MapGIS 在宁芜北段地区数字制图中的应用

2020-02-25李心玉张文国

世界有色金属 2020年23期

李心玉，张文国

（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 210007）

自20 世纪中期至今，江苏省有色金属华东地质勘查局长期在宁芜北段地区开展地质勘查工作，积累了丰富的地质资料，包括各种比例尺的地质图件。但是这些地质图件大多为纸介，不能够适应地质工作信息化、数字化、现代化的发展趋势，所以如何充分开发利用这些地质图件，并在该地区后期的地质工作中发挥作用，有着重要的意义。MapGIS 是目前地质制图领域应用比较广泛的一款国产地理信息软件，它具有先进的图形、图像处理技术[1]。结合以往使用该软件制作地质成果图件的经验，应用MapGIS 软件的输入编辑、文件转换、误差校正等功能，完成对宁芜北段地区地质图的数字化工作。

1 宁芜北段地区资料分析

1.1 资料收集整理

此次工作主要收集了华东局807 队于1984 年完成的1:1 万江苏省南京南部地区地质物探综合平面图46 幅，1:1万宁芜北段地质地形图43 幅，以及从江苏省测绘地理信息局收集覆盖工作区域的1:5 万地形图6 幅。考虑收集资料的完整性、清晰性，以综合平面图为数据源进行该地区的数字制图工作，地质地形图作为辅助参考，地形图用作地理要素的更新。

1.2 图层要素划分

在进行制图前，首先需要对收集的各类图件进行观察，能够准确分类图上的主要要素，并划分要素图层。通过观察分析，该地区的图形要素主要分为地理要素、地质要素和整饰要素。

地理要素部分主要包括：居民点、点状水体、地名、高程控制点、高程标注等点状要素；境界线、公路、铁路、线状水系、等高线等线状要素；行政区划、居民地、面状水体等面状要素。地质要素主要包括产状符号、矿点、钻孔、地质代号等点状要素；地质体界线、断层、褶皱、矿化带等线状要素；地质体、脉岩、构造单元、工作程度、成矿带等面状要素。图件整饰要素主要包括：图名、各种注记等点状要素；公里网、图廓线、接图表、图签等线状要素；图例等面状要素。

1.3 图例规范化

因为收集的地质资料时代久远，原地质图上的各种地质符号不统一，并且已经不符合现在的要求，所以为了提高数据输入数据质量，需严格按照相关标准与规范，根据《GB958—89 1989 1:50000 区域地质图图例》和《DZ/T 0179-1997 1:50000 地质图用色标准及用色原则》，统一宁芜北段地区地层、岩性、断层等的命名方式、颜色、花纹、线型等图例。

2 数字制图流程

考虑宁芜北段地区的地质图件图幅多，而且比例尺大的特点，所以采用分幅扫描，分幅数字化，然后通过图幅接边的方式完成对整个地区的数字化制图过程。基于MapGIS的制图流程主要有：地质图件扫描、影像校正、分层数字化、图幅接边、拓扑造区、数据符号化、图件输出等。

2.1 纸质图件扫描

首先将收集到的关于宁芜北段地区的综合平面图、地质地形图、地形图等纸质图件，通过高分辨扫描仪扫描成tif 格式的栅格影像；然后运用MapGIS 中的图像处理功能将扫描后的tif 格式的栅格影像转换成符合MapGIS 要求的msi 格式。

2.2 影像校正

由于图纸变形、人为因素、仪器精度等原因，导致扫描后的影像存在一定的误差，所以在数字制图等操作前，需要对影像进行校正[2]。

根据每幅图的1:1 万标准分幅的图幅号，利用MapGIS提供的自动生成标准图框功能生成对应的控制点和DRG 文件，采用逐网格校正法对每幅栅格影像进行校正；其中部分图幅并不是完整的1：1 万分幅数据（如：地质地形图中的铁心桥幅、城埃幅和三山营幅等），所以必须另建立相关的矢量文件进行校正。

图1 宁芜北段地区数字制图流程

2.3 分层数字化

使用MapGIS 软件进行该地区地质制图的过程中，需要坚持分层数字化。分层数字化不仅有利于图件的准确和完整，还有利于后期专题地质图的绘制以及数据的再利用。根据前期对地质图件要素图层的划分，建立对应的工程、点、线、区文件[3,4]。点文件和线文件的图形数据输入，主要根据所划分的要素图层，通过交互式矢量化的方法完成对栅格数据的数字化，同时进行数据的检查与纠正。区文件的生成主要通过线文件进行拓扑造区的功能生成。

2.4 图幅接边

由于分幅的原因，相邻图幅地质图的制作时间、制作水平以及取舍程度不同，会导致不同图幅地质层划分、符号不一致的情况；也可能因为校正后的分幅影像存在一定的校正误差，导致相邻图幅间本应连续的同一要素就有可能会存在不能衔接的情况。这就需要对每两幅相邻的图幅进行相应处理统一地质层，并对线文件完成接边和匹配，以确保要素的连续性和完整性。

2.5 拓扑造区

对完成接边后的地层线文件进行拓扑检查，可以通过MapGIS 的“线拓扑错误检查”和“区拓扑错误检查”等功能检查是否有重叠线、自相交线、重叠坐标、悬挂点、线段不闭合等情况，根据拓扑错误信息进行修改，反复执行，直到没有拓扑错误为止；将检查后的地层线文件转为地层弧段文件即区文件，并进行区拓扑检查，如有拓扑错误同样要反复修改；所有要素检查完成后，通过“拓扑重建”，生成对应的地层区文件。

通过拓扑重建生成的地层区的颜色是任意生成的，没有实际意义，所以需要根据图例要求对地层区进行重新填色。可以通过MapGIS 中的“注释为属性”功能将地层的注释生成为对应的属性文件，并通过地层属性对同类区进行统一填色。

2.6 系统库编辑

MAPGIS 现有子图库、线型库、填充图案库和颜色色谱库等，并不能满足工作的需要，比如各种地层界线、产状符号等，因此，需要根据宁芜北段地区的图例，对系统库进行编辑和完善，并在此基础上制作图例版，方便在制图时调用，从而提高制图效率。

2.7 数据检查

对照原始的地质图件，对已经完成的点、线、面文件分别进行检查，查看有无疏漏或出错的点、线、区文件；并检查有无输入错误的区属性，以确保地质图件质量。

2.8 图件输出

可根据具体需求，进行图幅裁切或坐标转换，接着添加相应的边框、比例尺、指北针等图廓要素，最后进行保存；并可以在打开输出窗口之后，择打印幅面类型，光栅输出、分辨率输出、实现图件输出。

3 图件成果

按照数字制图的基本流程，完成了对宁芜北段地区地质要素、地理要素的数字化工作，通过对数字成果的不同处理，不仅可以生成1:1 万标准分幅地质图，还可以缩编生成1:5综合地质图等其他地质图件。

3.1 1:1 万标准分幅地质图的生成

按照最新的1:1 万标准分幅规范，输出生成46 幅1:1万宁芜北段地质图。按照最新的图幅号、根据起始经纬度，生成1:1 万标准框，以及包括图名、接图表、图框、图例、责任表、比例尺等整饰要素，然后将标准图框和矢量化后的综合地质数据相套合；根据标准图框的内图框为剪裁框，按图幅分别进行裁切，并对裁切后的46 幅地质图进行图件修饰工作；最后分别生成标准分幅的地质图。

3.2 1:5 万综合地质图的生成

在1:1万的数据成果基础上，首先运用MapGIS软件的投影变换、图像缩放等功能将数据成果的比例尺由1:1万转变为1:5万，并通对各类要素，特别是面状地质体进行合并、移除、简化等制图综合处理，以符合1:5万地质图件的要求；可以根据需求进行叠加经过误差校正、坐标转换后的其他数据，比如重磁数据、化探数据等；最后生成图名、图框、图例、责任表等整饰要素，可输出生成宁芜北段地区1:5综合地质图。