淺談GIS在古生物地層學(xué)中的應(yīng)用

摘 要:地理信息系統(tǒng)，即GIS一直是研究地質(zhì)學(xué)的重要方法和手段，古生物化石也是地質(zhì)學(xué)中最可靠的證據(jù)，利用GIS處理古生物化石資料已經(jīng)越來越成熟。本文主要主要從三個(gè)方面探討GIS在古生物地層學(xué)中的應(yīng)用與前景。

關(guān)鍵詞:GIS古生物古生物地理學(xué)資料處理地質(zhì)繪圖

中圖分類號:P53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0125-01

GIS是地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)的簡稱，它是在計(jì)算機(jī)硬件和軟件的支持下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供規(guī)劃、管理、決策和研究所需的空間信息的系統(tǒng)(武法東和付宗堂，2001)。它是用于管理和決策過程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是空間科學(xué)和地球科學(xué)之間的交叉學(xué)科(鄔倫和劉瑜，2001)。

雖然GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科，但其核心是計(jì)算機(jī)科學(xué)，基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)和空間分析。在當(dāng)前信息時(shí)代，GIS在理論上與應(yīng)用上均處于一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，地理信息已成為信息時(shí)代重要的組成部分之一，GIS正在深入到各行各業(yè)之中成為人們生產(chǎn)生活、學(xué)習(xí)與工作的得力工具，并且應(yīng)用于許多學(xué)科，甚至與許多學(xué)科交叉形成子學(xué)科。本文重點(diǎn)探討GIS在古生物地層學(xué)中的應(yīng)用。

GIS在古生物地層學(xué)這門學(xué)科中的應(yīng)用主要有三個(gè)方面，一是利用GIS實(shí)現(xiàn)古生物資料的微機(jī)自動(dòng)處理;二是將地理信息系統(tǒng)與古生物地層學(xué)結(jié)合形成的古生物地理學(xué);三是GIS在地質(zhì)類專業(yè)繪圖中的應(yīng)用。

1 利用GIS處理古生物資料

古生物學(xué)的研究對象是化石，古生物資料的計(jì)算機(jī)信息化管理是當(dāng)今古生物學(xué)發(fā)展的重要方向之一。地質(zhì)研究人員在長期的工作實(shí)踐中，針對不同的化石生物種類，總結(jié)出了大量的分類方案，但要依據(jù)一定的分類方案檢索出所需要的，一直是一項(xiàng)較為繁重的工作。此外，如何在分類方案中提供古生物的特性即:時(shí)間性與地域性，并能以圖表形式展現(xiàn)出來成為一項(xiàng)難題，而GIS技術(shù)為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。

GIS，是一個(gè)能夠存儲(chǔ)、分析和處理海量地理信息數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它對于帶有地理位置屬性的數(shù)據(jù)處理有很好的解決方案，能夠提供基于空間地理位置和屬性的可視化查詢。

下文以利用GIS建立四射珊瑚的分類信息系統(tǒng)為例，闡述如何利用GIS實(shí)現(xiàn)古生物資料的微機(jī)自動(dòng)處理。

四射珊瑚的分類信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)分圖形數(shù)據(jù)與文件數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)為地理圖、珊瑚化石標(biāo)本橫剖面圖及珊瑚化石標(biāo)本縱剖面圖。地理圖以矢量結(jié)構(gòu)形式存于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中;剖面圖以柵格形式以點(diǎn)狀數(shù)據(jù)的形式疊加于地理圖之上。文件數(shù)據(jù)反映不同珊瑚的屬性信息，存于屬性數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括65個(gè)單體珊瑚化石鑒定組，22個(gè)群體珊瑚化石鑒定組，87個(gè)鑒定組的330余個(gè)常見屬構(gòu)成屬性數(shù)據(jù)及每個(gè)屬代表的縱剖面結(jié)構(gòu)圖和代表種屬的地理分布圖。屬性數(shù)據(jù)由鍵盤輸入，地理圖由數(shù)字化儀輸入，柵格圖由掃描儀輸入。

利用GIS的空間查詢與分析功能是四射珊瑚分類信息系統(tǒng)區(qū)別于常規(guī)分類方法的本質(zhì)特征。可以將四射珊瑚的分類與地理、地史分布直觀化。系統(tǒng)可方便提供查詢不同時(shí)刻、不同地理位置珊瑚的屬性特征;同時(shí)根據(jù)一定的屬性特征可查詢這一屬性特征的單體或群體珊瑚化石的地史及地理分布。系統(tǒng)的空間分析功能可讓用戶依據(jù)同一種屬不同時(shí)期的地理分布特征，從而研究古氣候變化或古大陸漂移，或依據(jù)屬性特征研究珊瑚的變異性。用戶查詢或分析的結(jié)果可進(jìn)行屏幕觀看或以打印。

2 與GIS結(jié)合的古生物地理學(xué)

古生物地理學(xué)是研究地史中生物分布及其演變史的科學(xué)。它包括古生物的地理區(qū)系及其形成因素，古生物的地理起源、遷移與擴(kuò)散、孑遺與絕滅等。它是由古生物學(xué)與生物地理學(xué)相結(jié)合而發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，古生物學(xué)向它提供古生物在空間和時(shí)間上分布的實(shí)際資料，生物地理學(xué)向它提供研究區(qū)系、起源、遷移、擴(kuò)散的概念與方法，原因與后果。它既為地質(zhì)學(xué)，也為生物學(xué)服務(wù)。古生物地理學(xué)主要根據(jù)全球或一定地理區(qū)域內(nèi)的化石生物群面貌，通過研究化石生物群在空間和時(shí)間框架內(nèi)的分布規(guī)律，進(jìn)行古地理和古氣候重建、判斷古板塊位置、分析生物群分布的控制因素等。

達(dá)爾文在其《物種起源》巨著中，對生物地理學(xué)亦給于高度重視。他寫道:“一切地理分布的主要事實(shí)，根據(jù)遷移，此后的變異及新類型的繁衍的理論都可以得到解釋。因此我們可以了解水陸障礙不僅在分開各動(dòng)物省，而且在形成各省中有高度的重要性。”這就是地質(zhì)學(xué)中將今論古的原則。把現(xiàn)代生物的地理分布看作古生物地理分布的繼續(xù)，因?yàn)楣派锸窍嗟闹甘菊摺?/p>

將GIS和古生物地層學(xué)結(jié)合，其研究的思路在于利用地理信息系統(tǒng)建立一個(gè)古生物化石數(shù)據(jù)庫，利用古生物的生態(tài)屬性進(jìn)行古地理重建，特定的古地理環(huán)境孕育了特定的生物種類的生態(tài)習(xí)性，所以特定的生態(tài)屬性也就映射了生物生存時(shí)的古地理。

研究古生物地理學(xué)有三大意義:(1)古生物地理學(xué)要建立在活動(dòng)論的理論基礎(chǔ)上，為論證板塊構(gòu)造、大陸漂移的歷史服務(wù);(2)古生物地理學(xué)要研究古生物區(qū)系及其起源、遷移、擴(kuò)散、孑遺的過程，為演化理論提供依據(jù);(3)古生物地理學(xué)要研究古生物分布與礦產(chǎn)形成分布的關(guān)系，努力探索它為找礦勘探服務(wù)的道路。

3 GIS在地質(zhì)類專業(yè)繪圖中的應(yīng)用

地質(zhì)圖形由于專業(yè)特性，和其它領(lǐng)域如建筑領(lǐng)域圖形有很大不同，地質(zhì)體多為不規(guī)則形體，界線多由圓滑曲線構(gòu)成，常用大面積色塊和花紋來表示不同性質(zhì)的地質(zhì)體。如不同的巖體，地貌單元，建造，巖性符號類型等。MAPGIS是迄今為止最優(yōu)的地質(zhì)圖件繪制軟件，已經(jīng)被廣泛地用于地質(zhì)、環(huán)境評價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害評估等領(lǐng)域。

綜上所述，GIS，即地理信息系統(tǒng)，在處理古生物資料，地質(zhì)繪圖，和古生物化石結(jié)合還原古地理古環(huán)境方面有著重要的作用，有著廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]鄔倫，任伏虎，謝昆青，等.地理信息系統(tǒng)教程.北京:北京大學(xué)出版社，1994.

[2]陳民敏，孫志亮，宋之琛，等.古生物信息查詢系統(tǒng).古生物學(xué)報(bào)，1996.35(6):766～77.

[3]黃欽華．古生物學(xué)與INTERNET.古生物學(xué)報(bào).1996 35(6):772～775.

[4]張松梅，張庸.基于GIS的四射珊瑚分類系統(tǒng).世界地質(zhì)，1999年3月.

[5]曹玉蓮，劉君.淺談MAPGIS繪制地質(zhì)圖件.科技信息.

[6]殷鴻福，等.1988:中國古生物地理學(xué).武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社.

[7]馮增昭.2003:我國古地理學(xué)的形成、發(fā)展、問題和共識(shí).古地理學(xué)報(bào)，5(2):129～141.

[8]胡濱.生物古地理信息系統(tǒng)與古地理重建研究—以青藏晚三疊世雙殼類為例.