基于多媒体GIS技术标准样地管理系统的设计与实现

刘耀林 刘洋 刘敏 兰泽英

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（武汉大学资源环境科学学院，武汉，430072）

摘要：通过对多媒体技术和GIS的结合进行简介，主要阐述了基于多媒体GIS技术的标准样地管理系统的设计与实现，主要包括数据模型设计，数据的组织和管理，系统功能设计和物理实现。

关键词：多媒体；GIS；标准样地

1 引言

1.1 标准地块概述

标准地块是指在农用地分等定级对象所在区域内，在一定的栽培管理技术条件下，该区域内农作物产量水平最高的若干个农用地分等定级单元。标准地块所处位置的气候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等条件最优，农业生产条件最好。

设立标准样地具有十分重要的作用和意义，是农用地分等定级工作中必不可少的环节。通过设立标准样地可以直观地获得农用地质量等级信息，并对农用地分等定级成果进行评价、控制和校订；通过对标准地块的监测与管理，间接地对农用地质量等级变化进行动态监测与管理。

标准地块分国家级、省级和县级分别设置。标准地块的设置遵循3个原则，即分层设置原则，生产条件最好的原则，永久性标志的原则。

标准样地信息十分丰富，包括样地的空间数据、属性数据及其多媒体数据。其中空间数据是指标准样地的坐标及其拓扑关系；属性数据主要有样地编号、级别、二级区名称、实地位置、平面坐标、规划用途、气候、土壤、地形、农田基本建设情况、产量、土地利用和土地经济等方面的内容；多媒体数据则包括了样地的景观图片和剖面图片，以及介绍当地人文风貌、风土人情的文档、音频、视频数据。

1.2 采用多媒体GIS 技术管理标准样地信息的必要性

传统的地理信息系统主要研究空间数据的管理和分析，这些信息主要是以字母和数字的形式进行表达，手段单一而呆板。在GIS中采用多媒体数据，可将图形图像的直观性、数字的准确性、音频视频的引导性和亲切感相结合，充分调动用户的多种感官，增强GIS的信息处理和传输的效果。将空间数据库和多媒体数据库相结合，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，可以解决多媒体数据与空间数据之间的整合关系。由于标准样地的数据具有多样性和复杂性，它不仅包括一般地理目标的空间数据和属性数据，还包括了大量与之相关的多媒体数据。为了对这些庞杂的数据进行高效的管理，方便查询和实时的更新，基于多媒体GIS技术开发了标准样地管理系统。

2 多媒体技术与 GIS 的结合

多媒体空间数据是以数值、文字、图形、图像和声音等多媒体形式表示的GPS数据、RS影像数据、GIS数据、视频数据、声音及其他属性数据。

多媒体空间数据库系统是多媒体GIS的核心，它将多媒体空间数据有机地集成于一体，不仅提供空间数据的存储与操作，还提供相应多媒体数据的存储与操作。多媒体空间数据库结合空间数据库和多媒体数据库的特点，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，解决多媒体数据与空间数据之间的无缝整合关系，为多媒体地理信息系统提供数据管理基础。

多媒体空间数据库系统主要包括3个部分：关系数据库，多媒体对象数据库和空间数据库。关系数据库与空间数据库的作用分别是管理属性数据和空间数据，多媒体数据库是用来管理多媒体数据。如图1所示。

图1 多媒体空间数据库系统的结构

3 标准样地管理系统的设计与实现

3.1 标准样地管理系统的配置环境

标准样地管理系统的设计与开发是2004年国土资源部试点项目“湖北省农用地分等成果汇总”工作的一部分。为了科学有效地管理省级标准样地数据，并以视觉、听觉等形式直观、形象、生动地表达样地信息，为用户提供一个友好活泼的界面环境。开发采用当前流行的组件式GIS技术和多媒体技术标准样地管理系统。系统的配置主要有：PC机，Windows2000 操作系统，VC ＋ ＋ 开发平台，MapObjects 控件，Access 数据库。

3.2 标准样地管理系统的数据模型

由于大多数数据模型不支持复杂对象（影像和声音），而面向对象的数据结构支持定义复杂的数据结构，并且面向对象的数据模型具有以下的特点：

（1）多媒体GIS系统中定义的空间信息，如点、线、面和非空间信息，如多媒体数据，每一个数据不再是分散的，而是集成为统一的实体。

（2）用户可以根据需要定义自身系统的数据类型，编写相关的输入、输出和执行函数。

（3）具有类的继承性。

因此，标准样地管理系统采用了面向对象的技术，每个标准地块都是一个对象实体，有一个唯一的对象标识并包含有属性数据、空间图形数据、静态图像数据、视频数据和声音数据等，如图2。

图2 标准样地对象模型

定义 1：一个标准样地实体对象是一个7元组：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid为该样地对象的对象标识；Aid是属性数据标识；Gid是空间数据标识；Wid是文档数据标识；Pid是静态图像数据标识；Mid是视频数据标识；Sid是声音数据标识。

3.3 标准样地管理系统的数据组织和管理

3.3.1 空间属性数据的组织和管理

空间数据是标准样地管理系统的核心，是整个系统的主体。基本空间数据类型有点、线和面。在矢量格式中点目标用一个坐标对（X1，Y1）表示，线目标用一串坐标对（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xm，Ym）表示，面目标则用首尾相接的一串坐标对（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xn，Yn） （X1，Y1）来表示。标准样地的属性数据是指其非空间、非多媒体数据，如样地编号、级别、二级区名称、实地位置等，属性数据由多个属性数据项组成，如图3所示。在标准样地管理系统中，采用MapObjects控件默认的shape文件格式来组织空间数据，而属性数据则由shape文件对应的dbf文件来组织。

图3 标准样地的属性数据列表

3.3.2 多媒体数据的组织和管理

多媒体数据的管理方式一般有两种。一是采用统一的数据库，把所有的多媒体数据以BLOB对象纳入其中进行统一的管理。其优点是便于数据的集中管理，但是数据库会显得过于庞大，且访问数据的速度较慢。二是将多媒体的源数据和描述性信息分开存放。在硬盘中，每一个媒体数据以单个文件的形式存放，并将这些文件存放在一个特定的目录下，形成一个媒体数据库。在关系数据库中储存数据的描述性信息如数据的编号、名称、路径、格式、容量、默认表达方式等。通过建立空间目标与数据的描述性信息的联系，来间接访问多媒体数据文件，如图4所示。其缺点一是数据的主体信息和描述性信息分开存放不便于统一管理，二是需要常用媒体软件的支持；但是这种方式实现起来十分简单，响应速度较快。本系统将采用第二种方式对多媒体数据进行管理。

图4 多媒体数据的管理

3.3.3 系统的数据库设计

本系统的数据库分为两个部分，即描述性信息数据库和主体数据库。前者以Access关系数据库管理着图件数据的描述性信息表和多媒体数据的信息表。后者又分为空间数据库和多媒体数据库。其中空间数据库管理着所有的空间数据和属性数据，它是硬盘中一特定目录下shape文件、dbf文件及shx文件的集合；而多媒体数据库管理着标准样地的所有多媒体数据，它是硬盘中一特定目录下各类多媒体数据文件的集合。系统以描述性信息数据库为媒介访问主体数据库，如图6中所示。

图5 图件数据的描述性信息表结构

图6 多媒体数据的描述性信息表结构

3.4 标准样地管理系统的功能模块设计

标准样地管理系统是目标管理系统的一种，它是多媒体技术和传统地理信息系统结合的产物。系统主要对基础数据、底图数据和标准样地数据进行了管理。基础数据主要是道路图层、水系图层、注记图层等辅助性数据；底图数据采用了1∶50万的湖北省农用地分等单元图，它是各分等单元（面状目标）空间数据和属性数据的集合；标准样地数据则包括了省级样地（点状目标）的空间数据，属性数据及其多媒体数据。

针对以上的数据，系统主要提供了图层管理、图形编辑、统计分析、目标查询和多媒体数据处理五个功能模块。图层管理模块是对基础图层、分等单元图和标准样地图层进行显示、添加、删除和移动等操作的方法的集合；图形编辑模块则提供了对点目标、线目标及面目标进行编辑的功能；统计分析模块主要针对分等单元图层数据，提供了各县市各等别面积统计和各地类各等别面积统计两个基本功能；目标查询模块和多媒体数据处理模块是系统的核心，其中查询模块提供了空间点击查询、空间分析查询和组合条件查询3种查询方式；而多媒体数据处理模块则用来存取和表达多媒体数据。运用系统提供的查询功能和多媒体数据处理功能，用户可以快速地捕捉标准样地目标并对其属性数据和多媒体数据进行详细的浏览。系统功能模块设计如图7所示：

图7 系统的功能设计

3.5 标准样地管理系统的功能模块的物理实现

标准样地管理系统在实现的过程中主要采用了组件式GIS技术和多媒体技术。其中组件式GIS技术实现系统中所有与空间数据和属性数据有关的功能，而多媒体技术和数据库技术则实现与多媒体数据有关的功能。

MapObjects控件提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等类接口中的属性和方法可以用来实现空间数据的操作。属性数据的操作则依靠 MO 控件提供的CMoRecordset类接口中的属性和方法来实现。

多媒体数据的表达则视数据的类型而定。对于标准样地景观图片和土壤剖面图片数据，可以视其为栅格图层数据，采用MO控件提供的CMoImageLayer类接口中的属性和方法来实现；样地文档数据、音频和视频数据的表达则分两步进行。先要通过ADO或DAO提供的数据库操作函数访问关系数据库中的多媒体数据描述性信息表，根据标准样地对象实体的ID号，在信息表中找到此样地的多媒体数据的描述记录；然后根据记录中路径字段的信息从多媒体数据库中访问其多媒体数据文件，最后调用ShellExecute函数根据文件格式激活应用程序对多媒体数据进行表达，具体过程如图8所示。

3.6 标准样地管理系统的运行简介

标准样地管理系统主要是为了对标准样地数据进行科学有效的管理和图、文、声、影并茂的展示。为了把多媒体数据较好地连接到地理目标上，借鉴空间型超级文本的有关原理，即地理空间实体作为信息的结点，以地理实体的空间位置作为索引，由这样的结点和索引组成链表，用户可以对链表进行浏览、查询等操作。这种方式比较简单方便，但尚不能达到真正意义上的超文本。

伴随着启动界面和背景音乐，进入标准样地管理系统。首先在图层管理器中选择标准样地图层激活并显示它，运用系统查询功能模块提供的其中一种查询方式捕捉到目标标准地块。此时目标变成红色，系统开始播放当地的民歌，接着属性信息对话框出现，可以在出现的对话框中浏览到样地的所有属性信息，还可以运用对话框中的多媒体接口进一步欣赏到目标标准地块的景观图片和土壤剖面图片，以及与当地风土人情有关的文字和视频信息。本系统改变了传统GIS呆板、沉闷的界面环境，给人耳目一新的感觉。

图8 系统的物理实现

图9 标准样地的剖面图片和景观图片查询

图10 标准样地的文档和视频信息查询

参考文献

黄涛等.地理信息系统集成开发中多媒体的应用和实现.微型电脑应用，2000，16 （4）

齐昕等.多媒体技术在GIS中的若干应用研究.微型电脑应用，1999，（5）

邱振戈等.多媒体技术在目标信息管理系统中的应用.解放军测绘学院学报，1999，16 （4）

艾海滨等.多媒体数据在地理信息系统中的组织、管理及方法实现的研究.测绘通报，2003，（4）

许云涛等.面向对象的多媒体空间数据库系统设计.武汉测绘科技大学学报，1999，24 （3）

基于GIS是什么意思?

根据GIS地理信息系统编程。

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GIS == Geographic Information System （地理信息系统）

GIS == Geographic Information Science （地理信息科学）

GIS == Geographic Information Service （地理信息服务）

GIS == Geographic Information Software （地理信息软件）

GIS == Gas Insulated Switchgear （气体绝缘组合电器设备）

什么是GIS

物质世界中的任何地物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关。地理信息系统（ Geographic Information System, 简称 GIS ）作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

从技术和应用的角度， GIS 是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度， GIS 是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系； 从功能上， GIS 具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度， GIS 具有一定结构和功能，是一个完整的系统。

简而言之， GIS 是一个基于数据库管理系统（ DBMS ）的管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。

详细见：

有详细说明！！

基于GIS技术的城镇建设用地扩展范围确定方法研究——以重庆市南岸区为例

马泽忠1、2 张孝成1 廖和平3

（1.重庆市土地勘测规划院，重庆，400020；2.中国人民解放军重庆后勤工程学院，重庆，400201；3.西南大学，重庆，400060）

摘要：本文以南岸区为例，根据人口预测模型和人均建设用地指标预测城镇建设用地需求规模；通过指标因子网格（Grid）空间模拟，采用综合指数法求取网格综合城镇建设用地适宜性指数；以地理事物相近相似原理，以城镇建设用地需求规模为控制，以地理信息系统为支持，通过网格合并预测城镇建设用地规模范围。研究表明，采用基于综合城镇建设用地适宜性指数计算机自动获取建设用地范围边界具有较高的科学性和实用性，可为土地主管部门和土地利用总体规划建设用地布局提供决策支持。

关键词：网格；适宜性指数；空间模拟；南岸区；重庆市

1 研究区域概况

南岸区位于重庆市都市圈内，地处长江以南，介于东经 106°31′～106°48′、北纬29°27′～29°38′之间，全区面积261.08km2。2004年全区总人口526787人，其中农村人口占22.76%，城镇人口占77.24 %，人口密度为2020 人/km2。南岸区地貌属川东平行岭谷的一部分，在区境内自西向东有四条背斜和三条向斜，背斜成山，向斜则形成以丘陵为主的谷地，构成了本区低山、丘陵、平坝的地貌组合特征。全区最高海拔681 m；最低海拔157m，相对高差524m。2004年末农用地总面积15600.19hm2，占全区土地总面积的59.83%；建设用地总面积7649.18hm2，占全区土地总面积的29.33%。其中，城市用地2714.54hm2，占居民点及工矿用地的37.67%；建制镇用地229.03hm2，占居民点及工矿用地的3.18%；农村居民点用地1924.45hm2，占居民点及工矿用地的26.71%；独立工矿用地2036.13hm2，占居民点及工矿用地的28.26%；特殊用地301.25hm2，占居民点及工矿用地的4.18%；交通运输用地面积380.59hm2，占建设用地面积的4.98%；未利用地总面积2826.94hm2，占全区土地总面积的10.84%。南岸区2004年土地资源利用结构中，农用地、建设用地和未利用地的比重为59.83∶29.33∶10.84，以农用地为主。

2 城镇建设用地规模测算

城镇建设用地规模的大小应与人口规模、产业规模、经济规模相适应，同时还受土地利用条件、地形地貌等自然条件的限制，因此，预测城镇用地规模应从实际出发、因地制宜、量力而行，规模适度，不可贪大求全，致使城市无限制膨胀，造成土地资源的浪费。考虑到区域经济发展受许多非确定因素的影响，预测城镇发展空间时也应适当超前，留有余地，增强预测结果的可操作性。城镇建设用地应走内涵挖潜和适度外延扩大相结合的集约型道路，必须首先挖掘各种闲置土地和利用不充分、不合理的土地用于城镇建设；城镇空间的扩展，尽量少占或不占耕地。

2.1 人口预测

人口预测的方法一般有指数增长法、回归预测法、逻辑斯第函数预测法、人口年龄推算法等，根据县级土地利用总体规划规程，一般采用指数增长法进行人口预测，预测公式如下：

P＝P0 （1 ＋K）n ＋nΔP （1）

式中，P为规划目标年的总人口数；P0 为规划基期年的总人口；K为规划期人口自然增长率；n为规划年限；ΔP为规划期间平均每年人口机械增长数。

根据统计数据，南岸区历年人口自然增长率为1.6‰左右，到2010年，南岸区的人口增长速度不会产生大的波动，因此取K＝1.6‰。由于南岸区社会发展迅速，人口机械增长速度较大，根据多种统计数据，近年机械人口增长速度保持在82093人/年，因此到2010年，南岸区人口数量将达到1024420人。

2.2 城镇人口预测

2004年南岸区总人口526787人，城镇化率为77.24%，城镇人口406883人。根据统计数据，南岸区城镇人口的自然增长率为1.6‰，通过农转非、区外人口迁入等形式，每年增加城镇人口 68171 人，依公式（1）计算 406883×（1 ＋1.6‰）6 ＋6×98171＝819629，预计2010城镇化率将达到80.00%，通过历年城市水平现行模拟预测所得到的结果为80.60%，大致相似，因此本次研究取2010年南岸区城市化水平为80.00%。

2.3 城镇建设用地需求量预测

建设用地需求量的定量预测方法通常有趋势预测法、回归预测法和定额指标预测法。趋势预测法是根据土地的实际需求量随时间的变动规律来外推今后的土地需求量，通常以时间t为自变量，土地需求量为因变量建立趋势线方程，其一般形式为

。趋势线方程通常有直线方程、二次曲线方程和指数方程。回归预测法是根据变量之间的相互关系，利用其他变量的已知值来推断预测变量的值，是通过表明两个或几个变量之间关系的数学方程式进行预测的一种方法。因此，应用回归预测法同时需要两组时间顺序相同、相互关系密切的时间序列。定额指标法是一种简便、准确的预测方法，主要是运用城市人口预测结果，以部颁人均用地限额为定额指标计算用地需求量。根据南岸区建设的实际和集约用地要求，在选用指标级别时，尽量选用较为宽松的人均用地指标。

2.3.1 人均城镇建设用地指标

南岸区现状人均城镇建设用地指标2004年为72.32m2/人，本研究选用城镇建设人均用地规划指标2010年为87m2/人，能够满足城镇发展需要。

2.3.2 规划城镇建设用地面积

819629 人×87 （m2/人）/10000＝7130.77hm2，规划新增加城镇建设用地面积 Sc为4186.93hm2。

3 建设用地扩展范围预测

城镇用地总体布局就是在城镇性质、规模以及规划期间主要的建设项目和有关总体规划的经济技术指标已经确定的情况下，在城镇用地评价和选择的基础上，对规划期内城镇布局形式和各项建设统筹安排、合理布局，制定出科学的用地布局方案。本次研究通过指标因子网格（Grid）空间模拟，采用综合指数法求取网格综合城镇建设用地适宜性指数；以地理事物相近相似原理，以城镇建设用地需求规模为控制，以地理信息系统为支持，通过网格合并预测城镇建设用地规模范围。

3.1 建设用地扩展范围影响因素

建设用地的选择就是依据城镇用地适宜性评价结果和城镇用地可持续利用的要求，合理的确定城镇的具体位置和建设用地扩展范围。影响建设用地扩展范围的因素多种多样，主要包括以下几个方面。

（1）地貌条件 地貌条件影响城镇的分布位置、平面结构和空间布局，同时不同的地貌条件还影响各项建筑物的用地布置和工程设施的建设。主要参考指标包括地表破碎度、坡度、地貌部位、地貌类型等。

（2）地质水文条件 由于地质构造和土层的自然堆积情况不一，因而对建筑物的承载能力造成差异；不同的水文条件影响城镇的发展规模和安全问题。主要参考指标为：地层岩性、地质构造、降水、河网密度，河流洪水位等。

（3）社会经济条件 城镇用地规模和扩展范围必须从城镇用地布局现状出发，按照国民经济和社会发展的需要、城镇用地功能组织及城镇景观建设的要求，统筹安排、合理布局。因此影响城镇建设用地布局和扩展的因素主要包括如下社会经济条件：区域现状路网密度、区域规划路网密度、现状城镇建设用地规模影响度、土地利用类型、单位固定资产投资新增建设用地面积等。

3.2 建设用地扩展范围预测方法

建设用地扩展范围预测首先将研究区域在一定尺度下进行网格划分，针对不同的网格进行城镇用地适宜性评价，形成区域城镇建设用地适宜性评价结果；其次，以新增建设用地规模为控制，采用基于网格数据处理技术的计算机自动搜索方法获取城镇建设用地扩展范围。

3.3 建设用地扩展范围预测结果

3.3.1 城镇建设用地适宜性评价

应用层次分析法和特尔菲法，确定研究区域城镇建设用地适宜性评价指标和各指标权重，如表1。

表1 城镇建设用地适宜性评价指标权重值

应用地理信息用空间数据模拟方法，以地面100 m 网格精度将各评价指标在研究区域内进行连续分布模拟，得到区域标准化后指标数据在研究区域内的连续分布值，如图1为研究区内地表破碎度模拟。

应用综合指数法对研究区域城镇建设用地适宜性以地面分辨率为100 m 网格单元进行综合评价，每一网格单元适宜性综合指数计算公式为：

图1 地表破碎度模拟 （图中值越高，破碎度越大）

土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集

式中，Pi为第i个网格单元城镇建设用地适宜性综合指数；Vj 为各项指标权重；X′j为各网格单元评价 j 项指标标准化后分值，m 为指标项数；n 为流域内所划分的网格单元个数即CELL 的个数。

通过地理信息系统空间数学运算，得到南岸区城镇建设用地适宜性综合指数分布图（图2）。

图2 南岸区城镇建设用地适宜性综合指数分布

3.3.2 预测结果

以地理事物相近相似原理为基础，应用VB6集成开发环境和ESRI公司的Arc Objects组件系列开发自动分区程序模块，分区的计算机编程实现流程如图3。

图3 确定城镇建设用地扩展范围算法流程图

（1）确定城镇建设用地地块的最小面积 Smin，凡是小于Smin的地块应当被合并。

（2）以评价单元为最小的合并对象，将其合并到邻域内最相似的适宜性类型区，如果邻域内有多个相似的地块，则合并到其中面积最大的地块内。

最后将合并对象以评价单元面积的整数倍进行增加，直到城镇建设用地最小的地块面积都不小于Smin时，且总面积为预测需增加的建设用地时，中止循环并输出区域城镇建设用地分区图（图4）。

由图可知，南岸区未来城市发展重点在长生桥镇，南山和东部区域应作为生态保护区，不适宜城市发展，这与传统方法所作的土地利用总体规划基本一致。在城镇建设用地扩展方向上，本次研究结果表明，南岸区主要向北发展，重点发展中部，兼顾小城镇规模，在发展茶园新城区的同时，必须给各建制镇预留城镇建设用地指标。

图4 南岸区城镇建设用地扩展范围预测结果

4 结论

通过研究可得到如下结论：

（1）应用空间数据模拟技术，可以直观地表达间断地理现象的区域空间分布趋势，为数学模型分析提供了可靠的数据支持。

（2）采用基于网格数据处理技术的计算机自动搜索方法获取城镇建设用地扩展范围，为土地利用规划中划定城镇建设用地及其他用地类型范围提供了较为科学的技术支撑，使规划中建设用地的布局更科学、合理。

（3）通过本项研究，将土地适宜性评价和土地利用规划有机地忸结合起来，为未来土地利用规划在方法上做了有益的探索。

参考文献

Martin Ravallion.On the urbanization of poverty.Journal of Development Economics，2002，（68）：435～442

Thomas W.McDade.Defining the“urban”in urbanization and health：a factor analysis approach.SocialScience＆Medicine，2001，（53）：55～70

M.S.de Affonseca.The influence of urbanization on natural radiation levels in anomalous areas.Journal of Environmental Radioactivity，2002，（63）：65～75

Chan Ho Jeong.Effect of land use and urbanization on hydrochemistry and contamination of groundwater from Taejon area.Korea，Journal of Hydrology，2001，（253）：194～210

陈新，杨波.GIS 在港口规划建设管理中的应用模型.海洋技术，2005，24 （4）：98～103

李宁，郑新奇.耕地资源非农转化定量预测模型.资源科学，2005，27 （6）：46～53

周兴.AHP 法在广西生态环境综合评价中的应用，广西师范学院学报（自然科学版），2003，20 （3）：8～15

基于GIS的成矿预测方法研究

黄旭钊

（地矿部航空物探遥感中心，北京　100083）

地理信息系统（geographic information system；简称GIS）始于50年代；70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使GIS朝实用方面迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性的地理信息系统；80年代是GIS普及和推广应用阶段；进入90年代，随着数字化信息产品在全世界的普及，GIS逐步深入到各行各业。中国地理信息系统起步较晚，但发展很快。在地质科学发展的进程中，科学家们创造了多种认识地质现象的方法和手段，如地质、物探、化探和遥感等。利用GIS技术，探讨这些信息资源的“开发利用”方法，使其发挥更大的作用，是本文的根本目的。

GIS是一种对空间信息以数字形式进行采集、编辑、处理、存储、组织、模拟、分析并表示的计算机辅助决策系统，它由硬件、软件、数据和应用四大分量组成，其任务则包括数据输入、数据管理、数据分析和数据表示四个方面。它具有如下两个显著特点：一是它不仅可以像传统的数据库管理系统那样管理数字和属性信息，而且可以管理图形信息；二是它可以利用各种空间分析的方法对多种不同的信息进行综合分析，解决空间实体之间的相互关系，对矿产预测水平的提高，起着积极的作用。

一、软件介绍

在GIS引进推广过程中，将MapInfo作为平台，开发一套功能较强、适于应用目的的中小型GIS软件，是行之有效的。它的主要功能如下（图1）。

图1　该系统的主要功能

（一）强大的地图输入、编辑能力

MapInfo对地图的输入提供三种输入方式。

①可以通过数字化仪进行地图的输入。

②支持光栅图像的输入，其格式可以是：BMP,GIF,JPEG,PCX,SPOT（卫星航空照片位图）、TGA,TIFF为后缀的图形格式。光栅图像输入后，用户可以用MapInfo提供的强大的作图工具在其上作图、编辑，然后存成单独的矢量地图层，也可以把光栅图像作为底图显示。

③MapInfo支持标准的DXF文件的输入。

（二）地图与属性管理

MapInfo以表的形式组织文本或图形信息。每个表都有两个文件：①文件名.tab，该文件描述表的结构；②文件名.dat或文件名.wks,.dbt,.xls，这些文件包含表数据；对栅格表相应的扩展名是tif、gif或bmp。如果表里已经含有图形目标还将有两个相关文件，文件名.map和文件名.id，前者描述图形目标，后者是连接属性数据和图形目标的交叉参考文件。这样，就可以在MapInfo内生成数据库文件。

MapInfo采用层的概念组织、管理数据，用户可根据自己对图幅及相关内容的理解，出于自身的实际需要，将某一特定的地理单元划分成不同的层，以满足单层或多层叠加浏览地理单元的需要。

（三）查询统计与空间分析

查询包括空间查询和属性查询两种方式。空间查询是根据图形目标查找对应的专业属性，属性查询则根据专业属性字段构成的数据表达式或逻辑表达式，查找对应的空间实体。该功能能够实现按单一数据项进行数据查询到按多个数据项进行复杂的SQL查询，使我们能够从大量的数据中，迅速得到分析所需要的数据，并进行统计计算。

使用GIS很重要的原因之一是要对数据项进行空间分析。MapInfo中的空间分析主要包括缓冲区分析和叠置分析。缓冲区分析是地图窗口中一个围绕线目标、区域或点等其它目标的区域，可以用设置缓冲区半径的方法控制缓冲区的大小。创建完缓冲区，就能够在缓冲区内寻找目标。叠加分析是将两个不同层内的多边形叠加合并的一种空间操作。该操作生成第三层，从而可对交叉区域进行分析，在MapInfo中该功能需要进一步扩充和完善。仅仅这些空间分析，不能满足成矿预测的要求，因此将传统的成矿预测方法纳入到GIS中是核心任务。目前常见的建模统计方法有信息量计算法、贝叶斯概率统计及特征向量法等。它们的基本思路是由已知典型矿床总结的矿床地质标志、地球物理标志、地球化学标志和遥感影像标志构成综合标志系列；然后，根据相应的数学模型，在选定的成矿带中建立找矿模型，再结合GIS的图形分析功能，最终形成矿产预测图。

（四）输出形式

Maplnfo是基于Windows操作系统上的，凡是Windows支持的外设它都自然支持。

二、地质与地球物理、地球化学概况

研究区位于四川、陕西、甘肃三省交界地带，出露地层有元古界、古生界、中生界及新生界。其中寒武—奥陶系太阳顶群、泥盆系下吾那组、三叠系是微细浸染型金矿的重要赋矿层位。

该区大地构造位置属秦岭褶皱系西段、松潘甘孜褶皱系的一部分。断裂构造十分发育，玛曲—略阳大断裂带、尕海—舟曲—成县大断裂带、玛曲—文县—勉县大断裂带均由数条与走向基本平行的主干断层组成，为多期多次活动的大断裂带，亦是重要的控矿断裂[1]（图2）

图2　构造分区

Ⅰ—西秦岭加里东褶皱带；Ⅱ—西秦岭华力西褶皱带；Ⅲ—西秦岭印支褶皱带；Ⅳ—松潘甘孜褶皱系；Ⅴ—扬子准地台

岩浆活动与内生金属矿关系密切。在本区，大中型金矿床在空间分布上常常与岩体有关，与基岩有关的金矿床多分布于岩体的外接触带上。

由于该区航磁数据和重力数据比例尺较小，因此有些局部异常反映不明显。但该资料对区域构造轮廓、主要断裂构造反映比较清晰。

研究区内水系沉积物资料表明：①共生元素组合Au—As—Sb-Hg及Au—As—Sb或Au—As—Hg主要和微细粒金矿生成有关。②在金的高背景或低背景上的Au、As、Sb、Hg浓集中心有利于形成微细浸染型金矿。③较好的金矿化区，化探异常浓集中心面积并不大，背景不高，浓集中心突出，重合性好。

三、基于GIS的成矿预测方法

（一）多元地学数据的建立与管理

此次研究共收集了五种来源的地学数据，它们是地层及构造数据、矿产数据、航磁数据、重力数据、化探数据。处理流程如图3所示。

图3　处理流程

将以上这些图件通过扫描仪输入到计算机中，形成.tif栅格影像文件。经过配准（一般选择四个控制点）形成.tab文件，便可作为栅格影像图显示出来。地质影像图、航磁平面等值线影像图、矿床分布影像图通过屏幕跟踪实现矢量化，同时亦形成.tab文件，一个.tab文件由一个图层组成，代表一种专题信息。航磁剖面平面影像图、布格重力异常影像图、水系沉积物元素异常影像图未经全部矢量化，只在典型矿床上及其周围做矢量化处理。根据航磁异常和重力异常的基本特征，圈出五条隐伏大断裂及28处隐伏中酸性岩体。参考地质资料，形成断裂及岩体分布图。经过矢量化后的图层，可随时进行编辑，并可创建相应的属性数据库。

（二）查询统计

根据地层分布图，通过条件查询功能检索赋矿地层：下古生界（Pzl）、上古生界（Pz2）及三叠系（T）（图4）。从图中我们可以看到矿床（点）在各地层中的分布情况，还可以进一步作统计分析，结果见表1。

（三）空间分析与成矿远景预测

1.断裂与矿床（点）相关性分析

图4　赋矿地层

表1　赋矿地层与矿床（点）统计

该区矿床与断裂关系甚为密切，因此，研究矿床到线性构造的“距离”是十分重要的。为了确定矿床与断裂构造的相关性，在控矿断裂周围每隔2km设置一个通道，共设置八个通道。设置通道的办法是用缓冲区功能来实现的，对微细浸染型金矿而言，分析结果见表2。从表中可以看出，在距断裂16km的范围内，集中了71.2%的矿床（点），其中包括了全部的大、中型矿床和77.8%的小型矿床。表中还给出了不同距离区间内出现矿产地的频数（%）。上述分析结果为确定断裂影响带宽度提供了客观依据。为此，我们以16km为缓冲区半径，做出该类型金矿的断裂影响带，这是寻找该类型金矿的有利地带。应该指出，我们选择的断裂带都是规模较大的断裂带，本身都由数条主干断层组成，具有较宽的断裂破碎带，当我们用线表示它们时，只反映了它们的中心位置，所以我们做出的断裂影响带的宽度较宽（图5）。

表2　断裂与矿床（点）“距离”统计

图5　断裂与岩体缓冲区

2.中酸性岩体与矿化的关系

已知资料表明，岩浆活动与内生金属矿床关系密切。它不仅对溶液起加热和驱动作用，而且可能在成矿作用中带来某些组分。该区与岩体有关的金属矿属中低温热液型金矿，多分布于岩体外接触带附近，一般在距岩体5km的范围内。因此以5km为半径作缓冲区（图5），这亦是成矿的有利地带。

3.根据水系沉积物异常圈定成矿有利区

根据1:20万水系沉积物异常，将具有Au元素异常浓集中心，或者具有Au元素异常浓集中心、同时伴生As、Sb、Hg或伴生As、Sb或伴生As、Hg元素异常，重合性好的区域确定为有利成矿区；将具有Au元素异常，但浓集中心不明显，伴生As或Sb元素异常的区域确定为较有利的成矿区。

4.叠加分析

（1）断裂影响带与岩体影响带作相加运算

断裂影响带和岩体影响带都是形成金矿的有利地带，为此将断裂缓冲区与岩体缓冲区叠加并取其和，形成断裂与岩体影响带叠加图。

（2）赋矿地层与上述断裂与岩体叠加影响带作相交运算

赋矿地层是形成金矿的必要条件，断裂与岩体影响带，只有在赋矿地层中才是金矿成矿的有利地段。因此将赋矿地层图与断裂与岩体影响带叠加图再进行叠加，取相交部分。

（3）将上述结果与根据化探得到的有利成矿区作相交运算

为了更有效、更准确地得到成矿远景区，我们将上述成矿远景区与根据化探得到的有利成矿区作相交运算，从而得到如图6所示的远景区。一级远景区即赋矿地层、断裂影响带（或岩体影响带）、化探异常叠加的交集，其中有已知大中小型矿床分布。此次共圈定25处一级远景区，其中九处区域与已知矿床（点）完全吻合；六处区域包含已知矿床（点），但范围要大得多；九处区域是新圈出的区域。二级找矿远景区即赋矿地层与断裂影响带（或岩体影响带）叠加的交集；或者满足地层及地球化学找矿标志，但不处于构造有利部位；部分已知中小型矿床落在该区域内。三级找矿远景区即赋矿地层与断裂影响带（或岩体影响带）叠加的交集，该区域内没有已知的矿床（点）分布。

图6　成矿远景区

应该指出的是，上面的例子各种信息量是以等权来对待的，若首先应用上文提到的数学模型确定权重，再做叠加运算，预测效果将会更加准确。

四、结论

通过使用GIS，我们有如下几点体会。

①它改变了传统的手工操作模式，可以很方便地将所需要的信息叠合，并且同时输出。

②数据库具有永久性，可以重复利用，为以后更新数据提供方便，从而减少了重复劳动。

③空间数据和属性数据的联合查询，使我们能够从大量的信息中迅速提取分析所需要的信息。

④MapInfo通过点、线和多边形把数据和地图连接在一起，单击地图上的任意对象，便可以同时看到多个与该对象相关联的所有数据。这样可以帮助我们分析数据。

参考文献

李文元，等.秦岭西部微细浸染金矿成矿条件.中国金矿主要类型找矿方向与找矿方法文集（第二辑），北京：地质出版社，1994

A STUDY OF METALLOGENIC PROGNOSTIC TECHNIQUE BASED ON GIS

Huang Xuzhao

（Aerogeophysical Survey and Remote—Sensing Center,Beijing 100083）

Abstract

The geophysical information system（GIS）has greatly raised the multi-purpose utilization level of spatial data for metallogenic prognosis.Its importance is that it plays the role of a bridge which links the traditional manual superimposition technique with the mathematic technique of spatial analysis,thus avoiding many artificial factors imposed on metal-logenic prognosis.Based on evaluation of metallogenic conditions and integrated prognosis for mineral resources in Sichuan-Shaanxi-Gansu triangular area,this paper discusses the application of GIS technique to metallogenic prognosis.

分享题目：基于gis技术的 基于GIS技术的智慧平台建设
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