0 引言

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查是地質(zhì)工作中有戰(zhàn)略意義的綜合性基礎(chǔ)工作，往往是衡量一個(gè)國(guó)家地質(zhì)工作和地質(zhì)科學(xué)水平的標(biāo)志[1-4]。地質(zhì)高校地質(zhì)專業(yè)學(xué)生掌握區(qū)域地質(zhì)調(diào)查方法是一項(xiàng)重要的基本技能[5]。早在20世紀(jì)80年代，歐美國(guó)家的地質(zhì)高校中，掌握地質(zhì)填圖技能的學(xué)生已成為彌補(bǔ)地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)人員不足的主要群體[6]。我國(guó)地質(zhì)高校已普遍為地質(zhì)專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)夏季野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)，系統(tǒng)傳授區(qū)域地質(zhì)調(diào)查方法，包括路線調(diào)查、實(shí)測(cè)剖面、地質(zhì)填圖等幾個(gè)重要單元。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和移動(dòng)終端技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化與信息化已成為地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[7]。2010年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心在已有工作成果的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)了數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化地質(zhì)調(diào)查和實(shí)時(shí)GPS定位，并具備可視化地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)與管理功能，從根本上改變了地質(zhì)調(diào)查成果的表達(dá)和存儲(chǔ)方式[8]。同時(shí)，該系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地查閱已數(shù)字化的地質(zhì)要素規(guī)范化信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交流，極大地改變了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的傳統(tǒng)模式，滿足了數(shù)字化地質(zhì)調(diào)查的需求。隨著數(shù)字地質(zhì)調(diào)查技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)從事相關(guān)工作的單位普遍采用數(shù)字地質(zhì)調(diào)查方法開(kāi)展野外工作。因此，地質(zhì)高校野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)引入數(shù)字地質(zhì)調(diào)查技術(shù)勢(shì)在必行。這不僅能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，還能顯著提升他們的整體競(jìng)爭(zhēng)力，更好地滿足就業(yè)市場(chǎng)的需求。

然而，目前大部分地質(zhì)高校的野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)仍然沿用傳統(tǒng)的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查方法，實(shí)習(xí)過(guò)程中，不同專業(yè)的授課教師普遍采用一對(duì)多的教學(xué)模式，即實(shí)習(xí)學(xué)生集中學(xué)習(xí)、觀察并記錄教師所介紹的典型地質(zhì)現(xiàn)象。這種模式已成為大多數(shù)地質(zhì)高校的常規(guī)做法，但該模式存在以下不足：1）授課教師因?qū)I(yè)和研究方向不同，在授課過(guò)程中難免會(huì)教學(xué)側(cè)重點(diǎn)不同，難以保證教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一性和規(guī)范性；2）實(shí)習(xí)學(xué)生由于基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度和對(duì)典型地質(zhì)現(xiàn)象理解程度存在差異，在一對(duì)多的教學(xué)模式下，很難根據(jù)自身能力和興趣進(jìn)行選擇性學(xué)習(xí)。這些問(wèn)題在一定程度上阻礙了野外地質(zhì)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生自主實(shí)踐能力的提升，因此，地質(zhì)高校野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)模式亟待改革。

1數(shù)字地質(zhì)調(diào)查的基本原理

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查經(jīng)過(guò)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局近20年的研發(fā)和利用，目前已經(jīng)非常成熟。數(shù)字地質(zhì)調(diào)查主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)、GPS、GIS、RS等多項(xiàng)軟件與技術(shù)對(duì)地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中產(chǎn)生的影像、文字與數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄、分類整理、入庫(kù)、編輯、處理分析和成果輸出[9-10]；簡(jiǎn)而言之，就是原始資料的數(shù)字化過(guò)程，最后實(shí)現(xiàn)資料的綜合利用。

2數(shù)字地質(zhì)調(diào)查的基本流程

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查的軟件平臺(tái)主要包括數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS，PE端）和數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)（RGMap，Android端）。主要流程包括軟件安裝與環(huán)境配置、背景圖層準(zhǔn)備、組織圖幅工程、新建野外手圖、數(shù)據(jù)采集與整理、圖幅PRB庫(kù)操作、實(shí)際材料圖操作、編稿原圖操作、空間數(shù)據(jù)庫(kù)操作[11]，如圖1所示。

2.1軟件安裝與環(huán)境配置

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS，PE端）硬件環(huán)境是非常開(kāi)放的，Windows 7/8/10/11 均可安裝；數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)（RGMap，Android端）硬件環(huán)境同樣低要求，掌上機(jī)設(shè)備只要滿足Android2.2以上版本操作系統(tǒng)，設(shè)備屏幕多點(diǎn)觸摸即可。

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS，PE端）環(huán)境的配置只要在安裝軟件過(guò)程中保持默認(rèn)即可，無(wú)需過(guò)多操作；數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)（RGMap，Android端）安裝完成后，必須賦予軟件獲取定位，讀取和寫入照片權(quán)限。

2.2背景圖層準(zhǔn)備

背景圖層準(zhǔn)備包括資料收集和數(shù)據(jù)配準(zhǔn)兩個(gè)部分。資料收集包括地質(zhì)圖件、地形圖件、遙感影像等一系列矢量圖件和位圖，數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的目的是將收集的所有資料統(tǒng)一地圖參數(shù)，獲取正確的空間位置，確定新建圖幅工程的地圖參數(shù)。數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的常用方法包括生成標(biāo)準(zhǔn)圖框、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、投影變換、誤差校正。生成標(biāo)準(zhǔn)圖框的目的是確定統(tǒng)一的地圖參數(shù)，保證正確空間位置，建立“標(biāo)桿”；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以將不同類型矢量數(shù)據(jù)統(tǒng)一到DGSGIS文件類型；投影變換是將不同地圖參數(shù)矢量數(shù)據(jù)變換為統(tǒng)一地圖參數(shù)的過(guò)程；誤差校正是將掃描圖、航空影像等位圖（無(wú)地圖參數(shù)）校正到標(biāo)準(zhǔn)圖框的過(guò)程。

2.3 組織圖幅工程

在數(shù)據(jù)配準(zhǔn)完成后，可以根據(jù)地質(zhì)填圖比例尺組織圖幅工程，后期相應(yīng)的地質(zhì)工作內(nèi)容（如設(shè)計(jì)路線、剖面，編輯路線、剖面等）均在對(duì)應(yīng)的圖幅工程內(nèi)完成。

2.4新建野外手圖

新建野外手圖即為設(shè)計(jì)、新建路線過(guò)程，野外路線數(shù)據(jù)的采集主要在設(shè)計(jì)好的路線框架下完成。設(shè)計(jì)路線時(shí)要充分考慮地質(zhì)圖主要構(gòu)造行跡的展布方向和地形特征，最大限度地穿越各地質(zhì)體并保證最節(jié)省體力，從而合理高效地開(kāi)展地質(zhì)填圖。

2.5數(shù)據(jù)采集與整理

數(shù)據(jù)的采集包括路線數(shù)據(jù)采集和剖面數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，GPS可保證地質(zhì)信息采集的精度。

路線數(shù)據(jù)采集主要是在設(shè)計(jì)路線基礎(chǔ)上，進(jìn)行地質(zhì)信息的數(shù)字化，包括地質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)間路線、地質(zhì)界線、樣品、產(chǎn)狀、照片、素描、化石等。剖面數(shù)據(jù)采集包括導(dǎo)線、分層、樣品、產(chǎn)狀、化石、照片、素描等。

數(shù)據(jù)的整理包括路線數(shù)據(jù)整理和剖面數(shù)據(jù)整理。路線數(shù)據(jù)整理主要是將各地質(zhì)信息按照指定的參數(shù)進(jìn)行賦值，保證格式的統(tǒng)一和規(guī)范，完成程序化錯(cuò)誤檢查和路線小結(jié)的編寫。剖面數(shù)據(jù)整理主要是錄入剖面數(shù)據(jù)，室內(nèi)分層，剖面圖、柱狀圖的繪制，完善剖面小結(jié)。

2.6 圖幅PRB庫(kù)操作

將整理好的路線數(shù)據(jù)和剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一入庫(kù)，在圖幅工程內(nèi)瀏覽全部的地質(zhì)信息，為實(shí)際材料圖操作進(jìn)行鋪墊；同時(shí)完成樣品管理，將不同類別的樣品進(jìn)行統(tǒng)一分類、送樣，并錄入最終檢測(cè)結(jié)果。

2.7 實(shí)際材料圖操作

實(shí)際材料圖操作主要是地質(zhì)連圖過(guò)程，根據(jù)地質(zhì)綜合分析和\"V\"字形法則由新到老連接地質(zhì)界線，檢查連圖的合理性，并進(jìn)行拓?fù)?，?biāo)注地質(zhì)代號(hào)。

2.8 編稿原圖操作

編稿原圖操作是繪制地質(zhì)圖的過(guò)程，需嚴(yán)格按照地質(zhì)圖的規(guī)范完成所有圖面清繪工作，制作的編稿原圖要達(dá)到地質(zhì)圖的出版要求。

2.9 空間數(shù)據(jù)庫(kù)操作

空間數(shù)據(jù)庫(kù)操作是把編稿原圖的地質(zhì)面文件、地質(zhì)線文件、樣品、產(chǎn)狀、照片等文件的空間和屬性信息自動(dòng)繼承到空間數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)定的各個(gè)對(duì)應(yīng)的要素類和對(duì)象類中，并完善相應(yīng)的屬性內(nèi)容。

3野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)模式改革：以柳江盆地野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)為例

柳江盆地清晰地記錄著太古代、元古代、古生代、中生代、新生代的地質(zhì)演化歷史遺跡，保留著由呂梁運(yùn)動(dòng)、薊縣運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)所形成的六大不整合面；盆地內(nèi)露頭發(fā)育、地層完整、界線清楚、巖類齊全、化石豐富、構(gòu)造典型，被公認(rèn)為“天然地質(zhì)博物館”，為多所地質(zhì)高校野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)場(chǎng)所。

野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)模式改革擬選取柳江盆地內(nèi)的典型調(diào)查路線進(jìn)行數(shù)字化，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、可視化、共享化的調(diào)查路線數(shù)據(jù)模塊，并將數(shù)據(jù)模塊應(yīng)用到野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)中。數(shù)據(jù)模塊不僅可供不同專業(yè)的授課教師進(jìn)行參考，減少野外備課時(shí)間，統(tǒng)一地質(zhì)認(rèn)識(shí)，保證教學(xué)過(guò)程的統(tǒng)一性和規(guī)范性，而且能供基礎(chǔ)不同的學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)習(xí)內(nèi)容，并在集中聽(tīng)講后，根據(jù)自己的興趣進(jìn)行補(bǔ)充性學(xué)習(xí)，保證學(xué)習(xí)過(guò)程的主動(dòng)性和選擇性。在野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)過(guò)程中，數(shù)據(jù)模塊可不斷更新與完善，并逐步推廣應(yīng)用。

3.1數(shù)據(jù)模塊的數(shù)字化過(guò)程

基于數(shù)字地質(zhì)調(diào)查技術(shù)，在野外使用數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)（RGMap，Android端）采集典型調(diào)查路線的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化地質(zhì)信息，即采集PRB數(shù)據(jù)信息?！癙”代表地質(zhì)點(diǎn)，在典型巖性控制點(diǎn)或界線點(diǎn)準(zhǔn)確定位，并完善屬性內(nèi)容，重點(diǎn)記錄地層時(shí)代，巖石名稱，接觸關(guān)系，巖性描述，化石種屬，礦化蝕變，構(gòu)造樣式，演化歷史等；“R”代表點(diǎn)間路線，通過(guò)GPS實(shí)時(shí)記錄行進(jìn)路徑，完善屬性內(nèi)容，重點(diǎn)記錄地形地貌，巖石組合，結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化情況和典型地質(zhì)現(xiàn)象；“B”代表地質(zhì)界線，在界線點(diǎn)處依據(jù)地層界線走向添加，完善相關(guān)屬性，記錄兩側(cè)地質(zhì)體地層時(shí)代和巖石名稱，重點(diǎn)介紹接觸關(guān)系類型和判別依據(jù)。在完成PRB數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，對(duì)典型照片、樣品、產(chǎn)狀、素描、化石等進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并拍攝、采集和記錄。在室內(nèi)，將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)（DGSS，PE端），整飾和完善屬性內(nèi)容，并完成信手剖面的生成和清繪，編寫路線小結(jié)，最終形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、可視化的調(diào)查路線數(shù)據(jù)模塊。

3.2 數(shù)據(jù)模塊的應(yīng)用

由于數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)在Android系統(tǒng)的終端設(shè)備（手機(jī)）內(nèi)幾乎都能使用，同時(shí)，該系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地查閱已數(shù)字化的地質(zhì)信息，因此，將構(gòu)建的典型路線數(shù)據(jù)模塊轉(zhuǎn)化成Android格式便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交流。野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)過(guò)程中，授課教師可以根據(jù)GPS實(shí)時(shí)定位功能準(zhǔn)確找到典型地質(zhì)點(diǎn)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的PRB屬性內(nèi)容展開(kāi)授課，不會(huì)出現(xiàn)因?qū)I(yè)不同而教學(xué)側(cè)重點(diǎn)不同的現(xiàn)象，保證教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一性和規(guī)范性；實(shí)習(xí)學(xué)生在集中聽(tīng)講后，利用GPS定位功能，根據(jù)自己的理解能力和學(xué)習(xí)興趣，參照已數(shù)字化的照片、樣品、產(chǎn)狀、素描、化石等各種典型現(xiàn)象點(diǎn)去選擇性地自主觀察，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和選擇性，提高自主實(shí)踐能力。

3.3數(shù)據(jù)模塊的推廣

柳江盆地優(yōu)越的地質(zhì)條件吸引了眾多地質(zhì)高校將其選為野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)場(chǎng)所，不同的地質(zhì)高校都具有自己獨(dú)特的教學(xué)路線和教學(xué)方法。鑒于數(shù)字地質(zhì)調(diào)查技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)模式完全可以推廣至各個(gè)地質(zhì)高校，不同的地質(zhì)高校根據(jù)自己的教學(xué)特點(diǎn)構(gòu)建數(shù)據(jù)模塊，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的共享與交流，在相互學(xué)習(xí)和借鑒的前提下，推動(dòng)野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)質(zhì)量的提高。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化已經(jīng)成為時(shí)代的一種趨勢(shì)，地質(zhì)高校野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)模式數(shù)字化改革有待進(jìn)一步推廣。數(shù)字地質(zhì)調(diào)查技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是能夠構(gòu)建野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、可視化、共享化的數(shù)據(jù)模塊。數(shù)字化野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)不僅能夠保證教師授課的統(tǒng)一性、規(guī)范性，同時(shí)也能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和選擇性。此外，數(shù)字化的數(shù)據(jù)模塊有利于共享和交流，推動(dòng)野外地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)質(zhì)量的提升，促進(jìn)學(xué)生自主實(shí)踐能力的發(fā)展，進(jìn)而為社會(huì)培養(yǎng)更多高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

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