化探知識

地球化學綜合編圖

  (一)編圖試點研究簡要史料。
 
  1973年3月,湖南地質物探大隊編制了《地球物理(化學)探礦圖件編制規范》。
 
  1974年4月,冶金部地質司在廣西桂林舉行冶金地質系統區域地球化學編圖及新方法、新技術交流會。
 
  1978年4月,物探所任天祥在《物探與化探》上發表了《關于1:20萬區域化探資料整理利用方法的討論》,提出編制1:20萬和1: 50萬地區域化學圖的方法。
 
  1980年10月,謝學錦等發表了《皖浙贛邊區區域化探的資料整理與異常評價》,編制了皖浙贛邊區Cu、Pb、Zn等12個元素的地球化學圖。
 
  同年,桂林冶金地質研究所與廣東地質勘探公司940隊開展了“廣東大陸區域化探編圖及找礦研究”。
 
  1985年10月,地礦部物化探所、江西物探大隊和北京計算中心合作完成的《贛西北地球化學試驗圖集》由地質出版社出版,這是我國公開出版的第一份地球化學圖集。
 
  1987年8月,地礦部物探所研制的IBMPC/XT應用開發及通用成圖系統,移植和開發了20多個常用化探數據處理程序,并研制了一套微機成圖系統。
 
  1988~1992年期間,北京計算中心承擔地質行業科學技術發展基金資助的科研項目(劉如英、金諄浩、鄔寬廉、鄔可筠等),開發研制了“計算機地球化學圖編圖系統”(小比例尺)(GCMCS),在我國率先比較系統地研究小比例尺計算機地球化學編圖系統。
 
  1990年11月,地礦部北京計算中心(劉如英、金諄浩、鄔可筠)與遼寧物探隊(白希杰等)合作,首次用1: 20萬區域化探數據為遼寧編制全省1:50萬地球化學圖,編制了37種元素的等值線圖、色塊圖及異常圖,以及8種元素的綜合異常圖,可以全面反映遼寧省有關元素的分布特征和規律,是一份全省性的基礎地球化學資料。
 
  1993年,受地礦部勘技司委托,北京計算中心劉如英、金諄浩、趙玉祥等在中國地質大學(北京)舉辦培訓班,推廣應用“計算機地球化學編圖系統(小比例尺)”。
 
  1993年12月,成都地質學院完成的地面放射性測量工作站通過專家鑒定,以微機或筆記本機為平臺,實現了地面放射性測量數據的采集、傳輸、處理、成圖成像和解釋全過程的計算機化,該系統為國內首創。
 
  20世紀90年代后,大部分?。▍^、市)按?。▍^、市)域編制了?。▍^、市)地球化學圖,如浙江、新疆、湖北、貴州等(楊永忠,1997),同時按成礦區帶和大區域編制了區帶地球化學圖,如東昆侖、北祁連、內蒙古北山、華南等區域性地球化學圖。主要采用色塊、等值線和數據加密插值的成圖方法。
 
  (二)編制彩色地球化學圖件中一些問題的處理。
 
  插值:由于輸出的彩色圖件為全面色,每個像元點都應具有數據及其對應的顏色,因此輸出彩圖之前必須求出每個像元點的插值。處理中常用的插值算法包括距離平方倒數、雙線性方法、雙三次樣條等。單一的插值算法往往存在缺點。距離平方倒數方法插值不連續,并且,當插值點與數據點的距離太近時,可能出現誤差;而雙三次樣條則在插值中出現高于數據中的最大值和低于數據中的最小值、甚至出現負值的不合理情況。為了避免這些問題使用聯合算法插值,成功地解決了這一問題。
 
  色階劃分:對已插值數據進行分級,并對各數量級指定顯示的顏色。分級方法包括以標準差的倍數作為相鄰級別的差值、用累積頻率(或分位數)分級、使用等比級數分級等。
 
  色彩的調配:抖動算法。由于彩色墨水只有4種顏色(青C、品紅M、黃Y和黑K),由CMYK的不同組合至多可以獲得8種顏色(包括白色)。為了顯示更多的顏色,必須用加大象元、犧牲分辨率的方法。例如使用4×4的抖動矩陣,每個象元可以獲得大約5 000種顏色,但此時對于分辨率為300 dpi的Novajet繪圖儀,分辨率降到300/4=75 dpi。
 
  (三)全國范圍的地球化學編圖。
 
  進入20世紀90年代,全國區域化探掃面計劃宜測地區的任務基本完成,積累了豐富而系統的高質量數據,許多?。▍^、市)據之編制了?。▍^、市)域的地球化學圖和圖冊。于是,編制全國范圍地球化學圖的任務就提上日程。
 
  1993年,中國勘查技術院立設立“中國小比例尺地球化學圖編制”項目,由地科院物化探研究所組織實施,在謝學錦和任天祥主持下,向運川負責編圖方法技術研究。這次編圖以1:20萬和1:50萬區域化探掃面數據為基礎,以1:5萬和1: 2.5萬圖幅為統計單元計算元素含量算術平均值,作為編圖的數據源。采用改進的距離倒數加權法對數據進行加密(插值),將數據劃分為16個色階,生成彩色像元,通過彩色噴墨繪圖儀繪制圖件。分別編制了39種元素的全國1:500萬地球化學圖(1:2.5萬圖幅數據集)和1:
 
  1 000萬全國地球化學圖集(1:5萬圖幅數據集)。編圖成果于1996年提交,這是我國首次編制的全國性39種元素的地球化學圖件。
 
  2001年,中國地質調查局下達新的全國性編圖任務,即“全國區域地球化學系列圖編制”項目,由牟緒贊、奚小環負責,中國地質調查局發展研究中心組織實施,謝學錦、任天祥等為顧問,向運川為編圖組長。這次編圖的特點是,直接以化探掃面的原始數據為編圖依據,首次匯集了全國28個?。▍^、市)的1: 20萬和1: 50萬區域化探資料,涉及1:20萬圖幅1299個,1:50萬圖幅18個,數據點約142萬個,包括39種元素及氧化物的測試數據,覆蓋面積達650×104 km2。最終,分別編制出了39種元素與氧化物的1:500萬全國地球化學圖和1:1 200萬地球化學圖集。并且,在編圖同時建立全國區域地球化學數據庫。項目歷時4年,2005年6月提交編圖成果。
 
  由于采用原始數據編圖,數據量大,地球化學數據處理又有其特殊性,出現了一系列技術問題需要解決。編圖工作采用中國地質調查局研制開發的“多元地學空間數據管理與分析系統GeoExpl”作為編圖平臺,使數據處理、編圖和輸出等過程一體化操作。第一,要分別對各元素進行系統誤差的處理,以便得到很好的圖面效應。為此,制定了4條系統誤差校正的原則:①分析誤差源,所展示的數據誤差與周邊數據值具有明顯的臺階狀。
 
  ②數據誤差在空間上具有區域性特點,省、大區域、圖幅或分析批次。③在數據值的分布上,掩蓋了地球化學特征和地質特征展布的延續性和規律性。④在數據校正方法上,盡可能地選擇線性校正,通過簡單的計算可以復原數據。第二,數據網格化處理。大區域編圖難以利用原始點位直接構圖,需要對原始數據進行網格化處理,通過對不同網格化參數的選擇、對比和研究,確定了效果較好的網格化處理方法,即:網格距4 kmX4 km的網度;數距搜索方式采用搜索半徑為12 km的圓域;數據計算方法采用改進的距離倒數加權法,即指數距離冪倒數加權法。第三,地球化學專題圖的生成。應用GeoExpl提供的專題圖生成模塊,制作各元素等量線、等值區圖,以及相關的特征圖等。采用累計頻率與對數分級相結合,同時參考數據的特征值如平均值、中位數等,將數據分為19級,繼而劃分級次和色階,分級統計計算特征值,利用系統提供的專題圖創建模塊,生成地球化學等值線和等值區,分別以線圖層和區圖層的形式,作為系統顯示窗的圖形顯示數據。用這套方法制成的圖件,應用了GIS技術和現代數據處理技術,是近十幾年來計算機技術在地球化學數據管理、處理、成圖方法研究的結晶。