数字填图技术国内外研究现状及发展趋势

数字填图技术国内外研究现状及发展趋势

田光礼¹

（⒈中国地质大学资源学院，湖北武汉 430074）

摘要：数字填图技术是在区域地质调查中，应用GIS（地理信息系统）、GPS（全球卫星定位系统）、RS（遥感技术）技术对野外地质调查所获取的各种地质成果进行数字化处理并存储的技术。它是区域地质调查数据的野外获取及其成果额数字化统一再现。随着科技的不断进步，传统的地质填图方法正在向信息化发展。本文简要概述数字填图技术发展的必要，“3S”技术的发展，国内外的研究现状以及其对未来地质领域的影响和发展趋势。

关键词：数字地质填图；国内外研究现状；发展趋势

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0 前言

在科学技术飞速发展的今天，信息技术正以空前的速度逐渐改变着人们的生活方式和工作方式和学习、思维方式。在社会需求不断增长的同时，数字填图技术应运而生，全球范围内掀起了一阵研发热潮。它高效、高质量的运用，推动了地球系统科学的发展和地质工作的现代化进程。

传统的区域地质填图方法是通过连续的野外地质路线观察，把获得的第一手基础资料记录在纸介质的记录簿和工作手图上。其数据采集的内容包括空间定位信息、涉及多个专业的大量文字描述信息以及表示地质现象空间形态的点、线、面空间信息，所涉及的信息种类多内容复杂、信息量大。而且，野外地质数据和信息基本上处于分散的、非动态的管理现状，远远不能满足市场经济发展与社会广泛需求的多元性、科学性与迫切性，也极大地制约实现地质调查工作主流程的信息化。这种传统的方法越来越不适应当今信息时代的地质工作的要求，极大地影响了地学数据采集的效率和精度。毫无疑问，野外地学数据的采集理论与技术方法的研究已成为实现地学数获取全过程信息化迫切需要解决的问题。信息技术在地质填图中的开发与运用是一种必然趋势。在此背景下，我国启动了地质调查其他领域的数字化技术研究与应用，使我国区调工作从根本上突破了传统模式，实现了区调全过程数字化，增强了地质调查成果的表达，拓宽了公益性基础地质调查的服务领域，形成了面向地质调查、符合区调工作特点的综合信息平台。因而，各国均投入大量的人力、物力和财力进行数字填图技术的研发和推广使用，为各国的繁荣发乃至整个世界地学领域开辟了新的道路。数字填图技术发展程度的高低，不但是衡量一个国家地质工作和地质科学技术总体水平的重要标志，还是制约国家资源预测与评价的和地质工作服务于经济建设的重要因素。而且，数字填图技术的研究与应用还会不断推进，其在将来的地质工作中必将扮演更重要的角色[1-6]。

1我国数字填图技术研究现状

数字填图技术的发展与进步，一方面使传统的区域地质调查工作方法发生了改变，改变了传统的地质成果的表现形式，创建了PRB数字填图的可视化过程及相应的数据化模型，使所取得的成果资料及成果的表现形式更加丰富。另一方面，在应用数字填图技术开展地质填图时，数字地质填图的实质仍然是以详实的野外地质观察、研究为基础，取全、取准各项地质观测数据。根据国家地质工作主流程信息化要求，中国地质调查局、国土资源部自1999年开始，组织实施了一系列数字填图技术及其应用的研究、攻关和试验工作。中国地质调查局、中国地质调查局发展研究中心在实施此项工作的过程中，精心组织、统筹安排、科学部署、稳步推进，组织精干的科研技术人员自主开发研制了面向野外地质调查的数字填图技术—“数字区域地质调查系统”[3]。目前，中国地质调查局全面推广数字地质填图技术，而从从2004年开始，凡是中国地质调查局下达的区域地质调查任务，都要求采用数字填图技术。因此，为了确保填图工作质量，区域地质调查的精度以及地质体、填图单位的控制程度等仍按相应的区域地质调查技术要求进行[4].这使得使数字填图技术进入实用阶段。以此为契机，启动了地质调查其它领域的数字化技术研究与应用，开创了地质工作现代化进程的新局面，为国家地质工作信息化建设做出了积极贡献。

作为一项复杂的系统工程，数字填图技术及其应用研究工作的成功自始至终得到了国土资源部、中国地质调查局各级领导的关心及政策、资金、设备等方面的大力支持；实用化数字填图技术研发与推广应用试验研究工作历经了从软硬件系统研制中关键技术的突破、试点应用试验过程中系统的不断优化完善、到最终数字填图技术全面推广应用而成为国家地质调查中的实用技术，走了一条实用化技术研发及推广应用的成功之路。

在数字填图技术的发展中，

“3S”技术的应用最为广泛，这不仅极大提高了地质填图的工作效率，改善了成功的质量，更使得区调填图进入信息化时代。“3S”技术的应用越来越深入到人类的生产、管理和生活的各个领域，应用的范围也越来越广，促进信息化的飞速发展。“3S”技术在矿产资源的勘查、开发和利用也取得了很大的发展[5].

2“3S”技术发展概述

数字地质调查是一个数字地质调查的综合性的平台，作为一个高新技术的平台，其应用的开展，带来的肯定结果，不仅提高一代地质人员的综合（与其他高新技术的整合）素质，而且极大地提高了地质调查的精度和为社会提供服务的能力，在中国地质调查局的领导下，我国数字地质调查理论与技术方法的研发及其推广应用工作走在世界的前列。2009年，中国地质调查局大力推广应用信息化技术，并以此搭建成果服务社会的平台。一是国家基础地质数据库体系基本形成，有关地质调查的数据资源积累达到了127TB。通过重点开展国家基本地质图件的数字化和主要地质科学基

础数据的数据库建设，完成了我国基础地质主要比例尺地质图件、地质原始资料、地质成果资料等国家地质数据的数据库建设，基本形成了我国基础地质数据库体系。

随着数字填图技术的发展，GIS 已广泛运用于资源环境，地质矿产，自然灾害防治、水土流失治理等各个领域。GIS技术是野外数据采集软件的重要基础，我国自主开发了“区域地球化学数据库管理系统”等系列软件，研发了钻孔采编系统等分析处理系统、基于MAPGIS 的区域矿产资源评价系统、基于西北地区地下水勘查工作研制的地下水资源评价系统等多项成果。其中MAPGIS实现了遥感处理与GIS完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空间真三维一体化的GIS开发平台。系统采用面向服务的设计思想、多层体系结构，实现了面向空间实体及其关系的数据组织、高效海量空间数据的存储与索引、大尺度多维动态空间信息数据库、三维实体建模和分析，具有TB级空间数据处理能力、可以支持局域和广域网络环境下空间数据的分布式计算、支持分布式空间信息分发与共享、网络化空间信息服务，能够支持海量、分布式的国家空间基础设施建设它是中国具有完全自主知识版权的地理信息系统，不仅是国家首推的GIS软件平台，还是全球唯一的搭建式GIS数据中心集成开发平台步[7][10]。

与此同时，卫星导航技术也日新月异。卫星导航技术的出现和发展,是21世纪工程进展中一项重大技术变革,推动了世界政治、经济、军事和科学的发展。所以了解卫星导航技术对我国相关领域技术的改进和拓展具有十分重要的参考价值和工程意义[8].自从美国1994年建成GPS系统以来，由于其所特有的精度高、速度快、全球性、全天候、实时性等诸多优点，GPS已被广泛应用于地质工作中。2000年5

月 l日，美国政府取消人为降

低 GPS定位精度的 SA政策。单频单机实时定位精度己达到30米，双频单机精度可望达到12米，已基本满足地质调查的定位精度[2]。2001年出现内置掌上机的 GPS产品，使野外数据采集的定位方法发生了革命性变化。

RS（遥感）也在数字填图中不断发展迈进，近年来遥感技术越来越受到各国的普遍重视，由于各国的空间发展，新的传感器是遥感技术的精度不断提高，大大提高了工作的效率。自70年代以来，美国机载传感技术发生重要革命，相继推出航空传感器—成像光谱仪，其高空间分辨率和精细的光谱分辨率的特征，能够满足广大地质工作者的要求，目前，在岩性和矿物填图中得到广泛应用[9]。

3国外数字填图技术

区域地质调查是一项具有战略意义的综合性基础地质工作,在国家经济建设和社会发展中占有十分重要的地位。因而数字填图技术成为