浅谈GIS在古生物地层学中的应用

浅谈GIS在古生物地层学中的应用

摘要:地理信息系统,即GIS一直是研究地质学的重要方法和手段,古生物化石也是地质学中最可靠的证据,利用GIS处理古生物化石资料已经越来越成熟。本文主要主要从三个方面探讨GIS在古生物地层学中的应用与前景。

关键词:GIS 古生物古生物地理学资料处理地质绘图

GIS是地理信息系统(Geographic Information System)的简称,它是在计算机硬件和软件的支持下,运用计算机科学和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供规划、管理、决策和研究所需的空间信息的系统(武法东和付宗堂,2001)。它是用于管理和决策过程的计算机系统,是空间科学和地球科学之间的交叉学科(邬伦和刘瑜,2001)。

虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科,但其核心是计算机科学,基本技术是数据库、图形学和空间分析。在当前信息时代,GIS在理论上与应用上均处于一个快速发展的时期,地理信息已成为信息时代重要的组成部分之一,GIS正在深入到各行各业之中成为人们生产生活、学习与工作的得力工具,并且应用于许多学科,甚至与许多学科交叉形成子学科。本文重点探讨GIS在古生物地层学中的应用。

GIS在古生物地层学这门学科中的应用主要有三个方面,一是利用GIS实现古生物资料的微机自动处理;二是将地理信息系统与古生

物地层学结合形成的古生物地理学;三是GIS在地质类专业绘图中的应用。

1 利用GIS处理古生物资料

古生物学的研究对象是化石,古生物资料的计算机信息化管理是当今古生物学发展的重要方向之一。地质研究人员在长期的工作实践中,针对不同的化石生物种类,总结出了大量的分类方案,但要依据一定的分类方案检索出所需要的,一直是一项较为繁重的工作。此外,如何在分类方案中提供古生物的特性即:时间性与地域性,并能以图表形式展现出来成为一项难题,而GIS技术为这一目标的实现提供了可能。

GIS,是一个能够存储、分析和处理海量地理信息数据的计算机系统。它对于带有地理位置属性的数据处理有很好的解决方案,能够提供基于空间地理位置和属性的可视化查询。

下文以利用GIS建立四射珊瑚的分类信息系统为例,阐述如何利用GIS实现古生物资料的微机自动处理。

四射珊瑚的分类信息系统数据分图形数据与文件数据。图形数据为地理图、珊瑚化石标本横剖面图及珊瑚化石标本纵剖面图。地理图以矢量结构形式存于系统的数据库中;剖面图以栅格形式以点状数据的形式叠加于地理图之上。文件数据反映不同珊瑚的属性信息,存于属性数据库中。系统数据包括65个单体珊瑚化石鉴定组,22个群体珊瑚化石鉴定组,87个鉴定组的330余个常见属构成属性数据及每个属

代表的纵剖面结构图和代表种属的地理分布图。属性数据由键盘输入,地理图由数字化仪输入,栅格图由扫描仪输入。

利用GIS的空间查询与分析功能是四射珊瑚分类信息系统区别于常规分类方法的本质特征。可以将四射珊瑚的分类与地理、地史分布直观化。系统可方便提供查询不同时刻、不同地理位置珊瑚的属性特征;同时根据一定的属性特征可查询这一属性特征的单体或群体珊瑚化石的地史及地理分布。系统的空间分析功能可让用户依据同一种属不同时期的地理分布特征,从而研究古气候变化或古大陆漂移,或依据属性特征研究珊瑚的变异性。用户查询或分析的结果可进行屏幕观看或以打印。

2 与GIS结合的古生物地理学

古生物地理学是研究地史中生物分布及其演变史的科学。它包括古生物的地理区系及其形成因素,古生物的地理起源、迁移与扩散、孑遗与绝灭等。它是由古生物学与生物地理学相结合而发展起来的一门新兴学科,古生物学向它提供古生物在空间和时间上分布的实际资料,生物地理学向它提供研究区系、起源、迁移、扩散的概念与方法,原因与后果。它既为地质学,也为生物学服务。古生物地理学主要根据全球或一定地理区域内的化石生物群面貌,通过研究化石生物群在空间和时间框架内的分布规律,进行古地理和古气候重建、判断古板

块位置、分析生物群分布的控制因素等。

达尔文在其《物种起源》巨著中,对生物地理学亦给于高度重视。他写道:“一切地理分布的主要事实,根据迁移,此后的变异及新类型的繁衍的理论都可以得到解释。因此我们可以了解水陆障碍不仅在分开各动物省,而且在形成各省中有高度的重要性。”这就是地质学中将今论古的原则。把现代生物的地理分布看作古生物地理分布的继续,因为古生物是相的指示者。

将GIS和古生物地层学结合,其研究的思路在于利用地理信息系统建立一个古生物化石数据库,利用古生物的生态属性进行古地理重建,特定的古地理环境孕育了特定的生物种类的生态习性,所以特定的生态属性也就映射了生物生存时的古地理。

研究古生物地理学有三大意义:(1)古生物地理学要建立在活动论的理论基础上,为论证板块构造、大陆漂移的历史服务;(2)古生物地理学要研究古生物区系及其起源、迁移、扩散、孑遗的过程,为演化理论提供依据;(3)古生物地理学要研究古生物分布与矿产形成分布的关系,努力探索它为找矿勘探服务的道路。

3 GIS在地质类专业绘图中的应用

地质图形由于专业特性,和其它领域如建筑领域图形有很大不同,

地质体多为不规则形体,界线多由圆滑曲线构成,常用大面积色块和花纹来表示不同性质的地质体。如不同的岩体,地貌单元,建造,岩性符号类型等。MAPGIS是迄今为止最优的地质图件绘制软件,已经被广泛地用于地质、环境评价、地质灾害评估等领域。

综上所述,GIS,即地理信息系统,在处理古生物资料,地质绘图,和古生物化石结合还原古地理古环境方面有着重要的作用,有着广阔的应用前景。

参考文献

[1]邬伦,任伏虎,谢昆青,等.地理信息系统教程.北京:北京大学出版社,1994.

[2]陈民敏,孙志亮,宋之琛,等.古生物信息查询系统.古生物学报,1996.35(6):766～77.

[3]黄钦华．古生物学与INTERNET.古生物学报.1996 35(6):772～775.

[4]张松梅,张庸.基于GIS的四射珊瑚分类系统.世界地质,1999年3月.

[5]曹玉莲,刘君.浅谈MAPGIS绘制地质图件.科技信息.