Question

数字填图概述

Answer 1

我国开展的数字填图技术研究瞄准野外数据采集技术这一科学技术前沿，进行了原创性研究，从地质调查源头出发，以野外地质数据获取过程的数字化为核心，研究数字地质填图的理论与技术方法，创造性地提出了PRB（Point Routing Boundary）数字填图理论与技术方法。在确定描述粒度、空间粒度和存储粒度的分割技术的基础上，丰富和完善了地质调查与填图野外数据获取技术，使数字填图技术及其方法真正成为了一种通用的技术方法和平台。

数字填图技术（Digital Mapping Technique）：采用嵌入GPS、运行PLAM OS或Win-dows CE、并装入了野外调查数据采集系统和数字地形图的掌上或平板电脑构成野外数据采集器。通过野外数据采集器，直接在野外获取各类数据化的原始地质资料，与相配套的桌面系统一并建立野外调查和室内鉴定、测试等手段形成的原始调查资料数据库，并通过室内资料综合整理，对地质、地理、地球物理、地球化学和遥感等多源地学数据进行综合分析和地质制图，形成地学调查的各类成果数据库（如地质图空间数据库、多媒体地质调查报告等）和通用的数据仓库，实现数字区域地质调查中的数据库共享。

总之，数字填图技术是基于GIS、GPS、RS 技术为一体的区域地质调查野外数据和信息的数字化获取技术及其数字化成果的一体化的组织、一体化的管理、一体化处理和个性化的社会化服务计算机科学技术。

PRB数字填图技术（PRB Digital Mapping Technique）：把野外地质调查观测路线的过程，用实体点——地质点、网链——分段路线、全链或几何拓扑环——点和点间界线的数据模型和组织方式，对野外路线观测的对象及其过程的描述进行定义、分类、聚合和归纳，分层并结构化与非结构化相结合的储存在空间数据库中。相应的数据模型称为PRB数据模型，用PRB组合的关系描述野外路线观测描述的过程称为数字PRB 过程，采用这种PRB过程进行数字填图的技术被称为PRB数字填图技术。

PRB 数据模型（PRB Data Model）：是描述PRB的基本过程、支配PRB 基本过程组合的规则及运用整个PRB 过程的公共机制的数据模型，由10个野外数据采集实体数据模型构成。它们是设计路线、地质点、分段路线、点上和点间界线、GPS点位、样品、化石、产状、素描、照片。PRB数据模型均有描述空间位置和观测内容（结构化与非结构化描述）的三部分组成。每个过程的空间位置数据库解决了地质制图的问题，每个过程的结构化数据库解决调查内容结构的规范化，每个过程的非结构化数据——自由文本开辟了地质思维自由发挥的空间，既能满足计算机处理的需要，又能保证地质工作者取全、取准观测数据和参数。

PRB基本过程（Basic Process of PRB）：由地质点（Point，简写为P）、点间路线（Routing，简写为R）、点上和点间界线（Boundary，简写为B）三个基本过程组成。地质点P过程是指野外路线所通过的地质界线，重要接触关系、重要地质构造，或重要地质现象等进行地质观测点控制的过程。分段路线R 过程是两个地质观测点之间的实际分段路线描述记录的控制过程。该实际路线根据两个地质观测点之间的内容和变化来进行分段描述，该变化可以是两个地质实体的界线、也可以是一个地质实体的内部变化。点间界线B过程是依赖于R的过程。它是对两段R之间的界线来进行分段描述。同R一样，该界线可以是两个地质实体的界线、也可以是一个地质实体的内部变化界线。B过程在室内PRB过程中，是地质连图的重要依据。

PRB基本过程的组合规则（The Rule of Basic PRB Process Combination）：描述了PRB基本过程的组合规则。地质点P过程是PRB 过程的核心，分段路线R 过程、点间界线B过程必须隶属P过程。一个P过程可以有1个至n个R过程，0个至n个B过程。一个R过程可以有0个或1个以上的B 过程。

PRB过程的公共机制（The Public M echanism of PRB Process）：根据数字填图的特点，PRB过程的公共机制由PRB划分、PRB过程字典与PRB过程扩展机制组成。PRB过程划分是描述PRB的划分及过程编码规则；PRB过程字典是PRB过程采用的三种类型字典的规则；PRB 过程扩展机制是描述在PRB 过程的采样过程规则，这些采样过程包括产状、化石、素描、照片、影像、样品的数据采集。

PRB过程基本程式（The Basic Styles of PRB Process）: PRB过程基本程式是由PRB组合而成，是路线地质调查的最小组合单位。它由以下几种最小单元的组合模式：①P适合区域地质调查中的补点工作；②P-R-P,P-（B）-R-（B）-P,P-P组合，适合地质内容中等复杂程度的填图工作；③P-（B1,B2，…）-R-（B1,B2，…）-P组合，适合地质内容复杂程度大的填图工作。

PRB数据操作（The Data Operation of PRB Process）：把PRB野外手图的组织、图幅PRB库创建、野外PRB 手图库组织与管理、PRB 实际材料图数据的综合处理、编稿数字地质图的成图、PRB数据质量检查、PRB库信息检索、PRB地质连图、PRB工作量统计等操作统称为PRB数据操作。

PRB 字典（PRB Dictoinary）：PRB字典是为解决地层、构造、岩性等地质内容分类与描述的规范化、野外数字填图中专门术语的灵活查阅、提高野外数据采集效率而设立的。PRB字典的建立可以减少或避免在地质填图中存在的分类与描述不够规范等问题，为PRB 数据库在更大的范围内有效共享提供了基本保证。野外数据采集系统提供了3种类型PRB字典：PRB过程一般术语字典、PRB过程野外记录结构化描述字典和PRB 过程规范结构化填空补缺式描述字典。

PRB过程一般术语字典（The General Technical Term Dictionary of PRB Process）：也称PRB 过程2级（需二级查询）字典。由填图项目组根据工作区的地质特征，定义词典目录与相应词条。词典目录文件由大类的专业术语构成，词条文件按词典目录的记录为文件名，记录由组成该同典目录的词条组成。电子词典数据文件可用常用的字处理软件（如记事本等）形成。

PRB过程野外记录结构化描述字典（The Sturcture Technical Term Dictionary of PRB Process for Data Collection in Field Geological Mapping）：也称PRB过程l级（直接查询）字典，为保证记全、记准野外地质观测现象，野外数据采集系统采取结构化自由文本描述方式，由填图项目组根据测区的地质特点，自己定义结构化术语词条文件，其数据文件可用常用的字处理软件形成。数据格式与词条文件的建立方法相同。在野外数据采集过程中，使用字典中的术语不须通过二级查找就能获得，故称PRB过程1级字典。

PRB过程规范结构化填空补缺式描述字典（The Filling Structure TechnicalTerm Dictionary of PRB Process）：该字典主要包括对一些填图单位描述的内容，如岩石名称、颜色，厚度等，留有少部分描述，如特殊矿物及其含量变化等，需根据野外实际情况进行填写。该字典的建立有两个优点：一是可以把测区的所有填图单位的基本岩性描述事先建好，以便野外填图作为字典查询，有助于识别野外地质体：二是避免花费大量的时间进行常规的描述，将重点放在观测对象属性特征的描述上。规范结构化填空补缺式描述字典包含的内容为：专门词典目录文件和二级电子词典。专门词典目录文件名可由用户专门命名，避免在词典目录文件中查找，故称1.5级字典。

三级PRB体系（ThreeClasses PRB Framework）：根据工作的阶段和周期，把PRB过程分为三级体系。一级PRB 过程：为两个地质点之间野外路线观测的PRB的最小单元过程，它由以P开始的多个B、R进行的任意组合，是构成二、三级PRB 过程的重要基础；二级PRB过程：为多个PRB的最小单元过程组合成的一条PRB填图路线；三级PRB 过程：把数字地质填图过程规范化为前期PRB过程、PRB初期过程、野外PRB过程、野外驻地PRB过程、室内PRB终结过程、PRB成果提交过程，把上述6个子过程统称为三级PRB过程。

数字剖面系统（Digital Section System）：基于GIS、GPS、RS技术为一体的野外实测剖面数据测量、分层描述、采样数据的获取及其厚度计算、剖面数据的组织与管理、剖面图、柱状图的计算机自动成图系统。

PRB数据质量定量评价（The Evaluation for the Quality of PRB Data）：根据本技术要求和数字填图野外数据采集工作指南，对数字地质填图的PRB 数据库质量进行定量评价。主要评价内容为：工作量完成情况、实际材料图完备程度与精度、地质实体有效控制精度等。

PRB数据流“栈”（Data Flow Stack Model for PRB Process）：根据数字区调数据处理的特点，采用原型库、背景图层、PRB图幅库、野外手图库、实际材料图、采集日备份作为数据流的“栈”，用于不同PRB阶段数据存放、交换和传递。

数据流“栈”是野外路线观测所获得的各种数据，包括从PRB野外手图到PRB图幅库，到PRB实际材料图、到PRB 编稿地质图直至到地质图空间数据库流向的“逻辑渠道”。该“逻辑渠道”为不同阶段数据库的互通、实现区域地质调查全流程的数字一体化提供保证。

数据流“栈”由PRB原型库、背景图层、PRB图幅库、PRB野外手图库、PRB实际材料图、PRB 采集日备份数据目录组成，用于不同PRB阶段数据存放、交换和传递。

在不同PRB 阶段数据存放、交换和传递过程中，采用下列技术来为不同阶段数据模型的继承提供技术支持：①PRB 野外手图库完全继承了 PRB 原型库的数据结构与内容；②PRB 图幅库完全继承了PRB 野外手图库的空间数据结构与内容，而共享PRB 野外手图库非结构化的数据；③PRB实际材料图部分继承了PRB图幅库的空间数据结构，采用线—线，面—线属性自动复制技术实现部分继承；④PRB编稿地质图部分继承了PRB图幅库的空间数据结构，同时采用对半结构化数据的提取技术实现要素类和对象类数据转换的部分继承；⑤基于地质图一体化的描述、组织和存储的数据建模原则，得出了基于PRB数据模型为基础的PRB地质图空间数据库由17个基本要素类、6个对象类、8个综合要素数据集构成，并对实体名称、要素与对象编码、空间数据类型、实体间的关系、主关键字名称、子关键字名称、注释要素类编码、实体属性内容说明进行了定义和说明。