制图软件MAPGIS在地质制图中的应用

周敏

摘要；随着地质行业的不断发展，地质制图也成为其不可缺少的重要组成部分。近年来，计算机的应用已经深入到各行各业，作为地质勘查工作的最终表现形式，地质制图的精确性也显得愈加重要起来。Mapgis 的诞生与发展，就是为了一步步的提高图件的质量，使其更好的为地质勘查行业服务。并提出了MAPGIS的二次开发能力在地质工作领域可以开发制定面向特定领域的应用系统，这对地质找矿工作具有重要指导作用。

关键词：地质制图；计算机应用；MAPGIS

中图分类号：F407.1文献标识码：A 文章编号：

0 前言

地质制图是地质工作的有机组成部分．在开展多学科、多途径的地质工作中，都运用制图方法表现它的研究成果。MAPGIS的出现为地质制图提供了现代化的技术手段，利用MAPGIS可方便地将信息调出，作必要修改，重新输入，大大缩短了修编周期，同时，地质图件精度高、速度快，大大提高地质图件的应用价值”。

1 MAPGIS与传统制图

MAPGIS是以传统的编图原理和方法为基础。以计算机和有关的图形输入、输出设备以及编图软件为工具进行编图的新技术。与传统制图相比较，MAPGIS地质制图过程主要分为资料准备、图形输入、图形编辑、颜色设计和图形输出等几个阶段。MAPGIS具备以下几个方面的功能：

1)灵活的图形输入(数字化输入、扫描仪输入、GPS输入等)；

2)强大的编辑及处理能力(拓扑处理、误差校正、投影变换、任意检索与裁剪等)；

3)丰富的系统库(如线型库、子图库、花纹图案库、颜色库和多种字库等)；

4)高质量的彩色图形输出(彩喷输出、PS输出、EPS输出、表格输出等)；

5)多种图形数据交换格式(ARC／INFO、AUTOCAD、CGM、DLG等)；

6)具有数万幅图件的海量地形库管理、接边、漫游、检索能力。

2 MAPGIS在地质制图中的一般步骤

2．1地质地图的准备

地质图件一般都是在地理底图的基础上添加相应的专题内容而成，所以高质量地理底图的准备是极其重要的一步。其地理底图的准备可按下列步骤来进行：

2．1．1 图件扫描输入

数据输入计算机，是以栅格数据的形式存储，然后经过矢量化使其转化为矢量数据。进行编辑、输出等。MAPGIS提供的数据输入方式有三种：一是数字化仪进行数据采集；二是用扫描仪输入；三是GPS输入和其它数据源的直接转化。MAPGIS下地理底图的准备一般采用扫描仪输入的方法，即通过扫描仪直接扫描原图。将扫描图以栅格形式存贮于图象文件中。此法速度快、精度高、操作简单，是目前常用的输入方式。在扫描输入的过程中。扫描精度越高，文件就越大，运行起来的速度就越慢，不利于操作。一般可以在进行扫描时。要调整好扫描仪的扫描参数，以提高扫描精度。

2．1．2矢量化

矢量化是栅格数据转换成矢量数据的过程。无论采用哪种原稿图，矢量化均要注意分层矢量化，即地物、地形、水系、地质要素分别选不同的图层。矢量化有全自动矢量化和交互式矢量化两种形式。

打开MAPGIS的图形编辑模块，将扫描好的栅格图象调入，如果扫描的图形文件不能打开，说明数据格式不对。可用图形编辑软件(In photoshop)进行格式转换。然后利用MAPGIS提供的智能扫描矢量化子系统进行矢量化工作,将矢量数据分别存入到点文件(＊WT)、线文件(＊WL)和面文件(＊WP)中。需要说明的是，在开始矢量化以前，一定要做好图层字典的设计工作．使不同的图形实体存放在不同的图层上．为以后的利用提供方便。例如，将地形等高线、河流、公路铁路、村庄建筑物等存放在不同的图层上。

矢量化是一个耗时耗力的繁琐工作。工作量比较大，为了提高矢量化的速度和精度，应注意以下几点：

1)为了保证线条的流畅，必须适当选取矢量化参数．该参数的选取应满足线条既圆滑又不跑线．即矢量化应走栅格中间，选择适当的“抽稀因子”和“最小线长”，以保证矢量化质量。要使线条圆滑．线类一般选择光滑曲线，而不选折线。对一些曲线(地形线等)矢量化后，在不偏离原栅格的条件下要进行线条光滑处理。光滑处理的类型有二次Bizer光滑、三次Bizer光滑、三次抽样插值、三次Bizer插值．根据实际情况选择加密光滑、光滑线、抽稀光滑等操作，通常选择三次Bizer插值，插值距离在0.5～0.8之间为宜。

2)矢量化水系时，一般要沿一个方向矢量化。或者从上游到下游．或者从下游到上游进行矢量化。这样有助于在编辑图形时，实现水系线宽渐变。倘若碰到水系就盲目矢量化，结果会导致河流倒流现象。若遇到规则的线状水系，矢量化时要走中线；反之，若是不规则的面状水系，则要走边线。

3)为了接图的方便。若两幅图有重叠部分，在矢量化前。需先定好基准线：小比例尺地形图大都有经纬线，一般以经纬线交叉点Tic点为基准；而大比例尺地形图，除了可用Tic点外，更多地采用公里网为界，矢量化到基准线即可，不必过于超出。

4)矢量化封闭圈时，可以直接选择“封闭单元矢量化”。若栅格图像显示不清，在采用“交互矢量化”后，用“线结点平差”来封闭。矢量化时，还会出现一些人为错误，无法用误差校正来处理。必须进行编辑处理。

2．1．3数据处理

输人计算机后的数据，在入库、输出过程中常常要进行数据校正编辑、图形的整饰、坐标变换等工作。MAPGIS通过拓扑结构编辑子系统、图形编辑子系统和数据校正等来完成。MAPGIS编辑子系统区别于以往的计算机辅助绘图系统，它不仅为制图提供了强有力的工具，而且能够改善制图的精度，更新图形内容。丰富图形的表现力，实现图形综合．提高制图质量和工作效率。MAPGIS软件图形编辑功能强大。它可以对矢量结构的点、线、面的空间位置及图形属性进行增加或删除，使输入的图形更准确、更丰富、更漂亮，如图1所示。

图1 某矿区地形地质图

同时，在数据处理过程中，会遇到以下问题：

1)“不及”和“过头”。矢量化时很容易出现这些现象，作者在加密后的等高线中，当“剪断线”、“删除线”后，“不及”和“过头”尤其明显，如图2所示。遇到这种情况。需用MAPGIS的“线上移点”和“线上删点”工具处理，最终等到与实际地物相符的矢量图。

图2矢量化过程中出现的错误：不及与过头

2)伪节点。这是由于没有一次录入完一条线，使一条完整的线变成两段。故需用“联接线”工具处理，如图3所示。

图3伪结点处理与碎屑多边形

3)“碎屑”多边形或“条带”多边形，这是前后两次录入同一条线引起的。需删除其中一条，如图3所示。另外。要将地理底图上的坐标网单独存放在一个图层上，为后续的图形校正提供数据点。

2．1．4图形校正

图形校正包括坐标配准和误差校正。由于原图图纸变形和扫描时存在一定的系统误差，另外，在矢量化时。受操作员的技能和采校点密度等的影响。从而使得矢量化后的图形数据产生一定误差。所以。矢量化后的图形数据必须经过编辑处理和数据校正。消除输入图形的变形，才能使之满足实际要求。校正方法是利用系统提供的误差校正功能来完成。为更好地控制输出比例，需要利用MAPGIS提供的误差校正和镶嵌配准功能进行处理。分别进行校正。步骤如下：

1)矢量化时标定的四个经纬线交点作为控制点(理论值)，控制点的选取应尽量能覆盖全图，而且均匀。若图件较大，且要求精度较高，选择的控制点就应该多些．对区域地质图一般选择三角点、水准点和经纬网交点为控制点。再自动采集所对应的实际值。输入理论值。然后生成校正文件，系统自动对点、线、面文件进行精度校正。

2)采集图形中控制点的实际值，一般装入图形文件输入或直接在图上采集。

3)采集理论值。可以从键盘直接输入或从标准数据文件中采集。

4)设置校正参数。选择相应文件进行校正。

5)检查校正文件的效果，若仍未达到要求精度，可继续前述的步骤。

对于编制区域地质图．应至少选取16个以上的控制点，才能控制精度。由于具体经纬网点的理论值坐标可以根据图框生成子系统生成的标准经纬网求得。所以可以将经纬网交点作为校正控制点，得到相应的理论值。

需要说明的是．过去地理底图的准备多采用数字化仪将原图数字化，由于这种方法劳动强度大。受人为因素影响大精度低，目前较少使用。

2．2其他专题要素绘制

在地理底图准备好后．根据所绘图种的需要在其上绘制相应的专题要素。如要绘制井上下对照图。可在地理底图基础上添绘井巷工程、钻探工程、回采工作面等要素。专题要素的绘制可利用系统提供的点、线、面生成和编辑功能来完成。在绘制时。可根据实际需要来扩充系统的子图库、线型库和图案库。用户也可建立自已的子图库、线型库

和图案库。

值得一提的是．用系統本身提供的图形处理功能可以完成各种专题图的绘制工作，但效率较低。MAPGIS作为软件平台。提供了丰富的二次开发函数及类库．大大方便了用户进行二次开发。用户可开发一些专用的绘图模块。如巷道自动生成、钻孔自动绘制、自动填充采空区等，以提高工作效率。

另外，如果用户已用其它系统开发了一些地质绘图软件．也可将输出的图形文件改为NAPGIS可识别的明码格式数据，就可由MAPGIS系统读入，形成MAPGIS格式的图形文件。

2．3属性编辑

MAPGIS的最大优越性就在于空间数据和属性数据的统一存贮和管理，从而为地质信息的管理提供了极大的方便。要达到图形数据和非图形数据的统一存贮和管理。就要进行属性编辑工作。属性编辑采用系统提供的属性管理子系统来完成。

MAPGIS属性管理子系统专门用于定义矢量数据的属性结构。并且进行可视化编辑。它还提供了强有力的多媒体属性库创建、编辑工具。一般说来。属性编辑在空间数据编辑之后进行，在建立数据库之前完成。当然。在属性管理子系统确定了属性结构之后．用户也可以在MAPGIS编辑系统中一边修改图形一边编辑图元属性。在MAPGIS系统中包含点、线、区、网、表五类文件，而区域包括弧段和区两种实体数据，相应地属性也分为点属性、线属性、区属性、弧段属性和结点属性五种。

2．4图形输出

图形输出通过MAPGIS输出系统来完成，它是MAPGIS系统的主要输出手段。它读取MAPGIS的各种输出数据，进行版面编辑处理、排版，进行图形的整饰。最终形成各种格式的图形文件，并驱动各种输出设备．完成MAPGIS的输出工作。用户可根据需要分别采用以下输出方式：1)矢量输出：输出到各种型号的笔式绘图仪和打印机：

2)光栅输出：自动分色光栅化，输出到静电或喷墨绘图仪：

3)报表输出：可方便地构造各种报表，并在表内编文字。输出到打印机；

4)印前出版：根据用户所选幅面和参数，自动进行分色、处理、转换、生成POSTSCRIPT文件，输出到激光照排机：

5)可通过数据转换和其它软件进行数据交换。Windows输出、光栅输出或POSTSCRPT输出。一般情况下，多采用光栅输出，它可输出高质量的图件。

3 MAPGIS与空间分析

空间分析技术是地理信息系统的核心。自然界地质信息多种多样。但就地学领域空间数据而言，主要可归结为矢量数据和栅格数据两种。地质地面信息图件等为矢量数据。遥感图象等为栅格数据。MAPGIS具有强大的空间分析能力和具备对空间数据以及非空间数据进行分析和查询、检索的功能，包括矢量空间分析、数字高程模型(DTM)、网络分析、图象分析、电子沙盘等五个子系统。

4MAPGIS的二次开发及应用

MAPGIS是运行在PC486以上微机平台的工具型软件。它为用户提供了两种使用方法：一是利用软件自身的各种功能，建立用户的空间和专业属性数据库。并实现用户所需的各种专业检索和分析；二是借助软件提供完整的二次开发函数库，并在MAPGIS平台上开发面向各自领域的应用系统。根据用户的工作需求和复杂程度。MAPGIS平

台的二次开发提供了以下三种不同的开发方案。

4．1 基本APl函数开发

MAPGIS以标准C的接口形式．封装了MAPGIS所有的基本数据结构和功能函数；这种方法功能最强。应用环境也最广。但编程量也最多。

4．2类库(MFC)开发

这种方法主要是针对VC开发的用户。因为MAPGIS是用VC++开发出来的平台。因此，对于图形显示和编辑用MFC派生了几个视类对象，封装了MAPCAD的绝大部分功能。利用这些基本视类可以快速高效地实现编辑功能，而且在此基础上还能灵活地增加自己特定的功能，而编程量也较少。

5结论，

在运用MAPGIS制作地质图的过程中，有如下的特点：

1)MAPGIS系统对数据进行分层与分幅组织，这样加快了系统的处理速度，同时维护比较容易。

2)系统对图形数据和属性数据进行统一存储、管理，图形数据采用图形数据库管理子系统。属性数据采用关系数据库管理子系统。两者通过唯一的ID号联接起来。

3)系统提供了丰富的图形工具．用户界面友好，使用方便，操作简单。

4)系统可实现动态制图，按用户需求可随意对地学图件内容进行修改。

5)功能强大的图形编辑功能．图形中各种专用符号、图案、子图号、注释等图元均可进行各种操作。

6)系统完全可以达到常规制图的精图要求。并在误差校正方面的精度远远优于传统制图工艺。以上所述仅是MAPGIS在地质工作中应用的一些方面，我们地质科研工作者经过自己的努力，可以运用MAPGIS的强大功能和自主二次开发的系统为地质科研工作服务。根据现在GIS的发展趋势，如果MAPGIS能够在遥感、智能化、网络共享方面完善和发展自己的功能．将会提高此系统的功能和应用面。