GIS在地質學中的應用

石油和礦產勘查要求多種數(shù)據(jù)集進行綜合分析。過去對數(shù)據(jù)存檔、檢索及迭加分析通常使用圖件或表格數(shù)據(jù),對比與綜合要花費大量時間,遙感與GIS技術則為這些多源勘探數(shù)據(jù)綜合處理提供了現(xiàn)代化手段。

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在石油等礦產勘查時,地質學家首先要對各種地質圖件、地球物理和地球化學數(shù)據(jù)、地震剖面以及遙感圖像等數(shù)據(jù)進行綜合分析,以便能清楚地了解各種不同數(shù)據(jù)集之間的關系。

地質數(shù)據(jù)通常也是由點、線、多邊形三種形態(tài)構成的。點數(shù)據(jù)以地球化學分析數(shù)據(jù)最典型,它與某一特定的取樣點有關;線數(shù)據(jù)可以是一條巖性分界線或一條斷裂;多邊形數(shù)據(jù)如某種巖類的出露范圍。這些數(shù)據(jù),有的采用圖件形式,用顏色表示巖石類型(專題圖),符號表示地球化學取樣點位置,用等值線表示磁場測量值。許多地質數(shù)據(jù)還以報告、圖形或實驗室結果表格等形式提供。在GIS中,這些不同的數(shù)據(jù)集(如地球化學分析數(shù)據(jù)、航磁調查數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、地質圖和地形圖以及遙感數(shù)據(jù))經(jīng)過數(shù)字化、編碼、矢量到網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉換,產生連續(xù)或離散的數(shù)據(jù)集,存入建立起目標區(qū)的地質數(shù)據(jù)庫,圖13-1給出了地質地表數(shù)據(jù)的輸入,分析和建庫的過程。

在地質數(shù)據(jù)庫中,地質數(shù)據(jù)按專題內容分層存貯,幾何特征以圖形圖像表達,屬性數(shù)據(jù)則記錄在二維關系表中,兩者為一對一或一對多的關系。于是,在這個數(shù)據(jù)模型的基礎上,勘探工作區(qū)的所有地球物理、地球化學、巖石學及輻射場的數(shù)據(jù)都可以納入數(shù)據(jù)庫。一旦工作區(qū)的地質數(shù)據(jù)庫被建立,地質學家便可以利用已有的專家(概念)模型來指導數(shù)據(jù)分析。例如,在石油勘探中,首先利用石油存貯條件與變量之間已知的物理、化學和地質聯(lián)系來分析數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù),對直接或間接與這些聯(lián)系有關的數(shù)據(jù)進行分析、處理、生成各種派生數(shù)據(jù)。表13-1顯示某工作區(qū)地質數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)集。用這些數(shù)據(jù)所提供的信息來選定油氣儲藏有利地區(qū)。

如將重力和航磁數(shù)據(jù)疊合,有助于對基底形態(tài)的分析。又由于基底形態(tài)對沉積蓋層構造發(fā)育有影響,因而據(jù)重力和航磁的一階、二階導數(shù)可推斷出構造的總體特征。又如,基底隆起地區(qū)可能影響蓋層構造特征,基底凹陷的地區(qū)沉積厚度較大,可能成為盆地的沉積中心。

圖13-1 地質地表數(shù)據(jù)處理、分析及建庫流程圖

背斜構造是重要儲油構造。是油氣勘探數(shù)據(jù)庫的重要內容。構造的向下延伸范圍是一個最有價值的參數(shù),目前的技術水平還難以確定。在數(shù)據(jù)庫中,背斜用多邊形表示,并以背斜軸為中心向下延展來定性表達背斜的地下影響范圍。

斷層對油氣的生、儲、蓋都很重要。斷層等密度圖與線性體等密度圖是用任一網(wǎng)格單元范圍內斷層/線性體出現(xiàn)的頻數(shù)來定義的。用鄰域分析法計的研究區(qū)內圍繞每一象元的5×5象元陣列中斷層出現(xiàn)的次數(shù)。結果圖顯示出斷層/線性體密度。將斷層等密度和線性體等密度圖進行疊加,合成出一幅描述斷裂密度的新圖。對蓋層斷裂密度高值地區(qū)進行分析,判明它對區(qū)域油氣運移和儲集的具體作用。

表13-2給出某研究區(qū)域模型及其對應的權重,系統(tǒng)據(jù)此運行后生成一個新圖像。圖像的像元值等于各輸入的權值求和,將它們進一步分段,便可以表達工作區(qū)中油氣產出有利性的不同級別,最后圈出高概率產油區(qū)。

這種技術方法同樣適用于其它礦產勘查、區(qū)域成礦預測,工程地質災害評估與預測等。

GIS技術的引入可能極大改變地質學家的工作模式,使地學工作者面臨的對多源地質數(shù)據(jù)的采集、配準、存儲、分析、綜合與檢索工作,變得形象直觀、靈活多樣、快速準確,使各種地學模型的生成和發(fā)展,在技術上有了主要的支撐系統(tǒng)。

表13-1 原始和派生地質數(shù)據(jù)

表13-2 模型的輸入與數(shù)字加權

gis在環(huán)境科學中的應用

gis環(huán)境科學；應用研究

環(huán)境科學主要是對大氣、土壤、生物、水的研究，詮釋人們在自然環(huán)境中對自然環(huán)境的影響與自然萬物生存規(guī)律。GIS技術和環(huán)境科學在研究目標與方法上具有一定相通性?，F(xiàn)階段，將GIS技術應用在環(huán)境科學中能夠更好的挖掘潛力，為環(huán)境的檢測、評估、規(guī)劃、管理等方面創(chuàng)造更廣闊發(fā)展空間。

GIS技術環(huán)境監(jiān)測

1、大氣環(huán)境監(jiān)測

現(xiàn)如今，城市化進程的加快，人口逐漸增加、交通加壓較大，工業(yè)生產成為社會經(jīng)濟發(fā)展的支柱型產業(yè)。但工業(yè)生產中排放大量化學物質和汽車尾氣，造成城市空氣環(huán)境受到?jīng)_擊而逐漸降低質量。對此，凈化空氣、提高空氣質量成為現(xiàn)階段城市發(fā)展的當務之急。大氣環(huán)境有一定的空間性特點，空氣流動較快，地面是自然環(huán)境中空氣不可穿越的固體界限。GIS技術的出現(xiàn)，能夠有效進行信息環(huán)境監(jiān)測，通過地理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理搜集、整合存在的污染物質、規(guī)模、工廠位置信息等，構建完整的地理信息數(shù)據(jù)庫。隨后，利用GIS技術空間研究與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)得出污染物質在大氣中的分布形式。最后，獲得污染空間與標準狀況?，F(xiàn)階段，GIS技術已經(jīng)在一些項目監(jiān)測中得到了推廣與應用，效果顯著。

2、GIS技術水資源環(huán)境監(jiān)測

水資源是我們生活的重要組成部分，是維持生命的主要物質具有重要作用。但是現(xiàn)階段水資源緊缺并且水污染問題嚴重，使得大量水源不可作為生活用水。現(xiàn)階段，GIS技術應用在水資源監(jiān)測中也較為常見。GIS技術中的空間信息與分析系統(tǒng)能夠對水資源環(huán)境空間信息進行深入研究分析，達到科學有效的組織與監(jiān)測，便于管理人員進行空間信息搜集、查找等。另一方面，GIS技術中的圖形分析與空間研究功能，能夠幫助進行空間與數(shù)據(jù)檢測，生成圖表以便有關單位制定有效解決方法。

GIS在環(huán)境地學中的主要應用領域?

隨著地學工作的不斷深入，地學研究的難度逐漸增加，以往單一的研究方法已難見成效。越來越多的人認識到，只有將地學領域的不同研究方法(地質、地球物理、地球化學和遙感等)得到的信息進行綜合分析研究，才是提高效果的根本出路。近年來GIS技術的發(fā)展使這一可能變成現(xiàn)實。地理信息系統(tǒng)(GIS)是輸入、存儲、檢索、分析和顯示與地理位置有關的各種特征信息的計算機輔助系統(tǒng)，地學專家可以把各種相關的空間或非空間信息送入GIS進行管理，進行各種綜合分析研究，這樣就可能對許多重大信息，如能源和礦產潛力、環(huán)境災害評價等提出新的認識和作出科學決策。

下面概述一下GIS在地球科學及相臨學科應用的幾個具體領域：

(1)自然資源管理方面：包括自然資源的分布狀況、自然資源數(shù)量統(tǒng)計、自然資源查詢、資源評價、預測與決策分析、資源合理開發(fā)利用、資源動態(tài)監(jiān)測等。

(2)土地管理方面：包括地籍調查和管理、土地規(guī)劃、土地利用現(xiàn)狀調查與管理、土地評價、土地承載力計算和分析、土地類型劃分、房地產評估和管理、土地信息查詢、土地潛力分析、人地關系狀況分析、土地利用預測與決策分析等。

(3)農業(yè)和土壤方面：包括農作物結構優(yōu)化和合理布局、農作物估產、決定投資方向和規(guī)模，找出最佳投入產出比、收獲規(guī)劃、病蟲害防治、土壤類型的分布及規(guī)律、土壤侵蝕、土壤演變規(guī)律等。

(4)地質水文方面：包括地形地貌的發(fā)生、發(fā)展和演變規(guī)律、地下巖石和地下水分布規(guī)律、水域分布和分析、洪水預測及防護、水質水量檢測等。

(5)生態(tài)景觀管理方面：包括景觀設計與制圖、生態(tài)演替模擬、景觀生態(tài)結構分析、景觀生態(tài)評價等。

(6)環(huán)境保護方面：包括環(huán)境質量專題制圖、環(huán)境質量現(xiàn)狀分析、環(huán)境質量預測分析、環(huán)境質量動態(tài)模擬等。

(7)水利方面：包括基本建設規(guī)劃、測量、土方挖填、坡度和坡向分析、壩址設計、庫容分析、洪水淹沒分析、小流域治理等。

(8)測繪方面：包括大地測量、地圖管理、地圖制作等。

(9)地球科學學旅游方面：包括室內地圖游覽、旅游咨詢、天然公園規(guī)劃、景觀布局、旅游景點的統(tǒng)一管理等。此外，地理信息系統(tǒng)還被應用于海洋、氣象、石油、教育、航空運輸、物業(yè)管理等許多領域?，F(xiàn)在，地理信息系統(tǒng)已成為科學管理、科學規(guī)劃、科學預測和科學決策等的重要工具。

名詞解釋gis

地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。

位置與地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基礎。一個單純的經(jīng)緯度坐標只有置于特定的地理信息中，代表為某個地點、標志、方位后，才會被用戶認識和理解。

用戶在通過相關技術獲取到位置信息之后，還需要了解所處的地理環(huán)境，查詢和分析環(huán)境信息，從而為用戶活動提供信息支持與服務。