數(shù)字化技術(shù)在野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)填圖教學(xué)中的應(yīng)用

東北石油大學(xué)　袁紅旗　張景軍　柳成志　施尚明

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數(shù)字化技術(shù)在野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)填圖教學(xué)中的應(yīng)用

東北石油大學(xué)袁紅旗張景軍柳成志施尚明

數(shù)字國土工程對(duì)我國數(shù)字化地質(zhì)考察發(fā)展帶來強(qiáng)烈的沖擊與推動(dòng)作用，增加了對(duì)地質(zhì)專業(yè)人才的需求量。本文對(duì)數(shù)字化技術(shù)在野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)填圖中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以傳統(tǒng)地質(zhì)填圖方法中存在的不足作為切入點(diǎn)，通過前期準(zhǔn)備、野外實(shí)踐到室內(nèi)資料整理三個(gè)階段總結(jié)RGMAP數(shù)字填圖系統(tǒng)在野外地質(zhì)實(shí)習(xí)過程中的應(yīng)用技術(shù)，為地質(zhì)專業(yè)大學(xué)生地質(zhì)野外實(shí)習(xí)填圖數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用提供技術(shù)參考。

數(shù)字化技術(shù) 野外考察 地質(zhì)填圖

在現(xiàn)有的地質(zhì)工作環(huán)節(jié)中，地質(zhì)填圖作為地質(zhì)工作的前期環(huán)節(jié)，其技術(shù)與方法是地質(zhì)類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)技能。隨著信息化發(fā)展，數(shù)字地圖、數(shù)字國土等地學(xué)戰(zhàn)略逐漸開發(fā)與啟動(dòng)，對(duì)我國的地質(zhì)填圖在內(nèi)容、方法以及技術(shù)等角度提出更高要求。傳統(tǒng)地質(zhì)填圖通過對(duì)野外地質(zhì)路線進(jìn)行多次觀察與統(tǒng)計(jì)，將所得資料記錄在紙質(zhì)載體中，采用手繪的方法將地質(zhì)觀測點(diǎn)、界線標(biāo)等繪制在地圖中，在數(shù)據(jù)采集效率、精度、儲(chǔ)存方式、重復(fù)利用性及使用效率等方面存在問題，使地質(zhì)資源信息的使用受到極大束縛。地質(zhì)填圖數(shù)據(jù)采集及數(shù)字化技術(shù)的開發(fā)能實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)信息化目標(biāo)，是當(dāng)前世界技術(shù)大國地質(zhì)填圖工作的發(fā)展趨勢。

一、數(shù)字化填圖技術(shù)

野外實(shí)地考察是地質(zhì)填圖的基礎(chǔ)，通過對(duì)各種地質(zhì)現(xiàn)象與地質(zhì)體的觀測，采用比例尺觀測到的信息繪制到地理基礎(chǔ)底圖上，以此完成地質(zhì)填圖工作。從二十世紀(jì)后期開始，地質(zhì)工作對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)而有力的推動(dòng)作用，在城市、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、軍事、旅游等多個(gè)領(lǐng)域均與地質(zhì)工作產(chǎn)生密不可分的聯(lián)系。基于這種環(huán)境，地質(zhì)信息的需求量開始增加，對(duì)于地質(zhì)信息的精確性逐漸提升，需要多元化的表達(dá)方式滿足信息化時(shí)代的新需求。數(shù)字技術(shù)以“3S”信息技術(shù)為輔助，以地質(zhì)學(xué)科理論作為基礎(chǔ)，以數(shù)字化設(shè)備作為硬件支持，對(duì)野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)數(shù)據(jù)整理以及成圖等流程工作進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化的現(xiàn)代地質(zhì)填圖模式。

二、數(shù)字化技術(shù)在野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)填圖中的應(yīng)用

地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)是我國高校地質(zhì)學(xué)院大二或大三開設(shè)的必修實(shí)踐課程，為使學(xué)生了解區(qū)域地質(zhì)調(diào)查填圖工作與程序，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括基本的野外地質(zhì)考察工作以及相關(guān)的技能及方法?；跀?shù)字化技術(shù)支持，結(jié)合現(xiàn)代地質(zhì)考察實(shí)習(xí)填圖的特點(diǎn)與實(shí)習(xí)目標(biāo)，我們將實(shí)際應(yīng)用分為三個(gè)環(huán)節(jié)：

1. 實(shí)習(xí)的前期準(zhǔn)備。野外實(shí)習(xí)開始前對(duì)學(xué)生進(jìn)行組織動(dòng)員，明確此次實(shí)習(xí)的目標(biāo)與要求，對(duì)實(shí)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行說明，對(duì)參與實(shí)習(xí)的人員進(jìn)行明確分工，對(duì)實(shí)習(xí)當(dāng)中所需的裝備與設(shè)備進(jìn)行檢查。針對(duì)野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)中的數(shù)字化填圖技術(shù)，教師需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)強(qiáng)化培訓(xùn)，通過多種培訓(xùn)模式向?qū)W生傳授數(shù)字化填圖技術(shù)，包括RGMАP數(shù)字填圖系統(tǒng)、數(shù)字剖面測量系統(tǒng)等。技術(shù)及環(huán)境條件允許的情況下，學(xué)生可以通過實(shí)際操作進(jìn)行模擬訓(xùn)練，深化對(duì)數(shù)字化填圖系統(tǒng)程序的認(rèn)識(shí)。

2. 野外考察實(shí)踐。野外地質(zhì)考察實(shí)踐中，教師可以根據(jù)實(shí)習(xí)內(nèi)容與目的將整個(gè)實(shí)踐劃分為三個(gè)階段：

（1）勘踏，對(duì)考察區(qū)域的空間定位、地質(zhì)特點(diǎn)、地層產(chǎn)狀、采樣等地址對(duì)象屬性進(jìn)行觀察與統(tǒng)計(jì)后錄入數(shù)據(jù)庫。指導(dǎo)教師需要詳細(xì)講解地層構(gòu)造，選擇出露條件較好的地質(zhì)點(diǎn)與路線引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察與記錄。勘踏結(jié)束后，為統(tǒng)一地質(zhì)內(nèi)容與填圖術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)建立電子字典庫，減少野外記錄的時(shí)間與錯(cuò)誤，提高記錄質(zhì)量及效率。

（2）測量野外數(shù)字剖面，建立地層標(biāo)準(zhǔn)。在這一階段中，指導(dǎo)教師要盡量讓學(xué)生獨(dú)立完成，掌握地層剖面測量的傳統(tǒng)技術(shù)，利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)地層剖面進(jìn)行再次測量并建立實(shí)習(xí)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)地層。

（3）數(shù)字地質(zhì)填圖。第三階段是野外考察實(shí)踐的重要階段，需要指導(dǎo)教師在不參與的情況下由學(xué)生獨(dú)立完成，注重培養(yǎng)學(xué)生的野外獨(dú)立觀察能力，熟練使用數(shù)字化填圖技術(shù)完成填圖任務(wù)。PRB過程填圖技術(shù)是數(shù)字地質(zhì)填圖的關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)路線觀測野外地質(zhì)路線，將地質(zhì)填圖進(jìn)行數(shù)字化和附屬性添加。P為地質(zhì)點(diǎn)，為對(duì)野外路線所通過的地質(zhì)界線、重要接觸關(guān)系、重要地質(zhì)構(gòu)造等現(xiàn)象進(jìn)行點(diǎn)控制；R為分段路線，為兩個(gè)地質(zhì)觀測點(diǎn)之間的內(nèi)容變化進(jìn)行分段式描述并記錄控制；B為點(diǎn)間界線，為對(duì)兩段ROUTING之間界線進(jìn)行描述并記錄控制。野外PRB過程實(shí)際上就是地質(zhì)相關(guān)信息的空間位置及屬性建庫并錄入的過程，涉及條目繁多，需要在數(shù)據(jù)采集結(jié)束后在室內(nèi)整理完成。掌上機(jī)的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)為桌面填圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)野外PRB進(jìn)行檢查、補(bǔ)充、完善、素描加工程度、對(duì)照入庫、PRB小結(jié)，最終將所有數(shù)據(jù)整理錄入野外手圖庫。

3. 資料整理與成圖。在野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)中，后期資料整理與地質(zhì)成圖是地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)的必要環(huán)節(jié)，學(xué)生將野外觀測到的信息、數(shù)據(jù)等原始資料進(jìn)行整理，通過查閱大量文獻(xiàn)資料及研究成果對(duì)原始資料進(jìn)行整理、分析、歸納，除去感性成分，保留理性分析，對(duì)研究區(qū)域的地質(zhì)客觀規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，形成完整的報(bào)告與圖件。最終形成的圖件包括地質(zhì)剖面圖、綜合柱狀圖、實(shí)際材料圖、地質(zhì)編圖、實(shí)習(xí)報(bào)告。

三、結(jié)束語

數(shù)字化技術(shù)在野外地質(zhì)考察實(shí)習(xí)填圖中的應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)地質(zhì)填圖工作的繁瑣性，提高工作效率及精確度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及數(shù)據(jù)誤差，實(shí)現(xiàn)多源地學(xué)信息整合的最終目標(biāo)，改善傳統(tǒng)地質(zhì)成果表現(xiàn)形式。在現(xiàn)代野外地質(zhì)教學(xué)中，數(shù)字地質(zhì)填圖技術(shù)滿足信息化時(shí)代的教學(xué)要求，能為學(xué)生未來的地質(zhì)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，推動(dòng)我國地質(zhì)勘查工作全面發(fā)展。

［1］張寶一，劉興權(quán)，彭先定.面向地學(xué)學(xué)科的數(shù)字填圖實(shí)踐教學(xué)探索［J］.中國地質(zhì)教育，2012

［2］廖 晴，施小清，朱國榮.南京大學(xué)巢湖區(qū)測實(shí)習(xí)數(shù)字化填圖教學(xué)方法探索［J］.中國地質(zhì)教育，2015

［3］李光云，張 瀛，陳國民.觀音峽背斜構(gòu)造地質(zhì)填圖教學(xué)實(shí)踐與思考［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2014

ISSN2095-6711/Z01-2016-06-00028