GeoTools软件工具在“金土地”工程项目中的运用

严向军, 郑雄伟, 王成娇, 宋长虹, 郑国权

((湖北省地质局 地球物理勘探大队,湖北 武汉 430056)

GeoTools软件工具在“金土地”工程项目中的运用

严向军, 郑雄伟, 王成娇, 宋长虹, 郑国权

((湖北省地质局 地球物理勘探大队,湖北 武汉 430056)

在“金土地”工程项目数据处理过程中,GIS是重要的常用工具之一。结合专业领域内数据处理需求和信息领域内的GIS二次开发技术,提出一种高效、便捷的数据处理方法,即通过在MapGIS软件平台下开发GeoTools软件工具,实现对“金土地”工程项目数据中的异常点数、平均值、最大值等特征参数进行批量计算及属性赋值,辅助完成“金土地”工程项目数据处理初步分级工作。此方法收到了较为理想的效果,提高了工作效率及资料处理的精度和质量。

“金土地”工程;MapGIS二次开发;GeoTools

1 问题的提出

在“金土地”工程项目资料整理对各元素进行分级时,给空白图斑进行赋值以及单个图斑出现多值的时候如何取值是专业人员经常会遇到的问题。人工查找、计算费时费力,且容易出错[1-2]。为节省数据处理中的工作量及数据处理精度,快速实现对“金土地”工程项目中大量数据特征参数进行精确的统计,本文提出通过基于MapGIS二次开发出能够满足上述需求的数据处理工具——GeoTools。

2 取值

2.1 土壤图斑的确定原则

(1) 以收集的第二次全国土地调查图斑为基础。

(2) 以采样小格(500 m×500 m)为单元,对所有的图斑进行分割。

(3) 对分割后的相邻同类小图斑再进行合并。

(4) 合并后的图斑≤2 cm2(5万图上为0.5 km2)。

编制新的土地利用图斑图:原则上以沟渠为自然图斑分界线自然分割,不对采样图斑赋值,但极个别小图斑如图1:以176大格为例,水田和林地没有样点,需要对没有样点的图斑赋值。

2.2 评价单元赋值

(1) 土壤养分地球化学等级、土壤环境地球化学等级与土壤质量地球化学综合等级划分的最小空间单元为评价单元。当一个单元中有2个以上数据时,用平均值进行评价单元的指标赋值。

(2) 插值:当极个别单元中没有评价数据时,必须用插值法赋值(在成土母质类型、土壤类型、土地利用现状等方面与相邻图斑土壤实测数据进行对比,对明显不合理的数据进行调整),获得每个评价单元相应的数据(图1)。

图1 采样点位图Fig.1 Point site of sampling

(3) 插值方法(在MapGIS中进行插值):①所有图斑生成Label点;②单元素生成地球化学图;③没有数据图斑的Label点在地球化学图区文件上取值;④导出属性,合并已有数据文件。

3 软件概述以及实现思路

3.1 GeoTools概述

GeoTools软件是一款在Microsoft VC6.0开发环境下利用C++开发语言[3]、基于MapGIS二次开发包开发完成,主要功能目标为对MapGIS文件格式的化探数据进行处理,即以选定区域中各自包含的点图元存储的数值为基础,经过统计计算得出各个区域的该项数值的平均值、最大值和区域包含点个数[4],最终将计算结果存储到用户指定区文件的属性字段中。该处理功能有效节省了人工处理所带来的重复繁琐的工作量,且软件统计结果较人工处理也具有更高的精度和客观性,这种软件处理数据的思路也具有较好的推广价值[5]。

3.2 软件实现思路

软件需要实现的是将用户选定区图元所包含的所有点图元某项字段数值进行统计分析,找出最大值、计算平均值、统计包含点个数,然后将这些信息存入用户指定的区图层属性中。实现该操作的过程可以具体细化为三个步骤。

3.2.1 步骤一:初始化

用户操作之前,先从缓冲区中读出用户当前选中的区图元情况,并且遍历当前选中点图层中所有的点图元,判断出点图元在空间关系上和选中的那些区是被包含关系,建立数据结构存储这种包含关系[6-7]。

3.2.2 步骤二:数据处理

先判断所选字段类型是否符合要求,比如存储数值的字段应当是数字型的;然后根据预处理的结果,处理区图元所包含的点图元数值信息,包括统计点个数、计算平均值和找出最大值,为了节省处理时间,所有计算结果先以变量的形式存储在内存中。

3.2.3 步骤三:数据保存

从内存的变量中读出计算结果,并一一对应地将结果存储到用户选中的区图元中。

整体软件流程如图2所示。

4 数据处理过程

(1) 在“金土地”工程项目数据的预处理过程中,已经形成了以MapGIS区文件和点文件为主的区域和点数据,利用GeoTools处理该数据的操作流程为:打开图件→选择区图元→打开数据处理对话框→选择区文件存储平均值、最大值、点个数的属性字段→点击“确定”按钮，软件自动完成计算并赋值→保存并退出。

图2 程序设计流程图Fig.2 Flow chart of program design

(2) 具体操作界面如图3。在软件中打开要处理的图件;将需要处理的点图层和面图层文件设置为当前选中状态;通过选择区功能选择需要处理的区图元;点击菜单中的“点—区数据转换”下的“数据转换”菜单项,弹出对话框,按对话框提示进行操作。

① 在“点文件属性”中选择需要处理的数据所在的字段名称,在“区文件属性”列表中选择需要存储统计结果的目标字段名称,点击“>”按钮完成字段设置。② 点击“确定”由软件自动计算并存储结果。③ 计算结果可通过“区编辑”—“修改属性”—“修改区属性”菜单项查看。如图4所示。

5 可信度分析

5.1 可信度计算的依据

“金土地”项目数据赋值过程中,地质背景、土壤类型及土地利用类型为影响土地质量赋值的主要三个因素,下面以钟祥市土地质量地球化学评价(一期)逐一进行可信度分析。以自动插值为A1,人工对相应图斑读数为A2(假设A2读出的值为真值),按《土地质量地球化学评价规范》中以重复样的相对误差来分析数据的可信度。规范要求以相对误差〔RE%=│A1-A2│×100%/(A1+A2)〕≤33.3%为合格,合格率应不低于85%。

图3 软件操作界面Fig.3 Software interface

图4 浏览处理结果Fig.4 Browse processing results

5.2 人工图斑赋值

人工图斑赋值的原则和方法,在空白图斑的取值按地质背景、土壤类型及土地利用类型的顺序,优先参考相同的地质类型,其次参考土壤类型,最后考虑土地利用类型,然后用插入法对空白图斑进行赋值。这样赋值的方法慢,但赋值相对准确。在不能对每个图斑进行取样分析的情况下,可以认为图斑的赋值接近实际值。

5.3 可信度计算

例如:某一空白图斑硒的插值0.46,人工读数值(假设为真实值)0.50,那么根据相对误差公式〔RE%=│A1-A2│×100%/(A1+A2)〕,RE%为4.2%,≤33.3%为合格。

随机选取钟祥市土地质量地球化学评价(一期)的10个元素,从地质背景、土壤类型、土地利用类型探讨插值的可信度。

钟祥市评价区所有图斑有5 076个,已有的图斑值为2 918个,空图斑有2 158个,地质背景不同的有221个,土壤类型不同的有322个,土地利用类型不同的有314个。

表1 土地利用类型、地质背景、土壤类型插值和读数相对误差(RE%)表

由表1所示,随机选取的10个元素,自动插值为A1,人工对相应图斑读数为A2,通过计算相对误差(RE%),合格率>85%,全部合格,可信度优良。

6 应用实例

选取湖北省钟祥市评价(一期)(石牌—柴湖地区)硒元素的分级过程来说明GeoTools软件工具的快捷高效。

(1) 按上文2.2中的方法对所有的空白图斑赋值。

(2) 在GeoTools软件工具中,先编辑评价区富硒区属性结构→增加平均值、最大值、点数三个属性字段,分别为双精度型、字符串→然后叠加硒元素分级点→选择区功能选择需要处理的区图元→点击菜单中的“点—区数据转换”下的“数据转换”菜单项→点击“确定”由软件自动计算并存储结果。

在实际工作中对“金土地”工程其他项目均能用同样的方法进行分级,此软件工具的操作方法简单快捷、实用高效。

(3) GeoTools软件工具[9],在湖北省“金土地”工程项目(潜江、天门、洪湖、京山、随县、恩施、嘉鱼等县市)的化探资料处理过程中进行了实际运用,部分重要元素与人工读取的数据进行对比和可信度计算,相对误差的合格率都>85%。

运用GeoTools软件工具,对湖北省“金土地”工程项目的化探资料进行处理[10-11],取得了很好的效果,提高了工作效率,增加了所处理资料的精度和质量。

图5 石牌—柴湖地区土壤硒分级图Fig.5 Classification map of soil selenium in Shipai-Caihu area

用上述方法编制的石牌—柴湖地区土壤硒分级图(图5),圈定93.33 km2的富硒地块,通过对富硒地块的加密取样,验证用GeoTools软件工具辅助成图的方法快捷高效,圈定的富硒地块真实可靠。

7 结论

总之,通过在湖北省“金土地”工程项目专题的工作中不断地摸索和总结,开发的GeoTools软件工具对“金土地”项目数据处理过程实现了量化的初步分级,提高了工作效率,使“金土地”工程项目的初步分级依据更加充分,也可以应用于化探、物探等各类异常特征值的统计,在实际工作中有很好的实用性和很强的可操作性,该程序的数据处理思路也为其他领域中数据处理提供了一定的借鉴价值。

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[3] 谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,2002.

[4] 张立,刘斌,王渊民.MAPGIS二次开发在化探元素异常提取中的应用[J].软件,2013,34(5):56-59.

[5] 周顺平,王海龙.基于MAPGIS组件的二次开发[J].地球科学,2002,27(3):285-288.

[6] 王海涛.空间实体关联规则提取技术研究[D].郑州:解放军信息工程大学,2009.

[7] 边馥苓.GIS 地理信息系统原理和方法[M].北京:测绘出版社,1996.

[8] 严向军,刘勇,曾明中,等.湖北省自然重砂异常圈定及找矿指示意义浅析[J].资源环境与工程,2008,22(S2):19-22.

[9] 徐伟铭,张春晓.基于 MAPGIS 的数据中心维护器辅助工具的实现[J].现代计算机,2006(10):96-98.

[10] 张东威.中国土壤中硒及其土壤环境质量标准研究(简报)[J].水土保持研究,1994(S1):112-116.

[11] 宋明义,冯雪外,周涛发,等.浙江典型富硒区硒与重金属的形态分析[J].现代地质,2009,22(6):960-965.

(责任编辑：陈文宝)

下期要目预告

松辽盆地裂后反转期沉降中心迁移及其发育机制

李 朋等

桂中坳陷岩心裂缝方解石脉流体包裹体分析及其地质意义

李英文等

湖北郧县郭沟钒矿成矿地质特征及找矿方向

郝仁红等

福建武平悦洋矿区银多金属矿成矿地质条件及生产探矿方向

钟荣兴

甘肃省龙首山白岗岩特征及其与铀成矿的关系

杨春四等

坦桑尼亚尼亚斯罗利金矿构造与成矿关系研究

司建涛等

湖北省广水市芦花湾石墨矿地质特征及矿石物质组成研究

魏均启等

恩施东部典型山区土壤重金属元素来源分析

周小娟等

The Application of GeoTools Software Tools in the Golden Land Project

YAN Xiangjun, ZHENG Xiongwei, WANG Chengjiao, SONG Changhong, ZHENG Guoquan

(GeophysicalExplorationofHubeiGeologicalBureau,Wuhan,Hubei430056)

GIS is one of the most important common tools in the “Golden land” project in the process of data processing. In this paper,the authors put forward a kind of high efficient and convenient method of data processing,combining with the professional field data processing requirements and the secondary development of GIS in the field of information technology. By GeoTools in MapGIS software platform development software tools,the authors can realize abnormal points,average and maximum volume calculation and characteristic parameters such as attribute assignment in “Golden land” project data. They complete auxiliary preliminary classification work of data processing in the “Golden land” project and receive the ideal effect. GeoTools software tools has obtained the good effect and improved the working efficiency and the precision of data processing and quality in the processing of the “golden land” project in Hubei province in the practical application.

“Golden land” project; secondary development of MapGIS; GeoTools

2016-09-20;改回日期:2016-10-11

湖北省钟祥市土地质量地球化学评价(一期)项目,项目编号:JTD20140101。

严向军(1969-),男,教授级高级工程师,地球化学专业,从事地球化学找矿及农业地质工作。E-mail:624443006@qq.com

TP274

A

1671-1211(2016)06-0999-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.038

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161109.1112.022.html 数字出版日期:2016-11-09 11:12