数字填图核心技术PRB基本框架20131212

地质调查信息化建设专题研讨数字填图技术核心PRB数字填图技术方法中国地质调查局发展研究中心李超岭[e-mail]1地质调查信息化建设专题研讨一、数字填图技术基本概念与定义二、PRB---数字填图框架规则三、PRB过程模式四、PRB实际应用分析五、总结2大纲地质调查信息化建设专题研讨地质填图的基本特性(1)靠步行的野外路线观察(2)大量的(定性)文字描述(图与文字)(3)大量的空间数据与属性数据(4)涉及多学科(5)数字填图不同阶段的原产品(中间成果)比最终产品更有意义或更有价值.3地质调查信息化建设专题研讨靠步行的野外路线观察4地质调查信息化建设专题研讨大量的(定性)文字描述(图与文字)ArchaeozoicEraProterozoicEra交错层理地层调查礁灰岩推覆体(P1-2sh)砂板岩、火山岩（P3g）花石峡北山花石峡推覆体Napping构造地质调查生物地层调查层积系列调查沉积相调查5地质调查信息化建设专题研讨记录大量的空间信息和属性数据6地质人员用手图和笔记本分别记录在工作手图和野外手薄上。野外地质调查工作手图野外地质调查据采集的笔记本地质调查信息化建设专题研讨最终成果包含了大量的原始与中间地质成果7实际材料图:地质体界线连接编稿地质图地质图地质调查信息化建设专题研讨数字填图技术的几个基本问题:(1)野外数据采集不仅仅是点属性表的集合.(2）数字填图的产品是“数据库群”而不仅是地质图产品。产品是“数据库群”经附加值后的演变物。(3）野外数据可以划分为两种主要组成：解释数据和绝对数据。前者包括最终“地质图”和经反复概括和重新提取过程形成的三维地质模型，而后者是整个填图过程收集过程保持不变的数据。(4）半结构化（而不是完全限定）方法是采集数据最有效的方法；(5）数据的采集完全一致并遵循一个基本标准是确保产生一致性的最终成果的基础（6）野外数据采集由共同的数据模型指导,而不是指令性的，被广泛采用的数字系统应该最适合于满足各种不同的需要。8数字填图技术基本概念与定义地质调查信息化建设专题研讨数字填图技术基本定义数字地质填图技术是指涉及野外地质调查获取技术及其成果一体化描述、组织、存储、集成与发布等内容的技术。其野外地质调查观测和观察数据的获取技术，是数字填图技术核心；一体化描述、组织与存储是建模和标准化问题，是数字填图技术的支撑基础和理论体系。而空间粒度、语义粒度、描述粒度、存储粒度的分割及相互关系是数字填图系统空间及属性数据的采集与建模的基础。9一体化描述数据采集一体化组织、存储、集成地质调查信息化建设专题研讨一、数字填图技术基本概念与定义二、PRB---数字填图框架规则三、PRB过程模式四、PRB实际应用分析五、总结10大纲地质调查信息化建设专题研讨1、如何把野外路线观察过程数字化11在地质填图过程中,各国地质学家野外地质观察与记录的方式基本相同:地质现象描述(露头描述+路线描述)地质调查信息化建设专题研讨2、PRB是野外路线观察过程的数字抽象即把野外地质调查观测路线的过程，用实体点---地质点（POINT）、网链---分段路线（ROUTING）、全链或几何拓扑环---点和点间界线（BOUNDARY）的数据模型和组织方式，对野外路线观测的对象及其过程的描述进行定义、分类、聚合和归纳，分层并结构化与非结构化相结合的储存在空间数据库中。这种使野外路线观测描述的复杂地质现象及其观测的过程变为数字PRB的过程简称PRB过程。PRB是野外路线观测过程的最小单位12地质调查信息化建设专题研讨野外路线地质观察空间数据采集13用点线面可以满足地质空间属性的特征.地质调查信息化建设专题研讨2、PRB是野外路线观察过程的数字模型14BP∑P+R+BPRP+R+B组合就是野外路线观测过程的数据模型和数据采集的内容全部。PRB空间数据对野外路线的表达是显儿易见的，可以无缝表达把野外路线，但属性数据采集使野外路线采集的重点。地质调查信息化建设专题研讨3、如何对野外路线地质观察属性描述？15一个全结构属性表难以满足不同比例尺填图要求而不同的地质学家根据不同的目的可以给出不同的属性表格式导致标准化和数据共享变得相当困难已经证明采用全结构属性表进行野外数据采集不能满足地质人员的需求（如何解决上述问题?---粒度理论)地质调查信息化建设专题研讨基于“粒度”和“地理数据库模型”PRB数据模型要素对象16要素类=空间数据对象类=属性数据（表)难点：要素类和对象类的粒度划分必须满足不同比例尺（数据采集精度）野外填图数据采集的要求。空间粒度、语义粒度、描述粒度是PRB建模的关键关系地质调查信息化建设专题研讨空间粒度空间粒度是描述地质实体在空间位置和形态的指标点,线,面（要素类)足可以描述地质实体的空间位置和形态。描述地质实体的空间位置和形态的属性可以用对象类来描述，并用关系类来建立要素类和关系类的关系。pointlinePolygon17地质调查信息化建设专题研讨填图“语法”与“语义”粒度填图“语法”是描述地质填图过程中被采集的数据项于数据项相互结合的结构方式和结构关系,重点是解决针对基于野外路线观测的解释数据和绝对数据的结构方式与关系.在描述地质填图过程中被采集的数据项于数据项相互结合的结构方式和结构关系的基础上，语义的粒度就决定了不同比例尺的地质调查描述的结构方式和结构关系，如，在地质路线的观测中，对岩石的描述的粒度可以是岩类、岩石名称、岩石的结构构造，岩石的矿物，对地层单位可以是界、系、统、群、组、段、层。因此，如果语义粒度没有把握好，不可能设计出与比例尺无关的描述地质填图过程中被采集的数据项于数据项相互结合的结构方式和结构关系。语法+描述内容语义粒度=地质填图规则框架描述粒度18地质调查信息化建设专题研讨填图“语法:空间要素（点、线)+结构化模型+非结构化模式19Route=∑[P+(R+B)]P（地质点)={点,结构化模型}R（分段路线）={线,结构化模型，非结构化模型}B（点与点间界线）={线,结构化模型，非结构化模型}地质实体=路线1+路线2+…structuralmodelunstructuralpatterns结构化模型解决了标准问题,非结构化模型解决了语义粒度问题.地质调查信息化建设专题研讨描述粒度在数字填图过程中，描述粒度是指对路线地质观测对象的描述详细程度的基本要求。20Smallbig(2)填图单位描述粒度（界、系、统、群、组、段、层、岩石）(1)岩石描述粒度岩性组合、成份、眼色、岩石名称、岩石结构、岩石构造、矿物组成、矿化蚀变.地质调查信息化建设专题研讨“语法”模式下的空间粒度、语义粒度、描述粒度、存储粒度关系21语法结构及其关系存储粒度地质实体空间特征填图比例尺关联关联关联、依赖、组合和继承描述粒度语义粒度地质实体空间与属性描述性特征(结构化与非结构化)基本要素与对象类及其关系的组织与存储学术与知识地质图及其专题图空间粒度点线面地质调查信息化建设专题研讨4、PRB数据实体在野外数据采集的数据建模中，对地质点、分段路线、点上和点间界线、GPS、样品、化石、产状、素描、照片、设计路线等10个野外数据采集实体进行了数据建模，简称PRB数据模型。PRB数据模型均有描述空间位置和观测内容（结构化与非结构化描述）的三部分组成。22地质调查信息化建设专题研讨P1processR1ProcessB2ProcessD3645z1qz1qjFieldrouteGeologicalobservationPRBprocessD3646B1ProcessNextPprocessR2Process23野外观察路线PRB过程地质调查信息化建设专题研讨PRB过程特点(1)每个过程的空间位置数据库解决了地质制图的问题(2)每个过程的结构化数据库解决调查内容结构的规范化(3)每个过程的非结构化数据---XML（自由文本）开辟了地质工作者自由发挥和地质思维的空间，既能满足计算机处理的需要，又能保证地质工作者取全取准观测数据和参数24地质调查信息化建设专题研讨一、数字填图技术基本概念与定义二、PRB---数字填图框架规则三、PRB过程模式四、PRB实际应用分析五、总结25大纲地质调查信息化建设专题研讨四、PRB过程模式1、PRB的基本过程组合的规则2、PRB过程扩展机制3、三级PRB体系4、PRB数据流“栈”与不同阶段数据模型继承和传递26地质调查信息化建设专题研讨4.1PRB的基本过程组合的规则地质点P过程是PRB过程的核心。分段路线ROUTING过程、点间界线BOUNDARY过程必须隶属P过程。一个P过程可以有1个至N个R过程，0个至n个B过程。一个R过程可以有0个或1个以上的B过程。ROUTINGgeologicalbourdarygeologicalpointp1p2B0R1R2B1B2Bn-1BnRn-1RnB0B1B2B3R1R2B5B4B6B0B2B1P0P1R1B0P0R1B0P1P0B0P0P0P0B0R1Fig.4BasicdivisionofthePRBprocessR327地质调查信息化建设专题研讨4.1PRB的基本过程组合的规则28地质调查信息化建设专题研讨4.2PRB过程的公共机制根据数字填图的特点，PRB过程的公共机制由PRB划分、PRB过程字典与扩展机制组成。PRB过程划分是描述PRB的划分及过程编码规则；PRB过程字典是PRB过程采用的三种类型字典的规则.PRB过程扩展机制是描述在PRB过程的采样过程规则，这些采样过程包括产状、化石、素描、照片、影像、样品的数据采集。29地质调查信息化建设专题研讨PRB过程规范结构化填空补缺式描述字典PRB过程一般术语字典1230PRB过程字典PRB过程野外记录结构化描述字典地质调查信息化建设专题研讨PRB过程扩展机制素描照片样品产状31地质调查信息化建设专题研讨野外PRB过程流程PRBmodelingforfieldroutesurveyandobservationPRBdictionaryOrganizationoffieldpickedmapDigitaltopographyOtherinformationGeophysical-geochemical-remotedataCFFielddatacapturesystemRouteandrelatedattributionprocessingPointandrelatedstructuralattributionprocessingRoutingBourdaryoccurrenceSampleFossilSketchPhotoSpatialpositionandrelatedattributionprocessingCompilingofspacetoattributionCharacterdescriptionforpointsAttributionedChartprocessingTableongrain-sizestatisticNextPointTableonjointstatistic32地质调查信息化建设专题研讨4.3三级PRB体系PRB过程是数字地质填图工作的最基本框架。为了统一表述和交流，根据工作的阶段和周期，我们把PRB过程分为三级体系。针对PRB过程的特点，把野外路线观测两个地质点之间的PRB过程为最小单元的过程，它由以P开始的多个B、R进行任意的组合。称为一级PRB过程。把多个PRB过程组合成一条路线的过程称为二级PRB过程。把数字地质填图过程规范化为前期PRB过程、PRB初期过程、野外PRB过程、野外驻地PRB过程、室内PRB终结过程、PRB成果提交过程6个子过程称为三级PRB过程。33地质调查信息化建设专题研讨三级PRB过程34（1）区调设计阶段与资料收集基础上,进入前期PRB过程,主要是把测区已有的多D产品整合在统一空间上,形成背景图层和野外手图,包括地形图、遥感数据、DEM、专题图数据、前人制作的各种不同比例尺的地质图、地球化学数据、地球物理数据等数据。(2)PRB初期过