Surfer网格化与白化处理在数据扩边中的应用

地球化学勘查工作。E-mail:[email protected]

由于目前地质矿产调查项目需要提交MapGIS格式文件, 因此各种规范、标准也是针对MapGIS制定的[1], 用MapGIS软件自动生成地球化学图件, 能够快速高效地显示成果。但不同的成图方法对于空白区域及图幅边部的处理存在较大的差异。离散数据网格化方法将所选范围内的所有区域进行插值, 在对高值点有所压制的同时, 通常使异常存在一定程度的位移, 虽图件美观, 但对空白区域插值容易形成假异常。三角剖分方法虽然能保证原始数据的真实性, 最大程度地保留原始信息, 严格控制实测数据的边界, 但是空白区域及图幅边部无采样点控制, 导致图面完整性较差。

在1∶ 5万水系沉积物测量成图过程中, 为保证图面的原始性、真实性与完整性, 需要尽量使用原始数据进行成图。由于在布点与采样过程中, 大面积居民区、水库等自然及人文因素影响较大的地区未能布点或采样, 另外图幅边部通常也没有布设采样点进行控制, 因此针对空白区域及图幅边部需要进行扩边处理。

Surfer的离散数据网格化及白化功能能够实现原始数据的扩边处理, 同时利用原始数据与扩边数据进行三角剖分法地球化学图件的制作, 可保证图件的原始性、真实性与完整性。具体处理流程如图1所示。

在Excel中将需要成图的数据保存为X、Y坐标及元素含量三列(图2), 并检查数据的连续性与正确性, 将文件另存为带制表分隔符的(* txt)文件。

制作白化文件。Surfer软件识别的白化文件具有以下格式:

Length, Flag

X1, Y1

X2, Y2

……

Xn, Yn

Length是白化坐标的个数, 通常情况下使用X1= Xn、Y1 =Yn, 表示一个圈闭的白化范围, 否则白化区域为非闭合区域。Flag为白化区特征值, 其值可取0和1。当Flag取1时, 节点圈出的区域被白化; 当Flag取0时, 则是闭合折线以外的区域被白化[2]。

打开Surfer软件, 新建工作表。由于本次是将标准图幅的4个拐点作为白化的边界, 因此根据图幅号生成标准图框, 再从其左下角开始沿逆时针方向量取拐点坐标(图3)。为了使白化文件的范围形成一个闭合的空间, 因此白化文件的坐标设为五组, 即Length为5; 由于需要白化坐标范围内部的区域, 保留外部区域, 因此Flag取1。在表中第二行至第六行, 从左下角点, 按逆时针方向输入该图幅的四个拐点坐标, 并在最后一行再次输入左下角点坐标(图4)。将表格另存为后缀为* bln的白化文件格式。

打开Surfer软件, 选择网格化菜单下的数据菜单, 打开* txt文件。在可供选择的多种网格化方法中, 克里金法在地学领域应用广泛, 该方法以空间结构分析为基础进行估值, 可以自动识别数据点的空间分布。如果若干数据距离较近且在同一方向, 则待估点较近的点的权值较大, 其他点的权值较小, 这样可以消除采样点分布不均带来的误差[3], 且元素极差较小。克里金法对数据进行网格化较合适。

利用三角剖分方法制作地球化学图件能最大程度上保留原始数据信息, 但需要先对化探原始数据进行扩边处理, 通常向外增加2~3排数据位, 因此在网格化的时候, X、Y坐标值需要作出相应修改。

1∶ 5万水系沉积物测量平均采样密度为4~6个/km2, 相当于500 m× 500 m的采样网度, 而网格化间距小于(等于)采样点距为宜, 故将其网格化间距设置为250 m。由于理论上布点是均匀的, 因此最接近图框边部的点, 理论上距图框250 m, 增加三排数据位即是使坐标外扩500 m, 搜索半径为采样间距的2~3倍较合理, 因此本次选择采样间距为 1 500 m。设置完后如图5所示, 点击确认即可。

离散数据网格化通常将原始采样范围网格化为规则的矩形, 对于不规则形状的化探采样数据, 往往扩大采样区域。白化能够修饰图件, 不仅能剔除大面积的未采样的空白区, 减少离散数据网格化的推测区域, 反映实际采样范围, 还能对需要数据扩边处理的1∶ 5万水系沉积物测量成图的数据进行扩边处理。

在Surfer的网格化菜单下选择白化(Blank), 在弹出对话框中依次选择做好的网格化文件(* grd)和白化文件, 并将新生成的网格化文件存为ASCII XYZ(* dat)格式文件, 此文件即是扩边的数据。由于该图幅东部边框有大面积未采样区域, 缺失原始采样数据, 因此在白化过程中生成了具有Blank属性的格点(1.70E+38), 在结合原始数据成图之前, 需要将这些点删除。用Excel打开该文件并分列, 按Z列数据由小到大排序, 手动删除含量值为(1.70E+38)的数据, 剩余的即是扩边后数据。该数据仅包含坐标和元素含量, 而无其他属性意义。将生成的数据加入原始数据中, 通过MapGIS投影变换, 生成成图所需的属性点文件(图6), 然后对其进行三角剖分或者手工绘制, 即可得到地球化学相关图件。

由于成图过程中使用了边框外部的扩边数据, 因此成图后需要以标准图框为裁剪范围, 对生成的图件进行裁剪, 以消除因扩边数据导致图面范围过大的影响, 最后得到的即是原始、真实、完整的图件。

(1)Surfer软件的白化功能能够剔除大面积的未采样区域, 减少离散数据网格化的外推区域, 反映实际采样范围, 同时也能对需要扩边的数据进行规定范围内的扩边处理。

(2)在MapGIS中利用三角剖分对扩边后的数据和原始数据制作地球化学图件, 能够解决三角剖分不能完整充填图幅的问题。

The authors have declared that no competing interests exist.