基于MapGIS 的地熱資源專題地圖制作研究

王寬彪,秦學紅,翟 輝

(江蘇省地質調查研究院,江蘇 南京 210018)

0 引言

專題地圖廣泛應用于各個領域,特別是在城市建設中的起著非常重要的作用。 專題圖大體上可以分為兩類,一類是反映某個或某幾個特定地理現象的空間分布狀態,例如土地利用圖、土壤圖、地熱資源專題地圖。 另外一類是以社會經濟統計數據為基礎的統計地圖,用于反映社會經濟現象隨著地理位置變化的情況[1]。 在制作專題地圖時,要根據用戶的需要和表達專題要素的特殊要求,選擇合適的地理底圖。 本文涉及的地熱資源專題地圖,直接使用已有的揚州市城市地質調查項目的地理底圖。

1 地熱地質圖

揚州市城市地質調查專題的地理底圖分為1 ∶25萬和1 ∶50 萬兩種。 地熱地質圖要求在圖上表達地熱來源、地熱儲層類型、控熱控水構造、地熱蓋層等地熱成礦地質條件,是綜合性的圖件,因為承載的信息量多而且全面,故制作成1 ∶25 萬圖幅。 由1 ∶25 萬的地理底圖和1 ∶25 萬的地熱地質要素套合而成。

(1)新建“專題地圖”文件夾,打開資源管理器,在我的電腦D 盤下建立“專題地圖”文件夾,在此文件夾內新建“25 萬地熱地質圖”“25 萬開發利用現狀圖”“50 萬地溫梯度等值線圖”3 個子文件夾,將1 ∶25 萬和1 ∶50 地理底圖及全省20 萬基巖地質圖作為源文件復制到此文件夾中,再新建一個裁剪文件夾。 這樣在專題地圖中包含7 個子文件夾(見圖1)。

圖1 專題地圖文件夾的建立

將1 ∶25 萬地理底圖中的所有文件復制到“25 萬地熱地質圖”和“50 萬開發利用現狀圖”文件夾,將1 ∶50萬地理底圖中的所有文件復制到“50 萬地溫梯度等值線圖”文件夾。 為完成專題地圖的套合,準備好了地理要素和相應的圖幅參數。

(2)打開MapGIS 應用程序,點擊設置→工作目錄D:專題地圖,選擇合適的矢量字庫目錄、系統庫目錄、系統臨時目錄,設置好工作環境,以下的操作過程,均在此工作環境下開展(見圖2)。

圖2 MapGIS 環境設置

(3)打開MapGIS 應用程序,進入圖形處理的輸入編輯模塊。 雙擊打開1 ∶25 地理底圖工程文件“25 萬地理.mpj”,在左側工程文件欄空白處點擊右鍵,新建區,輸入文件名“裁剪”,點擊“創建”,勾先工程文件欄中的圖框.wl 和裁剪.wp 為可編輯項,點擊區編輯→線工作區提取弧,框選圖框文件中的內圖框線,使之變成黃色,再點擊區編輯→輸入區,點在內圖框區域的空白處,輸入色標號3,即可完成裁剪.wp 的編輯。

(4)整圖變換的應用。 在上述1 ∶25 地理底圖工程文件中獲取的裁剪.wp,必須通過轉換使之和1 ∶20 萬全省基巖地質圖的參數相同,才能進行下一步的工程裁剪操作,方法如下:打開MapGIS 應用程序,進入圖形處理的輸入編輯模塊,打開→文件類型,小三角下拉菜單,選擇(區文件.wp),找到裁剪.wp,打開,再點擊其他→整圖變換,在圖形變換對話框,勾選面變換,在參數輸入欄,把比例參數X、比例參數Y 分別填入1.25→確定。 將整圖變換后的裁剪.wp 另存為1 ∶200 000 裁剪.wp。

(5)打開MapGIS 應用程序,進入圖形處理的輸入編輯模塊。 雙擊打開江蘇省1 ∶20 萬基巖地質圖的工程文件“20 萬基巖.MPJ”,在左側文件分布欄中,將該工程文件中組成地理信息的所有的點、線、面、圖框的點、線、面文件,圖例的點、線、面文件刪除,只保留和地熱資源專題有關的文件,包括基巖地質的面、線、點文件,Q+N 等厚線線文件、Q+N 等厚線注記點文件,鉆孔及注記點文件。

(6)工程裁剪,將在左側文件分布欄所有地熱資源專題文件全部勾先成可編輯狀態,點擊其他→工程裁剪,選擇裁剪后文件的存放目錄,放在“專題地圖”文件夾中的子文件夾“裁剪文件夾”中,點擊“確定”,在出現的工程裁剪對話框中點擊“添加全部”“選擇全部”“生成被裁工程”“裁剪類型”選擇“內裁”,“裁剪方式”選擇“制圖裁剪”,在“模糊半徑”欄輸入0.001(見圖3)。

圖3 “工程裁剪”對話窗口

再點擊“裝入裁剪框”,找到第4 步得到的1 ∶200 000 裁剪.wp,點擊打開,此時在對話框的左下角顯示江蘇省1 ∶20 萬基巖地質圖“20 萬基巖.MPJ”的縮微圖及黑色的裁剪框,框內即是裁剪后得到的地熱資源專題文件,點擊“開始裁剪”,當轉動的小時鐘停止后,點擊“退出”。 此時裁剪后的江蘇省1 ∶20 萬基巖地質圖“20 萬基巖.MPJ”及地熱資源專題要素的占、線、面文件全部自動存入了子文件夾“裁剪文件夾”中。 應該注意的是,這些文件的比例尺是1 ∶20 萬的,必須再變換成1 ∶25 的文件,才能和1 ∶25 地理底圖進行套合。

(7)整圖變換的再次應用。 打開MapGIS 應用程序,進入圖形處理的輸入編輯模塊。 打開地熱地質圖文件夾中的“裁剪文件夾”,雙擊“20 萬基巖.MPJ”這時在圖形編輯窗口顯示的是裁剪后的“20 萬基巖.MPJ”。 將在左側文件分布欄所有地熱資源專題文件全部勾先成可編輯狀態,點擊其他→整圖變換,在圖形變換對話框,勾先點變換、線變換、面變換,在參數輸入欄,把比例參數X、比例參數Y 分別填入0.8→確定。 即可得到1 ∶25 的所有地熱地質要素的專題文件,包括基巖地質.wp、基巖地質.wt、基巖地質.wl、Q+N 等厚線.wl、Q+N 等厚線注記點.wt,鉆孔及注記點.wt 文件(見圖4)。

圖4 “圖形變換”參數輸入窗口

如這些文件的名稱和源文件1 ∶20 萬基巖地質圖中的名稱相同,在資源管理器中直接將這些名稱改為25 萬基巖地質.wp、25 萬基巖地質.wt、25 萬基巖地質.wl、25 萬Q+N 等厚線.wl 文件、25 萬Q+N 等厚線注記點.wt,25 萬鉆孔及注記點.wt 文件,以便識別和套合1 ∶25 萬地理底圖時調入(見圖5)。

圖5 文件改名后的“裁剪文件夾”

(8)地熱地質圖的套合。 打開MapGIS 應用程序,進入圖形處理的輸入編輯模塊。 雙擊打開“25 萬地熱地質圖”文件夾中的工程文件“25 萬地理.MPJ”在左側工程文件欄空白處點擊右鍵,點擊“添加項目”,找到“裁剪文件夾”中的1 ∶25 的所有地熱資源專題文件。點擊其中一個文件后,點擊ctrl+A,選定全部文件,點擊“打開”,將所有文件添加至窗口左側的文件欄中。 這樣就完成了地熱地質圖的套合。

制作專題地圖時,文件夾管理和工作環境的設置也是十分重要的,將目標文件和源文件放在同一個文件夾中,可以方便調用各種源文件中的圖元文件;“裁剪文件夾”是過渡性的文件夾,可以在此直接進行整圖變換的操作,操作后得到的文件,可采用“另存為”的方式,直接換名存入相對應的目標文件夾中。 在專題地圖套合完成后,將“裁剪文件夾”中所有文件刪除。 開始下一幅專題地圖的制作。

2 開發利用現狀圖的制作

開發利用現狀圖是表達單一信息的圖件,因為承載的信息量少,故制作成1 ∶50 萬圖幅。 以地熱井為例,通過資料收集和野外調查,形成了諸如地熱井的編號、地理坐標、深度、開采量、水溫、水質以及使用狀況等基本數據的EXCL 數據表格。 通過MapGIS 應用程序的“投影變換”模塊,形成地熱井.WT 文件,存放至“50 萬開發利用現狀圖”文件夾中,與1 ∶50 萬地理底圖實現套合。 具體方法如下。

(1)將EXCL 數據格式轉換成TXT 文本格式,打開揚州鉆孔統計表.EXCL,點擊文件→另存為→其他格式→輸入文件名為“鉆孔統計表”選擇“保存類型T”為“文本文件(制表符分隔)”點擊“保存”。 從而生成了鉆孔統計表.TXT 文件。

(2)投影變換,生成25 萬點文件地熱井.wt。 打開MapGIS 應用程序,進入實用服務的投影變換模塊,顯示‘MAPGIS 投影變換系統-無標題’操作窗口,點擊投影轉換,選擇U 用戶文件投影轉換,出現“用戶數據點文件投影轉換”對話窗口[2]。 點擊“打開文件”,找到鉆孔統計表.TXT 文件,并打開(見圖6)。

圖6 “用戶數據點文件投影轉換”對話窗口

首先指定數據的起始位置(MapGIS 讀取地熱井.TXT 文件的起始位置),然后設置投影參數,分別輸入用戶投影參數和結果投影參數。 用戶投影參數是地熱井.TXT 文件中坐標數據的投影參數。 結果投影參數是所要生成地熱井.wt.的投影參數(1 ∶50 地理底圖的投影參數),點擊“確定”(見圖7)。

圖7 “設置分隔符號”對話窗口

此時又回到“用戶數據點文件投影轉換”對話窗口,在“設置用戶文件選項”選擇“按指定分隔符”,設置分隔符號,勾先分隔符號TAB,空格,屬性名稱所在行選擇第一行(圖7)。

點擊“確定”按鈕,此時又回到“用戶數據點文件投影轉換”對話窗口,點擊“點圖元參數”按鈕,在“修改缺省點參數”窗口輸入相應的子圖號、子圖高度、子圖寬度、子圖顏色(見圖8)。

圖8 “修改缺省點參數”對話窗口

點擊“確定”→“投影變換”→“確定”,將出現如下“無標題”窗口,窗口中呈現的黑三角點即為投影變換得到的鉆孔圖形(見圖9)。

圖9 投影變換得到的鉆孔

點擊文件→另存為,將noname.wt 另存為50 萬鉆孔.wt。 即實現了文字、表格信息向圖形的轉換。 由于在“設置分隔符號”勾選了屬性名稱所在行,諸如某個地熱井的編號、地理坐標、深度、開采量、水溫、水質以及使用狀況,只要選中該地井,并點擊右鍵,即可輕松查詢。

同理,地源熱泵項目、可控源測量剖面、重力測量剖面、大地熱流測量點等含有點的位置和其他相關信息的EXCL 數據表格,也能通過投影變換模塊實現向圖形的轉換。 MapGIS 軟件廣泛適用于地質行業,而投影變換功能可謂該軟件的精華,靈活廣泛的運用該功能可以最大程度地節省工作時間,提高地質圖的精確度,是制圖人員必須掌握的實用技能[2]。

3 地溫等值線圖

等值線圖作為地質數據模擬中一種重要的二維表示方法, 它把數據以圖像的方式表示出來, 還能夠求出圖中任意點的數據, 使觀察人員能夠更加容易地獲取數據中的信息,更加直觀地看到計算機模擬的結果。 一個完整的等值線系統主要包括等值線的生成、等值線的光滑、等值線的填充和等值線的標注等[3]。 地溫等值線圖要求在圖上表達地溫場的變化特征,信息單一,在精度要求不是很高的情況下,也可制作成1 ∶50 萬圖幅。 由1 ∶50萬的地理底圖和1 ∶50 萬的地溫要素套合而成。

以1 500 米地溫等值線圖為例,通過搜集資料,形成了包括地熱井的地理位置、1 500 深度地溫基本數據的EXCL 數據表格,點擊文件→另存為→其他格式→輸入文件名為“1 500 地溫等值線”。 選擇“保存類型T”為“文本文件(制表符分隔)”點擊“保存”。 從而生成了1 500 地溫等值線.TXT 文件。

(1) 打開MapGIS 應用程序,進入空間分析的“DTM 分析”模塊。 進入“MapGIS 數字地面模型子系統→三角剖分顯示窗口1”對話窗口,點擊“Grd 模型”,在下拉菜單點擊“離散數據網格化”,進入“選擇讀入高程文件”,在文件名選擇框中,找到1500 地溫等值線.TXT 文件,點擊“打開”,進入“離散數據網格化…”[3],點擊“文件換名”,輸入文件名1 500.Grd,“網格化方法M”選擇“距離冪函數反比加權網化”,點擊“確定”,回到“MapGIS 數字地面模型子系統-三角剖分顯示窗口1”對話窗口點擊“Grd 模型”,勾先“等值線套區”“等值線光滑處理”,點擊“確定”,在“制圖幅面”選擇“數據投影變換”,輸入正確的源數據投影參數和結果數據投影參數(1 ∶50 萬地理底圖的投影參數)。 點擊“確定”,又回到“設置等值線參數”對話框,點擊“等值層值”,進入“等值線層設定對話框”,設置合理的段起始值,段終止值,步長值,及起始色及終止色,點擊“確定”。 再點擊“注記參數”,進入“等值線注記參數設定對話框”,選擇合適的注記格式和注記字體,點擊“確定”。在“圖形繪制顯示窗口”形成了含有點、線、面圖形文件的平面等值線圖(見圖10)。

圖10 圖形繪制顯示窗口

在關閉窗口時,按提示這些文件保存為1 500 米溫度.wt、1 500 米溫度.wl、1 500 米溫度.wp。

雙擊1 ∶50 萬地理底圖中的工程文件“50 萬地理.MPJ”在左側工程文件欄空白處點擊右鍵,點擊“添加項目”,找到1 500 米溫度.wt、1 500 米溫度.wl、1 500米溫度.wp,點擊“打開”,將這3 個文件添加至窗口左側的文件欄中。 在文件欄空白處,點擊右鍵→另存工程→輸入1 500 米地溫.mpj。 這樣就完成了1 500 m地溫等值線圖的套合(見圖11)。

圖11 1 500 m 地溫等值線圖的套合示意

4 結語

專題地圖是表達專題信息的重要手段。 熟練掌握MapGIS 實用服務的“投影變換”模塊和MapGIS 空間分析的“DTM 分析”模塊的工作原理和操作方法,可以將EXCL 數據表格中地熱資源專題點的位置和其他相關信息的數據轉換成專題地圖中的點、線、面圖元要素,可以很大程度的提升專題地圖的精度和制度速度,并可隨時查詢這些要素的基本信息。 在數據量很大,專題圖件多的時候,更能體現出上述制圖方法的優越性。