一种利用MapGIS绘制海岸带地球化学色斑图的方法

毕世普，孔祥淮，别 君

（1.国土资源部 海洋油气资源与环境地质重点实验室，山东 青岛 266071；2.青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071；3.中国海监北海航空支队，山东 青岛 266033）

一种利用MapGIS绘制海岸带地球化学色斑图的方法

毕世普1,2，孔祥淮1,2，别 君3

（1.国土资源部 海洋油气资源与环境地质重点实验室，山东 青岛 266071；2.青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071；3.中国海监北海航空支队，山东 青岛 266033）

针对海岸带潮滩及浅海地区沉积物样品采集站位呈狭带状分布且分散程度高的特点，提出了一种海岸带沉积物环境地化色斑图的制作方法，处理的关键是将分散的点位转换为均匀的网格点位，该方法可以为MapGIS编图人员绘制类似色斑图提供借鉴。

海岸带；MapGIS；绘制；地球化学；色斑图

1 数据处理

数据处理的关键是将分散的点位转换为均匀的网格点位。

1）离散数据网格化。将分散的数据点位按照XYZ的格式存成文本文件，其中X、Y为点位的坐标，Z值为元素的含量。打开MapGIS主界面“空间分析”模块下“DTM分析”的“离散数据网格化”功能，打开点位的文本文件，进行网格化处理，可以根据需要设置网格化的间距和算法。MapGIS软件系统网格化算法有4种：距离幂函数反比加权法、Kriging法、稠密数据中值选取法、稠密数据高斯距离权法[4,5]。通过对算法进行对比分析，考虑到海岸带数据较为稀疏分散且间距不等的特点，采用Kriging法进行网格化。

2）白化网格数据。网格化后的数据是一个矩形阵列，需要利用白化文件将研究区外的数据剔除。白化文件的格式一般为*.bln,根据实际需要设置，如潮间带采样数据可以采用岸线和水深线之间的区域设置白化文件，白化的边界即色斑图的范围。目前MapGIS还没有提供网格数据白化的功能，白化处理可以借助Sufer软件完成。

3）网格数据点提取。将白化处理后的grd文件转换成为ASCII的明码格式，格式为X、Y、Z的形式，可以利用“DTM分析”打开白化后的grd文件，然后“输出高程数据”，选择“规则的det文件”保存。再打开此det文件，利用“高程点标注制图”功能生成新的点文件，最后将Z数据标注输出到属性字段，将元素含量值作为点的属性保存下来[6]。

以上过程其实就是离散-网格-离散的过程，目的是将海岸带地区分散的不规则的采样点转换为等间距的网格数据。

2 MapGIS制图

色斑图一般是栅格图像，而MapGIS图形编辑的是矢量图件，如何在矢量图件中表现出栅格图像，而且每个像元还要带有一定的属性，本文的处理办法是将等间距的一个矢量点看作栅格数据的一个像素，这样多个点无缝拼合起来就可以组成一幅类似栅格图像的色斑图。

1）制作色斑图。利用MapGIS的“图形编辑”打开处理好的点文件，此时作图区域的分散点都插值成了等间距的新点，查看点属性，其中标注项为此点利用Kriging插值之后新的含量值。查看2个相邻点的距离，将点统一改成正方形的子图，子图的大小为相邻2个点的间距，使作图区成为不留白的点位图。

2）色斑图分级。利用“点编辑”下的“根据属性赋参数”功能，根据子图属性字段里“标注”的值进行分级，分级方法按照海岸带地化图的编图规范执行[3]，一般分8～10级，随着含量由低到高颜色一般由蓝到红，从而实现地球化学色斑图的分级。

3）图幅整饰。按照地化图的标准对图幅内色斑的颜色、外边界等进行修饰，添加图例及地球化学统计直方图等[7]。

3 应用实例

以福建海岸带地球化学元素Cd分布色斑图的制作为例进行说明。从图1（地理底图陆地部分为福建省地图数字化，审图号：GS（2011）1873号；海域水深线等为航保部海图数字化，审图号：JS（2013）02-005）可以看出海岸带取样站位间距不等，其中河口位置点位密集，而离岸远处点位分散，整个数据自西南向东北呈狭长带状分布。

图1 福建海岸带表层沉积物取样站位图

1）研究区共有采集分析点位452个，将所有点位的Cd数据进行网格化，见图2。将阵列点的间距设为10，生成129列×152行的数据矩阵，使原始点位插值成为19 608个新的点位。

图2 数据网格化

2）网格化后的数据需要进行白化处理，白化的边界根据要求设为海岸线和10 m水深线范围，白化后的网格点位转化为ASCII格式。数据分3列，其中X、Y列为点位坐标，标注Z列为插值后的新的Cd元素含量，数据编辑为规则的det格式。打开“高程点标注制图”功能，设置子图的符号，操作时要注意勾选“输出标注到属性字段”选项，见图3。

图3 白化处理后的网格点位提取

3）白化后点位共有1 455个，在系统库中选择正方形的子图表示点位，子图的高和宽根据实际情况设置为16，使子图无缝链接，相当于以一个点位代表色斑图的一个色斑，见图4。

图4 分散点插值后的色斑覆盖图

4）对制图区1 455个站位的Cd值进行统计分析，按照地化图的规范标准进行分级绘图。本实例中按照Cd元素含量分为10个色阶，并添加统计直方图和图例等，完成了Cd分布色斑图的分级和图幅整饰，见图5。

图5 福建海岸带地球化学元素Cd分布色斑图

色斑图的面积范围是由白化文件限定的，白化文件的制作可根据具体要求设定。色斑的大小是由离散数据网格化中的间距决定的，间距越小，色斑点越小，表现更精细，但同时数据量也会倍增；反之亦然。

4 结 语

本文针对海岸带地区数据点位狭长分散的特点，提出了一种相对简单的地球化学色斑图的做法。类似的色斑图还可以应用到其他行业的图件，例如土壤质量分级图、土地利用分类图[8]、环境质量评价图等。

[1] DZ/T0167-2006．区域地球化学勘查规范[S]．

[2] 魏秀元．MapGIS软件在制图中的应用技巧[J]．甘肃林业科技,2003,28(1):72-73

[3] 张于,王玉军,吴夏懿,等．利用MapGIS编绘地质图的一些技巧[J]．地质学刊,2011,35(4):391-394

[4] 李志林,朱庆．数字高程模型[M]．武汉:武汉大学出版社,2001

[5] 周兴华,姚艺强,赵吉先．DEM内插方法与精度评定[J]．测绘科学,2005,30(5):86-88

[6] 中地软件丛书编委会．MapGIS地理信息系统使用手册(空间分析篇)[Z]．武汉中地数码科技有限公司,2010

[7] 袁义生,刘应忠,罗明学,等．应用MapGIS制作地球化学图单元素异常图及综合异常[J]．贵州地质,2007,24(2):156-159

[8] 范亚楠,张立亭,陈竹安．基于MapGIS的土地利用现状图绘制[J]．地理空间信息,2009,7(5):145-147

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1672-4623（2015）06-0159-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.053地球化学图是环境地质的重要图件，目前陆域和海域的地球化学表层沉积物取样按照比例尺不同有严格的规范和取样间距，站位分布一般是研究区网格化覆盖，站位分析结果采用等值线色区图表示[1]。海岸带环境地质图件的制作不同于陆地和海域，主要原因在于海岸带潮间带取样点位分散且空间分布狭长。鉴于此，海岸带地球化学分布图用等值线图表示效果并不理想，用色点图表示则会由于点位之间疏密程度不同导致留白较大，图面效果欠佳，而介于色点和色区之间的点位色斑图是连续的，色斑用于填充空白区域，图面直观，表现效果较好。本文利用MapGIS软件[2,3]，总结了一种较为简单的海岸带地球化学色斑图制作方法。

毕世普，高级工程师，研究方向为海岸带遥感与GIS应用。

2015-02-02。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41376079）；国土资源部海洋区域地质调查资助项目（GZH200900501、GZH201400204）。