1:250万月球地质图符号库的设计与实现

为解决1:250万月球数字地质图在多单位协同编图过程中缺乏统一、规范的地质图符号、制图模板造成不同图件之间信息不统一的问题，通过ArcGIS平台，和其他矢量图形软件，参照我国第一幅1:250万月球地质图（虹湾幅）的符号，设计编制了一套月球地质图符号，其包含月球撞击坑物质、盆地建造、构造和岩石特性等地质信息.并建立了分类存储、可移植的符号库和统一的编图模板.该套标准化符号、符号库、编图模板有利于多单位共同规范的开展1:250万数字化月球地质图编图项目，提高编图效率，同时也为我国开展其他类地行星地质编图的国际合作，编制统一、规范化的地质图奠定基础.      

月球佩塔维厄斯幅(LQ-21)数字地质填图与区域地质演化特征

佩塔维厄斯幅月球地质图(LQ-21)位于近月面与远月面交接位置,又处于月海和月陆的过渡区,周边邻近酒海、丰富海、史密斯海等大型撞击盆地,是月球数字地质填图工作中的一个典型区域。研究该地区的地质发育概况有助于了解月球的发展演化历史。本文利用中国探月工程所获得的“嫦娥一号”(CE-1)CCD影像数据、干涉成像光谱仪(IIM)数据、激光高度计(LAM)数据和“嫦娥二号”(CE-2)CCD影像数据以及其他已有的月球地质资料,应用ArcGIS平台,开展月表物质成分、构造要素、地质时代信息的研究和数字填图工作,编制了1: 2 500 000佩塔维厄斯幅(LQ-21)数字月球地质图,总结了该地区区域地质演化历史并建立地质图空间数据库。     

基于ArcGIS的月球数字地质填图:以月球北极地区为例

月球数字地质填图是以中国探月工程获得的"嫦娥一号"(CE-1)CCD3C影像数据、干涉成像光谱仪(IIM)数据、激光高度计(LAM)数据,"嫦娥二号"(CE-2)CCD3C影像数据以及其他已有的月球地质资料为基础,通过对月表物质成分、构造要素、地质时代信息的研究,基于ArcGIS平台与Geodatabase数据模型,编制月球地质图并建立空间数据库。文中以月球北极地区为例,制定月球地质填图的标准、流程、方法和图示图例,编制1∶250万月球北极地区地质图(YQ-1),建立空间数据库,为开展月球地质综合研究、编制全月球地质图及未来开展其他天体的地质编图工作奠定基础。     

月球数字地质图的编制与研究

中国月球数字地质图的编制是利用嫦娥一号、嫦娥二号月球科学探测数据和其他已有月球地质资料与研究成果,通过对月球岩石成分、地质构造和形成时代等要素的研究,应用Arc GIS平台编制1∶250万月球地质图,并建立数字地质图空间数据库。本文通过对月球典型地区地质图的编制与研究,制定了月球数字地质图的编图方案、流程与图示图例,建立了Geodatabase空间数据库,为有效地对数字地质图进行更新与管理,开展月球地质综合研究、编制全月球地质图及未来开展其他天体的地质编图工作奠定了基础。通过地质图编制与大量月球资料的综合集成研究,对月球形成与构造演化进行了初步的探讨。     

基于多源数据的月球大地构造纲要图编制: 以LQ-4地区为例

月球表面的地质构造要素主要包括环形构造、线性构造、地体构造及大型盆地构造等。月球大地构造纲要图从物质组成、构造要素、构造单元上对月表的构造状态进行全面的梳理、统计和分析。利用CE 1 CCD 2C像数据、LROC宽视角影像数据、CE 1 IIM 2C干涉成像光谱仪数据、Clementine紫外可见光影像数据、LOLA激光高度计数据识别月球表面各类矿物组分、线形构造、环形构造、火山构造和穹窿构造以及确定构造要素和构造单元的时代、古老撞击坑和大型盆地边界以及对月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度及月球断裂和环形影像解译,充分认识月表基本情况,精细划分月表构造地貌单元,综合利用上述分析结果与国际上研究的进展,确定大地构造区划的基本原则,厘定月表重大构造事件与演化序列。依据岩石、月壤、构造地貌与构造形迹的综合分类,拟定大地构造区划的图例、图识规范,确定不同类型环形构造影像、线性构造影像、高地、盆地和月海等大地构造单元,进而编制大地构造区划图,并对重点区域构造形迹进行研究。虹湾区域(LQ 4)月球数字构造编图研究,充分借鉴国际行星地质编图的已有技术标准和规范,结合国内数字地质编图的技术标准和规范,建立了中国自己的月球与行星地质编图标准、规范和制图流程,也为最终完成月球大地构造区划提供地貌和构造方面的基础信息。     

月球虹湾幅(LQ-4)地质图的编制

应用中国首次月球探测工程所获得的嫦娥一号(Change-I)CCD影像数据、干涉成像光谱数据、数字高程模型(DEM)数据和数据分析处理结果等资料,开展了虹湾—雨海地区区域地质综合研究。通过对月球撞击坑及溅射堆积物分析,以及地层单元划分、构造单元划分、岩石类型划分、年代学和月球演化历史的集成分析,依据月坑的形态特征、充填物的多少和保留的程度等,将月球撞击坑划分出7种类型11个亚类,并将月球撞击坑堆积物系统划分为6种类型9个堆积岩组。根据TiO2的含量、分布及影像特征,将月海、月陆玄武岩划分为高钛玄武岩、中钛玄武岩和低钛玄武岩。应用ArcGIS地理信息系统,试点编制了1∶250万月球典型地区——虹湾幅(LQ-4)地质图,并建立了空间数据库,探索制定了月球数字地质图编制技术规范、流程和方法,为中国下一步应用嫦娥二号数据开展"全月球地质图"编制,以及未来其他天体的区域地质综合研究与地质编图工作奠定了基础。     

基于ArcGIS的月球虹湾地区数字地质图编制研究

虹湾幅月球数字地质图是中国首次编制的关于月球地质演化的地质图,应用的主要数据资料来源于"中国首次月球探测工程"嫦娥一号CCD影像数据、DEM数据,结合Clementine750nm影像数据,主要月坑的高分辨率图片,同时结合前人的研究成果,如主要矿物元素含量分布图、多波段反射率特征分布图等编制完成。所有的数据处理应用的是ArcMap平台,同时结合使用了MapGIS软件和Photoshop软件,数据模型采用Geodatabase地理数据模型。详细介绍了基于ArcGIS平台编制月球数字地质图的工作流程,编制方法及依据、编制规则及数据库的建立等,为今后开展月球数字地质图的编制积累了经验。     

1:100万中华人民共和国数字地质图空间数据库

中华人民共和国1∶100万数字地质图数据库是根据统一标准和要求编制的专题数字地质图,以中华人民共和国1∶50万数字地质图数据库为数据源,在综合研究的基础上,充分吸收近年来地质调查1∶25万、1∶20万、1∶5万等区调工作新成果、新资料,应用地质编图新技术、新理论和新方法编制而成。以年代地层单位为主、辅以岩石地层的表示方法,侵入岩按“岩性加年代”表示方法,进一步提高了基础地质的研究程度。地质图数据库内容丰富,信息量大,数据量约为1.2 GB,标示了岩石地层单位5347个图例,侵入体“岩性加时代”单位1780个图例,跨省区重要断裂93条,各省（市、自治区）内重要断层558条,同位素年龄数据1545个（组）,有代表性的钻孔382个。所有地质体的面元及线元、同位素年龄和钻孔都建立了相应的属性,相邻图幅之间进行了接图处理,编写了编图说明书和元数据。数据库采用统一的线型库、符号库、色标库等,成图过程全部采用MapGIS6.5平台计算机辅助成图,成图精度高,质量好,符合设计要求,全国64幅图采用分4个片区的工作方法,最后统一编制而成。该数字地质图是目前中国资料最全、内容最新的1∶100万地质图,是中国第一份应用GIS技术的1∶100万数字地质图的最新成果,充分反映了中国地质构造特点和当前地质研究的新水平。     

月球地质图空间数据库设计

我国即将完成1: 2 500 000全月球数字地质图编制,为便于成果数据存储管理和集成共享,需要建立完备合理的空间数据库。本文基于本次编图工作实践,对月球地质图空间数据库要素内容进行了全面整理和归类。月球地质图空间数据库要素包括物质要素、构造要素、其他特殊符号、注记共4个大类,在大类基础上细分为13个中类及40个小类,并据此设计了具有可扩展性的要素分类代码。空间要素采用分层的方式进行组织管理,图层名前4位为所属图幅号,第5位为比例尺代码,其后为图层英文名称的缩写。每个要素图层与一张属性表关联,对属性表所有字段的字段名称、别名、类型、能否为空、长度、小数位及单位进行了定义和规范。本文选取月表撞击坑坑物质、月海岩石、撞击断裂及高程点要素详细阐述了其属性表结构。属性表主键为“要素标识号”,用于唯一标识某一个图元,其由图幅号、比例尺代码、要素分类代码、图元顺序码四层14位层次码构成。数据库设计遵循可扩展原则,特定区域或其他比例尺的月球地质图空间数据库建设也可参照执行,本文以月球冯·卡门撞击坑及邻区地质图为例进行了空间数据库设计。科学合理的数据库设计是数据库建设的前提,将为编图成果存储管理、集成共享与国际合作提供重要支撑。     

内蒙古巴彦哈拉幅1∶50 000地质图数据库

内蒙古巴彦哈拉幅(K48E021017) 1∶50 000地质图是在充分收集、综合分析已有地质资料基础上,依据《1∶ 50 000区域地质调查技术要求》(DD 2019—01)和行业统一标准及要求,应用数字填图技术,通过路线地质调查、实测剖面和大比例尺填图等多种手段相结合的方法完成的。在野外地质数据采集过程中,通过自查、互查及项目组抽查等方式对数据质量进行了监督,确保原始数据真实可靠。在填图数据采集完成的基础上,以中国地质调查局《数字地质图数据库标准》(DD 2006—06)为标准,建立了巴彦哈拉幅(K48E021017) 1∶50 000地质图数据库,详细表达了不同地质体的基本属性。本地质图数据库为MapGIS 格式,包括12个正式填图单位、6期岩浆岩事件、8期构造变形事件以及9个样品的锆石U–Pb年龄数据,数据量为210 MB。图幅采用造山带填图新理论和新方法,在图面表达中突出了多期构造形迹及其产状要素,全面反映了填图区自古元古代以来的多期构造变形样式及时代。同时开展了复杂构造区地质填图方法指南的编写,为系统构建构造地质填图新方法提供重要依据。该图幅为构造试点填图图幅,在2018年度全国区域地质调查图幅展评中荣获“特优图幅”奖。     

月表澄海—静海区遥感地质分析

月海盆地作为月球表面重要的地貌单元,分析其玄武岩喷发历史和构造作用,对于了解月球演化有着重要的意义。文中以澄海和静海两个相连通盆地为研究区,通过对LRO的DEM数据进行处理,获得两个月海的地形特征。基于Clementine多光谱数据处理,提取TiO2、FeO含量和成熟度分布图。经过对嫦娥一号CCD影像数据并结合LRO和LO全色波段影像的解译,提取了研究区126条月岭和114条月溪,并对比Cle-mentine提取的重力分布图,对其展布形式进行研究。综合分析结果表明,两个盆地虽然相邻连通,但岩性和构造分布有着明显的差别,玄武岩喷发不同期次界限明显,且澄海玄武岩年龄普遍晚于静海,相通处玄武岩与静海北部玄武岩同源。澄海中的线状构造展布形式与静海中的明显不同,呈现出一定规律,与质量瘤的有无及重力展布形式有关。     

基于空间数据和专家知识驱动的地质编图技术研究与应用

地质图编制专业性强、工作量大,编图环节繁琐,而人工智能、大数据等新一代信息技术的快速发展,为中国地质图的编图技术发展提供了支撑。在地质大数据环境下,提出基于地质知识驱动的地质编图技术,通过构建地质编图时空综合模型和地质代号智能识别模型,可以对多图幅的沉积岩、侵入岩、火山岩、变质岩、构造等地质要素进行人机交互式、自动化、智能化地图元综合、断层简化、线形圆滑、图幅接边等。近年来,基于该技术在青海东部地区、河南洛阳、郑州地区及京津冀多地区开展的编图实践表明,该编图技术能够显著提高地质编图工作效率,具有实际应用意义。     

厅直 测绘技术为探月提供服务

今年湖南省第三测绘院首次承担月球空间数据处理项目，该项目基于APPLL015（阿波罗15号）月球扫描图，其工作内容包括地形图和地质图矢量化、数据坐标转换和拼接整合，最终建立一套完整的基于月球坐标系统的高程数据和地质数据．为月球基地选址、月面探测及月球其它活动提供测绘服务。     

辽宁他拉皋幅1∶50 000地质图数据库

辽宁他拉皋幅（K51E015003）1∶50 000地质图根据《1∶50 000区域地质调查技术要求》（DD 2019—01）和行业的其他统一标准及要求,充分利用1∶200 000 区域地质、1∶250 000 区域地质调查工作资料,采用数字地质调查系统（DGSS）,进行野外地质填图和数据库建设。通过遥感解译、野外数字填图等手段采集数据,完成辽宁他拉皋幅1∶50 000地质填图386.2 km²,系统编制了辽宁他拉皋幅1∶50 000地质图、矿产图、建造构造图,并依据《数字地质图空间数据库标准》（DD 2006—06）建立了数据库。图件详细填绘了金岭寺—羊山盆地、朝阳—北票盆地及分割盆地的岭的物质组成和构造组合特点,共计划分了25个地层填图单位,建立了测区岩石地层格架,分析了各地层层序特征并划分了沉积建造类型,识别出中元古代和中侏罗世2期以脉岩和岩株形式产出的侵入岩。该地质图数据库为MapGIS 格式,包括25个沉积（火山）地层单位,2个侵入岩单位,数据量为238 MB,其中地质体面实体数据108个、路线长度657 km、地质点1144个、地质 （界）线数据310条、278个产状数据、摄像 （照片）数据256个,薄片89件,锆石U–Pb 测年数据2件、光释光测年数据7件、岩石地球化学分析数据20件。该图幅建立了辽西中生代陆相地层格架,确定了侏罗系—白垩系界线,圈定北票组烃源岩分布范围并评价其质量,反映了1∶50 000 区域地质调查基础性成果,对中生代陆相地层对比研究具有重要的科学研究价值,对油气资源勘探具有重要指导作用。本数据库建立过程始终坚持完善的质量控制体系,确保了数据的真实性、可靠性和准确性,为该区矿产地质调查、地质灾害防治及生态环境保护、工程施工等提供基础地质支撑。     

智绘地质——新一代智能化地质编图模式及应用

为了弥补传统数字地质编图工作量大、重复操作多、周期长、质量难保证等不足,从地质图件快速编制的业务需求出发,提出了多学科交叉的智能地质综合编图理念,构建了以"地质数据+专家知识+人工智能"为核心的智能化地质编图技术体系,研制了具有需求驱动、数据驱动、模型驱动、知识驱动等特点的地质调查综合智能编图系统——智绘地质。智绘地质以地质专家知识为全流程控制主线,有机融合地图综合、地理信息系统、数据库、可视化、人工智能、制图标准、质量控制等关键技术和方法,依托地质演化关系、各种规则库、智能算法等,模拟编图专家自动或半自动地完成大量地质要素的综合处理,打通了大中比例尺到小比例尺图件的快速缩编、基础图件编制、跨行政边界的协作编图、定制化图件开发等技术流程。智绘地质已在中国1∶150万和1∶250万地质图修编、区域地质图件编制、沿海城市建设影响因素图件开发等生产工作中试用,实践证明该软件至少能节省65%～75%的编图时间,减轻编图人员压力,有效提高成果数据质量。开发的两套智绘地质软件已初步投入使用,有利于开启新一代交互式智能化编图的工作模式,可为地质调查、矿产资源、生态保护、国际编图等更多领域提供技术支撑,促进编图工作的标准化、规范化。     

辽宁台吉幅1∶50 000地质图数据库

辽宁台吉幅（K51E014003）1∶50 000地质图根据《1∶50 000区域地质调查技术要求》（DD 2019—01）和行业的其他统一标准及要求,充分利用1∶200 000区域地质、1∶250 000区域地质调查工作资料,采用数字地质调查系统（DGSS）,进行野外地质填图和数据库建设。通过遥感解译、野外数字填图等手段采集数据,完成辽宁台吉幅1∶50 000地质填图385.2 km²,系统编制了辽宁台吉幅1∶50 000地质图、矿产图、建造构造图,并依据《数字地质图空间数据库标准》（DD 2006—06）建立了数据库。图件详细填绘了各地层单位的物质组成和构造组合特点,建立了测区岩石地层格架,分析了各地层层序特征并划分了沉积建造类型。本地质图数据库为MapGIS格式,包括18个沉积（火山）地层单位,数据量为267 MB,其中地质体面实体数据125个、路线长度649 km、地质点1100个、地质（界）线数据332条、293个产状数据、摄像（照片）数据403个,薄片66件,锆石U–Pb测年数据6件、光释光测年数据4件、岩石地球化学分析数据70件。该图幅建立了辽西中生代陆相地层格架,确定了各期火山岩的岩性、岩相、火山构造特征及其形成时代,恢复了古火山机构。反映了1∶50 000区域地质调查基础性成果,对中生代陆相地层对比研究具有重要的科学研究价值。本数据库建立过程始终坚持完善的质量控制体系,确保了数据的真实性、可靠性和准确性,对该区矿产地质调查、地质灾害防治及生态环境保护、工程施工等提供基础地质支撑。对区内地层进行了详细调查研究,查明了各地层单位的物质组成、地层层序、沉积环境、形成时代,系统地建立了测区岩石地层格架,详细划分为13个组,18个地层填图单位,1个侵入岩填图单位。通过分析岩石组合、地层层序特征,识别出碳酸盐岩建造、陆相火山沉积建造、复陆屑建造等3种沉积建造类型,进一步划分为10种沉积相。     

月球形成演化与月球地质图编研

按照大碰撞假说,月球形成于一次大碰撞事件,抛射出的高能量物质留在绕地轨道上,最后吸积形成月球。月球核幔在早期迅速发生分离,并出现全球性的岩浆熔融,形成了岩浆圈层（岩浆洋）。岩浆洋的结晶分异和固化导致了月壳的形成。随着月壳与月幔发生持续分异,形成了固化的月壳。而在月球后期的演化历史中,撞击作用是最重要的地质作用,形成了多尺度、多期次的撞击盆地和撞击坑,而大型撞击盆地多形成于月球演化的早期。月球地质图是开展月球形成与演化研究的重要手段,从20世纪60年代起,到70年代末止,通过对阿波罗时代探月成果的系统总结,完成了第一轮月球地质图的研制。但尽管从20世纪90年代以来国际月球探测和月球科学的研究进入一个新的高潮,获得了大量有关月球形成和演化的新认识,但还没有正式的新的月球地质图发布,因此开展新一轮月球地质图的编研,系统总结后阿波罗时代的月球探测与研究成果,是非常必要和迫切的。在新一轮月球地质图的编制过程中,需重点关注图件比例尺的选择、月面历史的划分以及月球构造和岩石建造的表达。     

1∶2 500 000华北侵入岩地质图空间数据库

1∶2 500 000华北侵入岩地质图空间数据库是以华北地区近年完成的1∶250 000、1∶50 000基础地质调查资料以及专题研究为依托，结合国内外最新文献成果编制而成。地质图以研究区侵入岩为主要研究对象，通过编图建库的手段表达华北地区侵入岩时空格架、物质组成以及空间分带。图幅采用MapGIS 6.7软件制作，侵入岩按“岩性+年代”进行表示，包含侵入岩面元单位1743个，地层单位1534个，同位素年龄数据404个，并对侵入岩面元及同位素年龄赋予了相应属性，总体数据量约218 MB。地质图重点突出了华北地区岩浆岩分带，详细梳理了不同岩浆岩带的空间分布、岩浆期次、岩石组合、地球化学特征及构造背景等信息，充分反映了近年来地质调查和科研工作新成果，能够为后续地质调查、科学研究以及生产工作提供基础地质图件及信息资料服务，对服务资源和经济社会建设具有一定参考意义。     

宁夏大坝站幅1∶50 000地质图数据库

宁夏大坝站幅(J48E012016) 1∶50 000地质图是“宁夏1∶50 000红崖子(J48E011016)、大坝站(J48E012016)、青铜峡铝厂(J48E013016)三幅新构造与活动构造区填图试点”子项目的区域地质调查工作之一,属于“特殊地质地貌区填图试点”计划项目。大坝站幅1∶50 000地质图是依据《1∶50 000区域地质调查技术要求》(DD 2019—01)编制完成,在资料收集与数据准备、野外地质调查与填图成果过程中,均采用数字区域地质调查系统(DGSS)和MapGIS 6.7系统完成,有效实现了地质填图数值化。依据《数字地质图空间数据库建库标准》(DD 2006—06)等相关标准,在原始资料数据库基础上,建立了1∶50 000地质图空间数据库。数据库有地质剖面(1∶2 000) 5条,钻孔6个,地质体156个,地质(界)线334条,产状340个,年代学样品41个,照片321个,素描图61个,河湖岸线与断层681个。数据容量约1.02 GB。本次地质图集中展示了测区新生代沉积、构造、地貌系统,填图工作探索了新构造—活动构造区地质填图思路、技术路线和成果表达方式,为特殊地质地貌区填图提供了参考。     

月表线性构造定量提取与演化分析:以静海月岭、月溪为例

线性构造是月球表面除环形构造外另一种重要的构造样式,呈线状延伸。月表线性构造种类繁多,其成因也具有多样性。它能反映全月球或者区域性的构造特征与应力状态,在某种程度上反应月球内部的地质信息,对研究月球的构造演化有重要的意义。文中以静海地区为例,经过对“嫦娥二号”CCD的影像数据及从中提取的DEM数据进行解译,提取出了284条月岭和71条月溪,并对月岭月溪进行分类和统计分析,然后结合静海地区线性构造的分布特征及坡度图、等值线图,分析其演化过程。结果表明,静海地区的月溪月岭大部分分部在西部高程较低的区域;静海盆地月溪的形成时间与盆地形成及玄武岩的填充时间大致相同,月岭的形成时间大致与撞击坑的形成时间相同;静海盆地中一端延伸至撞击坑的月岭形成模型属于火山成因模型中的堤坝模型。