MapGis在数字制图及地质研究中的应用分析

王凤娟

（河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053）

随着计算机科学的发展，MapGis作为我国20世纪80年代研制出来的地理信息系统，已广泛地应用于地质矿产勘探、资源管理、生态监测、环境保护、土地管理、环境地质、灾害预测、城市建设、地下管网等方面和领域，为信息管理部门、资源勘探部门以及管理决策部门提供了先进的信息处理、数字产品制作及分析查询等技术支撑作用[1]。

1 MapGis的特点

MapGis主要特点是：一是在结构上该系统采用了矢量数据和栅格数据的混合结构，并完善了国内外大多数GIS软件系统所采用单一数据结构或侧重某一种数据结构的局限性，以满足不同问题对矢量、栅格数据的不同需求，而且两种数据库结构的信息可以有效方便地互相转换和准确套合；二是在应用上该系统分为输入、编辑、库管理、空间分析和输出五大部分组成，各大部分的功能特点如下：

（1）输入手段。具有扫描仪输入、数字化仪输入、GIS输入等功能，也可接受DBASE、FOXBASE等数据库的数据，并且具有完备的错误、误差等校正方法。

（2）编辑功能。具有直观实用的属性动态定义编辑功能和多媒体数据，具多重数据结构的属性管理能力。

（3）地图库管理。具有较强的地图拼接、管理、显示、漫游和灵活方便的跨图幅检索能力，可管理达数千幅地图。

（4）空间分析。具有功能齐全，性能良好，并且具有拓扑空间查询和三维实体叠加的分析能力。

（5）输出功能，具有齐全的外设驱动能力和国际标准页面描述语言的Postscript接口，可输出符合任何公开出版质量要求的数字化产品图件，并具有能自定义的灵活性报表输出功能。

2 MapGis在数字制图方面的应用

2.1 数字化制图方法

MapGis作为国产化专业性软件，在数字化制图方面具有很强的实用性，尤其以制作数字化产品见长。其制图方法主要采用MapGis的数据数字化输入系统或智能扫描矢量化子系统来建立各类图形数字化的数据库，数字化制图方法过程实际上是一种将图形转化成数据的过程，其制图方法的基本工作流程如图1所示。

2.2 数字化制图的过程

2.2.1 数据获取及矢量化

MapGis矢量图形数据的获取包括：点图元数据、线图元数据、面图元数据，保存这些数据形成的文件名分别为：“＊．wt”即点文件、“＊．wl”即线文件、“＊．wp”即面文件。数据获取的方法一般有三种。

（1）数字化仪输入法：即采用数字化仪人工手扶游标跟踪，将底图信息转化为图形数据的方法。一般点图元的数字化只采集其控制点；线图元数字化只跟踪其基线；面图元数字化是用游标跟踪其区域轮廓线，然后在“拓扑处理子系统”或“编辑子系统”的面编辑环境中，采用自动或人工构造面元区域完成选区。

（2）智能扫描矢量化输入法：即由智能扫描仪直接扫描原图（底图），以栅格形式存储于图像文件中（如“＊．tif”等），通过智能化将图像数据转换成矢量数据，存入到线文件或点文件中进行编辑，最后经误差校正系统将矢量数据进行误差纠正[2]。一般实现智能扫描矢量化的方法有两种：非细化无条件全自动矢量化和交互式矢量化。虽然智能扫描矢量化的速度快，但因获取的数据量较大，图形要素自动识别的困难较多，后期修改编辑的工作量较大。

（3）人工跟踪矢量化输入法：这种方法是采用鼠标跟踪，将装入的栅格图像数据转化为矢量数据并可通过误差纠正达到绘图的要求。它是在“图形编辑系统”中进行的，可借助“图形编辑系统”的强大编辑功能对矢量化后的图形进行有效的编辑修改。采用这种方法的步骤及经验是：①进行子系统设置，将工作目录、子图库、线型库选择好；②将扫描的栅格图像通过“文件”菜单装入光栅文件将其打开，并保存为MapGis的内部格式文件“＊．rbm”后，再重新装入进行矢量化，这样可以提高数据采集的效率；③设置当前层及编辑属性，这一点非常关键，也是进行点图元、线图元、面图元采集所必须首先要完成的操作；④点图元和线图元在采集时的方法与数字化仪的方法相似，只不过是把游标换成了鼠标，用鼠标的十字高点对屏幕上放大的栅格图像进行跟踪采集。该方法主要在地质制图方面得到普遍使用。

2.2.2 图层的设置

图层是数字制图中的一个重要概念。MapGis在制作数字地图过程中也需要建立编辑图层名，图层的设置及使用对于数字制图的编辑具有重要作用。一般数字化图的分层如下：等高线、其他地貌符号第1层；高程第2层；界线第3层；区类（各类地质要素）第4层；依次选择设置。

2.2.3 图形数据编辑处理

图形编辑系统包括点编辑、线编辑、区编辑及图层等其他内容的编辑。①编辑点、线图元符号和子图库：根据编图要求，可利用MapGis系统服务库子系统将图形的文字、图形符号、注记、填充、注记花纹及各种线型等抽取出来，经过编辑、修改生成图库、填充图案和矢量字库，自动存放至系统库中，供编辑制图时随时调用。②图形编辑：图形编辑是制图的最重要环节，利用图形编辑子系统可进行图形整饰、编辑修改矢量结构的点、线、区域边界，并可自动校正拓扑关系。同时利用MapGis软件提供的2cm标准尺寸的图框，准确、方便地补充和修改符号库、线型库、图案库等。

2.2.4 数据输出

①图形输出：图形输出的主要任务是将已完成数字地图的数据处理结果，进一步变成图形输出装置可识别的信号，以驱动图形输出装置产生地图图形。MapGis系统通过将点、线、面数据文件逐一插入编辑工程文件中，经光栅化处理后，形成“＊．nvl”光栅文件，通过绘图仪直接从计算机读取光栅文件并输出图件。②文件输出：可把图形数据编辑成一个工程文件，输出“＊．eps”栅格文件。同时为了数据交换，MapGis还提供了数据转入转出等功能。

3 MapGis在地质研究中的应用

MapGis系统不仅在数字制图方面具备完善地数字化、数据库等功能，而且该系统的空间分析功能和地图编辑功能已被广泛应用到地质研究工作领域中，其应用效果主要体现在以下两个方面：

3.1 空间分析功能的应用

空间分析功能是MapGis系统中最重要的专业应用性功能之一，它区别于计算机一般性辅助系统。它是将一系列跟空间位置有关的数据（包括空间地理数据和地学专业属性数据）进行空间叠加分析、属性统计分析后，从中进一步得到有用的信息为结果。将该系统的应用引入到地质研究中，不仅为地质研究工作开辟了新思路，也为进一步扩大地质研究工作的方法应用开拓了新的手段。空间分析功能的应用，概括地说有如下几点：①数据检索功能。可以任意提取文件中或数据库中所需要的数据进行检索及分析。利用此功能能够快速地分析并找出有利于成矿的数据区间。②空间叠加分析功能。可以对不同要素（地理要素、地质矿产要素）的空间数据及属性数据进行任意叠加分析，产生出新的空间数据。③属性统计分析功能。可以对相关的属性和数据进行单属性或多属性的统计分析后，可以得出各种地质分析要素之间的定量关系。④二维模型和三维模型分析功能。对二维和三维数据进行模型分析后，可以形象展示出多维数据模型所描述的研究体，既地质体、矿床等空间形态的分布特征。

在成矿预测研究中，运用数据检索功能能够快速地分析不同成矿地质条件因素，并合理找出有利成矿的数值区间，用GIS系统预测空间数据合成，从而确定矿产的空间分布，在图上得到预测区，每个预测区用不同的色块，表明许多不同条件的重叠情况，含有丰富的信息。

3.2 地图编辑功能的应用

MapGis地图编辑系统区别于已往的计算机辅助绘图系统。它不仅为地质制图提供了强有力的工具，而且在进一步改善制图（绘图）的精度要求，更新图形内容和信息，丰富图形表现力，实现图形综合应用等方面，极大地提高了工作效率。众所周知，地质类图件是地质研究中所不可缺少的一种重要资料和载体，而地质图件的编辑和清绘也是一项很繁琐的工作，精度上还往往达不到要求。该系统的利用不仅大大提高了地质制图（绘图）的工作进程，而且可以将野外采集来的大量地质信息综合到一起进行任意叠加分析和编辑，丰富了图形中地质信息元素的表现力，还提高了地质制图的精度要求。MapGis的图形编辑系统为地质制图不仅提供了强有力和快捷方便的制图工具，而且也丰富和完善了图形的编辑内容及图形综合叠加应用的功能。例如，我省近几年完成的1:5万，1:25万区域地质调查图件成果以及大量的地质矿产类图件均已广泛采用该编辑功能，并得到了很好的应用及出版效果。

4 结论

MapGis系统色彩丰富，分图层管理，制图精度高。功能强大，各种模型文件均能实现互换，还可以进行空间分析、二维及三维实体叠加分析、GRD和TIN模型分析及统计汇总等功能，是地质制图及地质研究中较为理想的软件系统，笔者在近几年应用中有如下体会。

（1）误差校正功能为获取的数据提供了更为便利的图形纠正方法，使数字地图的制图精度满足实际要求。

（2）图形编辑系统提供了较全面的制图功能，制作的图形更加美观。丰富的符号、线型、填充图案、颜色，可随时进行补充修改，使用方便；线转弧段的功能，提高了人工拓扑的工作效率；弧段转线的功能，可对不慎破坏的线文件进行修复，把数据的损失程度减少到了最小；点、线、面编辑中的“透明输出”的设置为图形在输出时具有了灵活性特点；并提供了常见GIS（如Ar-cgis、Arc/Info、mapInfo、AutoCad等）数据格式转换，并方便与其它GIS系统建立了数据衔接关系；进一步提高了数字制图工作效率及质量。

（3）MapGis的实际应用性强、应用面广。尤其是MapGis在矿床建模中的应用，在多元信息预测研究中的应用等方面，进一步拓宽地质研究工作的思路和方法。对促进地质研究工作的发展，提高MapGis在地质研究工作中的推广和应用，提高和扩大找矿工作效率将具有现实的实际意义，是一笔宝贵的技术“财富”。