畢世普，孔祥淮，別 君

（1.國土資源部 海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，山東 青島 266071；2.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266071；3.中國海監(jiān)北海航空支隊，山東 青島 266033）

一種利用MapGIS繪制海岸帶地球化學(xué)色斑圖的方法

畢世普1,2，孔祥淮1,2，別 君3

（1.國土資源部 海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，山東 青島 266071；2.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266071；3.中國海監(jiān)北海航空支隊，山東 青島 266033）

針對海岸帶潮灘及淺海地區(qū)沉積物樣品采集站位呈狹帶狀分布且分散程度高的特點，提出了一種海岸帶沉積物環(huán)境地化色斑圖的制作方法，處理的關(guān)鍵是將分散的點位轉(zhuǎn)換為均勻的網(wǎng)格點位，該方法可以為MapGIS編圖人員繪制類似色斑圖提供借鑒。

海岸帶；MapGIS；繪制；地球化學(xué)；色斑圖

1 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵是將分散的點位轉(zhuǎn)換為均勻的網(wǎng)格點位。

1）離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化。將分散的數(shù)據(jù)點位按照XYZ的格式存成文本文件，其中X、Y為點位的坐標(biāo)，Z值為元素的含量。打開MapGIS主界面“空間分析”模塊下“DTM分析”的“離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化”功能，打開點位的文本文件，進(jìn)行網(wǎng)格化處理，可以根據(jù)需要設(shè)置網(wǎng)格化的間距和算法。MapGIS軟件系統(tǒng)網(wǎng)格化算法有4種：距離冪函數(shù)反比加權(quán)法、Kriging法、稠密數(shù)據(jù)中值選取法、稠密數(shù)據(jù)高斯距離權(quán)法[4,5]。通過對算法進(jìn)行對比分析，考慮到海岸帶數(shù)據(jù)較為稀疏分散且間距不等的特點，采用Kriging法進(jìn)行網(wǎng)格化。

2）白化網(wǎng)格數(shù)據(jù)。網(wǎng)格化后的數(shù)據(jù)是一個矩形陣列，需要利用白化文件將研究區(qū)外的數(shù)據(jù)剔除。白化文件的格式一般為*.bln,根據(jù)實際需要設(shè)置，如潮間帶采樣數(shù)據(jù)可以采用岸線和水深線之間的區(qū)域設(shè)置白化文件，白化的邊界即色斑圖的范圍。目前MapGIS還沒有提供網(wǎng)格數(shù)據(jù)白化的功能，白化處理可以借助Sufer軟件完成。

3）網(wǎng)格數(shù)據(jù)點提取。將白化處理后的grd文件轉(zhuǎn)換成為ASCII的明碼格式，格式為X、Y、Z的形式，可以利用“DTM分析”打開白化后的grd文件，然后“輸出高程數(shù)據(jù)”，選擇“規(guī)則的det文件”保存。再打開此det文件，利用“高程點標(biāo)注制圖”功能生成新的點文件，最后將Z數(shù)據(jù)標(biāo)注輸出到屬性字段，將元素含量值作為點的屬性保存下來[6]。

以上過程其實就是離散-網(wǎng)格-離散的過程，目的是將海岸帶地區(qū)分散的不規(guī)則的采樣點轉(zhuǎn)換為等間距的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

2 MapGIS制圖

色斑圖一般是柵格圖像，而MapGIS圖形編輯的是矢量圖件，如何在矢量圖件中表現(xiàn)出柵格圖像，而且每個像元還要帶有一定的屬性，本文的處理辦法是將等間距的一個矢量點看作柵格數(shù)據(jù)的一個像素，這樣多個點無縫拼合起來就可以組成一幅類似柵格圖像的色斑圖。

1）制作色斑圖。利用MapGIS的“圖形編輯”打開處理好的點文件，此時作圖區(qū)域的分散點都插值成了等間距的新點，查看點屬性，其中標(biāo)注項為此點利用Kriging插值之后新的含量值。查看2個相鄰點的距離，將點統(tǒng)一改成正方形的子圖，子圖的大小為相鄰2個點的間距，使作圖區(qū)成為不留白的點位圖。

2）色斑圖分級。利用“點編輯”下的“根據(jù)屬性賦參數(shù)”功能，根據(jù)子圖屬性字段里“標(biāo)注”的值進(jìn)行分級，分級方法按照海岸帶地化圖的編圖規(guī)范執(zhí)行[3]，一般分8～10級，隨著含量由低到高顏色一般由藍(lán)到紅，從而實現(xiàn)地球化學(xué)色斑圖的分級。

3）圖幅整飾。按照地化圖的標(biāo)準(zhǔn)對圖幅內(nèi)色斑的顏色、外邊界等進(jìn)行修飾，添加圖例及地球化學(xué)統(tǒng)計直方圖等[7]。

3 應(yīng)用實例

以福建海岸帶地球化學(xué)元素Cd分布色斑圖的制作為例進(jìn)行說明。從圖1（地理底圖陸地部分為福建省地圖數(shù)字化，審圖號：GS（2011）1873號；海域水深線等為航保部海圖數(shù)字化，審圖號：JS（2013）02-005）可以看出海岸帶取樣站位間距不等，其中河口位置點位密集，而離岸遠(yuǎn)處點位分散，整個數(shù)據(jù)自西南向東北呈狹長帶狀分布。

圖1 福建海岸帶表層沉積物取樣站位圖

1）研究區(qū)共有采集分析點位452個，將所有點位的Cd數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化，見圖2。將陣列點的間距設(shè)為10，生成129列×152行的數(shù)據(jù)矩陣，使原始點位插值成為19 608個新的點位。

圖2 數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

2）網(wǎng)格化后的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行白化處理，白化的邊界根據(jù)要求設(shè)為海岸線和10 m水深線范圍，白化后的網(wǎng)格點位轉(zhuǎn)化為ASCII格式。數(shù)據(jù)分3列，其中X、Y列為點位坐標(biāo)，標(biāo)注Z列為插值后的新的Cd元素含量，數(shù)據(jù)編輯為規(guī)則的det格式。打開“高程點標(biāo)注制圖”功能，設(shè)置子圖的符號，操作時要注意勾選“輸出標(biāo)注到屬性字段”選項，見圖3。

圖3 白化處理后的網(wǎng)格點位提取

3）白化后點位共有1 455個，在系統(tǒng)庫中選擇正方形的子圖表示點位，子圖的高和寬根據(jù)實際情況設(shè)置為16，使子圖無縫鏈接，相當(dāng)于以一個點位代表色斑圖的一個色斑，見圖4。

圖4 分散點插值后的色斑覆蓋圖

4）對制圖區(qū)1 455個站位的Cd值進(jìn)行統(tǒng)計分析，按照地化圖的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級繪圖。本實例中按照Cd元素含量分為10個色階，并添加統(tǒng)計直方圖和圖例等，完成了Cd分布色斑圖的分級和圖幅整飾，見圖5。

圖5 福建海岸帶地球化學(xué)元素Cd分布色斑圖

色斑圖的面積范圍是由白化文件限定的，白化文件的制作可根據(jù)具體要求設(shè)定。色斑的大小是由離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化中的間距決定的，間距越小，色斑點越小，表現(xiàn)更精細(xì)，但同時數(shù)據(jù)量也會倍增；反之亦然。

4 結(jié) 語

本文針對海岸帶地區(qū)數(shù)據(jù)點位狹長分散的特點，提出了一種相對簡單的地球化學(xué)色斑圖的做法。類似的色斑圖還可以應(yīng)用到其他行業(yè)的圖件，例如土壤質(zhì)量分級圖、土地利用分類圖[8]、環(huán)境質(zhì)量評價圖等。

[1] DZ/T0167-2006．區(qū)域地球化學(xué)勘查規(guī)范[S]．

[2] 魏秀元．MapGIS軟件在制圖中的應(yīng)用技巧[J]．甘肅林業(yè)科技,2003,28(1):72-73

[3] 張于,王玉軍,吳夏懿,等．利用MapGIS編繪地質(zhì)圖的一些技巧[J]．地質(zhì)學(xué)刊,2011,35(4):391-394

[4] 李志林,朱慶．?dāng)?shù)字高程模型[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,2001

[5] 周興華,姚藝強,趙吉先．DEM內(nèi)插方法與精度評定[J]．測繪科學(xué),2005,30(5):86-88

[6] 中地軟件叢書編委會．MapGIS地理信息系統(tǒng)使用手冊(空間分析篇)[Z]．武漢中地數(shù)碼科技有限公司,2010

[7] 袁義生,劉應(yīng)忠,羅明學(xué),等．應(yīng)用MapGIS制作地球化學(xué)圖單元素異常圖及綜合異常[J]．貴州地質(zhì),2007,24(2):156-159

[8] 范亞楠,張立亭,陳竹安．基于MapGIS的土地利用現(xiàn)狀圖繪制[J]．地理空間信息,2009,7(5):145-147

P208

B

1672-4623（2015）06-0159-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.053地球化學(xué)圖是環(huán)境地質(zhì)的重要圖件，目前陸域和海域的地球化學(xué)表層沉積物取樣按照比例尺不同有嚴(yán)格的規(guī)范和取樣間距，站位分布一般是研究區(qū)網(wǎng)格化覆蓋，站位分析結(jié)果采用等值線色區(qū)圖表示[1]。海岸帶環(huán)境地質(zhì)圖件的制作不同于陸地和海域，主要原因在于海岸帶潮間帶取樣點位分散且空間分布狹長。鑒于此，海岸帶地球化學(xué)分布圖用等值線圖表示效果并不理想，用色點圖表示則會由于點位之間疏密程度不同導(dǎo)致留白較大，圖面效果欠佳，而介于色點和色區(qū)之間的點位色斑圖是連續(xù)的，色斑用于填充空白區(qū)域，圖面直觀，表現(xiàn)效果較好。本文利用MapGIS軟件[2,3]，總結(jié)了一種較為簡單的海岸帶地球化學(xué)色斑圖制作方法。

畢世普，高級工程師，研究方向為海岸帶遙感與GIS應(yīng)用。

2015-02-02。

項目來源：國家自然科學(xué)基金資助項目（41376079）；國土資源部海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資助項目（GZH200900501、GZH201400204）。