Intelligent geological mapping technology and its applications based on the multivariate knowledge and mapping model
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摘要:
中国1∶25万—1∶5万区域地质调查积累了海量地质数据，如何充分利用这些基础地质数据适时更新编制小比例尺（1∶50万—1∶500万）地质图，及时、客观地反映最新地质调查成果，给地质编图工作者提出了严峻挑战。充分利用地质、制图、数据库等多元知识构建地质编图模型，支持计算机对岩石、地层、地质构造等地质实体及其复杂关系的智能识别，有效取代地质编图人员对地质要素综合、属性继承与更新、制图输出等的处理决策，通过图元与属性联动，最终形成图库一体的地质图空间数据库。以编图知识提取、模型构建为重点，对智能地质编图技术进行了探索，并通过青海省东部1∶50万地质图智能编制实践进行分析验证。结果表明，编图知识和构建的模型符合智能地质编图要求，智能地质编图技术能够大大提高从中大比例尺到小比例尺地质图缩编的效率和质量。
Abstract:In China, 1:250 000-1:50 000 regional geological survey has accumulated a large amount of database and formed a rich geological map with corresponding scale.How to make full use of these data and maps to compile small scale geological maps, and systematically reflect the latest geological survey results, brings a severe challenge to geological cartographers.Based on the big data, the geological map models are constructed through the multi-knowledge of geology, cartography and database, which can realize the intelligent recognition of geological phenomena such as stratum, magmatic rock, geological structure and their complex relations by computer, which can effectively replace the decision-making of geological cartographers on the synthesis and plotting of complicated geological map elements.Finally, the geological map spatial database is formed through the linkage of map elements and attributes.Focusing on knowledge extraction and map compilation model construction, this paper explores the technology of intelligent geological map compilation, and analyzes and verifies it through the 1∶500 000 intelligent geological map compilation practice in the eastern part of Qinghai Province.The mapping knowledge and model meet the requirements of intelligent geological mapping.The technology of intelligent geological mapping can greatly improve the efficiency and quality of geological map reduction from medium-large scale to small scale.
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致谢: 感谢审稿专家及吉林大学地球探测科学与技术学院王永志教授对本文提出的修改意见。
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图 1 基于多元知识和模型的地质图智能编制技术框架
Figure 1. Framework of intelligent geological mapping technology based on multivariate geological knowledge and mapping model
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图 5 临夏地区地质图部分示意(左视窗1∶25万，右视窗1∶50万)
Figure 5. Compiled geological map of Linxia area(part)
表 1 地质体面要素数据模型
Table 1 Data model of geological polygon
第0列 第1列 第2列 第3列 序号 编图原始资料地质体 成果图地质体 备注 数据项名称 数据项编码 数据项名称 数据项编码 1 地质体标识号 Feature_Id 地质体标识号 Feature_Id 重置Id 2 地质体类型代码 Feature_Type 地质体代号 Feature_Type 依模型转换 3 地质体名称 Geobody_Name 地质体名称 Geobody_Name 依模型转换 4 地质体时代 Geobody_Era 地质体时代 Geobody_Era 属性继承 5 地质体下限年龄值 Geobody_Age1 地质体下限年龄值 Geobody_Age1 属性继承 6 地质体上限年龄值 Geobody_Age2 地质体上限年龄值 Geobody_Age2 属性继承 7 子类型标识 Subtype 子类型标识 Subtype 属性继承 8 地质体主要岩石名称 Rock_Name 属性提取 9 地质体岩石特征 Rock_Character 属性提取 10 地层分区 Stratum_Division 属性提取 11 地质体重要性标识 Sign 重新赋值 12 地质体更新标识 updata 重新赋值 
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表 2 地质图图示模型分类
Table 2 Classification models by graphic representation of geological map
主要类别 描述 地图定义 图层组成列表、地图窗口位置等 图层定义 图层命名、图层间压盖关系等图层属性设置 页面定义 定义图页面内容、结构，如图名、比例尺、图例、图签、镶图、页面尺寸等地图要素 图形要素 定义地图编图单位，每类图元内容的属性、符号、尺寸、纹理、颜色、方位、形状等内容 符号化规则 定义图内要素的符号、包括符号设定的参数、放置位置、对齐方式、注记要求等 符号库 预定义的各种可用于符号化要素的符号集(基于制图系统平台制作) 颜色方案 图中使用的所有颜色方案、配色要求
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表 3 地质体面要素图示模型
Table 3 Graphical model of geological polygon
数据项名称 数据项编码 数据项类型 数据长度 填充模式 F_type Integer 2 图案编号 F_P_number Integer 4 图案高 F_P_height Float 5.2 图案宽 F_P_width Float 5.2 图案颜色 F_P_color Integer 4 图案角度 F_P_angle Float 5.2 图案笔宽 F_P_penwidth Float 5.2 填充颜色 F_color Integer 4 地质体代码 Feature_Type Character 30
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表 4 地质图关系模型示例
Table 4 Example of relation model for geological map
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 地质年代 成果地质图编图单位 原始地质图编图单位 地质体类型 重要地质体 代 纪 世 地质体代号 地质体名称 地质体代号 地质体名称 子类型标识 重要性标识 新
↓
↓
↓
老Qhal 全新世冲积 Qh＄a＄l 全新统冲积 0 0 … … … … … … 角度不整合 K1H 河口群 K@1H＄3 河口群三组 0 0 K@1H＄2 河口群二组 0 0 K@1H＄1 河口群一组 0 0 角度不整合 δμJ 侏罗纪闪长玢岩 Jδμ 灰绿色闪长玢岩 1 0 … … … … … … 注：＄表示其后第一个字母或数字为上标；@表示其后第一个字母或数字为下标；以下表中同
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表 5 地质体接触关系与判别规则
Table 5 Contact relation of geological bodies and the distinguishing rules
序号 类型 判别条件 1 整合接触 1.SubtypeA=0或3或5；SubtypeB=0或3或5
2.A和B两地层单位相邻且其间无“不整合”相隔2 平行不整合接触 1.SubtypeA=0或3或5；SubtypeB=0或3或5
2.A和B两地层单位间有“平行不整合”注释3 角度不整合接触 1.SubtypeA=0或3或5；SubtypeB=0或3或5
2.A和B两地层单位间有“平行不整合”注释4 侵入接触 1.SubtypeA=1或2或3或6
2.A位于B上部(A晚于B形成时代)5 沉积接触 1.SubtypeA=1或2或3或6
2.A位于B下部(A早于B形成时代)6 断层接触 1.A与B地质体间有断层通过；或A与B公共边与断层线重叠的地质界线
2.SubtypeA=47 构造接触 1.A位于B上部(A晚于B形成时代)。“混杂岩”、“岩组”(特殊地质体4)等晚于与其接触地质体 8 水体接触 1.SubtypeB=9 9 其他接触 1.SubtypeB=7或8 10 第四纪松散堆
积物覆盖界线1.SubtypeA=0
2.Feature_TypeA like “q%”(第四纪地质体)注：(1)A—地质体，B—与A相邻地质体；SubtypeA—地质体A的地质体类型；SubtypeB—地质体B的地质体类型；Feature_TypeA——地质体A的地质体代号；(2)地质体类型-Subtype取值意义：0—沉积(火山)岩岩石地层单位；1—侵入岩岩石年代单位；2—侵入岩谱系单位；3—变质岩地(岩)层单位；4—特殊地质体；5—非正式地层单位；6—脉岩；7—戈壁沙漠；8—冰川与终年积雪；9—水体
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表 6 临夏地区西秦岭地层分区1∶25万和1∶50万地质图关系模型(部分)
Table 6 1:250 000 and 1:500 000 geological map relation for stratum subarea of West Qinling in Linxia area
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 地质年代 1:50万地质图编图单位 1:25万地质图编图单位 地质体类型 重要地质体 代 纪 世 地质体代号 地质体名称 地质体代号 地质体名称 子类型标识 重要性标识 新生代 第四纪 全新世 Qhal 全新世冲积 Qh＄a＄l 全新统冲积 0 0 Qhalp 全新世冲洪积 Qh＄p＄a＄l 全新统冲洪积 0 0 Qh＄p＄a＄l(T@Ⅰ) 洪冲积(一级阶地) 0 0 Qh＄p＄a＄l(T@Ⅱ) 洪冲积(二级阶地) 0 0 晚更新世 Qp3m 晚更新世马兰组 Qp@3m＄2 马兰组上段 0 0 Qp@3m＄1 马兰组下段 0 0 Qp3alp 晚更新世冲洪积 Qp@3＄p＄a＄l 上更新统冲洪积 0 0 Qp＄3＄p＄a＄l(T@Ⅲ) 洪冲积(三级阶地) 0 0 Qp＄3＄p＄a＄l(T@Ⅳ) 洪冲积(四级阶地) 0 0 中更新世 Qp2alp 中更新世冲洪积 Qp@2＄p＄a＄l 中更新统洪积 0 0 Qp＄3＄p＄a＄l(T@Ⅳ) 洪冲积(四级阶地) 0 0 早更新世 Qp1alp 早更新世冲洪积 Qp@1＄p＄a＄l 下更新统冲洪积 6 1 Qp1d 早更新世东山组 Qp@1d 东山组 0 0 Q 第四纪成因未分 Q 第四系未分 0 0 q 石英脉 q 石英脉 6 1 γ 花岗岩脉 γ 花岗岩脉 6 0 Σ 超基性岩 Σ 超基性岩 6 1 新近纪 NG 新近纪甘肃群 N@2j 积石组 0 0 N@2h 何王家组 0 0 N@1m 毛沟组 0 0 E@3t 他拉组 0 0 古近纪 E1-2x 古—始新世西柳沟组 Ex 西柳沟组 0 0 EX 古近纪西宁群 Ey 野狐城组 0 0 角度不整合 0 中生代 白垩纪 早白垩世 K1H 河口群 K@1H＄3 河口群三组 0 0 K@1H＄2 河口群二组 0 0 K@1H＄1 河口群一组 0 0 角度不整合 侏罗纪 δμJ 侏罗纪闪长玢岩 Jδμ 灰绿色闪长玢岩 1 0 γδJ 侏罗纪花岗闪长岩 Jγδ 灰白色花岗闪长岩 1 0 ηγJ 侏罗纪二长花岗岩 Jηγ 浅肉红色二长花岗岩 1 0 δοJ 侏罗纪石英闪长岩 Jδο 灰白色石英闪长岩 1 0 … … … … … … … …
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