中 国 地 质 大 学
资 源 信 息 系 统
第一章 绪论
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目 录
第二节 地矿数据处理与资源预测评价技术2
第一节 地矿勘查数据采集与管理技术31
第三节 地理信息系统 (GIS)技术3
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The end
Thanks
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第四节 资源图件机助编绘子系统的应用
图形机助编绘和显示技术可以称之为 可视化
（ Visualization） 技术。可视化的研究和应用源于科学研
究中的数据, 大爆炸, 问题，为了能在较短时间内分析更
多的数据并得出满意的结果，研究者非常需要一个具有可
视能力的集成计算环境。普遍认为可视化主要是通过对研
究目标内部机理的观察（ insight）以便更确切地掌握研究
对象的潜在客观性态。可视化包括分子模型、医疗图像、
空间开发、天文观察、计算流体动力学、高能物理、有限
元分析等。科学界和技术界已越来越重视实验研究过程的
可视性，以验证计算结果的正确性。可视化的过程是将检
测或获得到的数据转化成几何量，然后再形成可视的图形
或图像，研究者可以直接观察到计算／仿真，甚至直视的
结果，以揭示更深层的信息。
一、国内外资源图件编绘系统的应用现状及我们的对策
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在发达国家, 可视化已不仅仅是实验室的研究课题,
而是形成了产品, 通过市场这个流通渠道推广应用 。 可
视化在我国虽然起步较晚, 但已引起政府及科学技术界
的高度重视 。 国家在浙江大学, 华中科技大学等重点院
校分别建立了 CAD/CAM重点实验室或 CAD中心,其目的就
是为了推进我国设计领域可视化研究的进程, 提高这一
学科的研究应用水平 。
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可以说, 自有了人类之后就有了设计, 在几千年的历
史中, 设计从直觉的, 经验的思维开始, 逐渐发展成为
今天的集实验研究, 计算分析和精细制图为一体的技术,
可以预见整个设计过程的可视化将是未来设计的模式 。
虽然我们现在还无法想象每一个设计进程可视化的具体
形式和实现方法, 但是, 随着计算机性能神话般的升级
及其技术奇迹般的提高, 这个过程将很快明朗, 并必将
为设计师所认识和熟悉 。
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应用计算机图形技术来编制和显示资源勘查与开发
图件，既能保证质量、减少编图、制图和修编的工序和
时间，还可以实现图形数据共享，方便图形的存贮、保
管和使用（吴冲龙等,1991）。西方发达国家经多年的
探索，到 80年代中期，都在不同程度上实现计算机辅助
编制和出版正式地矿图件（姜作勤等,1991）。
英国地调所（ BGS）的数字制图生产工序，已
试验定型并形成常规生产流程，他们的 l,5万,1,25
万和 1,62,5万的高质量彩色地质图件的再生产）都采
用了数字技术。
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美国地调所（ USGS）利用计算机来设计和准备产品，
也已成为日常编图过程的一部分。他们采用栅格扫描方式
进行数字化、人机交互方式进行修编和矢量化，再用激光
绘图仪生成高精度分色图胶片，然后印刷，成功地翻版了
旧的测量地图。整个过程从传统手工方法需几个月减少到
几个小时。 80年代中期,USGS又在微机上开发了辅助编图
软件，赋予了图形数字化、编辑、修改、质量控制、转换
比例尺和投影方式等项功能。
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加拿大安大略省地调所在 80年代末期，初步实现
了从野外画草图到出版彩色图件的填图全过程计算机
化，并于 1989年出版了第一幅数字彩色地质图。
法国地质矿产资源局（ BRGM）也利用计算
机辅助编图系统和彩色印刷系统出版了 1,5万区调正
式图件。
目前，发达国家的计算机辅助编图技术已经
从研究转入实际应用，从对旧的修编与再版，发展到
在实际填（编）图项目中的一次性成图。
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澳大利亚地调局（ AGSO）从 1990年开始的第二代全
国地质填图计划的全部项目，都采用了计算机辅助编图
技术。他们制定了野外数据采集的各种标准和工作流程，
采用手持式全球定位系统（ GPS）确定采样和观测点位
置，使用数据采集器进行数据采集，再利用 Oracle，建
立各类数据库，然后用 ARC/INFO系统进行数据综合、叠
加、交互式编辑修改。最后用激光照排机生成分色加网
胶片，再制版印刷。
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我国资源勘查图件计算机辅助编制技术的研究开始于 80
年代初期，到 80年代末期已基本上实现了除彩色地形地质图
之外的各种二维勘查图件的计算机辅助编绘。但由于各单位
分散开发，缺乏统一的标准只能谁开发谁应用，难于推广，
而且多数编绘系统缺乏数据库支持，使用较为不便。三维勘
查图件的计算机辅助设计技术，至今仍处于研究、试验状态。
我国彩色地质图的计算机辅助出版系统的研究、开发开始于
80年代未，目前中国地质大学已经开发出具国际先进水平的
软件系统（ MapCAD及 MapGIS），并且开始被用于旧的地质图
修编、存贮工作中。各部委地矿部门采用 MapCAD系统完成了
一系列 1,100万,1,200万,1,400万的全国地质图、矿产
图和水文地质图等的制图任务。目前，又开始被应用于 1：
20万和 1,5万区域彩色地质图的存储、修编和印制。至于彩
色区域地质图一次性生成的计算机辅助设计，国内外尚无成
熟的软件系统进入市场。
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计算机多维图示技术的迅速发展及其在地质模
型研究中的应用，是最近几年的事情。借助三维乃
至四维图示技术，能将庞杂的地质数据形象化、立
体化、动态化，大大地提高了它们可视性和推断解
释的准确性（ Mark,1992； Bruce,1996）。目前
国外三维数字地理模型静态图示软件已经商品化，
三维的多边形域柱状图编绘技术趋于成熟，任意形
状的复杂地质模型立体图示技术也已经取得了重大
进展。多维图示技术与数据库,GIS、地矿勘查数
据分析及地质过程模拟技术相结合，产生了计算机
地质动画技术。
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只要所占有的地质矿产资料数据充分、分析模
型可靠，便可以跨越时空，按照各种地质现象发生
的, 时序,,形象地再现地质体和地质作用的发生、
发展历程。通过它，地质工作者能够, 透视, 地下
地质体，直观地理解地质作用、成矿作用和地质灾
害的发生发展过程，动态地监视滑坡、塌陷等地质
灾害和地下水的变化。这种地质模型的多维动态图
示技术，也称为, 图形诊断技术,,已经开始用于
油气藏描述、盆地模拟和工程基础岩体描述。
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概括起来，资源图件机助编制技术的发展有 三个主
要方向,
一是在二维发展较为成熟的情况下，需与三维图示技术
结合，实现地质数据资料的立体表现；
二是把人机交互方式和人工智能方式结合起来。 其中的
人工智能式编图，是当前欧美地图制图专家和地矿勘查
图件制图专家研究的重要课题；其目的是编图过程走向
自动化，在图形生成、处理和输出等几个环节，需借鉴
相关学科的最新发展成果，引进参数化设计方法、图形
自动综合等技术，使得系统在专业建模、几何建模和图
形修编等方面变得更加灵活方便。
三是系统走向集成化,以前数据库系统和编图系统由于
采用了不同的基础平台而变得相对独立，因此 GIS系统
的发展方向引起了大家的重视。
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现在我国资源图件机助编绘系统应用得不够广泛和
深入, 其中一个最重要的原因是我们缺乏大量的 既懂资
源勘探与开发专业知识又懂计算机科学技术知识的复合
型专门人才 。 实践也证明了这一点 。 我们认为, 一个合
格的资源图件机助编绘系统的开发者应具有如下几个方
面的知识和技术：
① 资源信息系统的设计理论和技术；
② 计算机图形学的基本原理；
③ 地质制图学的基本原理；
④ 典型 CAD系统的开发技术；
⑤ 计算机高级语言编程方法, 具有多样化的特点；
⑥ 相关专业的资源勘查和地质理论知识；
⑦ 数据库的基本原理和技术 。
当然, 资源图件机助编绘系统的应用者也应具有上述几
个方面的基本知识 。
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基础图形系统的选择是关系到二次开发工作能否方便开
展和开发成果能否顺利推广应用的重要问题。下面将介
绍三种目前国内外最流行微机通用绘图系统和选择的原
则。
二、基础图形系统的选择
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1.通用绘图软件 AutoCAD简介
(1)主要功能特色
当前在我国流传较广且深受用户欢迎的一种通用
的 CAD软件是 AutoCAD,它是美国 AutoDesk公司于 1982
年推出的, 版本不断更新, 现已发展到第 15版 。
AutoCAD的坐标系统是基于向量浮点运算的坐标系统,
它采用浮点算法, 精度可达 1015× 1015以上 。 从软件
功能上看, 它提供了一组输入基本图形元以构成各种
图形的命令, 如直线, 圆, 圆弧, 线条, 文字等等；
它还提供了一些可供修改, 编辑图形的命令, 如擦除,
移动, 缩放, 拷贝等, 还有可以测试某些参数如面积,
周长等命令 。
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它还可以用不同层次、不同颜色的线型和字型，在
同一画面上形成二维平面图形及三维立体图形，最后可
用一条简单的命令将在屏幕上画好的图形，用不同比例
在绘图机或图形打印机上绘出整齐、美观、正规的图件。
它还具有菜单功能和制作各种用户图库的功能，特别值
得一提的是，它可以与高级语言对话，可运行 DOS的内部
和外部命令，还配置了可供用户编程的 AutoLISP语言及
与 C++语言的接口，用户可以随意进行二次开发以扩充
AutoCAD软件包的功能，使其运用更加灵活方便。
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(2)AutoCAD的多层次二次开发工具
AutoCAD的二次开发体系包括其内部三代开发环境和外
部应用程序开发, 如图所示 。 其中包括：
① 第一代开发环境：内嵌的解释执行且交互性好的
AutoLISP语言；
② 第二代开发环境：基于 C语言的 ADS/ADSRX结构化的
面向过程的开发工具；
③ 第三代开发环境：基于 C++的 ObjectARX面向对象的
开发工具及可编译的 Visual AutoLISP开发工具；
④ 基于 ActiveX Automation的面向对象的解释型开发
工具；
⑤ 基于 Script文件和 DXF文件的开发接口；
⑥ 基于 DDE的进程通讯 （ IPC） 开发接口 。
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A D S R X
A ut oL I SP 解释 / 转换层
A ut o C A D
A ct i v eX
接口
O bj ect A R X 程序
统一的地址空间
直接调用
A ut oL I SP 程序 A D S 程序
基于
A ct i v eX 的
程序
基于
D D E 的
程序
V i sual L I SP
内部
转换
解释 IP C
IP C
IP C
Scri pt 文件
系统读入执行
AutoCAD的多层次二次开发工具 (1999)
Multilevel quadratic development tools of AutoCAD
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需要指出的在各种开发工具中,ObjectARX是目前运
行效率最高、能力最强的一种，但对开发者的要求也最高。
ActiveX Automation接口则是一种比较容易上手的开发
工具。
利用基于进程通讯的 ActiveX Automation开发技术
的好处在于：
①开发语言多样化 在支持此技术的各种语言和开发
环境中,可以选择自己最熟悉的语言进行开发,例如
Visual BASIC,Visual C++以及 Visual FoxPro等等。
②程序编制自由 用此方法编制程序不必在给定的二
次开发环境中受到语言和接口的约束，而可用自己的风格
自由编写，开发效率高。
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③可充分利用已有资源 以 AutoCAD为对象的开发程
序，既可直接调用任何 AutoLISP命令，又可直接调用其
它方法程序开发的命令。同时原有的计算分析等模块可
重复利用。
④可移植性强 此方法开发的程序有较强的可移植
性，当主服务软件的版本升级时，一般只需做少量改动
或不作任何改动。
⑤系统安全性好 与 AutoLISP等程序相比，系统的
安全性更易于保证，也可进行加密。
⑥效率较高 与 DDE方式相比，用 ActiveX访问
AutoCAD编程更简单，效率高而性能佳。
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2.著名的 MicroStation计算机辅助绘图系统
（ 1） 概况及基本功能特色
MicroStation是著名的美国 Intergraph的 CAD软件
产品 。 随着计算机软件标准化进程的加快, CAD系统的
共性也越来越明显 。 同样, MicroStation与 AutoCAD无
论是在功能还是用户界面上都具有很多相似之处 。 因此,
这里仅仅列出 MicroStation较之 AutoCAD更具特点的几
个方面, 以展现该软件的风采 。
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MicroStation 的 前 身 是 IGDS （ Interactive
Graphics Design System） 。 IGDS是 Intergraph公司
研制的大型 CAD系统, 主要运行于以 VAX为主机的工作
站上 。 IGDS是个交互式图形设计系统 。 IGDS的特征是
以一个 32位的数据库为基础, 在三维空间中, 每一维
都具有超过 4 O亿个可寻址的分辨率 。 用 IGDS提供的图
形符号菜单和用户命令可以构造任意类型的图形元素 。
图形编辑程序可以对图形元素实施移动, 旋转, 缩放
以及自动标注尺寸等操作 。 用户可以自己定义新的图
形符号甚至操作命令 。 IGDS允许用户建立和存储多达
63个独立层次的工程图纸或地图, 还可以访问一个工
程设计中多达 189层的附加层次, 并调用这些层次以帮
助设计和绘图 。 IGDS虽然没有提供专用的程序设计语
言, 但是为很多高级程序设计语言留有接口 。 它通过
类似于高级程序设计语言的用户命令来联接 FORTRAN和
PASCAL。
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9O年代后, 由于微机性能神话般的升级, 微机 CAD
所潜在的巨大市场始被发掘并日益受到重视 。 迫于这
种形势, Intergraph公司遂将 IGDS微型化后移植到微
机上, 命名为 MicroStation。 现在的 MicroStation
已能在各种软硬件平台上运行, 如 DOS,Windows、
Windows NT,Macintosh及 SUN Sparc,HP RS600O、
Intergraph CLIX等 。
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以 5,O版的 MicroStation为例, 其主要特点是：
● 全面, 完善的图形式用户界面
虽然 AutoCAD在 12版之后也提供了图形式用户界面
（ GUI—Graphic User Interface ）, 但是,
MicroStation的图形式用户界面更加全面和完善 。
AutoCAD 12.O的 GUI仅仅列出 36个常用的绘图功能, 而
MicroStation则通过主工具板 （ Main Pallettes） 和子
工具板以图形方式向用户展现几乎所有的绘图功能 。
AutoCAD R14.O的图形用户界面较之 12.O有很大改进, 类
似于 MicroStation。
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● 工业标准的数据格式
对于图形设计文件, MicroStation无需通过任何中
介转换而实现下列图形数据格式的互换 。 这些图形数据
格式是,DWG,DXF,IGES和 CGM。
对于数据文件, MicroStation可以直接从 dBASE
Ⅲ/Ⅳ, Foxbase,Oracle等数据库中读取数据作为参数
供图形设计使用 。
Windows版本的 Micrastation还可以利用剪贴板功
能从 Windows的某个应用程序中拷贝或粘贴数据 。 这一动
态数据交换特性使得应用开发者不仅可以在图形设计文
件中粘贴数据而且还可以增加语音注释 。
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● 强的光栅文件处理能力
MicroStation除了能观察并绘制全部 Intergraph
支持的光栅文件 （ BUMP,COT,RGB和 RLE） 外, 还可以
接受其它格式的光栅文件, 如 IMG,JPEG,JFIF,TIFF、
PCX,GIF,Targa, Sun Raster和 Windows的 BMP文件 。
利用 Raster文件转换实用程序还可以方便且有效地将
上述文件转换成更为通用的光栅文件, 如 PICT、
PostScript和 WordPerfect WPG格式 。
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● 智能式图形关联
AutoCAD中有一个的图形关联方法, 那是需要将
重复使用于绘图中的某些图形元素定义成, 块,
（ block）, 如果要利用修改过的, 块, 来替换图形中
的所有, 块, 的话, 必须用 insert命令来实现, 命令
格式为,insert＜块名＞＝＜回车＞ ^C。 新版本在这
方面有了改进和提高 。
MicroStation则是通过定义图形的关联关系, 当
某个图形元件修改或更新之后, 与之关联的图形自动
更新, 因此, 智能, 化程度更高 。
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● 可以引用更广泛的字体
MicroStation不仅支持自己和 Intergraph IGDS的
各种字体, 而且可以安装并引用 AutoCAD,Postscript、
Type 1,TrueType等格式的字体, 因此, MicroStation
能安装并引用的字体数目实际上是无限的 。 其中对汉字的
处理目前还不是十分方便 。
●, 在线, 式例子文件使用户能更快, 更正确地掌握
MicroStation
“在线, 式帮助是很多软件都提供的功能, 然而, 大
部分软件的帮助只显示命令的格式和功能, 极少有例子 。
MicroStation的例子文件则非常丰富而且实用 。
● 为 AutoCAD用户提供移植工具
AutoCAD无疑是微 机上使用最广 泛的 CAD软件,
Intergraph当然想到了这一点, 因此 MicroStation提供
了一套移植工具, 使得用户在这两个系统上所作的应用开
发均可以互相移植 。 移植包括图形文件, 字体, 线型, 块
及其属性等 。
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(2)开发语言,MDL程序设计语言
作为通用的图形软件, MicroStation可以直接用于
绘制图形；然而它又是一个 CAD支撑软件, 因而, 又可以
在 MicroStation 上开发 CAD 应 用 软 件 。 MDL
（ MicroStation Development Language） 正是用于应用
软件开发的程序设计语言 。
MDL属于伪编译类型的 C语言, 它具有完善的 Motif菜
单制作功能和强有力的图形函数 。 MDL语言的语法与标准 C
的语法完全相同 。 MDL 5OO多个函数中的大部分与 ANSI C
语言的标准函数完全兼容, 因此为应用开发提供了一个良
好的工具 。 用 MDL 开 发 的 应 用 软 件 可 以 很 容 易 从
MicroStation平台移植到别的平台上, 实际上, 在许多
情况下只需要将原文件传送到目标开发平台上, 再重新编
译, 生成可执行文件即可完成移植 。
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3.国产的绘图与地理信息系统软件系统 MapGIS
(1)功能特色
MapGIS微机地理信息系统是中国地质大学 (武汉 ）
信息工程学院开发的工具型地理信息系统软件, 它是一个
集当代先进的图形, 图像, 地质, 地理, 遥感, 测绘, 人
工智能, 计算机科学等于一体的高效全汉字大型智能软件
系统, 是集地图输入, 数据库管理及空间数据分析为一体
的空间信息系统, 为管理与决策提供现代化的先进工具 。
MapGIS的前身是 MapCAD,是从矢量图形处理逐步发展起
来的, 最大的功能特点是对图形的输入, 编辑处理, 管理
和输出 (印刷出版 )的能力很强, 尤其对彩色地图的面色处
理方便, 全中文化的操作方式适合于我国的用户 。
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多年来,MAPGIS已经从 4.0,5.0发展到如今的 6.0版
本。 6.0版本继承了以前的界面友好，使用方便等特点，
功能不断增强，同时从原先的 16位版本升级到 32位版
本，支持 Windows 95 和 Windows NT操作系统，支持
网络功能和 Internet功能，速度有所提高，性能更加稳
定。 MAPGIS软件系统的功能齐全，性能优良，在微
机上已基本达到国外同类软件在工作站上运行的效果。
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MapGIS软件系统由以下子系统组成：
① 数字化子系统 。 实现空间信息从模拟式到数字式的转
换, 通过手扶跟踪数字化, 输入点, 线和区域的空间位置,
也可通过扫描仪扫描输入, 然后自动或半自动矢量化确定
实体的空间位置,
② 拓扑处理子系统 。 可对图形中的位置结构建立拓扑关
系, 从而使搜区, 检索, 造区更加快速, 方便, 简捷, 并
提供自动, 半自动或手动生成, 检查和校正拓扑关系的工
具,
③ 图形编辑子系统 。 用来编辑, 修改矢量结构的点, 线,
区域的空间位置及其图形属性, 增加或删除点, 线, 区域
边界, 并适时自动校正拓扑关系, 可对图形数据库中的图
形进行编辑, 修改, 检索, 造区等, 从而使输入的图形更
准确,
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④ 数据交换子系统 。 该子系统为 MAPGIS系统与其
他 CAD/CAM软件系统间架设了一道桥梁, 实现了不同
系统间所用数据文件的转换, 从而达到数据共享的目
的,
⑤ 数字高程模型子系统在地质工作中, 对某一工作区
域, 常常要在野外采集大量的单变量值, 如重力异常值,
磁异常值, 金元素含量等, 数字高程模型子系统, 提供
将这些离散数据进行网格化, 插密, 变成覆盖工作区域
的栅格数据的工具,
⑥ 地图数据库管理子系统 。 该子系统是 MapGIS的重
要组成部分, 在数据获取的过程中, 它用于存贮和管理
地图信息；在数据处理的过程中, 它既是资料的提供者,
又可以是处理结果的归宿处；在检索和输出的过程中,
它是形成绘图文件或各类地理 数据文件的数据源,
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⑦ 矢量空间分析子系统提供对地理数据的空间数
据和非空间数据进行分析和查询的能力, 或对这两种
数据进行组合操作的能力, 并以交互工作方式将分析
和查询的工具提供给用户, 特别是系统开发了网络分
析功能, 可对各类网络, 如自来水管网, 煤气管网,
交通网, 电讯网等进行分析与管理,
⑧ 图象分析子系统 。 提供处理和分析图象数据的
能力, 实现了对遥感影象, 航片影象及各种专业图象
进行处理分析,
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⑨ 地图投影变换 。 提供从一种地图投影坐标系统变
换为另一种地图投影坐标系统的手段和方法,
⑩ 报表编辑子系统 。 MapGIS报表编辑子系统是一个
强有力的多用途表处理应用程序, 应用该子系统可以方
便地构造各种类型的表格, 在表格内随意地编排各种文
字信息, 并根据需要打印出来,
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(2)二次开发接口
二次开发提供了从输入, 编辑, 输出, 地图库,
属性库, 投影变换, 图象处理, 网络分析等 API函数库
和动态连接库 。 从开发所用语言看, 目前使用微软的
Visual C++最好, 因为系统就是用 Visual C++编写的 。
这对二次开发者的要求较高 。 系统也在逐步完善提供
Visual Basic语言, Delphi语言及其它开发工具和接
口 。
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表 1 三种著名通用绘图系统功能对比
T a b le 1 Fu n c tion c o n tr a s t o f thr e e f am ou s g e n e r a l g r a ph ic s s ys te m s
项目 \ 系统 Aut o C A D M i c r oS t at i on M ap G I S
开发者 美国 A uto D e s k 公司 美国 Inte r g ra ph 公司 中国地质大学
最新版本及运行平台
A uto C A D 2 00 0 (R 15 )
W ind ow s 9 8/N T,工作站
Mic roSta ti on 5,50
W ind ow s 9 8/N T,工作站
Ma pG IS （ 含 Ma pCA D ） 6,0
W ind ow s 9 8/N T
矢量与栅格数据处理
能处理 D W G, D X F, IG ES
和 C G M 等矢量数据，也能处
理 J PEG, T IFF, P C X, G IF
和 B M P 等栅格数据
能处理 D W G, D X F, IG ES
和 C G M 等矢量数据，也能
处理 J PEG, T IFF, P C X, G IF
和 B M P 等栅格数据
能处理 D X F, E 00 和 C G M
等 矢 量 数 据, 也 能 处 理
J P EG, T IFF, P C X, G IF
和 B M P 等栅格数据
对汉字的处理能力
在 W ind ow s 下直接支持 TTF
字型。以前版本需 SH X 文件
在 W ind ow s 下直接支持 TTF
字型。以前版本需程序开发
在 W ind ow s 下直接支持 TTF
字型。汉字处理能力很强
操作的方便性与准确性 精确方便，界面友好 精确方便，界面友好 方便，符合中国习惯
图形信息交换 D X F 文件的创立者 方便，支持多种格式 支持 D X F, E 00 等格式
线型和区域填充的支持 较好 好 很好
印刷出版 控制方便、精确 功能强 功能强，支持激光胶片
三维图形显示与处理 好，可与 3D S 系统对接 功能强 支持 D EM,透视显示
数字化输入功能 支持数字化板 支持数字化板 支持数字化板和扫描矢量化
二次开发功能
提供多种开发工具，能满足
不同层次用户的需要
提供 MD L 程序设计语言
提供标准开发库，目前以
V C + + 平台最佳
G I S 功能开发 需 A uto C A D Ma p 模块 需 MG E 模块
直接全面支持 G IS 功能，
处理速度快
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4.基础软件平台选择的基本原则
对于资源图件编绘的专业应用来说, 基础软件平
台的选择需要考虑以下几个方面的因素：
(1)硬件平台的普适性, 大型的 CAD软件以前一般
只能在工作站上运行, 随着微机性能的提高, 基于微
机的 CAD软件得到巨大发展 。 而我们的专业应用环境
（ 如地质队 ） 往往只能拥有微型机, 因此要选择基于
微机的 CAD软件, 以便于推广应用 。
(2)软件平台的功能适应性, 各种 CAD软件系统都
拥有自己的功能特色, 在开发应用系统时必须考虑到
相应软件平台的基础功能设置是否具有所需的拓展能
力 。 例如我们通常需要考虑系统在汉字处理, 线型制
作, 花纹填充, 面色处理, 图形数据交换, 数据库连
接和界面设计等几个方面的重要问题 。
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(3)系统二次开发工具的针对性,一般 CAD软件系统都提
供了多种开发接口, 其中有属于程序语言型的, 也有数
据交换型的 。 因此, 我们选择系统时要考虑到自己的开
发能力和开发效率 。 例如, 利用 Visual C++进行系统
开发能力强, 集成度高, 但需要开发者先期投入较多的
精力；用面向过程的语言进行开发 （ 如 AutoLISP） 容易
上手, 交互性好, 但运行效率和计算处理功能不够；用
外部控制语言进行开发 （ 如 Visual Basic） 效率高,
能迅速建立应用系统, 同时集成度和交互性不够好 。 针
对不同的应用和实际情况选用不同层次的开发工具, 能
达到最佳效果 。 当然从总体上来看, 要选择开发能力强,
集成度高, 交互性和通用性好的开发工具, 以利于应用
程序开发的连续性, 适应性和先进性 。
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(4)软件平台的发展持续性,由于软件平台是基础, 所
以也必须考虑基础平台的升级和可持续发展特性 。 具有
较强技术实力的软件开发商, 可以保证软件平台的持续
更新换代, 迅速反映最新的研究成果和计算机的软硬件
发展水平 。
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AutoCAD软件发展迅速稳定, 具有广泛的用户基础,
图形交换文件 DXF成为工业标准, 提供的开发工具全面,
适应性好, 适合于快速建立应用系统, 并可推广应用 。
MicroStation是 CAD软件的, 贵族,, 作风稳健, 科技先
进, 但该软件对中, 小用户市场投入较少, 在微机上的版
本升级不够迅速, 目前在汉字操作还不够完善 。 用户相对
较少 。 MapGIS系统汉字处理十分方便, 作为一个矢量系统,
在线型, 填充花纹及面色处理有特色, 适合于进行彩色地
形地质图等的编制工作, 而系统目前提供的二次开发工具
还不够丰富,相信在不远的将来会有改进 。
应用开发者需根据实际情况, 全面考虑, 包括人员,
资金和设备等多种因素, 以期迅速而有效地建立资源勘查
图件机助编绘系统, 满足工作需要 。
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1,系统建立和应用的几个关键步骤
无论从程序开发还是从系统应用的角度看, 数据
是贯穿整个开发与应用过程的一根红线 。 因此, 我们在
系统开发与应用的过程中需要面对几个关键的处理步骤：
数据的输入, 数据的管理, 数据的分析与计算 以及 结果
数据的显示与输出 等 。 在资源信息系统的框架下, 大量
的复杂的基础数据由数据库子系统负责分类录入和管理,
减轻了编图系统的负担并提高了数据利用价值；而图形
数据的显示和输出由基础图形系统完成；这样编图系统
主要需要考虑如何实现数据的分析与计算, 如何与其它
子系统协调工作 。 具体的工作包括以下几个方面：
三、应用图形系统的建立与应用
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① 与数据库实现连接, 按应用程序所要求的格式方
便地提取数据 。 与数据库连接的方式有两种, 一种是由
数据库应用专题完成数据检索, 交由编图程序处理, 另
一种则由编图应用程序自己通过数据库连接技术 （ 如
ODBC等 ） 直接完成读库和检索操作 。 两种方式各有所长,
要根据具体情况确定, 如前者数据管理检索极为方便,
容易进行复杂的数据提取；而后者编图应用程序开发方
便, 集成度高 。
② 对基础图形系统的系统库进行改造, 以满足专业
应用的需求 。 系统库主要包括线型库, 花纹库, 图例库
和操作工具库等
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③ 对基础图形系统的操作界面进行改造, 以满足
普通专业应用技术人员的需求 。 要求具有, 傻瓜型,
的特点, 这也是利用计算机辅助技术代替传统绘图板
的重要一环 。
④ 进行数据的分类计算, 按规范实现由数据到图
形的转换 。 要求设计相应算法, 高效精确地实现转换,
包括比例转换, 曲线圆滑, 图形优化和显示控制等 。
⑤ 对已有数据进行综合分析和处理, 提取深层次
的图形信息, 努力实现图件计算机全面自动绘制或辅
助绘制 。 这里包括人工智能, 数学地质, 预测评价和
相关专业知识的思想体现及综合应用 。
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⑥ 对已有图件进行综合管理和应用, 如快速查询,
检索和显示等 。 涉及生成图形的前期, 中期和后期管
理, 属于高层应用 。
由于其它几方面的内容较为分散, 本节主要针对
④, ⑤ 两方面的工作重点讲述在实践中会遇到的一些
应用问题 。
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1） 应用概况
按照前面几节所述的设计方法, 可以设计出各种类
型资源勘察与开发专业的钻孔柱状图, 满足实际工作的
需求 。 例如：在煤田地质勘探中需要用到煤田勘探单井
柱状图, 图中有时具有两个以上的柱状和相应的物性曲
线, 有时需要在储量计算平面图上绘制多个煤层小柱状
图；在工程地质勘探中又需要用到工程地质单井柱状图,
其中又根据不同的岩性地区, 分为土层钻孔柱状图和岩
石钻孔柱状图等；类似地, 在区域地质调查的最终成果
图件中包括该地区的综合地层柱状图等 。
2．钻孔柱状图编绘程序的应用
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在实际应用过程中, 一般有以下几个具体步骤,① 从
数据库检索得到所需的原始数据, 并要对数据进行正确性
检查； ② 在应用程序中设置有关重要的图形处理参数, 如
比例尺, 文字字高及图形格式等； ③ 调用基础图形系统生
成并显示图形, 可任意放大缩小观察； ④ 检查生成得图形
是否合格或是否有错, 否则重新生成； ⑤ 最终图形存盘 。
只要程序设计考虑周到, 钻孔柱状图是各种勘查图件
中成图自动化程度最高的一类图件, 已经在实际工作中发
挥了重要作用, 产生了很好的经济效益和社会效益 。
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2） 特殊应用
(1)分栏绘制
有时我们在最终成果图中发现了某些栏目有不恰当
的地方, 声波曲线出现了异常弯曲, 地质描述有较多错
误等, 而图中其它地方已经作了许多改进和修补, 此时
就需要程序提供分栏绘制的功能, 在修订了原始数据后
即可将相应出错的栏目进行重生成, 而不覆盖图中其它
部分 。
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(2)分幅绘制
有的钻孔孔深比较大, 若按照标准比例尺绘制会出现
超长的现象 。 若缩小比例尺, 又会使得图面拥挤, 负载
量过大, 不利于读图和应用 。 为此, 程序需要解决图形
和文字的按给定长度分幅绘制的算法, 同时图形整体格
式的设置也要做相应的调整 。 如下图所示 。
图头
钻孔小结
图头
钻孔小结
图头
钻孔小结
图头 图头
钻孔小结
可分幅为
可分幅为
.,,,,,
.,,,,,
孔柱状图分幅绘制图示
A diagram represents the framing style of a long borehole log
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1） 应用概况
剖面图是地学研究中最常用的图件之一, 用其可方便
地进行地学分析 。 各种具有空间连续分布的现象和对象都
可通过剖面图来显示其某一特定方向上的起伏变化特征和
规律 。 地学研究中常见的剖面图有地形剖面图, 地质剖面
图 （ 如工程地质剖面, 煤田勘探地质剖面和区域地质调查
中的实测剖面等 ）, 油气藏的纵剖面图和横剖面图等 。
3．勘探剖面图编绘程序的应用
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剖面图的特点之一是, 对研究区域中具有典型的和特
殊的现象特征通过若干剖面图有选择地给予显示, 反映它
们的规律和差异 。 例如, 地形剖面图主要反映地面高程的
变化；地质地层剖面图表示地层的分布及其构造特征 。 可
见, 编制剖面图是一项专业性很强的工作, 其专业背景知
识请参阅相关地质学文献 。
在实际应用过程中, 一般也有以下几个具体步骤,①
从数据库检索得到所需的原始数据, 并要对数据进行正确
性检查； ② 在应用程序中设置有关重要的图形处理参数,
如比例尺, 数据文件路径及图形格式等； ③ 调用基础图形
系统生成并显示图形, 可任意放大缩小观察； ④ 若系统图
例库, 花纹库和线型库不能满足要求, 需及时调整和补充；
⑤ 检查生成的图形是否合格或是否有错, 否则重新生成；
⑥ 最终图形存盘 。
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在绘制剖面图的过程中, 有几个突出的问题需要
解决：一是剖面所需钻孔数据的自动搜索问题, 特别
是可视化搜索问题 。 通常由数据库一方进行检索较为
方便, 但其可视化能力弱的缺点也要克服 。 二是钻孔
投影和孔斜校正的问题 。 在剖面上绘制出的钻孔必须
区分出是投影孔还是非投影孔, 才能反映出真实的剖
面环境 。 同样孔斜校正在孔深较大的钻孔绘制中也很
重要, 这方面已有较为成熟的子程序可供调用 。
勘探剖面图的机助编绘自动化程度较高, 特别是
在结构花纹相对简单的工程地质剖面中更为突出 。
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2） 特殊应用
（ 1)岩性盲区的镂空 。 如图
4.38所示, 地矿勘探线剖面上的
钻孔宽度是超比例的, 设 AB为断
层线, E为 AB与钻孔中心线的交
点, CD过 E 点且垂直于钻孔中心
线, 则当有断 层线通过时,
△ ACE和 △ EBD内的岩性实际上是
不知道的, 可称之为岩性盲区 。
历来人们总是凭经验对岩性盲区
的岩芯作出推测, 再填以相应的
花纹 。 在多数情况下, 这样做并
不合理, 不如将其放空 。 为此,
可利用闭合区删除技术, 将其挖
去, 实现过孔断层的正确表示 。
钻遇断层表示法
Expression of drilled
faults
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（ 2)岩层的自动对比连线和岩性花纹的自动填充。在
以第四系近水平地层为主的工程地质剖面图中，系统实
现了岩层的自动对比功能。地层对比、连线和花纹填充
是地质剖面图编绘过程中最为繁琐的工作，其自动功能
的实现具有很大的实用价值。该岩层对比子模块的研制
遵循了以下原则：
①最小误差原则,在自动对比中难免出现错误，本着
减少错误的原则，我们先将第四系岩层按不同岩性组合
进行划分，再在组合内进行自动对比；
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②平等原则,即各钻孔的每一岩层都具有相同参与对
比的机会，实施对比时，两钻孔应相互参照；
③瓦尔特相律,参照瓦尔特相律和根据实际资料总结
的, 相变,,, 粒序, 规律，如粗砂、中砂、细砂或
砾石出现的先后次序或包含关系，来修正对比结果
④松散必平缓原则,第四系松散沉积地层通常未经变
形，在多数情况下不可能太陡，对比中应予以充分考
虑；
⑤厚度兼顾原则,虽然岩性对比在地层对比中是第一
位的，但仍然要考虑地层厚度因素，即除了出现透镜
状岩层外，同一地层的厚度在相邻钻孔中相似。
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由于地质现象的复杂多变, 系统的自动对比功
能只能说是给出了图形的一个基本框架 。 系统开发
者的重要任务是给地质工作者提供一个方便灵活的
图形编辑环境, 例如尖灭点的灵活移动, 花纹的随
意修改和替换等等 。
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1)等值线图的广泛应用
等值线模型具有良好的直观性, 一览性, 信息量大,
符号负载量小等特点 。 在现代科学技术条件下, 根据等
值线地图可以获取大量的信息并进行数学处理, 可以编
制显示被研究现象的空间结构, 变化动态与联系的派生
地图, 为广泛使用机械化与自动化制图手段提供了条件
（ B,A,Ч с р в я к о в, 1996） 。 有两个概念明
显影响等值线地图使用领域的扩大和等值线地图编绘方
法的改进 。 一个叫, 统计面,, 一个叫, 场, 。 依美国
地图学家 A,Robinson的观点, 统计面是在地图上用等
值线表现的现象数量特征分布的, 抽象的, 有条件的面,
而不是实在的面 。
4．等值线图编绘程序的应用
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尽管统计面概念的提出先于地形面、地质学家的
趋势面和经济地理学家的经济趋势，然而后二者以其
严格的几何表达力、直观性和形象性，使等值线图形
更广泛地用于研究各种自然现象和社会经济现象。场
的概念早在物理学中使用，后在数学中得到加强，又
被地球物理学家应用到地图图形显示方面。这些都促
进了等值线制图在现代地学中的发展和应用。连续性
是一切物理场的属性，在以点（站）观测资料为基础
进行地图内插的物理场制图方法中要考虑这一特性。
我们运用这些制图原则编制地学中使用的各种等值线
图，等值线制图可以看作是再现人眼看不到的现象的
分布连续特性的有效手段。
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等值线图在地学领域有着非常广泛的应用 。 例
如地形等值线图能很好地反映出地表高程的变化；
地球化学领域用某种化学元素含量等值线图可以很
清楚地看出研究区内元素分布状况；在地球物理领
域可用等值线图来表示大地电阻的分布或磁场强度
的变化；等等 。
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在实际应用过程中, 一般也有以下几个具体步骤：
① 从数据库检索得到所需的原始数据, 并要对数据
进行正确性检查；
② 在应用程序中设置有关重要的图形处理参数, 如
文字标注, 网格化密度及图形格式等；
③ 处理数据并调用基础图形系统生成并显示图形,
可任意放大缩小观察；
④ 检查生成的图形是否合格或是否有错, 否则重新
生成；
⑤ 最终图形存盘；
⑥ 等值线图往往作为某个综合图件的基本图来
使用, 因此还要能够与研究区平面图方便地叠合 。
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现在, 有许多大型的专业图形系统都包含有等值
线处理模块, 如 ARC/INFO软件包可以连接不规则三
角网绘等值线模块 （ TIN） 。 也有成熟的专用绘等值
线 商 业 软 件, 如 美 国 GOLDEN SOFTWARE 公 司 的
SURFER软件包 。 在利用这些软件为我所用时, 需要
考察其处理方式与处理精度, 并作好系统集成的工
作 。
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经验证明, 等值线的应用要求有一定的条件, 如
要求有足够多的离散的原始资料, 同时等值线制图可
能掩盖了实际上存在着的被研究客体分布上的跳跃性 。
等值线图只适宜在现象分布上具有明显的或荫蔽的连
续性的条件下编制与应用 。 应当考虑到原始信息的区
域分割性和可靠性, 而且被研究的现象分布区域不能
太小 。 若现象的分布有清晰的界线和跳跃, 信息在区
域内的分布相当稀少, 就不宜进行等值线模拟 。 另外
一个问题是不能忘记它在空间, 时间和内容上的有限
性 。 实际上, 一幅地图不能表现被研究现象的空间 —
—时间连续性 。 解决这个问题的办法是编制一组等值
线图, 使它们分别反映其空间, 时间和专题的, 断面,
特征 。
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2)特殊应用
这里把注意力集中在等值线图的可认识性上 。 想
要强调的一个概念是等值线模拟 。 等值线模拟是地图
模拟的一部分, 而地图模拟是指地图模型建立, 分析
与转换的复杂过程, 通过地图模拟可以获得新的知识 。
可将等值线图应用于对复杂地质现象特征的分析与比
较上 。 下面以三角网法绘等值线程序在矿 (岩 )层底板
等高线图中的应用为例, 说明在等值线模拟中数学地
质方法的综合应用 。
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三角网法绘制等值线是模拟人工插值方式进行的,
除了可以满足矿 (岩 )层底板等高线图的精度要求外,
还为建立断层助判系统并实现等高线在断层两侧自动
错开, 提供了可能和方便 。 将三角网法绘制等值线与
断层助判, 等值线错移等技术结合起来, 便可建立一
个完整的矿 (岩 )层底板等高线图编绘程序 。
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（ 1)
在矿 (岩 )层底板等高线图中往往需要插入断层, 我
们在程序中引进了二维散布点趋势分析和趋势剩余分析
方法, 建立了断层助判子系统 。 其方法原理是：
以多重回归分析的理论为基础, 把地质特征的观测
值分解为趋势部分和剩余部分 。 前者用以了解该地质特
征观测值的总体变化规律, 后者用以分析地质特征的局
部异常 。
断层作为一种构造上的局部因素, 在煤, 岩层底板
高程趋势图上, 表现为等值线密集带；而在趋势剩余图
上, 表现为等值线密集带和正负剩余转换带 。 图上有规
律可寻, 因而可为判断断层的走向及规律提供信息 。
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二维散布点趋势分析与剩余值求法所述如下：
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（ 2) 断层助判的实现步骤
① 进行一次趋势面拟合 。 首先将矿 (岩 )层底板高
程看作连续变化量, 并生成连续的底板等 高线图；然
后对底板高程值求一次趋势 。 一般地说, 一次趋势面
拟合度的大小, 能大致反映构造的复杂程度 。 若一次
趋势面的拟合度低于 50％, 说明此区构造较复杂 。
② 绘制趋势异常图及剩余异常图 。 与此同时, 将
岩层露头及钻遇断层的情况也输入图中 。
③ 提取断层信息 。 对几种图所反映的情况进行分
析, 综合, 判别勘探区内断层存在与否, 确定断层分
布及走向 。
④ 将勾画的断层投影到目标底图上 。
⑤ 最后根据断层的分布, 分块生成等值线, 经修
整后输出正式图件 。
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将矿 (岩 )层底板等高线图与地理底图, 矿产勘查块段
图及储量参数图等叠合起来, 便可形成矿产储量计算图 。
下图即是利用本系统的专用程序所编绘的煤层底板等高
线并煤炭储量计算图 。
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资 源 信 息 系 统
第一章 绪论
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目 录
第二节 地矿数据处理与资源预测评价技术2
第一节 地矿勘查数据采集与管理技术31
第三节 地理信息系统 (GIS)技术3
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The end
Thanks
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第四节 资源图件机助编绘子系统的应用
图形机助编绘和显示技术可以称之为 可视化
（ Visualization） 技术。可视化的研究和应用源于科学研
究中的数据, 大爆炸, 问题，为了能在较短时间内分析更
多的数据并得出满意的结果，研究者非常需要一个具有可
视能力的集成计算环境。普遍认为可视化主要是通过对研
究目标内部机理的观察（ insight）以便更确切地掌握研究
对象的潜在客观性态。可视化包括分子模型、医疗图像、
空间开发、天文观察、计算流体动力学、高能物理、有限
元分析等。科学界和技术界已越来越重视实验研究过程的
可视性，以验证计算结果的正确性。可视化的过程是将检
测或获得到的数据转化成几何量，然后再形成可视的图形
或图像，研究者可以直接观察到计算／仿真，甚至直视的
结果，以揭示更深层的信息。
一、国内外资源图件编绘系统的应用现状及我们的对策
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在发达国家, 可视化已不仅仅是实验室的研究课题,
而是形成了产品, 通过市场这个流通渠道推广应用 。 可
视化在我国虽然起步较晚, 但已引起政府及科学技术界
的高度重视 。 国家在浙江大学, 华中科技大学等重点院
校分别建立了 CAD/CAM重点实验室或 CAD中心,其目的就
是为了推进我国设计领域可视化研究的进程, 提高这一
学科的研究应用水平 。
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可以说, 自有了人类之后就有了设计, 在几千年的历
史中, 设计从直觉的, 经验的思维开始, 逐渐发展成为
今天的集实验研究, 计算分析和精细制图为一体的技术,
可以预见整个设计过程的可视化将是未来设计的模式 。
虽然我们现在还无法想象每一个设计进程可视化的具体
形式和实现方法, 但是, 随着计算机性能神话般的升级
及其技术奇迹般的提高, 这个过程将很快明朗, 并必将
为设计师所认识和熟悉 。
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应用计算机图形技术来编制和显示资源勘查与开发
图件，既能保证质量、减少编图、制图和修编的工序和
时间，还可以实现图形数据共享，方便图形的存贮、保
管和使用（吴冲龙等,1991）。西方发达国家经多年的
探索，到 80年代中期，都在不同程度上实现计算机辅助
编制和出版正式地矿图件（姜作勤等,1991）。
英国地调所（ BGS）的数字制图生产工序，已
试验定型并形成常规生产流程，他们的 l,5万,1,25
万和 1,62,5万的高质量彩色地质图件的再生产）都采
用了数字技术。
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美国地调所（ USGS）利用计算机来设计和准备产品，
也已成为日常编图过程的一部分。他们采用栅格扫描方式
进行数字化、人机交互方式进行修编和矢量化，再用激光
绘图仪生成高精度分色图胶片，然后印刷，成功地翻版了
旧的测量地图。整个过程从传统手工方法需几个月减少到
几个小时。 80年代中期,USGS又在微机上开发了辅助编图
软件，赋予了图形数字化、编辑、修改、质量控制、转换
比例尺和投影方式等项功能。
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加拿大安大略省地调所在 80年代末期，初步实现
了从野外画草图到出版彩色图件的填图全过程计算机
化，并于 1989年出版了第一幅数字彩色地质图。
法国地质矿产资源局（ BRGM）也利用计算
机辅助编图系统和彩色印刷系统出版了 1,5万区调正
式图件。
目前，发达国家的计算机辅助编图技术已经
从研究转入实际应用，从对旧的修编与再版，发展到
在实际填（编）图项目中的一次性成图。
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澳大利亚地调局（ AGSO）从 1990年开始的第二代全
国地质填图计划的全部项目，都采用了计算机辅助编图
技术。他们制定了野外数据采集的各种标准和工作流程，
采用手持式全球定位系统（ GPS）确定采样和观测点位
置，使用数据采集器进行数据采集，再利用 Oracle，建
立各类数据库，然后用 ARC/INFO系统进行数据综合、叠
加、交互式编辑修改。最后用激光照排机生成分色加网
胶片，再制版印刷。
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我国资源勘查图件计算机辅助编制技术的研究开始于 80
年代初期，到 80年代末期已基本上实现了除彩色地形地质图
之外的各种二维勘查图件的计算机辅助编绘。但由于各单位
分散开发，缺乏统一的标准只能谁开发谁应用，难于推广，
而且多数编绘系统缺乏数据库支持，使用较为不便。三维勘
查图件的计算机辅助设计技术，至今仍处于研究、试验状态。
我国彩色地质图的计算机辅助出版系统的研究、开发开始于
80年代未，目前中国地质大学已经开发出具国际先进水平的
软件系统（ MapCAD及 MapGIS），并且开始被用于旧的地质图
修编、存贮工作中。各部委地矿部门采用 MapCAD系统完成了
一系列 1,100万,1,200万,1,400万的全国地质图、矿产
图和水文地质图等的制图任务。目前，又开始被应用于 1：
20万和 1,5万区域彩色地质图的存储、修编和印制。至于彩
色区域地质图一次性生成的计算机辅助设计，国内外尚无成
熟的软件系统进入市场。
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计算机多维图示技术的迅速发展及其在地质模
型研究中的应用，是最近几年的事情。借助三维乃
至四维图示技术，能将庞杂的地质数据形象化、立
体化、动态化，大大地提高了它们可视性和推断解
释的准确性（ Mark,1992； Bruce,1996）。目前
国外三维数字地理模型静态图示软件已经商品化，
三维的多边形域柱状图编绘技术趋于成熟，任意形
状的复杂地质模型立体图示技术也已经取得了重大
进展。多维图示技术与数据库,GIS、地矿勘查数
据分析及地质过程模拟技术相结合，产生了计算机
地质动画技术。
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只要所占有的地质矿产资料数据充分、分析模
型可靠，便可以跨越时空，按照各种地质现象发生
的, 时序,,形象地再现地质体和地质作用的发生、
发展历程。通过它，地质工作者能够, 透视, 地下
地质体，直观地理解地质作用、成矿作用和地质灾
害的发生发展过程，动态地监视滑坡、塌陷等地质
灾害和地下水的变化。这种地质模型的多维动态图
示技术，也称为, 图形诊断技术,,已经开始用于
油气藏描述、盆地模拟和工程基础岩体描述。
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概括起来，资源图件机助编制技术的发展有 三个主
要方向,
一是在二维发展较为成熟的情况下，需与三维图示技术
结合，实现地质数据资料的立体表现；
二是把人机交互方式和人工智能方式结合起来。 其中的
人工智能式编图，是当前欧美地图制图专家和地矿勘查
图件制图专家研究的重要课题；其目的是编图过程走向
自动化，在图形生成、处理和输出等几个环节，需借鉴
相关学科的最新发展成果，引进参数化设计方法、图形
自动综合等技术，使得系统在专业建模、几何建模和图
形修编等方面变得更加灵活方便。
三是系统走向集成化,以前数据库系统和编图系统由于
采用了不同的基础平台而变得相对独立，因此 GIS系统
的发展方向引起了大家的重视。
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现在我国资源图件机助编绘系统应用得不够广泛和
深入, 其中一个最重要的原因是我们缺乏大量的 既懂资
源勘探与开发专业知识又懂计算机科学技术知识的复合
型专门人才 。 实践也证明了这一点 。 我们认为, 一个合
格的资源图件机助编绘系统的开发者应具有如下几个方
面的知识和技术：
① 资源信息系统的设计理论和技术；
② 计算机图形学的基本原理；
③ 地质制图学的基本原理；
④ 典型 CAD系统的开发技术；
⑤ 计算机高级语言编程方法, 具有多样化的特点；
⑥ 相关专业的资源勘查和地质理论知识；
⑦ 数据库的基本原理和技术 。
当然, 资源图件机助编绘系统的应用者也应具有上述几
个方面的基本知识 。
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基础图形系统的选择是关系到二次开发工作能否方便开
展和开发成果能否顺利推广应用的重要问题。下面将介
绍三种目前国内外最流行微机通用绘图系统和选择的原
则。
二、基础图形系统的选择
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1.通用绘图软件 AutoCAD简介
(1)主要功能特色
当前在我国流传较广且深受用户欢迎的一种通用
的 CAD软件是 AutoCAD,它是美国 AutoDesk公司于 1982
年推出的, 版本不断更新, 现已发展到第 15版 。
AutoCAD的坐标系统是基于向量浮点运算的坐标系统,
它采用浮点算法, 精度可达 1015× 1015以上 。 从软件
功能上看, 它提供了一组输入基本图形元以构成各种
图形的命令, 如直线, 圆, 圆弧, 线条, 文字等等；
它还提供了一些可供修改, 编辑图形的命令, 如擦除,
移动, 缩放, 拷贝等, 还有可以测试某些参数如面积,
周长等命令 。
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它还可以用不同层次、不同颜色的线型和字型，在
同一画面上形成二维平面图形及三维立体图形，最后可
用一条简单的命令将在屏幕上画好的图形，用不同比例
在绘图机或图形打印机上绘出整齐、美观、正规的图件。
它还具有菜单功能和制作各种用户图库的功能，特别值
得一提的是，它可以与高级语言对话，可运行 DOS的内部
和外部命令，还配置了可供用户编程的 AutoLISP语言及
与 C++语言的接口，用户可以随意进行二次开发以扩充
AutoCAD软件包的功能，使其运用更加灵活方便。
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(2)AutoCAD的多层次二次开发工具
AutoCAD的二次开发体系包括其内部三代开发环境和外
部应用程序开发, 如图所示 。 其中包括：
① 第一代开发环境：内嵌的解释执行且交互性好的
AutoLISP语言；
② 第二代开发环境：基于 C语言的 ADS/ADSRX结构化的
面向过程的开发工具；
③ 第三代开发环境：基于 C++的 ObjectARX面向对象的
开发工具及可编译的 Visual AutoLISP开发工具；
④ 基于 ActiveX Automation的面向对象的解释型开发
工具；
⑤ 基于 Script文件和 DXF文件的开发接口；
⑥ 基于 DDE的进程通讯 （ IPC） 开发接口 。
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A D S R X
A ut oL I SP 解释 / 转换层
A ut o C A D
A ct i v eX
接口
O bj ect A R X 程序
统一的地址空间
直接调用
A ut oL I SP 程序 A D S 程序
基于
A ct i v eX 的
程序
基于
D D E 的
程序
V i sual L I SP
内部
转换
解释 IP C
IP C
IP C
Scri pt 文件
系统读入执行
AutoCAD的多层次二次开发工具 (1999)
Multilevel quadratic development tools of AutoCAD
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需要指出的在各种开发工具中,ObjectARX是目前运
行效率最高、能力最强的一种，但对开发者的要求也最高。
ActiveX Automation接口则是一种比较容易上手的开发
工具。
利用基于进程通讯的 ActiveX Automation开发技术
的好处在于：
①开发语言多样化 在支持此技术的各种语言和开发
环境中,可以选择自己最熟悉的语言进行开发,例如
Visual BASIC,Visual C++以及 Visual FoxPro等等。
②程序编制自由 用此方法编制程序不必在给定的二
次开发环境中受到语言和接口的约束，而可用自己的风格
自由编写，开发效率高。
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③可充分利用已有资源 以 AutoCAD为对象的开发程
序，既可直接调用任何 AutoLISP命令，又可直接调用其
它方法程序开发的命令。同时原有的计算分析等模块可
重复利用。
④可移植性强 此方法开发的程序有较强的可移植
性，当主服务软件的版本升级时，一般只需做少量改动
或不作任何改动。
⑤系统安全性好 与 AutoLISP等程序相比，系统的
安全性更易于保证，也可进行加密。
⑥效率较高 与 DDE方式相比，用 ActiveX访问
AutoCAD编程更简单，效率高而性能佳。
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2.著名的 MicroStation计算机辅助绘图系统
（ 1） 概况及基本功能特色
MicroStation是著名的美国 Intergraph的 CAD软件
产品 。 随着计算机软件标准化进程的加快, CAD系统的
共性也越来越明显 。 同样, MicroStation与 AutoCAD无
论是在功能还是用户界面上都具有很多相似之处 。 因此,
这里仅仅列出 MicroStation较之 AutoCAD更具特点的几
个方面, 以展现该软件的风采 。
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MicroStation 的 前 身 是 IGDS （ Interactive
Graphics Design System） 。 IGDS是 Intergraph公司
研制的大型 CAD系统, 主要运行于以 VAX为主机的工作
站上 。 IGDS是个交互式图形设计系统 。 IGDS的特征是
以一个 32位的数据库为基础, 在三维空间中, 每一维
都具有超过 4 O亿个可寻址的分辨率 。 用 IGDS提供的图
形符号菜单和用户命令可以构造任意类型的图形元素 。
图形编辑程序可以对图形元素实施移动, 旋转, 缩放
以及自动标注尺寸等操作 。 用户可以自己定义新的图
形符号甚至操作命令 。 IGDS允许用户建立和存储多达
63个独立层次的工程图纸或地图, 还可以访问一个工
程设计中多达 189层的附加层次, 并调用这些层次以帮
助设计和绘图 。 IGDS虽然没有提供专用的程序设计语
言, 但是为很多高级程序设计语言留有接口 。 它通过
类似于高级程序设计语言的用户命令来联接 FORTRAN和
PASCAL。
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9O年代后, 由于微机性能神话般的升级, 微机 CAD
所潜在的巨大市场始被发掘并日益受到重视 。 迫于这
种形势, Intergraph公司遂将 IGDS微型化后移植到微
机上, 命名为 MicroStation。 现在的 MicroStation
已能在各种软硬件平台上运行, 如 DOS,Windows、
Windows NT,Macintosh及 SUN Sparc,HP RS600O、
Intergraph CLIX等 。
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以 5,O版的 MicroStation为例, 其主要特点是：
● 全面, 完善的图形式用户界面
虽然 AutoCAD在 12版之后也提供了图形式用户界面
（ GUI—Graphic User Interface ）, 但是,
MicroStation的图形式用户界面更加全面和完善 。
AutoCAD 12.O的 GUI仅仅列出 36个常用的绘图功能, 而
MicroStation则通过主工具板 （ Main Pallettes） 和子
工具板以图形方式向用户展现几乎所有的绘图功能 。
AutoCAD R14.O的图形用户界面较之 12.O有很大改进, 类
似于 MicroStation。
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● 工业标准的数据格式
对于图形设计文件, MicroStation无需通过任何中
介转换而实现下列图形数据格式的互换 。 这些图形数据
格式是,DWG,DXF,IGES和 CGM。
对于数据文件, MicroStation可以直接从 dBASE
Ⅲ/Ⅳ, Foxbase,Oracle等数据库中读取数据作为参数
供图形设计使用 。
Windows版本的 Micrastation还可以利用剪贴板功
能从 Windows的某个应用程序中拷贝或粘贴数据 。 这一动
态数据交换特性使得应用开发者不仅可以在图形设计文
件中粘贴数据而且还可以增加语音注释 。
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● 强的光栅文件处理能力
MicroStation除了能观察并绘制全部 Intergraph
支持的光栅文件 （ BUMP,COT,RGB和 RLE） 外, 还可以
接受其它格式的光栅文件, 如 IMG,JPEG,JFIF,TIFF、
PCX,GIF,Targa, Sun Raster和 Windows的 BMP文件 。
利用 Raster文件转换实用程序还可以方便且有效地将
上述文件转换成更为通用的光栅文件, 如 PICT、
PostScript和 WordPerfect WPG格式 。
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● 智能式图形关联
AutoCAD中有一个的图形关联方法, 那是需要将
重复使用于绘图中的某些图形元素定义成, 块,
（ block）, 如果要利用修改过的, 块, 来替换图形中
的所有, 块, 的话, 必须用 insert命令来实现, 命令
格式为,insert＜块名＞＝＜回车＞ ^C。 新版本在这
方面有了改进和提高 。
MicroStation则是通过定义图形的关联关系, 当
某个图形元件修改或更新之后, 与之关联的图形自动
更新, 因此, 智能, 化程度更高 。
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● 可以引用更广泛的字体
MicroStation不仅支持自己和 Intergraph IGDS的
各种字体, 而且可以安装并引用 AutoCAD,Postscript、
Type 1,TrueType等格式的字体, 因此, MicroStation
能安装并引用的字体数目实际上是无限的 。 其中对汉字的
处理目前还不是十分方便 。
●, 在线, 式例子文件使用户能更快, 更正确地掌握
MicroStation
“在线, 式帮助是很多软件都提供的功能, 然而, 大
部分软件的帮助只显示命令的格式和功能, 极少有例子 。
MicroStation的例子文件则非常丰富而且实用 。
● 为 AutoCAD用户提供移植工具
AutoCAD无疑是微 机上使用最广 泛的 CAD软件,
Intergraph当然想到了这一点, 因此 MicroStation提供
了一套移植工具, 使得用户在这两个系统上所作的应用开
发均可以互相移植 。 移植包括图形文件, 字体, 线型, 块
及其属性等 。
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(2)开发语言,MDL程序设计语言
作为通用的图形软件, MicroStation可以直接用于
绘制图形；然而它又是一个 CAD支撑软件, 因而, 又可以
在 MicroStation 上开发 CAD 应 用 软 件 。 MDL
（ MicroStation Development Language） 正是用于应用
软件开发的程序设计语言 。
MDL属于伪编译类型的 C语言, 它具有完善的 Motif菜
单制作功能和强有力的图形函数 。 MDL语言的语法与标准 C
的语法完全相同 。 MDL 5OO多个函数中的大部分与 ANSI C
语言的标准函数完全兼容, 因此为应用开发提供了一个良
好的工具 。 用 MDL 开 发 的 应 用 软 件 可 以 很 容 易 从
MicroStation平台移植到别的平台上, 实际上, 在许多
情况下只需要将原文件传送到目标开发平台上, 再重新编
译, 生成可执行文件即可完成移植 。
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3.国产的绘图与地理信息系统软件系统 MapGIS
(1)功能特色
MapGIS微机地理信息系统是中国地质大学 (武汉 ）
信息工程学院开发的工具型地理信息系统软件, 它是一个
集当代先进的图形, 图像, 地质, 地理, 遥感, 测绘, 人
工智能, 计算机科学等于一体的高效全汉字大型智能软件
系统, 是集地图输入, 数据库管理及空间数据分析为一体
的空间信息系统, 为管理与决策提供现代化的先进工具 。
MapGIS的前身是 MapCAD,是从矢量图形处理逐步发展起
来的, 最大的功能特点是对图形的输入, 编辑处理, 管理
和输出 (印刷出版 )的能力很强, 尤其对彩色地图的面色处
理方便, 全中文化的操作方式适合于我国的用户 。
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多年来,MAPGIS已经从 4.0,5.0发展到如今的 6.0版
本。 6.0版本继承了以前的界面友好，使用方便等特点，
功能不断增强，同时从原先的 16位版本升级到 32位版
本，支持 Windows 95 和 Windows NT操作系统，支持
网络功能和 Internet功能，速度有所提高，性能更加稳
定。 MAPGIS软件系统的功能齐全，性能优良，在微
机上已基本达到国外同类软件在工作站上运行的效果。
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MapGIS软件系统由以下子系统组成：
① 数字化子系统 。 实现空间信息从模拟式到数字式的转
换, 通过手扶跟踪数字化, 输入点, 线和区域的空间位置,
也可通过扫描仪扫描输入, 然后自动或半自动矢量化确定
实体的空间位置,
② 拓扑处理子系统 。 可对图形中的位置结构建立拓扑关
系, 从而使搜区, 检索, 造区更加快速, 方便, 简捷, 并
提供自动, 半自动或手动生成, 检查和校正拓扑关系的工
具,
③ 图形编辑子系统 。 用来编辑, 修改矢量结构的点, 线,
区域的空间位置及其图形属性, 增加或删除点, 线, 区域
边界, 并适时自动校正拓扑关系, 可对图形数据库中的图
形进行编辑, 修改, 检索, 造区等, 从而使输入的图形更
准确,
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④ 数据交换子系统 。 该子系统为 MAPGIS系统与其
他 CAD/CAM软件系统间架设了一道桥梁, 实现了不同
系统间所用数据文件的转换, 从而达到数据共享的目
的,
⑤ 数字高程模型子系统在地质工作中, 对某一工作区
域, 常常要在野外采集大量的单变量值, 如重力异常值,
磁异常值, 金元素含量等, 数字高程模型子系统, 提供
将这些离散数据进行网格化, 插密, 变成覆盖工作区域
的栅格数据的工具,
⑥ 地图数据库管理子系统 。 该子系统是 MapGIS的重
要组成部分, 在数据获取的过程中, 它用于存贮和管理
地图信息；在数据处理的过程中, 它既是资料的提供者,
又可以是处理结果的归宿处；在检索和输出的过程中,
它是形成绘图文件或各类地理 数据文件的数据源,
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⑦ 矢量空间分析子系统提供对地理数据的空间数
据和非空间数据进行分析和查询的能力, 或对这两种
数据进行组合操作的能力, 并以交互工作方式将分析
和查询的工具提供给用户, 特别是系统开发了网络分
析功能, 可对各类网络, 如自来水管网, 煤气管网,
交通网, 电讯网等进行分析与管理,
⑧ 图象分析子系统 。 提供处理和分析图象数据的
能力, 实现了对遥感影象, 航片影象及各种专业图象
进行处理分析,
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⑨ 地图投影变换 。 提供从一种地图投影坐标系统变
换为另一种地图投影坐标系统的手段和方法,
⑩ 报表编辑子系统 。 MapGIS报表编辑子系统是一个
强有力的多用途表处理应用程序, 应用该子系统可以方
便地构造各种类型的表格, 在表格内随意地编排各种文
字信息, 并根据需要打印出来,
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(2)二次开发接口
二次开发提供了从输入, 编辑, 输出, 地图库,
属性库, 投影变换, 图象处理, 网络分析等 API函数库
和动态连接库 。 从开发所用语言看, 目前使用微软的
Visual C++最好, 因为系统就是用 Visual C++编写的 。
这对二次开发者的要求较高 。 系统也在逐步完善提供
Visual Basic语言, Delphi语言及其它开发工具和接
口 。
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表 1 三种著名通用绘图系统功能对比
T a b le 1 Fu n c tion c o n tr a s t o f thr e e f am ou s g e n e r a l g r a ph ic s s ys te m s
项目 \ 系统 Aut o C A D M i c r oS t at i on M ap G I S
开发者 美国 A uto D e s k 公司 美国 Inte r g ra ph 公司 中国地质大学
最新版本及运行平台
A uto C A D 2 00 0 (R 15 )
W ind ow s 9 8/N T,工作站
Mic roSta ti on 5,50
W ind ow s 9 8/N T,工作站
Ma pG IS （ 含 Ma pCA D ） 6,0
W ind ow s 9 8/N T
矢量与栅格数据处理
能处理 D W G, D X F, IG ES
和 C G M 等矢量数据，也能处
理 J PEG, T IFF, P C X, G IF
和 B M P 等栅格数据
能处理 D W G, D X F, IG ES
和 C G M 等矢量数据，也能
处理 J PEG, T IFF, P C X, G IF
和 B M P 等栅格数据
能处理 D X F, E 00 和 C G M
等 矢 量 数 据, 也 能 处 理
J P EG, T IFF, P C X, G IF
和 B M P 等栅格数据
对汉字的处理能力
在 W ind ow s 下直接支持 TTF
字型。以前版本需 SH X 文件
在 W ind ow s 下直接支持 TTF
字型。以前版本需程序开发
在 W ind ow s 下直接支持 TTF
字型。汉字处理能力很强
操作的方便性与准确性 精确方便，界面友好 精确方便，界面友好 方便，符合中国习惯
图形信息交换 D X F 文件的创立者 方便，支持多种格式 支持 D X F, E 00 等格式
线型和区域填充的支持 较好 好 很好
印刷出版 控制方便、精确 功能强 功能强，支持激光胶片
三维图形显示与处理 好，可与 3D S 系统对接 功能强 支持 D EM,透视显示
数字化输入功能 支持数字化板 支持数字化板 支持数字化板和扫描矢量化
二次开发功能
提供多种开发工具，能满足
不同层次用户的需要
提供 MD L 程序设计语言
提供标准开发库，目前以
V C + + 平台最佳
G I S 功能开发 需 A uto C A D Ma p 模块 需 MG E 模块
直接全面支持 G IS 功能，
处理速度快
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4.基础软件平台选择的基本原则
对于资源图件编绘的专业应用来说, 基础软件平
台的选择需要考虑以下几个方面的因素：
(1)硬件平台的普适性, 大型的 CAD软件以前一般
只能在工作站上运行, 随着微机性能的提高, 基于微
机的 CAD软件得到巨大发展 。 而我们的专业应用环境
（ 如地质队 ） 往往只能拥有微型机, 因此要选择基于
微机的 CAD软件, 以便于推广应用 。
(2)软件平台的功能适应性, 各种 CAD软件系统都
拥有自己的功能特色, 在开发应用系统时必须考虑到
相应软件平台的基础功能设置是否具有所需的拓展能
力 。 例如我们通常需要考虑系统在汉字处理, 线型制
作, 花纹填充, 面色处理, 图形数据交换, 数据库连
接和界面设计等几个方面的重要问题 。
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(3)系统二次开发工具的针对性,一般 CAD软件系统都提
供了多种开发接口, 其中有属于程序语言型的, 也有数
据交换型的 。 因此, 我们选择系统时要考虑到自己的开
发能力和开发效率 。 例如, 利用 Visual C++进行系统
开发能力强, 集成度高, 但需要开发者先期投入较多的
精力；用面向过程的语言进行开发 （ 如 AutoLISP） 容易
上手, 交互性好, 但运行效率和计算处理功能不够；用
外部控制语言进行开发 （ 如 Visual Basic） 效率高,
能迅速建立应用系统, 同时集成度和交互性不够好 。 针
对不同的应用和实际情况选用不同层次的开发工具, 能
达到最佳效果 。 当然从总体上来看, 要选择开发能力强,
集成度高, 交互性和通用性好的开发工具, 以利于应用
程序开发的连续性, 适应性和先进性 。
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(4)软件平台的发展持续性,由于软件平台是基础, 所
以也必须考虑基础平台的升级和可持续发展特性 。 具有
较强技术实力的软件开发商, 可以保证软件平台的持续
更新换代, 迅速反映最新的研究成果和计算机的软硬件
发展水平 。
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AutoCAD软件发展迅速稳定, 具有广泛的用户基础,
图形交换文件 DXF成为工业标准, 提供的开发工具全面,
适应性好, 适合于快速建立应用系统, 并可推广应用 。
MicroStation是 CAD软件的, 贵族,, 作风稳健, 科技先
进, 但该软件对中, 小用户市场投入较少, 在微机上的版
本升级不够迅速, 目前在汉字操作还不够完善 。 用户相对
较少 。 MapGIS系统汉字处理十分方便, 作为一个矢量系统,
在线型, 填充花纹及面色处理有特色, 适合于进行彩色地
形地质图等的编制工作, 而系统目前提供的二次开发工具
还不够丰富,相信在不远的将来会有改进 。
应用开发者需根据实际情况, 全面考虑, 包括人员,
资金和设备等多种因素, 以期迅速而有效地建立资源勘查
图件机助编绘系统, 满足工作需要 。
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1,系统建立和应用的几个关键步骤
无论从程序开发还是从系统应用的角度看, 数据
是贯穿整个开发与应用过程的一根红线 。 因此, 我们在
系统开发与应用的过程中需要面对几个关键的处理步骤：
数据的输入, 数据的管理, 数据的分析与计算 以及 结果
数据的显示与输出 等 。 在资源信息系统的框架下, 大量
的复杂的基础数据由数据库子系统负责分类录入和管理,
减轻了编图系统的负担并提高了数据利用价值；而图形
数据的显示和输出由基础图形系统完成；这样编图系统
主要需要考虑如何实现数据的分析与计算, 如何与其它
子系统协调工作 。 具体的工作包括以下几个方面：
三、应用图形系统的建立与应用
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① 与数据库实现连接, 按应用程序所要求的格式方
便地提取数据 。 与数据库连接的方式有两种, 一种是由
数据库应用专题完成数据检索, 交由编图程序处理, 另
一种则由编图应用程序自己通过数据库连接技术 （ 如
ODBC等 ） 直接完成读库和检索操作 。 两种方式各有所长,
要根据具体情况确定, 如前者数据管理检索极为方便,
容易进行复杂的数据提取；而后者编图应用程序开发方
便, 集成度高 。
② 对基础图形系统的系统库进行改造, 以满足专业
应用的需求 。 系统库主要包括线型库, 花纹库, 图例库
和操作工具库等
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③ 对基础图形系统的操作界面进行改造, 以满足
普通专业应用技术人员的需求 。 要求具有, 傻瓜型,
的特点, 这也是利用计算机辅助技术代替传统绘图板
的重要一环 。
④ 进行数据的分类计算, 按规范实现由数据到图
形的转换 。 要求设计相应算法, 高效精确地实现转换,
包括比例转换, 曲线圆滑, 图形优化和显示控制等 。
⑤ 对已有数据进行综合分析和处理, 提取深层次
的图形信息, 努力实现图件计算机全面自动绘制或辅
助绘制 。 这里包括人工智能, 数学地质, 预测评价和
相关专业知识的思想体现及综合应用 。
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⑥ 对已有图件进行综合管理和应用, 如快速查询,
检索和显示等 。 涉及生成图形的前期, 中期和后期管
理, 属于高层应用 。
由于其它几方面的内容较为分散, 本节主要针对
④, ⑤ 两方面的工作重点讲述在实践中会遇到的一些
应用问题 。
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1） 应用概况
按照前面几节所述的设计方法, 可以设计出各种类
型资源勘察与开发专业的钻孔柱状图, 满足实际工作的
需求 。 例如：在煤田地质勘探中需要用到煤田勘探单井
柱状图, 图中有时具有两个以上的柱状和相应的物性曲
线, 有时需要在储量计算平面图上绘制多个煤层小柱状
图；在工程地质勘探中又需要用到工程地质单井柱状图,
其中又根据不同的岩性地区, 分为土层钻孔柱状图和岩
石钻孔柱状图等；类似地, 在区域地质调查的最终成果
图件中包括该地区的综合地层柱状图等 。
2．钻孔柱状图编绘程序的应用
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在实际应用过程中, 一般有以下几个具体步骤,① 从
数据库检索得到所需的原始数据, 并要对数据进行正确性
检查； ② 在应用程序中设置有关重要的图形处理参数, 如
比例尺, 文字字高及图形格式等； ③ 调用基础图形系统生
成并显示图形, 可任意放大缩小观察； ④ 检查生成得图形
是否合格或是否有错, 否则重新生成； ⑤ 最终图形存盘 。
只要程序设计考虑周到, 钻孔柱状图是各种勘查图件
中成图自动化程度最高的一类图件, 已经在实际工作中发
挥了重要作用, 产生了很好的经济效益和社会效益 。
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2） 特殊应用
(1)分栏绘制
有时我们在最终成果图中发现了某些栏目有不恰当
的地方, 声波曲线出现了异常弯曲, 地质描述有较多错
误等, 而图中其它地方已经作了许多改进和修补, 此时
就需要程序提供分栏绘制的功能, 在修订了原始数据后
即可将相应出错的栏目进行重生成, 而不覆盖图中其它
部分 。
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(2)分幅绘制
有的钻孔孔深比较大, 若按照标准比例尺绘制会出现
超长的现象 。 若缩小比例尺, 又会使得图面拥挤, 负载
量过大, 不利于读图和应用 。 为此, 程序需要解决图形
和文字的按给定长度分幅绘制的算法, 同时图形整体格
式的设置也要做相应的调整 。 如下图所示 。
图头
钻孔小结
图头
钻孔小结
图头
钻孔小结
图头 图头
钻孔小结
可分幅为
可分幅为
.,,,,,
.,,,,,
孔柱状图分幅绘制图示
A diagram represents the framing style of a long borehole log
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1） 应用概况
剖面图是地学研究中最常用的图件之一, 用其可方便
地进行地学分析 。 各种具有空间连续分布的现象和对象都
可通过剖面图来显示其某一特定方向上的起伏变化特征和
规律 。 地学研究中常见的剖面图有地形剖面图, 地质剖面
图 （ 如工程地质剖面, 煤田勘探地质剖面和区域地质调查
中的实测剖面等 ）, 油气藏的纵剖面图和横剖面图等 。
3．勘探剖面图编绘程序的应用
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剖面图的特点之一是, 对研究区域中具有典型的和特
殊的现象特征通过若干剖面图有选择地给予显示, 反映它
们的规律和差异 。 例如, 地形剖面图主要反映地面高程的
变化；地质地层剖面图表示地层的分布及其构造特征 。 可
见, 编制剖面图是一项专业性很强的工作, 其专业背景知
识请参阅相关地质学文献 。
在实际应用过程中, 一般也有以下几个具体步骤,①
从数据库检索得到所需的原始数据, 并要对数据进行正确
性检查； ② 在应用程序中设置有关重要的图形处理参数,
如比例尺, 数据文件路径及图形格式等； ③ 调用基础图形
系统生成并显示图形, 可任意放大缩小观察； ④ 若系统图
例库, 花纹库和线型库不能满足要求, 需及时调整和补充；
⑤ 检查生成的图形是否合格或是否有错, 否则重新生成；
⑥ 最终图形存盘 。
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在绘制剖面图的过程中, 有几个突出的问题需要
解决：一是剖面所需钻孔数据的自动搜索问题, 特别
是可视化搜索问题 。 通常由数据库一方进行检索较为
方便, 但其可视化能力弱的缺点也要克服 。 二是钻孔
投影和孔斜校正的问题 。 在剖面上绘制出的钻孔必须
区分出是投影孔还是非投影孔, 才能反映出真实的剖
面环境 。 同样孔斜校正在孔深较大的钻孔绘制中也很
重要, 这方面已有较为成熟的子程序可供调用 。
勘探剖面图的机助编绘自动化程度较高, 特别是
在结构花纹相对简单的工程地质剖面中更为突出 。
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2） 特殊应用
（ 1)岩性盲区的镂空 。 如图
4.38所示, 地矿勘探线剖面上的
钻孔宽度是超比例的, 设 AB为断
层线, E为 AB与钻孔中心线的交
点, CD过 E 点且垂直于钻孔中心
线, 则当有断 层线通过时,
△ ACE和 △ EBD内的岩性实际上是
不知道的, 可称之为岩性盲区 。
历来人们总是凭经验对岩性盲区
的岩芯作出推测, 再填以相应的
花纹 。 在多数情况下, 这样做并
不合理, 不如将其放空 。 为此,
可利用闭合区删除技术, 将其挖
去, 实现过孔断层的正确表示 。
钻遇断层表示法
Expression of drilled
faults
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（ 2)岩层的自动对比连线和岩性花纹的自动填充。在
以第四系近水平地层为主的工程地质剖面图中，系统实
现了岩层的自动对比功能。地层对比、连线和花纹填充
是地质剖面图编绘过程中最为繁琐的工作，其自动功能
的实现具有很大的实用价值。该岩层对比子模块的研制
遵循了以下原则：
①最小误差原则,在自动对比中难免出现错误，本着
减少错误的原则，我们先将第四系岩层按不同岩性组合
进行划分，再在组合内进行自动对比；
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②平等原则,即各钻孔的每一岩层都具有相同参与对
比的机会，实施对比时，两钻孔应相互参照；
③瓦尔特相律,参照瓦尔特相律和根据实际资料总结
的, 相变,,, 粒序, 规律，如粗砂、中砂、细砂或
砾石出现的先后次序或包含关系，来修正对比结果
④松散必平缓原则,第四系松散沉积地层通常未经变
形，在多数情况下不可能太陡，对比中应予以充分考
虑；
⑤厚度兼顾原则,虽然岩性对比在地层对比中是第一
位的，但仍然要考虑地层厚度因素，即除了出现透镜
状岩层外，同一地层的厚度在相邻钻孔中相似。
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由于地质现象的复杂多变, 系统的自动对比功
能只能说是给出了图形的一个基本框架 。 系统开发
者的重要任务是给地质工作者提供一个方便灵活的
图形编辑环境, 例如尖灭点的灵活移动, 花纹的随
意修改和替换等等 。
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1)等值线图的广泛应用
等值线模型具有良好的直观性, 一览性, 信息量大,
符号负载量小等特点 。 在现代科学技术条件下, 根据等
值线地图可以获取大量的信息并进行数学处理, 可以编
制显示被研究现象的空间结构, 变化动态与联系的派生
地图, 为广泛使用机械化与自动化制图手段提供了条件
（ B,A,Ч с р в я к о в, 1996） 。 有两个概念明
显影响等值线地图使用领域的扩大和等值线地图编绘方
法的改进 。 一个叫, 统计面,, 一个叫, 场, 。 依美国
地图学家 A,Robinson的观点, 统计面是在地图上用等
值线表现的现象数量特征分布的, 抽象的, 有条件的面,
而不是实在的面 。
4．等值线图编绘程序的应用
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尽管统计面概念的提出先于地形面、地质学家的
趋势面和经济地理学家的经济趋势，然而后二者以其
严格的几何表达力、直观性和形象性，使等值线图形
更广泛地用于研究各种自然现象和社会经济现象。场
的概念早在物理学中使用，后在数学中得到加强，又
被地球物理学家应用到地图图形显示方面。这些都促
进了等值线制图在现代地学中的发展和应用。连续性
是一切物理场的属性，在以点（站）观测资料为基础
进行地图内插的物理场制图方法中要考虑这一特性。
我们运用这些制图原则编制地学中使用的各种等值线
图，等值线制图可以看作是再现人眼看不到的现象的
分布连续特性的有效手段。
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等值线图在地学领域有着非常广泛的应用 。 例
如地形等值线图能很好地反映出地表高程的变化；
地球化学领域用某种化学元素含量等值线图可以很
清楚地看出研究区内元素分布状况；在地球物理领
域可用等值线图来表示大地电阻的分布或磁场强度
的变化；等等 。
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在实际应用过程中, 一般也有以下几个具体步骤：
① 从数据库检索得到所需的原始数据, 并要对数据
进行正确性检查；
② 在应用程序中设置有关重要的图形处理参数, 如
文字标注, 网格化密度及图形格式等；
③ 处理数据并调用基础图形系统生成并显示图形,
可任意放大缩小观察；
④ 检查生成的图形是否合格或是否有错, 否则重新
生成；
⑤ 最终图形存盘；
⑥ 等值线图往往作为某个综合图件的基本图来
使用, 因此还要能够与研究区平面图方便地叠合 。
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现在, 有许多大型的专业图形系统都包含有等值
线处理模块, 如 ARC/INFO软件包可以连接不规则三
角网绘等值线模块 （ TIN） 。 也有成熟的专用绘等值
线 商 业 软 件, 如 美 国 GOLDEN SOFTWARE 公 司 的
SURFER软件包 。 在利用这些软件为我所用时, 需要
考察其处理方式与处理精度, 并作好系统集成的工
作 。
资源信息系统China University of Geosciences
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经验证明, 等值线的应用要求有一定的条件, 如
要求有足够多的离散的原始资料, 同时等值线制图可
能掩盖了实际上存在着的被研究客体分布上的跳跃性 。
等值线图只适宜在现象分布上具有明显的或荫蔽的连
续性的条件下编制与应用 。 应当考虑到原始信息的区
域分割性和可靠性, 而且被研究的现象分布区域不能
太小 。 若现象的分布有清晰的界线和跳跃, 信息在区
域内的分布相当稀少, 就不宜进行等值线模拟 。 另外
一个问题是不能忘记它在空间, 时间和内容上的有限
性 。 实际上, 一幅地图不能表现被研究现象的空间 —
—时间连续性 。 解决这个问题的办法是编制一组等值
线图, 使它们分别反映其空间, 时间和专题的, 断面,
特征 。
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2)特殊应用
这里把注意力集中在等值线图的可认识性上 。 想
要强调的一个概念是等值线模拟 。 等值线模拟是地图
模拟的一部分, 而地图模拟是指地图模型建立, 分析
与转换的复杂过程, 通过地图模拟可以获得新的知识 。
可将等值线图应用于对复杂地质现象特征的分析与比
较上 。 下面以三角网法绘等值线程序在矿 (岩 )层底板
等高线图中的应用为例, 说明在等值线模拟中数学地
质方法的综合应用 。
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三角网法绘制等值线是模拟人工插值方式进行的,
除了可以满足矿 (岩 )层底板等高线图的精度要求外,
还为建立断层助判系统并实现等高线在断层两侧自动
错开, 提供了可能和方便 。 将三角网法绘制等值线与
断层助判, 等值线错移等技术结合起来, 便可建立一
个完整的矿 (岩 )层底板等高线图编绘程序 。
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（ 1)
在矿 (岩 )层底板等高线图中往往需要插入断层, 我
们在程序中引进了二维散布点趋势分析和趋势剩余分析
方法, 建立了断层助判子系统 。 其方法原理是：
以多重回归分析的理论为基础, 把地质特征的观测
值分解为趋势部分和剩余部分 。 前者用以了解该地质特
征观测值的总体变化规律, 后者用以分析地质特征的局
部异常 。
断层作为一种构造上的局部因素, 在煤, 岩层底板
高程趋势图上, 表现为等值线密集带；而在趋势剩余图
上, 表现为等值线密集带和正负剩余转换带 。 图上有规
律可寻, 因而可为判断断层的走向及规律提供信息 。
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二维散布点趋势分析与剩余值求法所述如下：
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（ 2) 断层助判的实现步骤
① 进行一次趋势面拟合 。 首先将矿 (岩 )层底板高
程看作连续变化量, 并生成连续的底板等 高线图；然
后对底板高程值求一次趋势 。 一般地说, 一次趋势面
拟合度的大小, 能大致反映构造的复杂程度 。 若一次
趋势面的拟合度低于 50％, 说明此区构造较复杂 。
② 绘制趋势异常图及剩余异常图 。 与此同时, 将
岩层露头及钻遇断层的情况也输入图中 。
③ 提取断层信息 。 对几种图所反映的情况进行分
析, 综合, 判别勘探区内断层存在与否, 确定断层分
布及走向 。
④ 将勾画的断层投影到目标底图上 。
⑤ 最后根据断层的分布, 分块生成等值线, 经修
整后输出正式图件 。
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将矿 (岩 )层底板等高线图与地理底图, 矿产勘查块段
图及储量参数图等叠合起来, 便可形成矿产储量计算图 。
下图即是利用本系统的专用程序所编绘的煤层底板等高
线并煤炭储量计算图 。
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