多元地学数据的可视化分析

常金雨

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830049）

多元地学数据的可视化分析

常金雨*

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830049）

数据的展示与分析技术为大量多元地学数据提供了一个平台，使得大量的地学数据得以直观、全面的展示，同时包含了海量地学信息的基础数据库建设，为地学数据的分析提供了数据基础，为更加理性客观地推断提供了必要的依据。

多元地学信息；数据库；可视化分析

随着社会的发展，地质行业在工作技术方法及思维上发生着深刻的变化，面对着越来越多的技术方法所带来的数据，面对着传统思维模式面临地勘行业中出现的新问题，我们不禁要问，我们要如何做才能够客观准确充分的利用地学数据,转变思维模式，来解决地矿行业中所涌现新的问题，笔者在此以喇嘛苏外围地区勘探为例，阐述自己的浅见，其核心的思路即通过获得的地质、地球化学、地球物理数据，建立基础数据库，进而由基础数据库产生分析数据库并实现基础数据库与分析数据库的实时动态的三维展示，其总体思路见图1。

图1 总体思路图

1 基础数据库的建设

基础数据库包括：

①基础地质数据库；

②基础地球化学数据库；

③基础地球物理数据库，基础数据库的建设以系统化、结构化为特点，且兼具空间属性特性。

（1）在建立基础数据库中“系统化”从范围尺度来讲主要体现在从宏观至微观：整体上先从研究区内的区域性的构造背景、地球化学、地球物理特征入手，逐渐过渡到微观即岩、矿石的基本特征，如：岩石结构、构造、矿物组合及矿化蚀变特征、元素含量变化、物性参数。从时间尺度来讲，在认识事物的过程中往往是渐进式的，甚至会出现偏颇或者不正确的认识，为针对该种问题，基于ArcGIS提供的技术平台，可以为每一个空间要素进行时间尺度的定义，同一个空间要素会因为具有时间尺度而变为对该空间要素认识过程中的一个节点，在将各个节点进行串联时也是我们对该要素的整个认识过程，从而使得宏观与微观两者互相印证、“博弈”，进而提高勘探认识。

（2）“结构化”是指在建立基础数据库中，在系统化的前提下，逻辑清晰地展示各级数据，在此需要重点强调的是，由于地质行业的特殊性，往往会面临大量的传统的描述性数据，结构化在这里主要目的是将这些大量的描述性数据通过多个字段进行逐步表达，甚至在此基础上将具体的文字转化为可以运算的代码，这样就为数据库的充分利用和开发提供了更大的空间。见表1。

（3）空间要素的空间属性。空间要素的空间属性包括在相应的空间参考下具有特定数值的空间表达，在三维视图中指X、Y、Z，在喇嘛苏外围勘探过程中使用的垂直坐标系为“黄海1985”，采用平面坐标系参数：坐标系名称：Xian_1980_GK_Zone_14；投影方式：通用横轴墨卡托；中央经线：81.0°；椭球体：Xian_1980；长半径：6378140.0；短半径：6356755.288157528；扁率倒数：298.257。

表1 基础地质数据库表头

在此需要强调的是空间属性的重要性，每一个空间几何要素，因为具备了属于自己的独立且唯一的地理信息，那么该数据的可移植性和可分析性将得到很大程度上的提高，同时由于每一个空间要素具备了空间属性和系统化结构化的信息，传统的制图方式将得到改变，将真正实现由数据到图的表达，而至于图的表达样式及效果则由图的属性信息来决定；当我们完成该步骤后，图件将会是数据的另一种表达形式，且表达的多样性及表达效果将得到显著改善，具体详见以下部分。

2 基础数据库的三维可视化

如图2所示，是基于各空间要素的空间属性信息将各个基础数据库得以在三维视图中展示，其三维视图中包含的信息有基础地质数据库、基础物理数据库以及重要的地理位置要素，如道路、标志点等。为了便于展示、分析，笔者在ArcScene平台下将各个数据层基本高度进行了平移和拉伸，在进行平移拉伸时考虑到各基础数据库的特点有差别和选择性的处理，例如在研究区进行的地球物理勘探时使用的方法为激发极化法，该方法在该区域的勘探深度约在300m左右，也就是说每一个测量点反映的是地表以下300m左右的地质情况，那么在进行平移拉伸的过程中就考虑到了该问题。

图2 基础数据库3D可视化展示

3 基于基础数据库的分析

基于各基础数据库自带的空间信息，利用ArcGIS的空间分析工具，从而可衍生出分析数据库，如图3所示，通过地质信息与地球化学数据的叠加分析生成了既具有地质特征同时具有元素分析结果的数据库，由于基础数据库的完备建立，为数据分析提供了必要条件，具体的分析方法应结合总体目标进行合理分析。图3所示“地质与地球化学数据库衍生的分析数据库”为基础地质数据库与基础地球化学通过空间叠加分析生成。

图3 地质与地球化学数据库衍生的分析数据库

4 总结及建议

本文旨在通过喇嘛苏外围的勘探经历，阐述多元的地学信息的处理、分析以及可视化工作，以便为各种各样的数据分析与展示提供一个新的选择方式。显而易见，基于ArcGIS平台实现的多元数据集成及其分析显得更为直观，信息更为全面，可以说在一定程度上实现了地学信息“大数据”，由于信息的全面、丰富则为信息的处理提供了更多的支持。当然在完成该项工作中，笔者也有些许建议：

（1）基础数据库的建设应为总体目标服务，建立符合研究区特色的基础数据库，在保持整体框架不变的情况下，避免“千篇一律”，应为研究区“量身定制”，这就要求负责人有一定的知识积累，同时对研究区有清楚的认识；

（2）在数据采集过程中，对所有参与的人员应要求对基础的问题达到统一认识；

（3）在基于基础数据库进行分析时，选择合理有效的分析统计方法尤为重要；

（4）在数据可视化方面仍存在较大的开发空间，例如可进行四维动态建设。

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P631

A

1004-5716(2016)12-0169-03

2016-03-24

2016-03-28

常金雨（1989-），男（汉族），新疆奎屯人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：地球探测与信息技术。