全球产地三维地理信息系统编码标准的研制

全球产地三维地理信息系统编码标准的研制

0建立中国大陆岩石圈构造模型的需要全球地层带（全球地质联系）是在国际岩石圈委员会的推动下于20世纪80年代中期开始实施的一个项目。项目由近200条穿过世界各主要构造带的地学断面所组成。目的是通过编制跨大洋和大陆岩石圈横断面,揭示大洋、大陆边缘,特别是大陆内部的岩石圈结构和演化关系,为资源预测和减轻地质灾害提供科学依据。由我国原地质矿产部、国家地震局、中国科学院和石油天然气总公司等部门共同发起制定了中国地学大断面计划,设计了11条地学断面,组成了一个覆盖中国大陆及海域,穿越不同时代板块缝合带、重要的造山带、金属成矿带、油气盆地和地震活动带的地学断面网。目前已完成其中的10条地学断面①。所有这些地学断面的完成已经在国际地学界引起强烈反响。由于地学大断面研究积累了丰富的地质、地球物理和地球化学等综合资料,为深入研究中国大陆岩石圈结构构造、地球动力学、物质成分以及不同地学断面的对比,有必要在已完成的地学大断面成果的基础上进行系统的总结、分析和综合解释,进而建立中国乃至全球大陆岩石圈的三维结构模型。这种总结、分析、对比和综合解释,需要一种新的、多功能计算机软件平台来支撑,而地理信息系统(GeographicInformationSystem,简称GIS)正满足这种要求。由于地理信息系统具有同时管理空间信息库和属性信息库,以及进行空间分析和解释的特点,它为中国大陆岩石圈地学断面资料的综合解释乃至三维结构研究提供科学平台和基础。尽管目前全球已完成了100多条地学断面,但仍然未见一个信息系统建立的标准。本文作者依据自己在加拿大阿波罗公司TITANGIS1上开发的GeoTransGIS三维地理信息系统,根据《数字化地质图图层及属性文件格式》及《全球地学断面数字化指南》等标准,研制了一套岩石圈地学断面信息系统的编码标准,为建立中国乃至全球岩石圈结构模型的三维地理信息系统设置主题和分层标准。1地震地质综合解释的划分由于每条地学大断面的最后成果包括断面域内宽达100km的1∶100万地质图、重力场图、磁力场图,以及沿着断面的地质剖面图、地球物理解释剖面图、综合解释剖面图和古地磁研究成果图,因此,首先对每条地学断面划分成面状主题:地质(平面和剖面)、构造、重力场、磁力场和综合解释等主题;特征主题包括地理、断面位置、图饰、古地磁和地球物理综合解释等主题。此外,对于全国及全球所有地学断面还有一个全国或者全球地学断面位置示意图主题。对于每个主题,又分别划分成许多不同的层和亚层。在GIS系统中,每个层或亚层均以一个文件的形式存在于数据库中。对于进一步划分为亚层的主题,文件以亚层的形式出现。对于断面域地质主题,首先根据不同大地构造单元划分成不同构造单元层。在每个构造单元中,又划分出不同的岩性亚层。根据地学断面数字化指南的要求,不同时代不同岩性的岩层采用不同的颜色填充,所以,其划分原则为不同颜色划分成为不同的亚层。不同构造单元层中的断裂构造主要分成主断裂亚层和次断裂亚层。主断裂主要为大的构造单元的分区界线,而其它断裂的性质将在属性数据库中予以说明。因为不同的地质体除了用不同的颜色表示外,有时还用不同的符号加以填充,因此,不同构造单元层中存在不同的符号亚层。地理主题共划分成4个图层,它们分别为交通图层、地名图层、地形图层及范围图层。地理主题只存在于100km宽的断面域中。断面位置主题,对于100km宽的断面域,指的是断面相对于条带的位置。而对于剖面图,主要以综合解释剖面为基准,这时它相当于地理主题中的范围层。图饰主题,主要存放如地质构造单元的名称、经纬度等其它特殊图饰。地质剖面主题同断面域地质主题一样,以不同大地构造单元划分成不同构造单元层。在每个构造单元层中,又划分出不同颜色的岩性亚层。不同构造单元层中的断裂构造仍分成主断裂亚层和次断裂亚层。另外还有符号亚层。重力场和磁力场主题,主要根据不同场值以及根据不同大地构造单元划分成不同构造单元场值层。根据地学断面数字化指南的要求,不同场值采用不同指定颜色填充。地球物理解释结果分为7层,分别为地震解释结果层、天然地震分布层、大地电磁解释结果层、重力解释结果层、磁力场解释结果层、地热解释结果层和边界及Moho面层。由于古地磁的特殊性,其单独划分为一个主题层。各种工作方法测点分布主题又可划分成地质采样层、地震爆炸点层、重力测点层、磁力测点层、大地电磁测深测点分布图层、地热测点分布图层和古地磁采样点位层。综合解释剖面主题,首先也是按照不同大地构造单元划分成不同的构造单元层,在每个构造单元层中,又划分出不同的构造亲缘性亚层。根据地学断面综合解释的要求,不同构造亲缘性的地质体采用不同的颜色和符号填充,所以,其划分原则为不同颜色和符号划分成为不同的亚层。同样,不同构造单元层中的断裂构造主要分成主断裂亚层和次断裂亚层。还有符号亚层和图饰层。2地质类、构造类、年龄在GIS中,无论是空间数据,还是属性数据,其编码方法都应遵循:唯一性,即在众多的独立数据的基本单元中,一个单元必须而且只能有一个唯一的代码;特征性原则,即在编码中的每一个码位或码段对描述该单元的数据时,应具有一定的意义,如它的分类、区位、时间及顺序等;灵活性原则,也就是在编码中增加、删除或插入一个或一类单元的编码时,不应影响其余单元的编码或导致整个编码体系的混乱与破坏。据GeoTransGIS要求,层和亚层名称不超过10个字符。鉴于地学断面的全球性,其命名准则为:第一位为区位,由于全球地学断面共分12个区,非洲区用“a”、北美区用“b”、中国—日本区用“c”、南极区用“d”、欧洲区用“e”、北极区用“f”、澳大利亚新西兰区用“g”、南美区用“h”、印度区用“I”、中东区用“j”、东南亚区用“k”和前苏联区用“l”。第二位为断面名称,以英文字母的断面名称第一个字符表示。规则同第一位。例如,用“m”表示“满洲里—绥芬河地学断面”等。“q”表示“青藏高原亚东—格尔木地学断面”。第三位也占一位,为类别位。对于断面域它分别为:“0”表示地质类的层;“1”表示构造类的层;“2”代表重力层;“3”代表磁力层;“4”表示地理类的层;“5”表示范围类的层;“6”代表断面位置类的层;“7”代表图饰层;“8”为古地磁层。而对于剖面资料,第三位表示:“0”剖面地质类的层;“1”构造类的层;“2”重力解释结果层;“3”磁力解释结果层;“4”大地电磁解释结果层;“5”地热解释结果层;“6”天然地震层;“7”地震解释结果层;“8”综合解释结果类的层;“9”范围层;“A”为标识层。第四、五位用两位表示,对于有亚层的,用来表示大地构造单元,以拼音或英文名称的第一个字母或第二个字母表示;对于无亚层的用“00”表示。第六位至第八位共三位,对于地质类,用于表示不同颜色岩性的地质年代,用地学断面图中图例对应的名称字母表示;对于断裂构造类,主断裂用001,次断裂用002表示;对于重力场和磁力场用GGT颜色索引值表示,也就是不同索引值所对应的颜色代表不同的场的幅值。地理类:001为交通图层、002为地名图层、003为地形图层及004为范围图层。而在综合解释剖面上,依据构造亲缘性来取三位中的前两位,如大洋:dy;岛弧:dh;盆地:pd;陆坡:lp;陆台:lt;克拉通:kl;裂谷:lg等。其它的均以000表示。第九位至第十位,保留备用以便进一步扩充。对于综合解释剖面上可以从第八位至第十位用于次一级岩性的描述。对于每一个层中的每一个实体,GeoTransGIS允许不超过127位的编码长度供使用。前8位的编码方式和原则与层的命名方式和原则一致,即:第九位为1位,代表实体的类型。它们分别为点(D)线(L)面(P)第十至第十四位为不同类型实体的序列号位,共占5位。由00001到99999表示。对于综合解释剖面上,序列号位从第十一位开始。3区域地质构造及剖面图上述标准和规则用于已经完成的10条中国地学大断面中并取得较好的效果。这里以青藏高原亚东—格尔木地学断面的主题和层的划分命名和实体的编码为例,来说明利用上述主题和层的划分命名和实体的编码规则:cq代表中日区青藏高原亚东—格尔木地学断面,断面分成6个不同的大地构造单元,它们分别是:nk代表北昆仑地体;sk代表南昆仑地体;bh代表巴颜喀喇地体;qt代表羌塘地体;gn代表冈底斯地体;hm代表南喜马拉雅地体。对于地质剖面,地球物理解释剖面和综合物理解释剖面具体分层和命名分别如下:亚东—格尔木地学断面地质剖面图共分为37层,分别如下:cq0**00b,cq0**00c,cq0**0cp,cq0**00d,cq0**00e,cq0**00j,cq0**j12,cq0**0j2,cq0**j24,cq0**00k,cq0**0k1,cq0**0k2,cq0**0k3,cq0**0ke,cq0**00n,cq0**n12,cq0**00o,cq0**00p,cq0**0p1,cq0**0pt,cq0**pt1,cq0**pt2,cq0**pt3,cq0**0pz,cq0**0p1,cq0**00q,cq0**0q1,cq0**0q2,cq0**q24,cq0**0q4,cq0**00r,cq0**0sd,cq0**00t,cq0**tj1,cq0**t3。以cq0**c为例:c表示中日区,q表示青藏高原,0表示地质,**表示地体名称,00c表示石炭纪。青藏高原亚东—格尔木地学断面地球物理解释剖面按地球物理方法划分为7类,分别为:cq1,cq2,cq3,cq4,cq5,cq6,cq7。以cq4为例:c表示中日区,q表示青藏高原,4表示大地电磁方法。青藏高原亚东—格尔木地学断面综合物理解释剖面图按构造亲缘性与岩性划分为33类,分别为:cq8**dhapc,cq8**dhgnt,cq8**dhmcv,cq8dm**pre,cq8**dqgrs,cq8**dqdre,cq8**dqgde,cq8**dqege,cq8**dqamg,cq8**dqgmg,cq8**dqddq,cq8**klamg,cq8**klgmg,cq8**klxxx,cq8**klggp,cq8**klagp,cq8**klceg,cq8**klcea,cq8**lpmts,cq8**ltmts,cq8**ltpsc,cq8**ltllt,cq8**pdstg,cq8**pdprc,cq8**pdmcm,cq8**pdmfc,cq8**pzgnt,cq8**pzcep,cq8**lgpcv,cq8**lgsar,cq8**lgmct,cq8**lgllg,cq8**dyutm。以cq8**dhgnt为例,c表示中日区,q表示青藏高原,8表示构造亲缘性,**表示地体名,dh表示岛弧,gnt表示次生岛弧近海碎屑岩,此时把备用位用上。又如,对于内