數(shù)字地質(zhì)填圖在山東省臨朐地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中的應用

原明考

(山東省物化探勘查院，濟南 250014)

0 引言

傳統(tǒng)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中，地質(zhì)填圖采用民用GPS存儲地質(zhì)點位，并在紙質(zhì)野外記錄簿上進行點號、點位、點性和地質(zhì)特征描述，然后再將地質(zhì)點位及點號投在紙質(zhì)野外手圖上，按照“V”字型法則進行地質(zhì)界線勾繪[1]。由于紙質(zhì)野外記錄簿和紙質(zhì)野外手圖易損壞，成果精度低，造成原始地質(zhì)資料多且分散，不利長期保存[2]。

20世紀80年代中期，美國、意大利、澳大利亞、英國等國家開始使用數(shù)字地質(zhì)填圖技術[3]。1999年中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)V2.5.0版，并選取四幅1∶50 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查填圖作為應用試點[4]，經(jīng)過理論研究和實踐應用，數(shù)字填圖技術手段不斷更新完善，桌面系統(tǒng)由“數(shù)字填圖系統(tǒng)(DGSS)”升級為“數(shù)字地質(zhì)調(diào)查綜合信息平臺(DGInfo)”。2002年數(shù)字填圖技術手段開始應用于礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查和水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查項目[5],2004年山東省應用數(shù)字填圖技術手段于1∶250 000、1∶50 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查填圖,2016年山東省臨朐地區(qū)應用數(shù)字地質(zhì)填圖手段于1∶50 000 礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項目。

數(shù)字地質(zhì)填圖技術手段通過地質(zhì)數(shù)據(jù)化采集、存儲、管理、描述和分析，能夠再現(xiàn)地質(zhì)實體在地球表面空間分布特征[6]。通過在山東省臨朐地區(qū)1∶50 000礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中應用數(shù)字填圖技術手段，總結數(shù)字填圖技術手段的野外工作內(nèi)容和方法，并將實踐中遇到的一些問題，總結出數(shù)字填圖技術手段的經(jīng)驗和建議。

1 工區(qū)位置

臨朐地區(qū)1∶50 000礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項目數(shù)字地質(zhì)填圖工作區(qū)位于山東省臨朐縣南部，如圖1所示，區(qū)內(nèi)交通較為便利，G20青銀高速從測區(qū)北部通過，G25長深高速從測區(qū)東部穿過。

圖1 項目工區(qū)位置圖

2 工作內(nèi)容

臨朐地區(qū)1∶50 000礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查數(shù)字地質(zhì)填圖項目主要分為三個階段，如圖2所示。

圖2 數(shù)字地質(zhì)填圖的工作內(nèi)容

(1)踏勘準備階段。建立工作區(qū)1∶25 000圖幅“背景圖層數(shù)據(jù)庫”和“礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征字典數(shù)據(jù)庫”，同時收集工作區(qū)區(qū)域地層、構造、巖漿巖地質(zhì)特征。

(2)野外工作階段。建立6個數(shù)據(jù)庫[7]，根據(jù)野外PRB數(shù)據(jù)采集分別建立：①1∶25 000圖幅“野外手圖數(shù)據(jù)庫”；②“1∶25 000圖幅PRB庫”；③“樣品庫”；④“探礦工程庫”；⑤“剖面數(shù)據(jù)庫”；⑥“實際材料圖庫”。

(3)成果準備階段。建立1個地質(zhì)礦產(chǎn)圖空間數(shù)據(jù)庫，將遙感數(shù)據(jù)庫、綜合成果數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、地球化學數(shù)據(jù)庫、地球物理數(shù)據(jù)庫整合到地質(zhì)礦產(chǎn)圖空間數(shù)據(jù)庫中。

3 工作方法及技術手段

3.1 踏勘準備階段

(1)數(shù)字填圖硬件設備包括數(shù)字填圖野外采集裝備(本次采用Android 6.0版手機)1部、數(shù)據(jù)線1根、充電寶1塊、筆記本1臺。

(2)數(shù)字填圖軟件系統(tǒng)基于“3S”模塊，主要由地理信息系統(tǒng)(MAPGIS)、野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(RGMAP)和數(shù)字地質(zhì)調(diào)查綜合信息平臺組成[8]。

(3)建立背景圖層庫，通過MAPGIS將臨朐地區(qū)1∶50 000地形圖放大至1∶25 000地形圖，再將收集的1∶50 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查圖放大至1∶25 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查圖，經(jīng)過圖幅校正后，添加到1∶25 000地理底圖中，形成標準的背景圖層庫。

(4)建立礦區(qū)地質(zhì)特征PRB字典庫，礦區(qū)字典庫的建立是數(shù)字填圖中的一個重要環(huán)節(jié)[9]，字典庫保存格式為“txt”格式。本次臨朐地區(qū)數(shù)字地質(zhì)填圖圖幅PRB字典庫的建立是通過收集前人在臨朐地區(qū)開展的1∶50 000幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，分析臨朐地區(qū)的地質(zhì)構造和礦產(chǎn)特征。另外，根據(jù)礦區(qū)野外實地踏勘，測制踏勘剖面，對沿剖面出露的地層、巖體、構造和礦產(chǎn)特征進行描述。綜合以上資料，建立臨朐地區(qū)數(shù)字地質(zhì)填圖地質(zhì)礦產(chǎn)特征字典庫。

3.2 野外工作階段

野外工作階段通過“DGInfo”桌面系統(tǒng)建立野外手圖庫，通過數(shù)據(jù)線將野外手圖庫從筆記本中導入掌上機“RGMAP”[10]，在掌上機中進行數(shù)字地質(zhì)調(diào)查野外PRB操作，具體操作流程如圖3所示。

圖3 野外PRB操作流程

首先打開桌面軟件DGInfo建立野外PRB總圖庫；第二，創(chuàng)建野外手圖庫；第三，將野外手圖數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)線上傳掌上機RGMAP；第四，通過掌上機RGMAP進行地質(zhì)路線野外PRB數(shù)據(jù)采集，多個PRB過程組合，完成一條地質(zhì)路線的野外PRB數(shù)據(jù)采集工作；第五，野外路線PRB數(shù)據(jù)采集過程完成后，將數(shù)據(jù)傳輸導入到筆記本電腦；第六，在DGInfo中圖幅PRB窗口下，將路線導入到圖幅PRB庫。通過點編輯、線編輯等對野外PRB路線進行系統(tǒng)整理，項目組成員必須逐一對地質(zhì)點、地質(zhì)界線、分段路線、產(chǎn)狀、樣品、照片、素描進行檢查，補充野外路線小結，完善記錄內(nèi)容，完成路線自檢。

3.3 成果準備階段

將本次臨朐地區(qū)數(shù)字地質(zhì)調(diào)查野外手圖數(shù)據(jù)(包括野外路線、野外照片、產(chǎn)狀注釋、樣品數(shù)據(jù)等)導入DGInfo平臺，形成野外總圖庫。更新野外總圖庫到實際材料圖庫，在實際材料圖庫中運用多源地質(zhì)數(shù)據(jù)和“V”字型法則進行地質(zhì)連圖。

在實際材料圖庫中，對地質(zhì)界線進行賦屬性，然后將地質(zhì)界線轉(zhuǎn)換形成地質(zhì)體面。對不同的地質(zhì)體面進行賦區(qū)屬性，根據(jù)地質(zhì)體面區(qū)屬性，對不同地質(zhì)體進行統(tǒng)一著色，并賦予地質(zhì)代號，添加獨立要素類(如圖例、柱狀圖、圖切剖面、接圖表、圖名)，并進行空間數(shù)據(jù)庫整飾，最終形成地質(zhì)成果圖。

4 數(shù)字地質(zhì)填圖注意問題

4.1 野外PRB過程中地質(zhì)界線B的劃分

(1)要準確填寫左地層單位和右地層單位，面向畫線方向，左手一側(cè)為左地層，右手一側(cè)為右地層，斷層線屬地質(zhì)界線(B過程)，具體示例見圖4。

圖4 地質(zhì)界線B劃分原則示例一

(2)地質(zhì)點或地質(zhì)界線交匯位置上出現(xiàn)2個聯(lián)點以上地質(zhì)界線時，不允許地質(zhì)界線通過該點，必須將其斷開，并給予其相應的順序編號B0、B1、B2，具體示例見圖5。

圖5 地質(zhì)界線B劃分原則示例二

(3)勾繪封閉的地質(zhì)體時，地質(zhì)界線的兩端必須斷開，即應作為兩條地質(zhì)界線處理，如巖脈，具體示例見圖6。

圖6 地質(zhì)界線B劃分原則示例三

4.2 野外PRB過程中地質(zhì)路線R的劃分

一個P過程包含一條或多條分段路線，從地質(zhì)點P1到地質(zhì)點P2，地質(zhì)路線R編號從R1到Rn，具體示例見圖7。不允許同一分段路線R穿過地質(zhì)界線B，在開始下一個P過程或B過程前，必須將此前的路線R過程操作完成。同一分段路線R上的樣品、照片、產(chǎn)狀等點要素圖層采集須在添加該分段路線R之前完成。

圖7 地質(zhì)路線R劃分原則示例

4.3 野外總圖庫的檢查

對不同路線地質(zhì)界線屬性，尤其是填圖單位和接觸關系類型進行檢查，為下一步地質(zhì)體界線的勾聯(lián)做準備。在圖幅PRB庫對數(shù)據(jù)進行錯誤糾正，同時要對野外手圖庫相應部分進行修改，再將修改后的野外手圖庫重新導入野外總圖庫。

4.4 實際材料圖庫編繪

(1)地質(zhì)體界線勾繪時注意不要把線連接過長，因為過長的線在光滑線過程中曲度會改變，導致降低地質(zhì)界線的精度。

(2)地質(zhì)界線需保證屬性庫結構的完整(直接利用程序自動建立的三個點、線、面圖層文件)，屬性的賦予手工填寫完善。

(3)線與面均可用屬性提取的方法進行檢查，輸入要檢查的屬性項字段名及雙引號而不填寫任何內(nèi)容進行提取，檢查哪些線、區(qū)實體未賦屬性并進行修改補充。

(4)整個項目統(tǒng)一使用國標子圖庫，地質(zhì)體的著色按照標準使用顏色庫。項目組各種圖件的編輯，保證線型、子圖號及大小粗細的統(tǒng)一。

5 結語

通過數(shù)字地質(zhì)填圖技術在山東省臨朐地區(qū)地質(zhì)調(diào)查項目中的應用，對野外PRB數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)建庫的過程進行經(jīng)驗總結，具體如下：

(1)本次礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中野外采用數(shù)字地質(zhì)填圖技術手段進行點位采集、存儲、地質(zhì)描述，調(diào)查了與成礦有關的地質(zhì)體、構造、礦化蝕變的空間分布特征。室內(nèi)利用計算機平臺進行數(shù)據(jù)建庫制作實際材料圖和地質(zhì)成果圖，查明了工作區(qū)成礦地質(zhì)條件和成礦特征。

(2)本次礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中應用無紙化的數(shù)字填圖技術手段，工作效率高、周期短。數(shù)字地質(zhì)填圖工作方法使地質(zhì)填圖原始資料由紙介質(zhì)存儲向數(shù)字化存儲方式轉(zhuǎn)變，通過精準化、自動化及智能化的野外原始數(shù)據(jù)采集，能有效地降低野外原始資料的損壞和丟失風險。

(3)本次礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中應用無紙化的數(shù)字填圖技術手段，相比傳統(tǒng)地質(zhì)填圖技術手段，野外地質(zhì)點的定位采集、坐標存儲、點位地質(zhì)描述、點間路線地質(zhì)描述、地質(zhì)界線圈定全部數(shù)字化，地質(zhì)實際材料圖和成果圖全部數(shù)據(jù)建庫，地質(zhì)成果數(shù)據(jù)庫信息檢索方便，在大數(shù)據(jù)時代有利于地質(zhì)礦產(chǎn)成果信息共享，使地質(zhì)礦產(chǎn)成果信息為社會提供更好的公共服務。

(4)建議提高數(shù)字填圖技術手段硬件配置。由于RGMAP野外數(shù)據(jù)采集掌上機內(nèi)存不足，地形底圖和影像圖占用較多內(nèi)存，導致掌上機運行速度慢，容易死機，野外PRB采集數(shù)據(jù)容易丟失，從而需要返工，增加了野外工作量。另外，野外數(shù)據(jù)掌上機供電時間有限，無法滿足長路線的數(shù)字地質(zhì)填圖調(diào)查任務。數(shù)字地質(zhì)填圖數(shù)據(jù)處理基于MAPGIS和DGInfo平臺，由于軟件本身不穩(wěn)定，出現(xiàn)程序出錯、系統(tǒng)異常關閉等情況，若未及時保存前期數(shù)據(jù)處理則需返工。

(5)建議提高數(shù)字地質(zhì)填圖掌上機野外GPS精度。數(shù)字地質(zhì)填圖掌上機野外采集地質(zhì)點的點位精度直接影響數(shù)字地質(zhì)填圖的精度，是數(shù)字地質(zhì)填圖野外PRB數(shù)據(jù)采集中的最大問題。因此，每次進行野外PRB填圖時必須對野外手圖庫圖幅四角坐標進行校正。

(6)建議對DGInfo平臺系統(tǒng)進行更新。目前DGInfo平臺不支持直接在已輸入實際材料圖庫圖幅下改動單條路線信息，若要改動必須回到野外手圖庫中對該路線修改之后，再重新輸入，單條路線信息反復輸入實際材料庫會造成數(shù)據(jù)冗余和錯誤。因此，野外路線入實際材料圖庫必須在充分檢查好單條野外PRB路線信息后再進行。