。前述兩種地質(zhì)模型的描述方法均為地質(zhì)、地理內(nèi)容混用描述,單純從地質(zhì)內(nèi)容視
角觀察,地殼表面的描述會產(chǎn)生“鏤空”,所建地殼表面模型可能是不完全覆蓋的,導(dǎo)致不完整。其中,方法1是將地殼表面的整體依據(jù)不同地質(zhì)體分為多個要素圖層進行描述,不同的面要素間缺乏可靠的拓撲關(guān)系,描述是不完整的;方法2將地殼表面放在同一個面要素圖層和多個外掛表進行描述,由于是從不同的角度進行,同一要素圖層既有地理描述,又有地質(zhì)描述,對于地質(zhì)意義來講,描述依然是不完整的。
[0008] 這兩種已有的地質(zhì)模型,對面要素圖層及外掛表的劃分均以當時已有的地質(zhì)理論和信息技術(shù)發(fā)展水平為基礎(chǔ),同時采用的理論和技術(shù)水平受到時間和空間限制,加入了一些主觀認識。以其中一種地質(zhì)模型為基礎(chǔ)建立的數(shù)據(jù)庫,會限制和制約持有不同理論觀點的學(xué)者的使用,如新的信息無法追加、所需要的信息查詢不到;當新的理論出現(xiàn)后,已有數(shù)據(jù)庫的更新擴展困難,受數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的限制,新數(shù)據(jù)信息無法追加,如要追加的新數(shù)據(jù)地質(zhì)特征與現(xiàn)劃分類型不同或目前類型中沒有,則只能丟掉部分信息或
修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
[0009] 本發(fā)明一種采用單要素描述地質(zhì)體的地質(zhì)圖建庫方法,解決了以往地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)建庫方法描述不客觀完整、通用程度欠缺的問題。
[0010] 本發(fā)明的一種采用全覆蓋模式的地殼數(shù)據(jù)建庫方法,將地質(zhì)主體劃分為地質(zhì)界線、
斷層、地質(zhì)體和地質(zhì)主體注記4要素類;其以地質(zhì)體最客觀的地質(zhì)屬性為基礎(chǔ),依照區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基本目的,設(shè)置“地質(zhì)體類型”、“地質(zhì)體名稱”、“地質(zhì)體代號”、“地質(zhì)體時代”、“地質(zhì)體描述”、“主要巖石名稱”、“地質(zhì)體含礦性”將地質(zhì)圖中對地質(zhì)體的基本描述概括清楚。沒有對地質(zhì)體認識的主觀分類,適合于持不同觀點學(xué)者的使用,并且對未來可能出現(xiàn)的新的地質(zhì)理論觀點,保持了開放的狀態(tài),在不調(diào)整、修改整個數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的前提下,方便地進行數(shù)據(jù)更新、擴充。尤其對新的、未知類型的巖石(地質(zhì)體)其屬性信息的采集、保存可以方便、完整。
[0011] 在補充有關(guān)礦山、火山口、樣品采集點、斷裂等要素后,即構(gòu)成完整的利用ArcGIS平臺對地殼模型的描述。
[0012] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進行:
[0013] 步驟1:數(shù)據(jù)和
軟件準備:準備一幅比例尺為1:20萬的地質(zhì)圖掃描件,柵格格式為tiff,在PC電腦上安裝商業(yè)化程度較高的ArcGIS?10通用地理信息
系統(tǒng)軟件;
[0014] 步驟2:數(shù)據(jù)地理校正:
[0015] 在ArcGIS?10軟件ArcMap桌面版中打開地質(zhì)圖掃描件,在圖上采取控制點坐標30-50個,將校正后的掃描圖件保存為GeoTIFF格式,此時,GeoTIFF文件帶地理坐標信息;
[0016] 步驟3:在ArcGIS?10桌面軟件中,按照要素類劃分方法,建立要素數(shù)據(jù)集命名Geology,在要素數(shù)據(jù)集下按照要素類劃分方法中要素類代碼分別建立各要素類;
[0017] 步驟4:矢量化:
[0018] 用ArcGIS桌面軟件對校正后的1:20萬地質(zhì)圖進行矢量化,使用Fix?Topology?Error?Tool工具對拓撲關(guān)系類Geology_Topology進行拓撲檢查,對發(fā)現(xiàn)的每一處錯誤進行修改,最終使通過拓撲檢查的數(shù)據(jù)錯誤數(shù)為0;
[0019] 步驟5:采用ArcGIS?10軟件對要素類的屬性采集編輯:
[0020] 步驟6:建庫,建成地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)模型描述客觀、完整、通用性強。
附圖說明
[0022] 圖1是本技術(shù)方法建庫用1:20萬地質(zhì)圖掃描件;
[0023] 圖2是本發(fā)明按照要素類劃分方法,對試驗地質(zhì)圖建庫的物理實現(xiàn)圖;
[0024] 圖3是本發(fā)明數(shù)據(jù)建庫方法中不同要素類之間,以及地質(zhì)體各要素之間建立的拓撲關(guān)系圖;
[0025] 圖4是本發(fā)明地質(zhì)體建庫方法實現(xiàn)的物理模型示例圖;
[0026] 圖5是本發(fā)明在ArcGIS桌面版對試驗用地質(zhì)圖件進行矢量化圖;
[0027] 圖6是本發(fā)明建庫屬性編輯圖;
[0028] 圖7是本發(fā)明對試驗用1:20萬地質(zhì)圖建庫成果的圖面表達圖;
[0029] 圖8是本發(fā)明對試驗用1:20萬地質(zhì)圖建庫成果的屬性表展示圖;
[0030] 圖9是本發(fā)明試驗建庫成果在通過GIS平臺應(yīng)用時,用ArcGIS桌面中打開后展示的圖面截圖;
[0031] 圖10是本本發(fā)明試驗建庫成果在通過GIS平臺應(yīng)用時,用ArcGIS桌面中打開后展示的屬性表截圖;
[0032] 圖11是方法1建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫顯示的物理圖層劃分示意圖;
[0033] 圖12是方法1將地理內(nèi)容“水體”要素類去掉后出現(xiàn)“鏤空”現(xiàn)象示意圖;
[0034] 圖13是方法2建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫后,顯示的物理圖層劃分,以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型技術(shù)文檔中設(shè)計的關(guān)聯(lián)圖;
[0035] 圖14是方法2用MapGIS建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫圖。
具體實施方式
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。
[0037] 模型建立過程:地質(zhì)圖是地殼表面所表現(xiàn)出的地質(zhì)特征的投影經(jīng)比例變換后形成的圖件。地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫是以
地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)取得的以圖形方式對地殼各種信息的描述為數(shù)據(jù)源,建立的地質(zhì)空間信息庫。
[0038] 地質(zhì)信息數(shù)據(jù)具有多維數(shù)據(jù)特征:
[0039]
[0040] 本方法以地質(zhì)專業(yè)性、客觀性、普遍適用性為基礎(chǔ),通過要素類和要素類的屬性對地殼模型進行客觀、合理的描述,即用GIS的“要素類”和“圖形要素”對其中(1)、(2)、(3)進行描述;利用“屬性表”對⑷、⑸進行描述。這些由野外直接觀察得到的信息,客觀性最高。
[0041] 以往的對地殼模型描述多受已有地質(zhì)圖作者所依據(jù)的理論和觀點的局限,采用事先根據(jù)填圖作者的認識,將地質(zhì)圖分解為不同的圖層(如:根據(jù)已有理論,將地質(zhì)體劃分為
侵入巖、
沉積巖、
變質(zhì)巖、火山巖等,以不同的圖層分別表示)或?qū)Σ煌牡刭|(zhì)體依據(jù)某種理論劃分后,通過不同的外掛數(shù)據(jù)表的形式賦予不同的屬性內(nèi)容。
[0042] 地質(zhì)實體的信息,根據(jù)其取得的方法的不同,表現(xiàn)出不同的客觀性特征。由野外直接觀察得到的信息,客觀性最高,而通過一定的理論觀點解釋而取得的信息,則往往需要依賴于某種假設(shè)和推理(如表1的地質(zhì)信息客觀性程度表)。前者幾乎適用于所有的地質(zhì)學(xué)家,后者的使用則受到一定的限制。
[0043] 表1
[0044]
[0045] 本地殼模型描述方法,采用統(tǒng)一要素類(R_GeologicBody)和相對客觀的地質(zhì)屬性內(nèi)容對地殼進行描述。描述立足于所描述的地質(zhì)體表現(xiàn)出的客觀信息和地質(zhì)學(xué)范疇,對于地表所反映的非地質(zhì)信息(去除河流、沙漠、
沼澤等地理描述內(nèi)容;采用“被覆蓋地質(zhì)體”的概念,對被覆蓋的地質(zhì)實體從地質(zhì)信息角度進行描述)進行屏蔽,選取地質(zhì)體相對客觀的地質(zhì)信息為屬性內(nèi)容。
[0046] 1、數(shù)據(jù)和軟件準備:如圖1所示,準備一幅比例尺為1:20萬的地質(zhì)圖掃描件,柵格格式為tiff;在PC電腦上安裝商業(yè)化程度較高的ArcGIS?10通用地理信息系統(tǒng)軟件。
[0047] 2、數(shù)據(jù)地理校正:
[0048] 在ArcGIS?10軟件ArcMap桌面版中打開地質(zhì)圖掃描件,通過地理坐標糾正工具在圖上采取控制點坐標30-50個,在視圖窗口中查看糾正預(yù)覽效果直到滿足要求,符合要求后校正保存掃描圖件為GeoTIFF格式。此時,GeoTIFF文件帶地理坐標信息。
[0049] 3、在ArcGIS桌面軟件中,按照表2的“要素類劃分方法”,建立要素數(shù)據(jù)集命名“Geology”,在要素數(shù)據(jù)集下按照表2中要素類代碼分別建立各要素類,如圖2。
[0050] 表2
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055] 表2是本發(fā)明的要素類劃分方法,與表3共同組成本發(fā)明的核心數(shù)據(jù)建庫方法;
[0056] 表2中,1.【地質(zhì)(Geology)】分為地質(zhì)主體和其它地質(zhì)實體兩大類,2.地質(zhì)主體包括地質(zhì)界線、斷層和地質(zhì)體3個要素類以及地質(zhì)主體注記類,3.地質(zhì)體內(nèi)容包括沉積巖、變
質(zhì)量、非正式
地層單位、侵入巖、構(gòu)造
變形帶、礦產(chǎn)和被覆蓋的地質(zhì)體等要素內(nèi)容,其間存在嚴格的拓撲關(guān)系。
[0057] 利用ArcGIS?10桌面版建立地質(zhì)體要素類R_GeologicBody屬性表結(jié)構(gòu),各字段的名稱同【數(shù)據(jù)項代碼】,字段
別名同【數(shù)據(jù)項名稱】,字段類型(L表示長整型、C表示字符型)、長度和約束條件(M表示必填項、O表示可選項)如表3所示是本發(fā)明的地質(zhì)體要素類屬性結(jié)構(gòu),是要素類劃分方法地質(zhì)要素數(shù)據(jù)集(Geology)中地質(zhì)主體類中地質(zhì)體要素類的詳細描述,與表2共同構(gòu)成本發(fā)明的核心數(shù)據(jù)建庫方法。
[0058] 表3
[0059]
[0060] 圖2是按照表2要素類劃分方法,對試驗地質(zhì)圖建庫的物理實現(xiàn)。
[0061] 圖3是數(shù)據(jù)建庫方法中不同要素類之間,以及地質(zhì)體各要素之間建立的拓撲關(guān)系。
[0062] 在ArcGIS10桌面版中,在要素數(shù)據(jù)集Geology下建立拓撲關(guān)系類Geology_Topology,并按照圖3所示從ArcGIS提供的拓撲列表中對R_GeologicBody、L_Geoline、L_Fault、P_Fossil等要素類添加拓撲規(guī)則。按照地質(zhì)體數(shù)據(jù)建庫方法建立地質(zhì)體要素類屬性表結(jié)構(gòu),如圖4。
[0063] 4、矢量化:
[0064] 用ArcGIS桌面軟件對校正后的1:20萬地質(zhì)圖進行矢量化,使用Fix?Topology?Error?Tool工具對拓撲關(guān)系類Geology_Topology進行拓撲檢查,對發(fā)現(xiàn)的每一處錯誤進行修改,最終通過拓撲檢查的數(shù)據(jù)錯誤數(shù)為0。如圖5所示是在本技術(shù)方法在ArcGIS桌面版對試驗用地質(zhì)圖件進行矢量化。圖5為1:20萬地質(zhì)圖矢量化結(jié)果。
[0065] 5、采用ArcGIS?10軟件對要素類的屬性采集編輯:圖6是本技術(shù)方法建庫屬性編輯。
[0066] 圖7是本技術(shù)方法對試驗用1:20萬地質(zhì)圖建庫成果的圖面表達,與圖8共同構(gòu)成完整的成果。圖8是本技術(shù)方法對試驗用1:20萬地質(zhì)圖建庫成果的屬性表展示。圖9是本技術(shù)方法試驗建庫成果在通過GIS平臺應(yīng)用時,用ArcGIS桌面中打開后展示的圖面截圖,與圖10構(gòu)成一組。圖10是本技術(shù)方法試驗建庫成果在通過GIS平臺應(yīng)用時,用ArcGIS桌面中打開后展示的屬性表截圖。
[0067] 在ArcGIS軟件桌面版打開Geology要素數(shù)據(jù)集下,各要素類的屬性表,錄入各地質(zhì)要素相應(yīng)的屬性信息。
[0068] 6、建庫成果與對比分析:
[0069] 完成以上5步后,建成地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫。
[0070] 采用本發(fā)明技術(shù)方法建庫成果數(shù)據(jù)在ArcGIS上打開后的圖面和屬性內(nèi)容實際效果展示,地質(zhì)體內(nèi)容和相應(yīng)的屬性表內(nèi)容完整與原始數(shù)據(jù)一致。
[0071] 圖11、圖12為已有技術(shù)方法1建庫方法示例和建庫效果示意,
[0072] 圖11是打開獲取的采用方法1技術(shù)建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫后,顯示的物理圖層劃分。
[0073] 圖12是打開獲取的采用方法1技術(shù)建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫后,將地理內(nèi)容“水體”要素類去掉后,看到的地質(zhì)內(nèi)容圖面效果,出現(xiàn)“鏤空”現(xiàn)象。
[0074] 該方法將整個地質(zhì)體劃分為不同的地質(zhì)和地理要素圖層,各圖層屬性表結(jié)構(gòu)不同。由參與拓撲的相關(guān)的地質(zhì)和地理面圖層共同構(gòu)成覆蓋地表地質(zhì)體,缺少地理內(nèi)容,地質(zhì)體將出現(xiàn)鏤空現(xiàn)象導(dǎo)致不完整,如圖12。圖13、圖14為已有技術(shù)方法2建庫方法示例和建庫效果示意。
[0075] 圖13是打開獲取的采用方法2技術(shù)建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫后,顯示的物理圖層劃分,以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型技術(shù)文檔中設(shè)計的關(guān)聯(lián)表。
[0076] 圖14是用MapGIS打開獲取的采用方法2技術(shù)建設(shè)的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫后,看到的屬性表結(jié)構(gòu)和信息,沒有看到技術(shù)文檔描述的關(guān)聯(lián)對象表,導(dǎo)致缺少相應(yīng)的屬性信息。
[0077] 地質(zhì)體要素類_GEOPOLYGON覆蓋整個地殼表面,其屬性表結(jié)構(gòu)如圖14所示。不同類別(如侵入巖、變質(zhì)巖、沉積巖等)的非空間地質(zhì)內(nèi)容通過相應(yīng)的二維表關(guān)聯(lián)。本次獲取的數(shù)據(jù)沒有看到相應(yīng)的Access或者其它格式表,不能關(guān)聯(lián)相應(yīng)的非空間地質(zhì)內(nèi)容,導(dǎo)致數(shù)據(jù)內(nèi)容不完整。
[0078] 通過在地質(zhì)行業(yè)通用的ArcGIS和MapGIS軟件平臺上,對使用不同技術(shù)方法建庫完成的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫進行應(yīng)用對比,可以發(fā)現(xiàn)本技術(shù)方法具有建庫成果的普遍適用性、易用性好、實用性高和易于擴張維護等特點,可以延長地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫成果的有效使用期限。本發(fā)明一種全覆蓋模式的地殼數(shù)據(jù)建庫方法,該方法對地質(zhì)空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中地質(zhì)實體進行完整客觀描述,提供的成果數(shù)據(jù)開放性和擴展性好,適用程度高,解決了以往地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)建庫方法描述不客觀完整、通用程度欠缺和更新擴展難等問題。從地質(zhì)學(xué)范疇定義了一個完整的“地質(zhì)面要素圖層(R_GeologicBody)”。建立以“客觀”性為前提的屬性結(jié)構(gòu),可以對地殼表面的構(gòu)成進行完整的地質(zhì)學(xué)范疇描述。以此方法所建立的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫的普遍適用性、可維護性和使用壽命有了大幅度提高。