GIS在地质调查工作中的应用

GIS在地质调查工作中的应用一、基本情况中国地质调查局成立于1999年7月16日，是国土资源部成立以后在原地矿部地调局基础上组建的，根据国务院指示由中国地质调查局承担组织实施国家基础性、公益性、战略性地质调查和矿产勘查工作。近年来，我们在地质调查和矿产评价工作中开始推广应用GIS技术，尤其是原地矿部组织开发了MAPGIS软件以后，在地调工作中GIS技术应用取得了飞速发展。建国50年来，国家高度重视地质调查工作，迄今积累了浩如烟海的大量地质矿产调查成果和资料，如何综合研究、开发利用好这一资源，是当前国家宏观决策的重要依据，也是国家进行战略布局的当务之急。地质调查工作十分复杂，既要追寻亿万年前的地球史，又要展望未来。它涉及专业面广、数据量大，仅矿产资源评价在GIS分析中就包含了5?个专业，在地质图中可包含数百至数千，甚至上万个图形单元，几十个图层，分析工作中可以涉及相关的十几个至几十个空间数据库，这种复杂性对GIS的应用提出了挑战。原地矿部曾在八十年代后期组织GIS技术的开发和应用工作。近年来，原地矿部地调局在推广应用GIS技术方面取得了迅猛发展，MAPGIS软件得到了大规模的推广应用。已组织完成了一批门类齐全的基础数据库，为广泛应用GIS技术奠定了基础，形成了以Mapgis为龙头的国产GIS软件系列；在地质调查领域形成了系统的应用GIS方法技术体系；形成了一支组织严密技术素质高技术队伍。已经完成的全国性基础数据库包括：（1）中国地层数据库（2）全国1:5万数字地质图数据库已经完成100幅（3）全国1:20万数字地质图数据库已经完成600幅，预计2001年底全部建成（4）全国1:50万数字地质图数据库（5）全国矿产地数据库（6）全国重力勘查数据库（1:20万?:50万?:100万）（7）全国航空磁测（比例尺1:20万?:50万）数据库（8）全国1:20万区域地球化学勘查数据库（9）重要矿区典型钻孔总计达100多万米进尺的钻孔数据库（10）多种比例尺的水文地质、工程地质数据库以及地下水监测数据库。这些地质调查成果的基础数据库的特点是专业门类齐全、空间覆盖全国、标准化程度高、海量数据存储。数据库涵盖地质、地球物理、地球化学、矿产勘查、环境地质等多种地质调查成果，其资料包括全国从1：5万到1：500万的资料数据，各种数据基本按统一标准入库，由于包括了大量图形数据和多图层属性数据，其数据量之大是少见的。并由此开展的GIS评价分析工作形成了一系列多种成果，如地球化学图、航磁图、矿产图，并可以经过分析得出相互关联的图件及信息资料。1995年在四川省开展4个1:20万图幅范围的矿产资源区域评价的GIS应用试点工作；1996年在河北、河南、新疆、甘肃、云南、山东、安徽等8个省扩大试点；1997年已扩大到除天津、上海、西藏和重庆外的27个省地勘局。围绕数学与地质模型建立、数据提取与管理、图形能力增强、数值计算等方面工作进行积极探索，总体效果较好，积累了一定经验，初步建立起一套相对完整的工作标准、工作流程和技术方法。经过十多年的努力，在国家科技部的关心和支持下，中国地质大学吴信才教授研制的国产GIS软件—MAPGIS，由于功能较齐全，已完全具备国外同类软件所具有的包括空间分析功能在内的系统功能，使用方便，技术服务良好、售后服务周到，并已初步实现了和其它GIS软件数据的转换，目前已成为国内应用最广泛的GIS软件。已经完成了6.0版本一系列应用开发软件，97年以来，在科技部组织全国GIS软件测评连续三年名列前茅。近年来已经推广应用数千套。它包括了地质图空间数据库、矿产资源评价系统；城市规划、城市管网系统；地籍管理、土地详查系统；环境保护与监测系统；警用电子地图、作战指挥系统；通讯管网、电力配网系统等软件系列。GIS在地质调方便方便方便查工作中，建立了地质调查野外数据采集系统、矿床评价数据综合分析系统、矿产资源评价系统、数字地质图制作系统和地质调查工作综合管理系统。在实际工作中这套软件面对中国用户对比国外类似软件，他的价格低底、汉化界面及手册、操作符合中国人习惯、技术支持方便是明显的优势。此外，已在全国31个省（区、市）地勘局培养了数百名能熟练应用GIS技术(主要应用MAPGIS、ARC/INFO、MAPINFO软件)的科技人员，还包括中国地质调查局直属十大中心、中国地大等院校科研群体，国土资源部信息中心、环境监测总站、新星石油公司计算中心等科研协作体，建立起了一支组织严密、技术素质高的数据生产和系统开发体系，并已成为一支生力军，为GIS评价系统的开发应用奠定了坚实的人才基础。这些都为地质调查工作中取得的一批GIS应用成果打下基础。其中具有代表性的是：应用GIS技术建成全国1:50万地质图数据库、基于GIS的矿产资源评价二、应用GIS技术建成全国1:50万地质图数据库1997?999年，历时3年，国土资源部建成了我国第一个全国性1:50万数字地质图数据库，参加单位涉及31个省（区、市）地勘局、新星石油公司计算中心、国家计委宏观经济研究所、国家地理信息中心等35个单位。该数据库的地理数据库部分由国家测绘局国家基础地理信息中心完成。地质图数据库使用了已有的1:20万和1:5万区域地质调查资料数据库及全国地层清理的最新成果，编制成全新的1:50万数字地质图，并应用GIS技术处理和管理海量数据的功能，建成了新一代的1:50万数字地质图数据库。其特点是海量数据存储、任意空间检索、任意属性检索、自动生成图件。1:50万数字地质图数据库以国产MAPGIS软件为平台，成功地应用GIS技术完成空间与属性数据的输入、矢量化、编辑与建库，开发了全国1:50万数字地质图数据库的运行平台，为我国大型地质图数据库的建设以及在编图概念与技术方面提供了有益的经验，而且在安全性能方面使用国产MAPGIS软件有保障。通过对MAPGIS进行二次开发，实现了从属性库自动提取生成图例及按图例进行分类检索的功能，在自动编图和制图方面有很大的创新。应用MAPGIS软件作为平台，不仅完全满足现行国内地质调查方面的相关技术标准和规范，这是国外同类软件无法比拟的；而且在出版高精度地质图的精度远远高于国外同类软件。应用MAPGIS软件，1:50万地质图数据库成功解决对海量数据（数据容量达1.0GB）的管理以及多层次、大范围检索、图幅间的接图处理、地质符号绘制、符号大小和位置选择等方面的高难技术，为GIS技术在地学领域的应用打下良好的基础。在工作中共配备Mapgis软件100多套。该数据库检索方式全面、灵活。在空间范围上可以是任意行政区域、任意比例尺的国际分幅和任意指定区域（任意多边形）；地质内容上可以根据地质年代、侵入岩、火山岩、火山碎屑岩、沉积岩、变质岩、构造岩、脉岩、第四纪沉积物成因以及地质界线、断层等多种菜单进行检索。同时，数据库的漫游和查询速度较同类软件快。1:50万地质图数据库具有广泛应用前景，可作为编制各种比例尺专题图件和更小比例尺地质图的基础地质信息库，还可广泛应用于矿产资源调查评价、规划、管理及其他经济建设。陈述彭、李德仁等九位院士组成的项目评审会上，院士们一致认为1:50万地质图数据库达到了国际领先水平。三、基于GIS的矿产资源评价GIS是现代矿产资源评价的重要手段，基于GIS的矿产资源评价是矿产勘查前期的一项综合研究工作，对浓缩找矿信息、缩小找矿靶区、优选找矿布局具有重要意义。早在八十年代晚期，我们就开始开发利用GIS技术进行矿产资源评价工作。1991年初步研制出基于GIS平台上的固体矿产勘查评价自动化系统（KPX1.0版本），1993年升级为KPX2.0版本，1997年进一步完善为KPX2.1版本，现正在向基于WINDOWS操作系统的3.0版本升级，该系统已在100多个重点矿区中应用，并取得了显著效益。KPX具有野外数据自动采集、勘查数据系统管理、勘查图件自动绘制和矿产储量自动求算的矿产勘查全过程的GIS分析功能。1995?998年，我们组织实施川西扬子地台西缘《GIS应用于矿产资源区域评价方法（AMS桮IS）研究与试点》项目。该项目以扬子地台西缘有色多金属成矿带中的4个1:20万图幅为试点，面积达27500平方公里，实际涉及8个图幅范围，通过利用GIS技术对区域铜、铅锌、金、银和稀土等矿种的资源潜力进行评价。在完成地理、地质、物探、化探、遥感等综合资料数据库建设的基础上，建立了找矿模型；初步进行了矿产资源区域评价，圈出找矿靶区；研究开发了矿产预测的“证据权法”OOIM数字模型，并提出初步预测成果。在此基础上，建立了面向矿产资源区域评价的GIS工作流程和工作方法，包括从标准制定、空间数据库设计、图层和属性输入、编辑、建立拓扑关系以及图层和属性的空间分析、用SML和AVENUE开发应用程序地质模型、数字模型、OOIM图层综合模块开发等系统的构筑、试验和论证。在完成上述工作的基础上，我们又在全国范围广泛推广该项技术，目前河北、河南、新疆、甘肃、云南、山东、安徽、四川8个省已完成了基于GIS的矿产资源评价项目。目前全国范围内已有20多个省市自治区开展了不同比例尺、不同范围、不同目的的GIS矿产评价工作并获得了成功。该项工作特点是体现了矿产资源评价与地理信息系统的结合，首先以数据驱动为主，可以快速灵活实现多方案对比;其次矿产资源评价立足于图形数据，建立图层综合数学模型;第三，地质模型同图层综合模型互相扣合;第四，以地质人员为核心，以地质理论为基础。四、地质调查GIS评价系统的设想虽然我们应用GIS技术起步较早，但是全面、系统的推进还很不够，目前我们正在全面规划，进一步推进基于GIS技术的矿产资源评价工作。下一步工作设想主要包括三方面工作。1．推进国产软件的发展。地质调查工作中的GIS应用有数据海量特殊性进一步开发和完善国产MAPGIS软件功能，使之成为能够满足不同领域、不同层次需要的享有自主知识产权的GIS平台系统，要在实际工作中提高MAPGIS的空间分析功能和数据库管理能力。显著提高我国GIS应用软件的国产化程度，确保大型数据库的安全性，并进一步扩大产业化规模，提高国产软件的国际市场竞争能力，力争使国产GIS软件处于国际领先地位。2．地质调查基础数据库建设。将进一步建设地学基础数据库，开展数字地学产品空间数据库工作，建立建全国家地质调查管理数据库。建立全国矿产资源评价空间数据库，建立矿产资源评价基础数据社会共享的网络体系，避免资源浪费和重复投资，有效地促进矿产资源工作的工作效率，提高整个行业的工作效率和质量,提高我国地质矿产工作的整体水平。通过提供矿产资源资料的全社会共享，有效地改善我国的矿产资源勘查开发投资环境，有利于与国际矿业市场的接轨，促进我国矿业发展。3．推进地质调查GIS应用技术方法研究与普及。我们已经初步建立了中小比例尺基础地质调查数据库，为建立全国地质调查管理系统、矿产资源评价系统，建立政府高层管理和决策系统打下了基础。这些数据库可以通过GIS技术实现基础数据资料的再开发，如应用GIS空间分析功能及矿产资源评价方法技术，对全国及重要成矿带进行中、小比例尺的矿产资源潜力评价；特别是对西北大开发中的基础设施建设、生态环境治理、资源开发可以提供大量的基础信息；可以分析研究全国矿产资源态势及发展趋势，为政府矿产资源规划、管理、保护与合理利用提供科学依据，从而直接为国家经济的宏观规划和战略布局服务；可以卓有成效地提高政府管理决策的客观性、科学性、准确性。实现数据库的社会化服务，进行广范的国际交流与合作。