GIS:

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地理信息系統(tǒng),有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。
GPS:
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱。GPS起始于1958年美國軍方的一個項目,1964年投入使用。20世紀70年代,美國陸海空三軍聯(lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。
RS:
遙感是指非接觸的,遠距離的探測技術。一般指運用傳感器/遙感器對物體的電磁波的輻射、反射特性的探測,并根據(jù)其特性對物體的性質、特征和狀態(tài)進行分析的理論、方法和應用的科學技術。
它們在3S體系中各自充當著不同的角色,遙感技術是信息采集(提取)的主力;全球定位系統(tǒng)是對遙感圖像(像片)及從中提取的信息進行定位,賦予坐標,使其能和"電子地圖"進行套合;地理信息系統(tǒng)是信息的"大管家"。
拓展資料:
3S技術集成:
RS、GPS和GIS在空間信息采集、動態(tài)分析與管理等方面各具特色,且具有較強的互補性。這一特點使得3S技術在應用中緊密結合,并逐步朝著一體化集成的方向發(fā)展。
3s技術及其集成應用已經成為空間信息技術和環(huán)境科學的一個重要發(fā)展方向。
其中,GPS主要用于目標物的空間實時定位和不同地表覆蓋邊界的確定;
RS主要用于快速獲取目標及其環(huán)境的信息,發(fā)現(xiàn)地表的各種變化,及時對GIS進行數(shù)據(jù)更新;
GIS是3S技術的核心部分,通過空間信息平臺,對RS和GPS及其他來源的時空數(shù)據(jù)進行綜合處理、集成管理及動態(tài)存取等操作,并借助數(shù)據(jù)挖掘技術和空間分析功能提取有用信息,使之成為決策的科學依據(jù)。
3S技術 百度百科
1、使用ArcGIS里面的“CAD至地理數(shù)據(jù)庫工具”將CAD數(shù)據(jù)轉為ArcGIS格式的數(shù)據(jù);2、分析轉換出的數(shù)據(jù)哪一層是具有高程信息的數(shù)據(jù),然后把這層單獨提取出來3、使用ArcGIS的三維分析擴展中的“創(chuàng)建TIN工具”創(chuàng)建TIN,目的是將矢量數(shù)據(jù)轉換為三角網(wǎng)數(shù)據(jù)4、使用“TIN轉柵格工具”將TIN轉為DEM,即得到數(shù)字高程模型5、使用坡度、坡向工具對DEM進行計算,得到相應的坡度坡向圖。
1.數(shù)字地質圖
傳統(tǒng)的紙質模擬地圖是根據(jù)地圖模型(map model),按照一定的數(shù)學法則、符號、制圖綜合原理和比例,將地球空間實體和現(xiàn)象的形狀、大小、相互位置、基本屬性等表示在二維平面上。“數(shù)字地圖”,簡單地說,就是存儲在計算機中數(shù)字化了的地圖。一般來講,數(shù)字地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎,以數(shù)字形式存貯于計算機外存儲器上,并能在電子屏幕上實時顯示的可視地圖,又稱“屏幕地圖”或“瞬時地圖”。
(1)地質圖
“地質圖”乃是一切地質工作中的基本圖件,用規(guī)定的符號、不同的顏色、描繪一地區(qū)的地質現(xiàn)象,反映沉積巖、巖漿巖、變質巖、各類礦產、各種型式的地質構造線等,反映它們形成的時代、分布和相互關系,以三維空間的立體形狀表示在二維空間的平面上。金澤蘭等在《地質圖編匯法》中,提出地質圖是一種將出露在地表的地質構造現(xiàn)象按比例投影到平面圖(通常帶有地形等高線,即地形圖)上,并用規(guī)定的符號、色譜、花紋予以表示的圖件。它是為特定目的服務的、有選擇性地表示地質對象的時間和空間分布的符號化表現(xiàn)形式。在地質圖上表示的地質對象即可以根據(jù)地質屬性分類集合進行選擇,也可以按照地理范圍進行表示,一般情況下是兩者結合進行的。總的來說,地質圖是現(xiàn)實世界中地質客體在人腦中抽象的、具體的表達,是現(xiàn)實地質對象在圖紙上的映射。如圖7-11所示。
圖7-11 地質圖認知模式
一幅地質圖總的內容應有地理要素(經緯度、坐標、地物、地貌)和地質要素(地質界線、構造線、礦層、礦體等),但比例尺不同取舍不一,圖件的負載量也就不同。本文重點在于介紹地質要素,主要包括以下幾方面的內容:
1)地質界線:地質圖上各種地質界線是表示各種地質體在地表的露頭及剝土后的分布情形。具體地說,就是各類地質體(沉積巖、變質巖、巖漿巖、礦層、礦體、構造線、斷層等等)在地表的露頭及剝土后的分布連線的投影,以此闡明一地區(qū)的地質特征。
2)構造線:在地質圖上的構造線,根據(jù)比例尺大小而取舍。比例尺大時,小型構造也應表示;比例尺小時,則只能表示大一些的構造。構造線有以下幾種:①斷裂構造:包括正斷層、逆斷層、逆掩斷層、平移斷層、復活斷層;②褶皺構造:在地質圖上,一般的產狀表示褶皺構造,而不表示褶皺軸線。褶皺構造有:向斜、背斜、倒轉背斜、倒轉向斜、隱伏背斜、短軸背斜和短軸向斜、穹窿構造及盆狀構造;③裂隙、節(jié)理、片理、劈理、流線或流紋構造等。
3)產狀:主要指礦體或巖層的走向和傾斜。走向是傾斜的巖層層面或礦層層面與水平面相交直線的延伸方向。傾斜包括傾向和傾角。傾向是垂直于巖層走向的傾斜線的水平投影的指向。傾角是傾斜層面和水平面在傾向方位上所夾的角度。
4)巖層的接觸關系有:①整合接觸:指同一地區(qū)兩套沉積巖層的接觸關系,在沉積層序上是連續(xù)的,產狀是一致的,在上覆地層沉積之前,下伏地層沒有曲褶、翹起或被侵蝕過;②不整合接觸:同一地區(qū)兩套巖層之間沒有明顯的沉積間斷或缺失,古生物演化順序是不連續(xù)的。不整合接觸的兩套地層的產狀,有的可以是一致的,有的具有明顯的角度相交。不整合接觸類型包括角度不整合、假不整合等。③假整合(平行不整合):新、老兩套巖層之間互相平行,但二者之間往往有較長期的沉積間斷和顯著的侵蝕面。
5)礦體露頭:是指礦體露出地面的部分。
6)礦化帶:是地質圖上的主要內容之一,對含有礦化帶,蝕變巖,標志層,均應表示。一副地質圖除應有上述內容之外,還應表示出經緯線網(wǎng)、比例尺、圖例、圖名以及責任表等。
其所顯示的信息類型的種類來講是非常復雜的,大多數(shù)地質圖都包含有多邊形的背景信息,它們表示了地質單元及其之上的覆蓋物,如水、冰等。將多邊形分離的邊界線的表示是非常重要的,它們表示了地質界線類型的區(qū)別,如接觸關系等。將這些背景數(shù)據(jù)疊置在一起,就可以得到許多線狀要素,如斷層、褶皺、堤等,以及不同類型的點狀要素,如構造符號、樣點位置符號等。
(2)數(shù)字地質圖
數(shù)字地質圖(digital geologic map,簡稱dgm)是地質圖的數(shù)字表現(xiàn)形式;從認知科學來講,數(shù)字地質圖是計算機技術應用于地球科學的結果,它將地理基礎和地質解譯數(shù)據(jù)記錄成計算機可讀的數(shù)字形式,以反映客觀的地質世界。從數(shù)學角度嚴格地講,數(shù)字地質圖是地質空間對象、地質對象描述數(shù)據(jù)、圖例的交集。如果用集合數(shù)學表示,則為:
DGM={Oi,Aj,Lk} (7-1)
(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m;k=1,2,…,y)
式中:Oi為地質空間對象集合,Aj為地質空間對象描述數(shù)據(jù)集合,Lk為圖例集合。一般的,對于一幅給定地質圖,在給定的空間域中可以有個地質空間對象;對于一個給定的地質空間對象可以有0個或j個描述數(shù)據(jù);而對于一幅數(shù)字地質圖只能有且有一個圖例與之對應。
圖7-12 數(shù)字地質圖定義的圖解表示
圖7-12模型中每一閉合的圈表示每一類對象或其一部分。空間對象(spatial objects)是真實地質世界能夠被觀測到具有幾何形態(tài)特征的地質要素(地質單元和地質構造)的數(shù)字化抽象,能被典型地以點、線、面展示在二維平面圖上;屬性數(shù)據(jù)(描述數(shù)據(jù))(descriptive data)是空間對象代表的地質要素所具有的地質屬性特征,這些特征包括具體可見的物理特征,如顏色、出露形態(tài)、紋理,還有看肉眼看不見的化學組成、變質特征、地質年代、地質成因等;地圖圖例(map legends)是用于抽取相似(分類)的空間對象進行符號化展示,圖例還包括了地圖范圍、比例尺、所用的分類標準、每類空間對象與對應的展示符號。
空間對象(spatial objects)與描述數(shù)據(jù)(descriptive data)的交集是具有幾何圖形和屬性描述數(shù)據(jù)的單個空間對象(singular object archive),描述數(shù)據(jù)(descriptive data)與地圖圖例(map legends)的交集是按描述屬性進行的數(shù)據(jù)分類(data classification),空間對象(spatial objects)與地圖圖例(map legends)的交集是按空間對象類型進行的空間分類(spatial classification)。
地圖(map)是空間對象(spatial objects)及其描述數(shù)據(jù)(descriptive data)和地圖圖例(map legends)的交集,也是單個空間對象(singular object archive),空間分類(spatial classification)和數(shù)據(jù)分類(data classification)二者的交集,它是真實地質世界在地質圖上的可視化、數(shù)字化的表現(xiàn)。
根據(jù)這一定義,可以得出如下操作(圖7-12):
空間分類=地質空間對象∩圖例
數(shù)據(jù)選取和分類=屬性數(shù)據(jù)∩圖例
地質對象=地質空間對象∩屬性數(shù)據(jù)
因此,圖例類似于一個過濾器,當?shù)刭|空間數(shù)據(jù)庫建立以后,要得到一幅數(shù)字地質圖,只需要根據(jù)制圖目的和用途,設計圖例;再用圖例對空間數(shù)據(jù)庫中的地質對象進行提取,便可以得到所需要的數(shù)字地質圖。而圖例的不同,可以得到不同主題的地質圖,如區(qū)域地質圖、礦產圖、石油地質圖等。
數(shù)字地質圖是礦產勘查與評價所需空間數(shù)據(jù)的主要來源之一,準確合理地使用這些空間數(shù)據(jù)是確定礦產資源儲量及其空間位置的基本保證。雖然,多數(shù)地圖制圖學家并不都贊成數(shù)字地圖在地圖制圖方面比傳統(tǒng)方法更為有效和省時,但幾乎都認為起碼在數(shù)據(jù)更新方面數(shù)字地圖比傳統(tǒng)地圖更加有效和省時,而且數(shù)字地質圖在地質數(shù)據(jù)的重復使用方面已經遠遠地超過了最初設計的要求。數(shù)字地質圖可以根據(jù)需要以不同比例尺和不同地圖投影進行重繪與變換,很容易增添、刪除和修改地圖要素,生成新用途的專題地質圖。數(shù)字地質圖與地球物理、地球化學遙感地質等多源地學數(shù)據(jù)綜合集成,可以進行地質礦產資源評價與預測,也可以與環(huán)境數(shù)據(jù)集成進行地質環(huán)境評價等等。總之,數(shù)字地質圖的用途是多方面的,它使地質圖在資源環(huán)境、國民經濟建設和社會各個方面的使用無限制的拓寬,具有重要的意義。
2.數(shù)字地質圖數(shù)據(jù)庫的構成要素
地質圖空間數(shù)據(jù)庫的各組成要素主要包括:對象類、要素類、關系類、綜合要素類和要素數(shù)據(jù)集。組成地質圖空間數(shù)據(jù)庫要素數(shù)據(jù)集分為三大類:基本要素數(shù)據(jù)集、綜合要素數(shù)據(jù)集和對象數(shù)據(jù)集。
(1)地質圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對象的定義
地質圖空間數(shù)據(jù)庫組織模型把地質圖數(shù)據(jù)組織成關系型的數(shù)據(jù)對象:對象類、要素類、關系類、綜合要素類和要素數(shù)據(jù)集。一個對象類在地理數(shù)據(jù)庫是一個表,存儲非空間數(shù)據(jù)。一個要素類是具有相同幾何類型和相同屬性的要素的集合。一個要素數(shù)據(jù)集是共享空間參考系統(tǒng)的要素類的集合。關系類是由一個關系規(guī)則構成的關聯(lián)集合(可以用關聯(lián)、依賴、組合和繼承來描述對象之間的關系規(guī)則)。綜合要素類與要素類相同,是共享空間參考系統(tǒng)的多個要素類的集合,在地質圖數(shù)據(jù)模型中,由復合地質點、面、線要素實體類構成,但不與其他要素類構成拓撲關系。該數(shù)據(jù)模型對空間要素的定義更接近于現(xiàn)實世界,這種面向對象的數(shù)據(jù)模型,使用戶可以根據(jù)具體的需要進行擴展,具有用戶可定定義的特征(指對象類)。地質圖數(shù)據(jù)對象定義如下。
(2)地質圖要素數(shù)據(jù)集
地質圖要素數(shù)據(jù)集是共享空間參考系統(tǒng)的要素類的集合。在地質圖數(shù)據(jù)模型中,由地質點、面、線要素實體類構成。一個要素數(shù)據(jù)集的空間參考指定了包括坐標系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和高程系統(tǒng)的空間參照系、空間域和精度。
地質圖空間數(shù)據(jù)庫的坐標系統(tǒng)可采用地理坐標系、北京54坐標系和西安80坐標系。地質圖空間數(shù)據(jù)庫的投影系統(tǒng)可根據(jù)比例尺不同進行選擇。我國基本比例尺地形圖除1:100萬采用蘭勃特投影(lambert)外,其他均采用高斯-克呂格投影。為減少投影變形,高斯-克呂格投影分為3度或6度帶投影。地質圖空間數(shù)據(jù)庫的高程系統(tǒng)系統(tǒng)采用跟1956年黃海高程系,1985年國家高程基準。空間域為描述X和Y坐標范圍、測量范圍、Z范圍,空間域描述了最大的空間范圍。要素數(shù)據(jù)集的空間參考確定后,坐標系統(tǒng)可以改變,空間域則是固定的。
(3)地質圖要素類
具有拓撲關系且具有相同幾何類型和相同屬性的要素的集合稱為地質圖要素類。構成地質圖的點稱為地質圖點要素類,構成地質圖的線稱為地質圖線要素類、構成地質圖的面稱為地質圖面要素類。
(4)獨立要素類
在地質圖空間數(shù)據(jù)庫中建立一個不屬于任何要素數(shù)據(jù)集的要素類。其特點是獨立要素類需要建立自己的空間參考坐標系統(tǒng),并設定自己的投影系統(tǒng)參數(shù)和/X/Y域。在地質圖數(shù)據(jù)模型中,圖例及圖飾部分(如:接圖表、圖例、綜合柱狀圖、責任表、圖切剖面、其他角圖等)屬于獨立要素類。該獨立要素類可采用平面坐標系。
(5)對象類
在地理數(shù)據(jù)庫中,把實體分為對象。具有空間幾何類型的對象稱為要素類,把非空間幾何類型的對象稱為對象類。對象類在地理數(shù)據(jù)庫中是一個表,存儲非空間數(shù)據(jù)。在地質圖數(shù)據(jù)模型中,一般一個要素類對應多個對象類。當一個表中的對象使用不同的屬性域時,可以使用子類型來構成不同屬性域的對象類。
(6)綜合要素類
與要素類相同,是共享空間參考系統(tǒng)的要素類的集合。在地質圖數(shù)據(jù)模型中,由復合地質點、線、面要素實體類構成。不與其他要素類構成拓撲關系。
(7)有效性規(guī)則
表和要素類存儲相同類型的對象,具有相同的行為和屬性。當要素類和表中的一個對象在所有的屬性上具有有效值時,這個對象被稱為有效對象;如果其中的一個屬性包括無效值,則稱為無效對象。在進行地理數(shù)據(jù)庫設計時,通過建立一個或多個有效規(guī)則,可以確定如何判斷要素類或表中一個特定對象的有效性。有效規(guī)則:屬性域(attributedomain)、連接規(guī)則(connectivity rules)、關系規(guī)則(relationship rules)、定制規(guī)則(custom rules)。
(8)屬性域
屬性域(domains)是一個字段類型的合法值的規(guī)則,用于限制在表、要素類、或子類型的任何具體的屬性字段內允許的值。每個要素類或表有一個屬性域的集合,這些屬性域用于不同的屬性和子類型,并且可以在地理數(shù)據(jù)庫的要素類和表之間共享。屬性域可分為范圍域和代碼域。
3.數(shù)字地質圖數(shù)據(jù)庫模型分析
研究數(shù)字地質圖數(shù)據(jù)模型的目的是為了在計算機中對地質圖數(shù)據(jù)的組織、存儲和應用提供一種結構,該結構應當獨立于任何計算機應用軟件,可以在任何GIS系統(tǒng)中實現(xiàn)。數(shù)字地質圖建模是把地質圖所包含數(shù)據(jù)組織為有用的,且更能反映地質實體真實信息的數(shù)據(jù)集合的過程,它是一個邏輯組織方式。數(shù)據(jù)建模過程分為三步:首先,選擇一種數(shù)據(jù)模型來對現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)進行組織;然后,選擇一些數(shù)據(jù)結構來表達該數(shù)據(jù)模型;最后,選擇一些適合記錄該數(shù)據(jù)結構的文件格式。一種數(shù)據(jù)模型可能有幾種可選的數(shù)據(jù)結構,而一種數(shù)據(jù)結構又可能有多種文件格式進行存儲[ bonham-cater,1994;陳述彭,1999 ]。如何使地質圖數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結構和文件存儲格式有機地統(tǒng)一起來、自然過渡,而且各自保持其獨立性,即各部分不隨其他部分變化而變化?如何使計算機更具智能化,能夠理解復雜的地質空間?這都是數(shù)據(jù)模型要研究和解決的問題。
傳統(tǒng)的地質圖數(shù)據(jù)模型不能很好地解決上述問題,面向對象的技術和方法給我們帶來了曙光。面向對象數(shù)據(jù)模型是以單個空間地理對象為數(shù)據(jù)組織和存儲的基本單位的,與拓撲關系數(shù)據(jù)模型相反,以獨立完整、具有地理意義的對象為基本單位對地理空間進行表達,典型實例是ESRI公司的GeoDa-taBase模型。在具體組織和存儲時,將對象的坐標數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)(如建立了部分拓撲,拓撲關系也放在表中保存)統(tǒng)一存放在關系數(shù)據(jù)庫中。利用面向對象的思想對數(shù)字地質圖數(shù)據(jù)進行重新組織與存儲,使得數(shù)據(jù)的表達更接近于人們對客觀世界的認識,其語義關系和內部關系更加合理,大大增強了高層次的地質空間分析能力。該模型在本質上更加概念化,而且更注重未來的發(fā)展。它使得數(shù)字地質圖獨立于任何給定的軟件和硬件結構。面向對象數(shù)據(jù)模型在諸如ArcGIS和Smallword軟件中可以實現(xiàn)。
面向對象數(shù)據(jù)模型要求點、線、面、注記分開存貯。對同一類空間對象賦予唯一的一個編碼,存儲時僅存儲簡單的點、線、面實體對象,顯示輸出時根據(jù)編碼顯示其相應的符號或線型。這即是實體符號化,它減少了空間數(shù)據(jù)的冗余,提高了空間分析的效率,體現(xiàn)了GIS與CAD的最大區(qū)別是內容與表現(xiàn)形式分離。通常用全要素編碼(class id)標識區(qū)分各類空間對象,借助相應的(點)符號、線型和(面)填充形象化表達實體對象,實體的編碼、符號用外掛的符號庫存儲。面向對象數(shù)據(jù)模型的組成結構圖(圖7-13)。
圖7-13 面向對象數(shù)據(jù)模型的組成結構圖
基于GIS的地質數(shù)據(jù)庫建立涉及的主要問題是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結構。空間數(shù)據(jù)庫結構建設應從GIS理論基本概念出發(fā),所涉及的主要內容有空間點、線、面圖形數(shù)據(jù)以及空間圖元組合圖層、圖類等,一般以GIS圖層為基本出發(fā)點采用層狀樹形結構管理各圖層。結構化的表格數(shù)據(jù),例如屬性數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)由關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(rdbms)管理,利用oledb等數(shù)據(jù)通信技術實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的同時存儲。從而,系統(tǒng)實現(xiàn)綜合查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析預測、制圖輸出、報表生成、數(shù)據(jù)表現(xiàn)等多方面的應用。建立一個geodatabase數(shù)據(jù)庫,包含上述所有數(shù)據(jù)類型,通過在catalog 9.2 中的樹狀文件目錄管理圖層(catalog tree),我們可以清晰地看到,一個geodatabase所能包含的所有數(shù)據(jù)類型。包含所有數(shù)據(jù)類型的geodatabase樹狀展開圖,如圖7-14所示。
ESRI提出的geodatabase空間數(shù)據(jù)模型,將空間數(shù)據(jù)存放在關系數(shù)據(jù)表中,空間對象或特征是具有geometry屬性的表(table)中的一個行(bow)to geodatabase的對象模型包括對象(object)、特征(feature)、關系(relationship)三種類型的對象,這些對象在關系數(shù)據(jù)庫中表示如表格7-1所示:
表7-1 geodatabase對象及其在關系數(shù)據(jù)庫中的表示方法
圖7-14 包含所有數(shù)據(jù)類型的GeoDatabase樹狀展開圖
面向對象數(shù)據(jù)模型具有對象管理、修改方便,查詢檢索、空間分析容易的優(yōu)點。根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)類型,面向對象數(shù)據(jù)模型具體包括空間特征集、柵格數(shù)據(jù)集、TIN數(shù)據(jù)集、空間定位數(shù)據(jù)、域和規(guī)則等六大類型。該模型采用面向對象技術,將各類專題對象按點、線、面和注記四大空間特征抽象為空間對象類,分別用不同的空問表存儲;將空間對象的幾何特征(圖形)、屬性特征連同一些操作封裝為對象的屬性和行為,統(tǒng)一存放在數(shù)據(jù)表的列中,一條記錄對應一個點、線或面類型的空間對象,其存貯結構如圖7-15所示:
圖7-15 以對象為中心的面向對象數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)圖形和屬性統(tǒng)一存儲
這種數(shù)據(jù)模型徹底解決了長期以來空間對象與其屬性數(shù)據(jù),在物理上分離帶來的諸多難題,進而實現(xiàn)基于關系數(shù)據(jù)庫的GIS空間數(shù)據(jù)一與其他非空間關系數(shù)據(jù)一體化管理,給GIS系統(tǒng)開發(fā)、應用帶來了極大的便捷性。如利用空間引擎對空間與非空間數(shù)據(jù)進行操作,同時可以利用大型關系數(shù)據(jù)庫海量數(shù)據(jù)管理、事務處理(transaction)、記錄鎖定、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)倉庫等功能。
4.GIS與數(shù)字地質圖數(shù)據(jù)庫的結合
GIS是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術,借助GIS,基于大量綜合信息,可進行空間采樣,對構造演化、火成活動、沉積相、礦產形成、模擬區(qū)域地質演化等復雜問題進行時空和多元統(tǒng)計分析,對成礦預測和礦產勘查提供有力分析工具。在數(shù)據(jù)量充裕前提下,GIS分析具有定量、定時、定位的特點,可給出動態(tài)(不同時間、不同位置)結果。借助深部與時間數(shù)據(jù),GIS分析實際上可拓展到四維空間。
P.Gardenfors提出在客觀世界和符號表達之間存在著概念層,他將知識表達分為三個層次,即:亞概念層、概念層、符號層,通過亞概念層感知客觀世界,然后通過概念層將感知的內容抽象成為概念進行分類,將概念(分類)通過符號層表達出來。地理信息在概念層形成,在符號層表達,所以地理信息庫的建立就是通過概念層對地理空間(客觀世界)的抽象而形成地理信息概念空間,將該概念空間形式化后就成為本體化的地理信息空間,即可在計算環(huán)境下通過符號層(圖形)表達出來。
地質信息系統(tǒng)研究的關鍵問題之一,就是構造圖7-16中的地質模型,目的是通過有限的、不完全的并且含有各種噪聲的觀測數(shù)據(jù)來推斷地下空間的物質、能量的分布和流動情況。
圖7-16 地質認知過程的簡化示意圖
大部分礦產都不是暴露在表面,而是埋在地表深部。利用GIS的方法通過了解地表上層物質的空間分布,就可以判斷礦藏存在的可能性。在一個找礦預測區(qū)域往往已知部分礦區(qū)和礦點,這些礦區(qū)和礦點具有很多的空間屬性和地理屬性,要想很直觀的用以往普通的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)去把它表達出來,可謂耗時費力。而GIS的出現(xiàn)為礦產資源評價和管理提供了前所未有的評價工具與手段。GIS是采集、管理、處理、分析、顯示、輸出多種來源的與地理空間位置相關信息的計算機系統(tǒng)。隨著GIS與RS(遙感)、GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))相結合的“3 S”集成以及計算機互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,GIS在地質找礦中將發(fā)揮更加重要的作用。
目前,GIS與地質空間數(shù)據(jù)庫的結合主要體現(xiàn)在以下幾點:
(1)建立地質礦產資源數(shù)據(jù)庫
描述礦產地屬性的數(shù)據(jù)內容繁雜,類別眾多,可分為屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù),礦產地各類屬性信息認識、分析和評價該礦區(qū)也很重要。因此,地理空間信息在礦產資源管理中占有非常重要的地位。地質礦產數(shù)據(jù)庫在GIS的支持下,結合礦產資源數(shù)據(jù)類型可建立多種地理空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫,利用GIS先進的數(shù)據(jù)庫和圖庫管理對于各種地質圖件和數(shù)據(jù)的長期保存及修改變得容易。
(2)圖形顯示的直觀性和形象性
專題圖不僅是一種重要的研究手段,同時也能有效而直觀的反映研究成果。在地質數(shù)據(jù)庫基礎上,GIS可將各種數(shù)據(jù)或分析成果以專題圖的形式直觀而有效的顯示,并可進行人機交互式地設計、編輯、修改。在成果輸出方面,GIS能夠提供高質量的預測成果圖件,直觀清晰,一目了然。GIS的這些功能,能將各種礦產資源的文字描述與空間地理位置有效的結合與表達,大大提高了礦產資源數(shù)據(jù)的直觀性和形象性。
(3)空間分析功能
GIS的空間分析功能是GIS區(qū)別于其他計算機系統(tǒng)的主要標志。地質數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)涉及GIS多種空間分析功能,結合地質“專家知識”,為大范圍大區(qū)域內實現(xiàn)快速、準確的成礦預測創(chuàng)造了有利條件。GIS吸取專家的經驗及知識較容易,并且進行成礦預測具有空間直觀性,避免了預測中的人為因素;能夠彌補一些人工方法的缺陷(如對于斷裂控礦影響寬度帶的確定)。與傳統(tǒng)的方法相比,GIS空間分析功能可以更加迅速地對大量數(shù)據(jù)進行對比和分析,大大節(jié)約了時間,縮短了研究周期,
(4)多源信息的集成
地質數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是多源數(shù)據(jù)。有不同精度、不同比例尺、不同數(shù)據(jù)源、不同格式的數(shù)據(jù),借助GIS能將這些多源的數(shù)據(jù)有機地集成在一起,能提供集成管理多源地學數(shù)據(jù)(包括以文字、數(shù)字為主的屬性信息和以圖形圖像為主的空間信息),具有方便建立模型及進行空間模擬分析的能力,使數(shù)據(jù)的分析更有效和定量化。進而,可以以多尺度、多方位反映某個地區(qū)的地質成礦信息。
由此可見,海量的地質數(shù)據(jù)與GIS強大的空間信息處理和分析功能的有機結合,是地質領域對多源地學信息綜合分析進行成礦預測劃時代的理想工具。
通過以上三個章節(jié)的分析論述,GIS在理論和技術上的日臻完善和強大,使得基于GIS地質圖數(shù)據(jù)庫的應用更加深入人心。在理論上,地理空間和地理信息空間的點本質認識以及地理信息元組概念的提出對地理信息應用特別是在地質領域的應用理論體系的建立提供了一條理論依據(jù)和入口;在技術上,以ArcGIS為代表的新一代地理信息系統(tǒng)的日益完善:在地理信息表達上,以本體為核心的地理信息表達方式為地質信息的表達及應用提供了強有力的工具,使得原有地理信息所不能完成的知識發(fā)現(xiàn)、復雜環(huán)境建模等復雜應用在新地理信息系統(tǒng)下成為現(xiàn)實;在地理信息分析技術上,ArcGIS從地理信息庫(知識庫)、基于知識庫的智能可視化,以及地理信息處理三個角度為地理信息的各種應用提供了強有力的工具支持,特別是9.0版本開發(fā)以后,對探索式空間數(shù)據(jù)分析方法整合使從海量日益復雜的地理信息中進行數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)可以在空間、時間、屬性一體化方式下進行。
當前文章:GIS技術提取數(shù)字圖片 gis怎么提取要素
新聞來源:http://chinadenli.net/article24/dojgdje.html
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