论文部分内容阅读
【摘 要】科学技术的飞速发展，使GIS技术在地质勘察中得到了广泛应用，要想使地质勘察工作取得更加显著的效果，需要建立地质勘察信息模型。本文主要对基于GIS的地质勘察信息模型构建进行了研究，介绍了GIS信息模型，分析了地质勘察信息系统设计与应用，并讨论了地质三维信息模型，旨在加强基于GIS的地质勘察信息模型的构建，提高地质勘察工作质量。
【关键词】GIS；地质勘察；信息模型
近些年来，我国的地质勘探工作取得了长足发展，主要得益于现代化信息技术的大力应用。基于GIS的地质勘察信息模型在地质勘察工作中扮演着重要角色，并且作用越来越突出。本文主要对信息理论和实践方法在地质勘察信息模型构建中的应用进行了分析，希望通过基于GIS的地质勘察信息模型的建立，为地矿管理部门、工程勘察单位以及城区发展提供科学化的依据，从而科学决策，增强地质勘察企业竞争实力。
一、GIS信息模型
GIS是地理信息系统的英文缩写，是指对空间信息进行处理的科学与技术，在地球空间信息科学中占有重要比重[1]。随着科学技术的发展，GIS技术已经与现代化的信息技术进行了融合，凭借其自身的多方优势，在空间信息及相关领域中得到了广泛应用。为了更好的对复杂领域的空间信息进行综合性分析与管理，可以利用有关技术，建立起信息模型，从而使GIS在地质勘察工作出现的问题得到有效解决，因而需要构建功能全面的地质勘察信息模型，使GIS技术发挥出更大优势，使GIS地质勘察系统得到深层次开发与利用。
二、地质勘察信息系统设计
（一）信息系统总体构造
基于GIS的地质勘察信息系统主要包括了功能表现、逻辑应用及数据服务三个模块。表现模块是指凭借图形用户界面，提供出相关信息与功能，能够实现用户之间的交互；逻辑应用模块主要是整个系统功能实现的核心，该模块又由底层空间数据引擎、数据管理插件、上层公用应用插件以及各种专题组成构成，组件之间相互协调，组件越靠近底层，其性能越高；数据服务模块则是对各种信息数据进行储存与管理，与其他制图系统中的数据库存在差异，其中所有的信息都是地质勘察工作中的原始数据[2]，图2-1 为地质勘察信息系统架构。
图 2-1 地质勘察信息系统架构
地质勘察信息系统的三个模块层面是一个开放性的结构体系，各个组件之间的设计具有层次性，利用系统功能的扩展、应用与维护。整个信息系统是由7个子系统组成，每个系统又具有不同的功能。
（二）数据库设计原则
对于那些非空间对象，需要把地质勘察的静态结构转化成特定的物理数据库模型，开发者编程来对类之间的关系进行维护，严格遵循数据库的设计标准来展开设计。在设计数据库时，尽量要建立起详细化数据字典与元数据，各个编码要保持一致，并要减少数据冗余，确保数据库的可扩展性、科学性。
三、地质勘察信息系统的实现与应用
通过GIS地质勘察信息系统，可以把城市中的所有地质信息进行汇总，统一储存到数据库中，使信息孤岛得到消除，从而使基础地形、基础地质、地质工程勘察等信息实现了统一管理，并实现了图文共享，并进一步充实了文件操作管理、工程数据信息查看、地图浏览、图像输出以及信息系统维护等功能[3]。该信息系统主页面由菜单栏、工具栏、导航栏、标题栏以及工作区组成。用户通过“视图”菜单栏中下的多个子菜单来实现各种功能，并对其进行控制。下文主要对其中几个重要功能进行介绍。
（一）地图查询与浏览
在地理浏览过程中，要对地图进行放大、缩小、自由缩放、平移及各种视图显示等操作，因而要正确选择造作按钮功能。通常情况下，选择对象有圆选、框选、点选及多边形选择等多种选项，在工具条上可以实现框选、点选和删除功能。
（二）图层管理
使用鼠标，单击图例，进而会弹出相应的菜单栏，其中包含了“移除图层”、“新增图层”等功能，根据需要就可以对图层进行设置。针对当前图层，可以对图层属性进行设置，例如“可见”与“可选择”等，并将其保存为Mxd文件格式[4]。“浏览属性”主要是对当前图层的信息属性进行查看，“生成专题图”是根据特定需要，进而生成特定的专题图，通常包括“颜色渐变”、“单值”、“符合大小”以及各种形状变化的专题图形。在图层的控制与管理界面，还可以能对图层大小、显示比例及图层风格等属性进行设置，当调整操作结束后，点按“生成”按钮即可实现。
（三）工程勘察数据管理
在工程勘察数据管理中，功能界面主要有编辑、查看、新增和删除等选项。首先根据“工程名称”或“工程编号”等基本信息，点击“查询”按钮对工程概况进行查询。另外，根据不同的需要，则可以按照有关提示，完成“打开工程”、“删除工程”、“新增工程”、“查看工程”以及“编辑功能”等不同操作。
四、地质三维信息模型
随着地质勘察工作的快速发展，勘察信息系统也在不断完善。但是国內的地质勘探领域，受到多种因素的影响，地质勘察软件还较为落后。在研究中，很多地质工程师，主要是从二维空间上对地质勘察相关工作进行分析。为了更好的对地质勘察工作进行研究，现代勘察工作已经将信息模型推向了三维领域。三维信息模型的建立，能够直接对地质资源进行勘察，从而为地质环境分与综合分析提供数据支持。
受到客观条件的影响，目前，在地质进行勘察与研究中，通常还是用描绘出的地质图来展示勘探成果，导致勘察效果缺乏三维立体性与可视性，这也是当前“数字地球”实现过程中亟需解决问题。地质体本身就是一个不规则的三维实体，可以用空间坐标作为独立的参数，构建出空间地质模型，从而表达其复杂性与特殊性。尽管受到很多因素影响，三维信息模型在建立过程中存在一定困难，但是仍然取得了突破性成果，为地质勘查工作的开展提供了便利。地质勘探工作中，场区内的各项数据比较容易获得。在获取地下三维空间信息时，经常会使用工程探钻法。通过勘探孔可以直接获取详细的岩土层分布状况，取得的岩芯（土样）还可以进行相应的室内试验，获得其物理力学指标[5]。
由于钻孔资料信息较为详细、直观和准确，因而在三维信息数据模型的构建中发挥了重要作用。利用钻孔数据来构建三维勘察信息模型成为了国内外相关领域的研究重点，而且取得了显著成果。地质勘察三维信息模型，能够对地质勘察数据信息进行全方位的分析，具有高效性，通过地层实体建模和地层表面建模，可以使地质三维实体可视化，具有较高使用价值。
五、结束语
基于GIS的地质勘察信息模型在地质勘察工作中的作用越来越重要，因而需要加强对GIS等地质勘察技术的研究。优化地质勘察信息系统设计，提高GIS开发应用效率，使地质勘察信息模型发挥出更大的功能优势，更好的为地质勘察工作服务。
参考文献：
[1]包世泰.基于GIS的地质勘察信息模型研究及其应用[D].中国科学院研究生院（广州地球化学研究所），2013，12（08）：21-22.
[2]包世泰， 夏斌，蒋鹏，付文生.基于GIS的地质勘察信息系统设计与实现[J].地理与地理信息科学， 2013，07（30）：19-20.
[3]张夏.基于GIS地质信息管理和地质灾害评价系统研究[D].西南交通大学，2012，（09）：4.
[4]吴允涛.基于GIS的工程地质评价信息系统研究[J].中国海洋大学，2011，13（09）：15-16.
[5]芦跃军.基于3D-GIS技术的地质勘察信息系统研究[J].中国新技术新产品，2012，12（25）：12.
【关键词】GIS；地质勘察；信息模型
近些年来，我国的地质勘探工作取得了长足发展，主要得益于现代化信息技术的大力应用。基于GIS的地质勘察信息模型在地质勘察工作中扮演着重要角色，并且作用越来越突出。本文主要对信息理论和实践方法在地质勘察信息模型构建中的应用进行了分析，希望通过基于GIS的地质勘察信息模型的建立，为地矿管理部门、工程勘察单位以及城区发展提供科学化的依据，从而科学决策，增强地质勘察企业竞争实力。
一、GIS信息模型
GIS是地理信息系统的英文缩写，是指对空间信息进行处理的科学与技术，在地球空间信息科学中占有重要比重[1]。随着科学技术的发展，GIS技术已经与现代化的信息技术进行了融合，凭借其自身的多方优势，在空间信息及相关领域中得到了广泛应用。为了更好的对复杂领域的空间信息进行综合性分析与管理，可以利用有关技术，建立起信息模型，从而使GIS在地质勘察工作出现的问题得到有效解决，因而需要构建功能全面的地质勘察信息模型，使GIS技术发挥出更大优势，使GIS地质勘察系统得到深层次开发与利用。
二、地质勘察信息系统设计
（一）信息系统总体构造
基于GIS的地质勘察信息系统主要包括了功能表现、逻辑应用及数据服务三个模块。表现模块是指凭借图形用户界面，提供出相关信息与功能，能够实现用户之间的交互；逻辑应用模块主要是整个系统功能实现的核心，该模块又由底层空间数据引擎、数据管理插件、上层公用应用插件以及各种专题组成构成，组件之间相互协调，组件越靠近底层，其性能越高；数据服务模块则是对各种信息数据进行储存与管理，与其他制图系统中的数据库存在差异，其中所有的信息都是地质勘察工作中的原始数据[2]，图2-1 为地质勘察信息系统架构。
图 2-1 地质勘察信息系统架构
地质勘察信息系统的三个模块层面是一个开放性的结构体系，各个组件之间的设计具有层次性，利用系统功能的扩展、应用与维护。整个信息系统是由7个子系统组成，每个系统又具有不同的功能。
（二）数据库设计原则
对于那些非空间对象，需要把地质勘察的静态结构转化成特定的物理数据库模型，开发者编程来对类之间的关系进行维护，严格遵循数据库的设计标准来展开设计。在设计数据库时，尽量要建立起详细化数据字典与元数据，各个编码要保持一致，并要减少数据冗余，确保数据库的可扩展性、科学性。
三、地质勘察信息系统的实现与应用
通过GIS地质勘察信息系统，可以把城市中的所有地质信息进行汇总，统一储存到数据库中，使信息孤岛得到消除，从而使基础地形、基础地质、地质工程勘察等信息实现了统一管理，并实现了图文共享，并进一步充实了文件操作管理、工程数据信息查看、地图浏览、图像输出以及信息系统维护等功能[3]。该信息系统主页面由菜单栏、工具栏、导航栏、标题栏以及工作区组成。用户通过“视图”菜单栏中下的多个子菜单来实现各种功能，并对其进行控制。下文主要对其中几个重要功能进行介绍。
（一）地图查询与浏览
在地理浏览过程中，要对地图进行放大、缩小、自由缩放、平移及各种视图显示等操作，因而要正确选择造作按钮功能。通常情况下，选择对象有圆选、框选、点选及多边形选择等多种选项，在工具条上可以实现框选、点选和删除功能。
（二）图层管理
使用鼠标，单击图例，进而会弹出相应的菜单栏，其中包含了“移除图层”、“新增图层”等功能，根据需要就可以对图层进行设置。针对当前图层，可以对图层属性进行设置，例如“可见”与“可选择”等，并将其保存为Mxd文件格式[4]。“浏览属性”主要是对当前图层的信息属性进行查看，“生成专题图”是根据特定需要，进而生成特定的专题图，通常包括“颜色渐变”、“单值”、“符合大小”以及各种形状变化的专题图形。在图层的控制与管理界面，还可以能对图层大小、显示比例及图层风格等属性进行设置，当调整操作结束后，点按“生成”按钮即可实现。
（三）工程勘察数据管理
在工程勘察数据管理中，功能界面主要有编辑、查看、新增和删除等选项。首先根据“工程名称”或“工程编号”等基本信息，点击“查询”按钮对工程概况进行查询。另外，根据不同的需要，则可以按照有关提示，完成“打开工程”、“删除工程”、“新增工程”、“查看工程”以及“编辑功能”等不同操作。
四、地质三维信息模型
随着地质勘察工作的快速发展，勘察信息系统也在不断完善。但是国內的地质勘探领域，受到多种因素的影响，地质勘察软件还较为落后。在研究中，很多地质工程师，主要是从二维空间上对地质勘察相关工作进行分析。为了更好的对地质勘察工作进行研究，现代勘察工作已经将信息模型推向了三维领域。三维信息模型的建立，能够直接对地质资源进行勘察，从而为地质环境分与综合分析提供数据支持。
受到客观条件的影响，目前，在地质进行勘察与研究中，通常还是用描绘出的地质图来展示勘探成果，导致勘察效果缺乏三维立体性与可视性，这也是当前“数字地球”实现过程中亟需解决问题。地质体本身就是一个不规则的三维实体，可以用空间坐标作为独立的参数，构建出空间地质模型，从而表达其复杂性与特殊性。尽管受到很多因素影响，三维信息模型在建立过程中存在一定困难，但是仍然取得了突破性成果，为地质勘查工作的开展提供了便利。地质勘探工作中，场区内的各项数据比较容易获得。在获取地下三维空间信息时，经常会使用工程探钻法。通过勘探孔可以直接获取详细的岩土层分布状况，取得的岩芯（土样）还可以进行相应的室内试验，获得其物理力学指标[5]。
由于钻孔资料信息较为详细、直观和准确，因而在三维信息数据模型的构建中发挥了重要作用。利用钻孔数据来构建三维勘察信息模型成为了国内外相关领域的研究重点，而且取得了显著成果。地质勘察三维信息模型，能够对地质勘察数据信息进行全方位的分析，具有高效性，通过地层实体建模和地层表面建模，可以使地质三维实体可视化，具有较高使用价值。
五、结束语
基于GIS的地质勘察信息模型在地质勘察工作中的作用越来越重要，因而需要加强对GIS等地质勘察技术的研究。优化地质勘察信息系统设计，提高GIS开发应用效率，使地质勘察信息模型发挥出更大的功能优势，更好的为地质勘察工作服务。
参考文献：
[1]包世泰.基于GIS的地质勘察信息模型研究及其应用[D].中国科学院研究生院（广州地球化学研究所），2013，12（08）：21-22.
[2]包世泰， 夏斌，蒋鹏，付文生.基于GIS的地质勘察信息系统设计与实现[J].地理与地理信息科学， 2013，07（30）：19-20.
[3]张夏.基于GIS地质信息管理和地质灾害评价系统研究[D].西南交通大学，2012，（09）：4.
[4]吴允涛.基于GIS的工程地质评价信息系统研究[J].中国海洋大学，2011，13（09）：15-16.
[5]芦跃军.基于3D-GIS技术的地质勘察信息系统研究[J].中国新技术新产品，2012，12（25）：12.