MAPGIS化探图数据网格化方法选择探讨

吴现兴　李余晖　王海丰

娄底市地质环境监测站，湖南娄底市，417000

MAPGIS化探图数据网格化方法选择探讨

吴现兴*李余晖王海丰

娄底市地质环境监测站，湖南娄底市，417000

提要根据新疆维吾尔自治区多目标区域地球化学调查（1∶25万项目GZTR20070117）中昌吉部分区域的地球化学土壤表层样Cu化学分析数据，利用MAPGIS软件中的GRD模型生成化探异常图，为找矿、环境地球化学质量分析提供依据。

MAPGISGRD模型化探异常图

新疆维吾尔自治区多目标区域地球化学调查（1∶25万）项目为国家基础地质工作，该项目中采集表层土壤样品，经测试分析获取的Cu化学数据信息，形成化学异常图，在显示 Cu元素地球化学分布时有较好的效果。化探数据的网格化是编制地球化学异常图件的基础，而网络化如何选用最合理的网格化方法对其进行插值加密处理，最大限度地保持原始数据的空间结构特征，以突出环境地球化学质量与矿化有关的异常，这将会直接影响到在此基础上的异常圈定和评价分析。目前处理化探数据主要用克里格法和距离平方反比法。以下对这两种用化探数据处理的方法进行对比分析。

1　化探数据及说明

化探数据来源于新疆维吾尔自治区多目标区域地球化学调查（乌鲁木齐—昌吉地区）项目（GZTR20070117）中昌吉部分 1∶25万区域地球化学土壤表层样Cu化学分析数据，选择昌吉市部分区域（面积371.25km2）生成化学异常图。样品是严格按照《1∶250000多目标区域地球化学调查规范》进行取样、样品加工、和送样化验的。采样点位和分析数据值（单位ppm）如图1。

图1　Cu采样点位和分析数据值Fig.1　Cu sampling point and analysis data

2　化探数据网格化方法的选择及参数确定

2.1化探数据网格化方法的选择

（1）克里格法是一种特殊的加权滑动平均方法，几乎可对任何类型数据进行网格化，目前应用也十分广泛。该方法在数学上可对所研究的对象提供一种最佳线性无偏估计，同时也兼顾了数据的空间分布特征，其插值对大多数数据的结果可信度高，它能够比较精确地表示出隐含在原始数据中的趋势，可避免产生距离倒数中过多的“牛眼”点。样品数尽量大于 80。克里格法可分为普通克里格、简单克里格、指示克里格、泛克里格等。泛格里格假设数据中存在主导趋势，且该趋势可以用确定的函数或多项式来拟合。在进行泛克里格分析时有三步：①分析数据中存在趋势，获得拟合模型；②残差数据克里格分析；③将趋势面分析和残差分析的克里格结果加权得到最终结果。克里格方法明显优于趋势面分析，泛克里格的结果也优于普通克里格的结果【1】。

（2）距离平方反比法处理快速，可以进行确切的、圆滑的插值，多年来在物化探数据处理过程中被广泛采用。其不足之处是未考虑样品点之间空间几何构型和变量空间结构信息的影响，且容易在网格区域内产生围绕观测点位置的“牛眼”。

根据上述分析，结合研究区多目标化探数据和网格化特点，以突出化学异常为原则，通过对比分析，克里格法更适合于处理本次研究数据。网格化采用MAPGIS6.7GRD模型下的Kring泛克里格法。

2.2网格化参数的确定

（1）网格化范围的选择网格化范围也就是要获得的网格节点的最小坐标值，及异常等值线图的分布范围。程序默认的值是采样点的分布空间。为使化探数据及异常能与多源地学信息进行精确的空间叠合分析处理，网格化范围须与研究区的地理坐标范围一致，因此需进行网格化扩边处理。但扩边时程序主要采用外推的方法获取空白区的值，外推的值准确度肯定会有所下降。故本次处理采用控制插值点搜索范围大小来控制其外推范围，将超过该范围的值无效化，以避免其对多源信息空间叠合分析的影响。

（2）网格间距与网格数网格间距和网格数是网格化时最重要的参数。它关系到所派生数据的密度，并直接影响等值线模型的精度，并最终影响异常的空间结构特征。若网格过大，会丢失一些特征信息，也可能造成等值线扭曲，影响对异常的有效评价。理想状态下，网格数越多，所绘的结果越详细。实际上当网格达到一定的间隔后，无论再怎样增加网格数，等值线图的轮廓几乎不再发生任何变化。过细的网格会产生更多冗余的“游离”数据，即相邻网格点值的差别微小而不包含有效的等值线特征信息。这样的网格化过程不仅增加了计算和存储资源的开销，同时也使异常空间分布特征复杂化，导致一些假的、没有意义小线圈的出现。

（3）搜索方式和搜索半径的确定搜索方式决定了网格化形成新的网格节点所使用的数据。可分为所有点搜索、简单搜索（单方向）、象限搜索（4方向）、卦限搜索（多方向）等方式。理论上数据点小于250个时，而且数据分布比较均匀，可以使用所有的数据进行网格化，即不选择其搜索方式。当数据量增大，而且数据分布疏密不均，须要采用象限搜索、卦限搜索这两种方式【2】。搜索半径决定了所用的数据范围。它和其它3项搜索规则一起来决定网格化时所使用的点。这3项规则是：每一个扇区内所用的最多点数、必须使用的最少有效点数和允许的最多空方向数。网格化时推荐使用的最佳的有效点数为 5。实际设定时，给定这3项的值最好宽松一些（取其默认值即可）。在搜索规则不变的条件下，搜索半径的变化对由数据点区域的等值线不产生影响，但要影响到空区的填充。所以搜索半径是一个重要的参数，它直接影响网格化后的数据结果。若半径太小则找不到形成网格节点的数据，就不能形成期望的等值线，太大则会将空值点变为数据点【3】。根据以上的分析和本次多目标化探数据采样的精度，经过对不同网格化参数值的试验和比较，本次网格化选取的网格表层样间距为 X、Y为100m。考虑到扩边和特殊点的缺乏，搜索方式采取4方向搜索，搜索半径表层样为2km，以便化探异常区的比较【2，4】。

3　地球化学平面图的生成

化探采样的目的是形成该地区各元素的化学异常图。各元素化学异常图的绘制在MAPGIS空间分析模块中“GRD模型平面等值线图绘制或彩色等值线立体图绘制和 TIN模型追踪剖分等值线”中进行。TIN模型不必将原始离散数据网格化处理，而是直接对非网格化数据或网格化数据进行等值线追踪或分析；用GRD模型时，先打开点位图-处理点线-点数据高程点提取-选择某一元素含量值-GRD模型-离散数据网格化-按上述要求设置网格距离等参数-平面等值线图绘制（设置等值参数如起点、终点、步长）。化探数据为离散数据，在投影转换时形成的点位图，其点具有高程属性（各元素含量值）。在追踪剖分等值线时，首先从点位图中提取高程（某一元素含量值），生成TIN文件，快速生成三角剖分网，再进行追踪剖分等值线。根据本次研究和多目标化探数据的特点，采用GRD模型绘制等值线，用异常下限值34.3943（PPM）绘出Cu元素地球化学异常图（图2）。

图2　Cu地球化学异常图Fig.2　Cu geochemical anomaly map

4　结语

本文根据新疆维吾尔自治区多目标区域地球化学调查（乌鲁木齐-昌吉地区）项目中昌吉部分区域地球化学土壤表层样Cu化学分析数据，通过MAPGIS软件中的GRD模型下克里格法中Kring泛克里格法生成化学异常图显示了Cu地球化学异常的分布特征。从Cu地球化学异常图可以看出Cu化学异常明显，主要分布在距昌吉较近的东部地段及图幅内的东南，对在该区进一步工作提供了依据。

1 汤国安、杨昕. 地理信息系统空间分析试验教程［M］. 北京：科学出版社，2006，338～421

2 邹林. 青海阿尔茨托山地区化探找矿信息的快速识别与综合评价［D］. 指导教师：彭省临，朱谷昌. 长沙：中南大学，2003，01

3 武汉中地信息工程有限公司. MAPGIS地理信息系统实用教程 ［M］. 武汉：武汉出版社，2002

4 吴信才. MAPGIS地理信息系统［M］. 北京：电子工业出版社，2004，203～232

According to Cu surface soil samples for chemical analysis data which is from Urumqi - Changji in the project Of Multi-target Area in Xinjiang Uygur Autonomous Region Geochemical Survey，and using GRD Model in MAPGIS to generate geochemical anomaly map，the paper provides basis for prospecting，nvironmental geochemistry quality analysis.

DISCUSSION ON THE SELECTION OF DATA GRID METHOD FOR MAPGIS GEOCHEMICAL EXPLORATION MAP

Wu XianxingLi YuhuiWang Haifeng
Geological environmental monitoring station of Loudi City，Loudi，Hunan， 417000

MAPGIS，GRD Model，geochemical anomaly map

P632

A

1006-5296（2016）03-0189-04

* 第一作者简介：吴现兴（1975～），男，矿产普查与勘探专业，硕士，工程师

2016-04-11；改回日期：2016-04-22