多元地學數據的可視化分析

常金雨

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830049）

多元地學數據的可視化分析

常金雨*

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830049）

數據的展示與分析技術為大量多元地學數據提供了一個平臺，使得大量的地學數據得以直觀、全面的展示，同時包含了海量地學信息的基礎數據庫建設，為地學數據的分析提供了數據基礎，為更加理性客觀地推斷提供了必要的依據。

多元地學信息；數據庫；可視化分析

隨著社會的發展，地質行業在工作技術方法及思維上發生著深刻的變化，面對著越來越多的技術方法所帶來的數據，面對著傳統思維模式面臨地勘行業中出現的新問題，我們不禁要問，我們要如何做才能夠客觀準確充分的利用地學數據,轉變思維模式，來解決地礦行業中所涌現新的問題，筆者在此以喇嘛蘇外圍地區勘探為例，闡述自己的淺見，其核心的思路即通過獲得的地質、地球化學、地球物理數據，建立基礎數據庫，進而由基礎數據庫產生分析數據庫并實現基礎數據庫與分析數據庫的實時動態的三維展示，其總體思路見圖1。

圖1 總體思路圖

1 基礎數據庫的建設

基礎數據庫包括：

①基礎地質數據庫；

②基礎地球化學數據庫；

③基礎地球物理數據庫，基礎數據庫的建設以系統化、結構化為特點，且兼具空間屬性特性。

（1）在建立基礎數據庫中“系統化”從范圍尺度來講主要體現在從宏觀至微觀：整體上先從研究區內的區域性的構造背景、地球化學、地球物理特征入手，逐漸過渡到微觀即巖、礦石的基本特征，如：巖石結構、構造、礦物組合及礦化蝕變特征、元素含量變化、物性參數。從時間尺度來講，在認識事物的過程中往往是漸進式的，甚至會出現偏頗或者不正確的認識，為針對該種問題，基于ArcGIS提供的技術平臺，可以為每一個空間要素進行時間尺度的定義，同一個空間要素會因為具有時間尺度而變為對該空間要素認識過程中的一個節點，在將各個節點進行串聯時也是我們對該要素的整個認識過程，從而使得宏觀與微觀兩者互相印證、“博弈”，進而提高勘探認識。

（2）“結構化”是指在建立基礎數據庫中，在系統化的前提下，邏輯清晰地展示各級數據，在此需要重點強調的是，由于地質行業的特殊性，往往會面臨大量的傳統的描述性數據，結構化在這里主要目的是將這些大量的描述性數據通過多個字段進行逐步表達，甚至在此基礎上將具體的文字轉化為可以運算的代碼，這樣就為數據庫的充分利用和開發提供了更大的空間。見表1。

（3）空間要素的空間屬性?？臻g要素的空間屬性包括在相應的空間參考下具有特定數值的空間表達，在三維視圖中指X、Y、Z，在喇嘛蘇外圍勘探過程中使用的垂直坐標系為“黃海1985”，采用平面坐標系參數：坐標系名稱：Xian_1980_GK_Zone_14；投影方式：通用橫軸墨卡托；中央經線：81.0°；橢球體：Xian_1980；長半徑：6378140.0；短半徑：6356755.288157528；扁率倒數：298.257。

表1 基礎地質數據庫表頭

在此需要強調的是空間屬性的重要性，每一個空間幾何要素，因為具備了屬于自己的獨立且唯一的地理信息，那么該數據的可移植性和可分析性將得到很大程度上的提高，同時由于每一個空間要素具備了空間屬性和系統化結構化的信息，傳統的制圖方式將得到改變，將真正實現由數據到圖的表達，而至于圖的表達樣式及效果則由圖的屬性信息來決定；當我們完成該步驟后，圖件將會是數據的另一種表達形式，且表達的多樣性及表達效果將得到顯著改善，具體詳見以下部分。

2 基礎數據庫的三維可視化

如圖2所示，是基于各空間要素的空間屬性信息將各個基礎數據庫得以在三維視圖中展示，其三維視圖中包含的信息有基礎地質數據庫、基礎物理數據庫以及重要的地理位置要素，如道路、標志點等。為了便于展示、分析，筆者在ArcScene平臺下將各個數據層基本高度進行了平移和拉伸，在進行平移拉伸時考慮到各基礎數據庫的特點有差別和選擇性的處理，例如在研究區進行的地球物理勘探時使用的方法為激發極化法，該方法在該區域的勘探深度約在300m左右，也就是說每一個測量點反映的是地表以下300m左右的地質情況，那么在進行平移拉伸的過程中就考慮到了該問題。

圖2 基礎數據庫3D可視化展示

3 基于基礎數據庫的分析

基于各基礎數據庫自帶的空間信息，利用ArcGIS的空間分析工具，從而可衍生出分析數據庫，如圖3所示，通過地質信息與地球化學數據的疊加分析生成了既具有地質特征同時具有元素分析結果的數據庫，由于基礎數據庫的完備建立，為數據分析提供了必要條件，具體的分析方法應結合總體目標進行合理分析。圖3所示“地質與地球化學數據庫衍生的分析數據庫”為基礎地質數據庫與基礎地球化學通過空間疊加分析生成。

圖3 地質與地球化學數據庫衍生的分析數據庫

4 總結及建議

本文旨在通過喇嘛蘇外圍的勘探經歷，闡述多元的地學信息的處理、分析以及可視化工作，以便為各種各樣的數據分析與展示提供一個新的選擇方式。顯而易見，基于ArcGIS平臺實現的多元數據集成及其分析顯得更為直觀，信息更為全面，可以說在一定程度上實現了地學信息“大數據”，由于信息的全面、豐富則為信息的處理提供了更多的支持。當然在完成該項工作中，筆者也有些許建議：

（1）基礎數據庫的建設應為總體目標服務，建立符合研究區特色的基礎數據庫，在保持整體框架不變的情況下，避免“千篇一律”，應為研究區“量身定制”，這就要求負責人有一定的知識積累，同時對研究區有清楚的認識；

（2）在數據采集過程中，對所有參與的人員應要求對基礎的問題達到統一認識；

（3）在基于基礎數據庫進行分析時，選擇合理有效的分析統計方法尤為重要；

（4）在數據可視化方面仍存在較大的開發空間，例如可進行四維動態建設。

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P631

A

1004-5716(2016)12-0169-03

2016-03-24

2016-03-28

常金雨（1989-），男（漢族），新疆奎屯人，新疆大學地質與礦業工程學院在讀碩士研究生，研究方向：地球探測與信息技術。