馬 鋒 劉玉超 楊書暢
（天津市地質資料館）
摘 要 利用 MAPGIS 平臺、ACCESS 數據庫和 ORACLE 數據庫，建立地理底圖、原始地質資料、成果地質資料、實物地質資料信息的空間數據庫和屬性數據庫，開發地質數據統計分析、地質圖件繪制、三維地質體建模等功能，建成基於 MAPGIS 平臺的地質資料壹張圖管理信息系統，實現地質資料的集成化，以促進地質資料的二次開發和社會利用工作。
關鍵詞 地質資料 數據集成 信息系統 壹張圖管理
0 前言
在地質工作中形成的地質資料分為原始地質資料、成果地質資料和實物地質資料，由館藏機構進行管理和提供利用。天津市地質資料館館藏天津地區資料近 3000 檔，最早是 1931 年形成的《盤山附近地質》，館藏地質資料信息龐大，但是信息分散。為了便於借閱者利用，近年來開展了大量的檔案管理工作，建立了地質資料目錄數據庫，開展了地質資料數字化存儲，開發了地質成果瀏覽系統。
隨著城市建設的快速發展，對於地質資料的需求也日益迫切，以往提供地質資料時間長的現象難以滿足新時期的工作要求。這就需要我們對以往地質資料進行整理、匯總和集成，以便能夠及時、快速、準確地提供地質資料。基於此目的，結合目前地理信息系統的技術發展和天津市城市地質工作的成果，提出了天津市地質資料壹張圖管理信息系統建設的思路。即基於MAPGIS平臺，實現地質資料信息的存儲、瀏覽、提供利用的集成化管理。
1 地質資料的壹張圖管理信息系統結構
1.1 地質資料信息組成
建立地質資料的壹張圖管理信息系統，要集中館藏所有地質資料的信息，主要分為 4 個方面：地理底圖信息，包括地理底圖和遙感影像；成果地質資料，包括成果報告和成圖圖件；原始地質資料，包括野外調查、鉆探、試驗、物探、化探、觀測的所有地質工作基礎信息；實物地質資料，主要是記錄該實物的照片、影像等信息。這些信息通過建立屬性數據庫和空間數據庫進行存儲。地質資料的壹張圖數據結構見圖 1。
1.2 地質資料信息專業分類
依據成果地質資料目錄數據庫著錄要求中地質資料分類標準，並結合天津地質工作進展、地質資料利用的實際情況，在此系統中把地質資料按照地質專業分為十類：基礎地質類、工程地質類、水文地質類、環境地質類、固體礦產地質類、地熱地質類、地球物理類、地球化學類、遙感類及其他類。
圖 1 地質資料的壹張圖數據結構
2 數據庫建設
2.1 建庫平臺的選擇
數據庫分為屬性數據庫和空間屬性庫。屬性數據庫建設采用廣泛應用的數據庫軟件 ACCESS 軟件；空間屬性庫建設采用國內國土系統中使用最為廣泛、專業人員使用熟悉、以往地質調查成果圖形文件都采用的 MAPGIS 系統平臺；形成的屬性數據、空間數據在服務器中利用 ORACLE 數據庫軟件存儲管理。
2.2 空間數據庫建設
空間圖形數據庫包括基礎地理空間數據庫和地質成果信息空間數據庫。
地理底圖以天津市 1∶100 萬、1∶5 萬和 1∶1 萬基礎地理數據作為空間參考依據，按照地質地理底圖編繪標準，用現勢性數據進行補充，進行制圖綜合概括後，建立本系統基礎地理圖層。空間數據分為水系層、公路層、鐵路層、居民地層、行政區劃層。在系統運行中，底圖采用分級顯示方法，在不同比例尺下，顯示不同的地理位置精度，實現視覺美觀和工作精度的協調。
在地理底圖基礎上，在 MAPGIS 的圖形編輯系統中，輸入每個地質工作點的地理坐標，形成工作區域空間數據；輸入各類地質圖件的地質要素信息，形成地質成果空間數據。空間數據由 MAPGIS 系統文件點（*.WT）、線（*.WL）、面（*.WP）三種結構進行存儲。空間數據庫的圖元、線型、顏色、圖案依據相應的地質礦產制圖標準編制，對於沒有標準規範新添加的圖元、圖案進行統壹的編號和備註。
遙感影像采用空間分辨率為 0.6 米的衛星相片。在系統中和地理底圖疊加，互相對照使用。
2.3 屬性數據庫建設
屬性數據庫包括基礎地理信息數據庫、地質信息數據庫。
基礎地理信息數據庫存放行政區域、行政界線、居民地、交通、河流、湖泊等自然要素和社會要素的屬性信息。
地質信息屬性庫存放在地質調查中通過儀器、實驗室分析或野外觀察直接獲取或收集的原始地學數據與信息。包括地貌調查觀測原始資料，鉆孔探槽的原始資料和各種測試數據，地質災害調查中獲取的地面沈降監測設施和原始數據，地下水監測原始數據資料，地熱井監測原始數據，環境地球化學調查中獲取的土壤、地下水、地表水采樣原始資料；地球物理勘探原始數據，實物地質資料及匯交的成果資料。設計了壹系列的 ACCESS 數據表，把基礎地理信息和地質信息分解到每壹個表中。如基礎地質設計類，設計了基巖地質鉆孔基本情況表、基巖地質鉆孔分層表、新生界地質鉆孔基本信息、新生界地質鉆孔分層表、新生界地質鉆孔孢粉數據表、新生界地質鉆孔微體組合表、新生界地質鉆孔測年成果數據表等，通過地質項目、鉆孔等主鍵把對專業的 ACCESS 數據表進行有機的聯系。
以工程地質專業為例，在勘查工作過程中形成的資料主要包括三方面：鉆孔基本信息、鉆孔原位測試信息和鉆孔樣本試驗數據；工作最終提交工程地質勘查報告。依據天津市工程地質工作實際情況，初步建立了 15 個基於 ACCESS 軟件的數據表，見圖 2。通過這 15 個數據表來存儲工程地質資料數據信息。
圖 2 工程地質鉆孔數據表結構圖
在這 15 個表中，鉆孔基本信息為主表，測試數據表和試驗數據表中其他表為子表，鉆孔基本信息表和水樣水質分析表通過項目編號建立聯系，鉆孔基本信息表和其他表通過鉆孔編號建立聯系。
提交的勘查報告和附圖、附件形成 PDF 格式文件，和鉆孔基本信息表中的項目名稱建立關聯。
3 地質資料壹張圖管理信息系統功能
3.1 GIS 基本操作功能
能夠完成地圖在瀏覽器中的顯示及在瀏覽器中實現對地圖的基本操作。地圖顯示，包括地理要素的顯示和地質數據的顯示；地圖瀏覽操作，要完成地圖的移動、放大、縮小、刷新、復位、距離量測、面積量測、圖層控制等。
3.2 成果信息查詢瀏覽功能
信息查詢就是通過點擊查詢、圓形查詢、矩形查詢、任意多邊形查詢等方式，由系統顯示出所查詢範圍內符合要求的對象屬性列表，並利用圖形和屬性的對應關系，實現數據的查詢和地質點的快速定位；信息瀏覽是在查詢的基礎上，通過顯示插件，可以快速瀏覽查看每壹地質項目的成果報告及附圖、附件。
3.3 數據的統計分析功能
按照數據統計的要求，對統計單元內的數據進行統計，統計的指標有樣本數量、最大值、最小值、平均值、均方差、變異系數等，統計結果可以輸出表格文件，見圖 3。
通過統計分析功能，可以統計出用戶指定區域或條件的地質資料分類統計信息，並生成相應的統計圖表，表現形式有曲線圖、直方圖、散點圖、餅圖、三維直方圖、三維餅圖等，見圖 4。
3.4 相應地質圖件的繪制功能
鉆孔位置平面圖的繪制：通過工程地質數據庫提取鉆孔的位置和鉆孔分類信息，把反映工作區域的鉆孔信息投影到地理底圖上，形成鉆孔的平面位置圖；
柱狀圖、剖面圖的編制：根據用戶選擇的鉆孔和預先制作好的模板，按照壹定的標準樣式出圖，自動生成各專業鉆孔柱狀圖；
圖 3 工程地質土層物理力學參數統計輸出圖
圖 4 各類地質資料信息統計分析輸出圖
等值線圖的編制：根據數據庫中的鉆孔位置、層頂埋深、層底埋深、層厚或者其他的有關數據、鉆孔數據，自動生成指定範圍內的地層等值線圖；
綜合分析地質圖的編制：例如對鉆孔地下水的水質分析的計算，計算出每個點的腐蝕性強弱，按照等值線圖的編輯辦法，編制綜合分析地質圖。
3.5 三維模型的可視化功能
首先，在全區範圍內建立壹套壹致的、宏觀上的、具有固定層序的地層劃分方案，系統對具有層序規律的地層模型采用“鉆孔→剖面→地層實體”的自動構建技術，可根據鉆孔、剖面等數據，快速、自動、動態建立指定範圍內的三維地層結構模型；對於復雜的地質問題，計算機不能完全基於剖面等數據自動建立地質體或地質構造的三維模型，如斷裂發育的基巖地質模型，采用基於交叉剖面的交互式建模方法，利用建模區域內多條交叉剖面將空間分割成多個單元格；建模的最小單元就是壹個個單元格，利用單個單元格內壹系列閉合輪廓線建立起曲面片，進而確定該單元格內所有地質體的空間幾何形態，形成壹個單元格地質塊，最後將每個單元格的地質塊進行合並形成完整的地質體模型。
形成的三維地質體可以進行平面剖切、水平剖切、斜切、折線垂直剖切、組合剖切等多種剖切方式，以展示切割面的地質情況；在三維地質體內，可以通過分析鉆孔遇到的地層結構及屬性並結合周圍已知鉆孔資料，創建虛擬鉆孔，像鉆探壹樣得到的地層結構和屬性；對三維地質體進行隧道切割，系統按照用戶設定的路徑（任意起伏變化）和隧道截面（矩形、圓形、拱形）參數生成隧道模型的切割方式，通過隧道與地質體的切割，將隧道內地質體挖掉，只保留壁上帶有巖性的隧道空腔；接下來，用戶可根據路徑和視角在場景中變化，可在隧道中漫遊，查看隧道內地層分布變化情況，見圖 5。
圖 5 隧道漫遊的效果圖
4 結語
隨著計算機技術和地理信息系統的快速發展，計算機輔助管理和決策的作用會越來越強。通過地質資料壹張圖管理系統的建設，地質資料管理不僅僅只是起到壹個倉庫的作用，而是緊密地把檔案管理和地質成果管理聯系在壹起，實現了地質資料的有機整合和集群，對於地質資料的二次開發和利用具有重要的意義。