董斌斌，丁楓，楊敏，范宇航，田京京

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，北京 100037）

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS）是中國(guó)地調(diào)局地質(zhì)發(fā)展研究中心2010年開(kāi)發(fā)的，具自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、整合數(shù)字填圖和數(shù)字剖面等6大系統(tǒng)為一體的綜合地質(zhì)調(diào)查軟件。該系統(tǒng)同時(shí)結(jié)合3S（GPS、GIS、RS）技術(shù)，功能涵蓋較齊全，被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查、資源儲(chǔ)量估算與礦體三維建模等多個(gè)領(lǐng)域[1-5]。野外與室內(nèi)整理中，主要是對(duì)PRB之間的關(guān)系認(rèn)識(shí)較混亂，照片、產(chǎn)狀、樣品輸入方式存在錯(cuò)誤，GPS采點(diǎn)方式與特點(diǎn)認(rèn)識(shí)模糊，及對(duì)信手剖面圖生成方式與存在等問(wèn)題。筆者針對(duì)14版DGSS數(shù)字填圖系統(tǒng)在野外的使用方法，及后期處理中遇到的問(wèn)題進(jìn)行探討，希望對(duì)地質(zhì)工作者有所幫助。

1 調(diào)查區(qū)自然地理概況

研究區(qū)地處西藏南部喜馬拉雅山中段北麓，地形切割強(qiáng)烈，屬深谷深切割區(qū)，區(qū)內(nèi)山勢(shì)陡峻，溝壑縱橫，海拔4 400～5 700 m，相對(duì)高差800～1 000 m，屬高原亞寒帶半干旱季風(fēng)-高山高寒氣候，環(huán)境惡劣，可進(jìn)行野外作業(yè)的時(shí)間相當(dāng)有限（圖1）[6]?裘碧波.藏東南措美殘余大火成巖省地幔柱成因新證據(jù)，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），碩士學(xué)位論文，2011。因此，數(shù)字化填圖顯示出更多優(yōu)越性，1～2人攜帶智能設(shè)備即可獨(dú)立完成野外填圖。

筆者結(jié)合西藏絨布地區(qū)索改幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查使用技巧，對(duì)野外工作前期準(zhǔn)備做了相應(yīng)總結(jié)（圖2）：①地形圖數(shù)據(jù)工程。目前項(xiàng)目所需地形圖數(shù)據(jù)大多在國(guó)家測(cè)繪地理信息局統(tǒng)一購(gòu)置，為ArcGIS數(shù)據(jù)模式下的GeoDatabase格式[9-11]。因此，需借助ArcGIS和MapGIS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的MapGIS格式的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)格式；②遙感圖像解譯。遙感影像是最能直觀反應(yīng)一些地質(zhì)現(xiàn)象的宏觀依據(jù)，對(duì)識(shí)別構(gòu)造現(xiàn)象、第四系沉積、地質(zhì)體及研究區(qū)地理特征具重要意義。準(zhǔn)確的遙感影像解譯在基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中顯得尤為重要，遙感圖像數(shù)據(jù)主要以遙感影像、DEM數(shù)據(jù)影像及圖像形式存在，仍需借助MapGIS、Section等轉(zhuǎn)換成msi格式進(jìn)行矢量化處理，最終轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)格式[11]；③前人資料的搜集整合。主要借助大比例尺地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)或該區(qū)域前人對(duì)某一特定地質(zhì)體的研究現(xiàn)狀。索改幅的前期準(zhǔn)備主要依據(jù)西藏洛扎縣幅1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和前人對(duì)該區(qū)域主要地質(zhì)體研究現(xiàn)狀，對(duì)主要研究成果和研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，以較直觀的方式標(biāo)注于相應(yīng)的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)工程中。綜合以上所有的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)工程，創(chuàng)建研究區(qū)圖幅所需背景圖層；④對(duì)字典庫(kù)與系統(tǒng)庫(kù)的準(zhǔn)備。在項(xiàng)目研究過(guò)程中需采用統(tǒng)一庫(kù)文件，隨研究區(qū)研究程度的不斷深入，對(duì)庫(kù)文件進(jìn)行相應(yīng)更新[8，12]。如前期對(duì)字典庫(kù)進(jìn)行項(xiàng)目人員、基本地層單位與巖性的添加，后期隨著研究的不斷深入進(jìn)行修改與完善。對(duì)系統(tǒng)庫(kù)主要是在原庫(kù)的基礎(chǔ)上編入研究區(qū)基本的地層代號(hào)，隨后據(jù)需要不斷加入一些特殊地質(zhì)體標(biāo)識(shí)（如：團(tuán)塊、結(jié)核等），及地質(zhì)單元代號(hào)等?？傊?，對(duì)字典庫(kù)與系統(tǒng)庫(kù)的修正與更新需建立在統(tǒng)一的庫(kù)文件基礎(chǔ)上。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置圖(A)及地理概況圖(B)Fig.1 Regional location and geographic overview of the study area

圖2 前期準(zhǔn)備基本流程Fig.2 The basic process of preparation

2 應(yīng)用方法與步驟

電腦部分主要分為野外路線設(shè)計(jì)和室內(nèi)PRB處理，野外主要在前期準(zhǔn)備和室內(nèi)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成。以索改幅為例，野外踏勘（實(shí)測(cè)）前需完成數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS）中DGSInfo工作目錄DGSData的建立，將1∶5萬(wàn)向4幅1∶2.5萬(wàn)分幅圖轉(zhuǎn)換[3，8，11，13]。同時(shí)完善1∶5萬(wàn)和1∶2.5萬(wàn)數(shù)字底圖（填圖）中背景圖層（圖3）。對(duì)1∶5萬(wàn)研究圖幅到1∶2.5萬(wàn)分幅轉(zhuǎn)換及DGSInfo工作目錄DGSData創(chuàng)建與完善后，才可進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查的部分。

2.1 野外

目前野外地質(zhì)調(diào)查主要借助智能手機(jī)或平板，利用AoRGMap軟件完成野外采點(diǎn)、定位等[4]。AoRGMap軟件在野外初次使用時(shí)需進(jìn)行一些調(diào)試、校正等，特別是軟件精度（GPS誤差）校正。不同地區(qū)受不同自然條件影響及軟件載體本身影響，所需校正參數(shù)不同（圖4）。因此，我們需尋找該地區(qū)重要地標(biāo)性位置，結(jié)合地形圖確定該處坐標(biāo)參數(shù)。原則上，校正的地標(biāo)性位置越多，軟件與實(shí)際地形圖間的吻合度越高。

對(duì)GPS航跡采點(diǎn)，主要分兩種方式，一種是按一定時(shí)間間隔采GPS點(diǎn)，這種方式在野外環(huán)境較惡劣地區(qū)，點(diǎn)與點(diǎn)間將會(huì)出現(xiàn)GPS點(diǎn)分布不均勻及疊置問(wèn)題。地勢(shì)較平緩，便于前行，GPS采點(diǎn)間距變大；地勢(shì)陡峭，行走緩慢，GPS采點(diǎn)間距將變小，甚至出現(xiàn)點(diǎn)的疊置。另一種是按點(diǎn)與點(diǎn)間的相對(duì)水平距離進(jìn)行采點(diǎn)，采點(diǎn)較均勻規(guī)整，更美觀。在索改幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，由于初期研究經(jīng)驗(yàn)不足，我們將兩種GPS采點(diǎn)方式一起使用，距離采點(diǎn)按每隔100 m采一個(gè)點(diǎn)，時(shí)間采點(diǎn)選擇每隔60 s采一個(gè)點(diǎn)。后期PRB數(shù)據(jù)庫(kù)制作中對(duì)比發(fā)現(xiàn)，按距離采點(diǎn)在后期數(shù)據(jù)庫(kù)制作中圖件的美觀、整潔度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后者（圖5）。

圖3 索改幅1：5萬(wàn)及1:2.5萬(wàn)分幅及背景圖層示意Fig.3 The map and background layer of 1:50000 and 1:25000 of Suogai

圖4 GPS采點(diǎn)誤差校準(zhǔn)設(shè)置Fig.4 Error calibration setting of sampling sites with GPS

2.2 室內(nèi)最終處理

室內(nèi)資料整理（PRB庫(kù)編輯）主要是對(duì)路線地質(zhì)調(diào)查、實(shí)測(cè)地層剖面及構(gòu)造等進(jìn)行整合，并建立研究圖幅空間數(shù)據(jù)庫(kù)[4，8，12，14-15]。針對(duì)研究區(qū)圖幅，要對(duì)130多條路線，1 200多個(gè)地質(zhì)點(diǎn)及R、B、照片、產(chǎn)狀、樣品等進(jìn)行整合建庫(kù)，需在初期研究中做好規(guī)范培訓(xùn)與部署，才能在后期整理中做到一步到位。實(shí)際工作中很少能一步完成[16]。借此，我們對(duì)此次索改幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查室內(nèi)整理中常遇問(wèn)題進(jìn)行探討說(shuō)明。

圖5 GPS采點(diǎn)分類(lèi)對(duì)比Fig.5 Classification comparison of GPS's sampling sites

2.2.1 PRB之間的關(guān)系

系統(tǒng)中地質(zhì)點(diǎn)（P）是附屬于地質(zhì)路線下邊的，屬地質(zhì)路線子集。分段路線（R）、地質(zhì)界線（B）、照片、產(chǎn)狀、樣品、素描等屬地質(zhì)點(diǎn)（P）下的子集，分段路線（R）與地質(zhì)界線（B）是同等關(guān)系。一直以來(lái)它們間的編號(hào)較混亂，沒(méi)特定說(shuō)明。因此，資料整理中，需對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，如PRB之間的關(guān)系（圖6）。照片、產(chǎn)狀、樣品、素描等之間的關(guān)系[8，12，14-15]。

圖6 PRB關(guān)系圖Fig.6 The relation chart of PRB

2.2.2地層分界點(diǎn)上地質(zhì)界線（B）的作用

地層分界點(diǎn)、巖性分界點(diǎn)、脈體、特殊巖塊等需用地質(zhì)界線（B）勾畫(huà)出。后期實(shí)際材料圖賦屬性中，是將所有地質(zhì)界線（B）屬性提取到Geoline（地層線或地質(zhì)界線）工程文件中[11，14，17]，生成地質(zhì)界線（或地層線）。

2.2.3照片、產(chǎn)狀、樣品常見(jiàn)問(wèn)題

照片編號(hào)輸入方面，由于掌機(jī)（平板）像素低，為提高照片質(zhì)量，野外部分我們選擇使用照相機(jī)進(jìn)行拍照，但后期導(dǎo)入照片中經(jīng)常存在照片編號(hào)不匹配問(wèn)題，系統(tǒng)僅識(shí)別特定編號(hào)（如：“D6230_1_1”），這就需要我們對(duì)不匹配的照片進(jìn)行手動(dòng)修改成系統(tǒng)特定編號(hào)。產(chǎn)狀添加上，除野外利用掌機(jī)直接測(cè)量或添加外，如是通過(guò)野外記錄本記錄，后在室內(nèi)錄入，則需對(duì)該產(chǎn)狀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，否則存在產(chǎn)狀傾向與實(shí)際測(cè)量不符現(xiàn)象。樣品問(wèn)題主要是在后期樣品編號(hào)方面，系統(tǒng)導(dǎo)出野外記錄本時(shí)，會(huì)自動(dòng)在樣品編號(hào)中生成地質(zhì)點(diǎn)號(hào)前綴，所以樣品編號(hào)中只輸入樣品代號(hào)即可（化石樣：HB01、HB02；標(biāo)本樣：B01、B02）。

2.2.4素描圖、信手剖面圖問(wèn)題

素面圖主要描繪地質(zhì)點(diǎn)上特殊地質(zhì)現(xiàn)象，屬地質(zhì)點(diǎn)子集，所以在命名上需借助地質(zhì)點(diǎn)號(hào)命名。信手剖面圖是對(duì)一條地質(zhì)路線所有地層和地質(zhì)現(xiàn)象的簡(jiǎn)單描繪，是該條地質(zhì)路線的子集，命名上需與路線號(hào)關(guān)聯(lián)。素描圖、信手剖面均需轉(zhuǎn)成msi格式導(dǎo)入PRB庫(kù)系統(tǒng)（除借助MapGIS、Section等繪圖軟件繪制的外）。

2.2.5信手剖面圖自動(dòng)生成問(wèn)題

信手剖面圖更多的是在野外手繪完成。受野外工作環(huán)境與工作時(shí)間影響，部分仍需后期在室內(nèi)完成。數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS）的DGSInfo可自動(dòng)生成信手剖面圖[18]。由于軟件自身原因，自動(dòng)生成的剖面線存在較多誤差，需手動(dòng)修改添加，借助Map-GIS、Section等繪圖軟件繪制。雖16版已發(fā)布使用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成區(qū)功能，誤差有所改善，但仍需手動(dòng)調(diào)解完善。

2.2.6 GPS采點(diǎn)均勻性問(wèn)題

GPS采點(diǎn)是通過(guò)設(shè)置采點(diǎn)方式進(jìn)行智能化采點(diǎn)，GPS按距離方式采點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)間的距離是一定的，看起來(lái)特均勻。按時(shí)間采點(diǎn)會(huì)據(jù)地勢(shì)起伏及等高線疏密發(fā)生很大變化，地勢(shì)險(xiǎn)，等高線密，采點(diǎn)密集；地勢(shì)平緩，等高線稀疏，采點(diǎn)分散（圖6）。相反，GPS采點(diǎn)在地勢(shì)險(xiǎn)、等高線密的地區(qū)采點(diǎn)分散，地勢(shì)平緩、等高線稀疏的地區(qū)采點(diǎn)密集，這種現(xiàn)象的點(diǎn)在后期處理的可能性更大。

3 結(jié)論

地質(zhì)界線（B）主要是用來(lái)勾畫(huà)地層分界點(diǎn)、巖性分界點(diǎn)、脈體及特殊巖塊等界線，最終屬性提取到Geoline（地層線或地質(zhì)界線）工程文件中，生成地質(zhì)界線（或地層線）。GPS采點(diǎn)均勻表示其按距離的方式采點(diǎn)。經(jīng)過(guò)我們研究，對(duì)GPS采點(diǎn)不均勻，除選擇按時(shí)間方式采點(diǎn)外，在地勢(shì)險(xiǎn)、等高線密地區(qū)采點(diǎn)分散，地勢(shì)平緩、等高線稀疏的地區(qū)采點(diǎn)密集，則是后期處理結(jié)果。信手剖面圖除通過(guò)手動(dòng)繪制以外，也可借助MapGIS、Section等繪圖軟件繪制，由于軟件自身原因仍需進(jìn)行手動(dòng)調(diào)解，相信在軟件后期研發(fā)與更新中會(huì)不斷完善的。