矿图中，矿体等高线密集程度发生变化表示矿体的( )发生变化。
A 、走向
B 、倾向
C 、倾角
D 、密度
【正确答案：C】
矿体的形态特征除考虑矿体在三维空间的几何标志，还应注意到矿体的产状变化标志，如矿体的走向、倾向及倾角但对部分矿体，如脉状、透镜状、柱状甚至层状等矿体，还存在着侧伏方向及侧伏角的变化: ①矿体侧伏向是矿体最大延伸方向 ( 即矿体轴向) 在水平面上投影的方向 ( 图 6-4bd) 。
②矿体侧伏角是矿体轴向与矿体走向线之间的夹角 ( 图 6-4 中∠abc) 。
③矿体倾伏角是矿体最大延伸方向与其水平投影之间的夹角 ( 图 6-4 中∠dbc) 。
④矿体倾角是矿体倾斜面与水平面之间的夹角 ( 图形6-4 中∠bfe) 。
⑤矿体倾向是垂直矿体走向线的矿体倾斜面的线在水平面上投影线的指向 ( 图6-4 中的 ef) 。
一、基本要求
(1)了解资源量估算与矿体三维建模系统在地质矿产资源/储量中的功能和应用范围。
(2)了解资源量估算与矿体三维建模系统在地质矿产资源/储量的基本操作步骤和方法。
(3)了解资源量估算与矿体三维建模系统在断面法和地质块段法资源/储量估算的基本操作步骤和方法。
二、软件系统的简介
(1)该系统是基于国产地理信息系统软件平台MapGIS，综合了传统矿产资源储量估算方法、地质统计学的克里格法与3D建模技术，研究开发的具有自主知识产权、面向矿山以及固体矿产勘查项目的资源储量估算系统。
(2)该系统实现了从矿产资源勘查野外数据采集、数据管理、矿体圈定、地质建模、品位和资源储量估算全过程的数字化，实现了相关图表的生成自动化。
(3)系统实现的断面法和地质块段法，综合考虑了我国矿产资源储量估算的实际情况，与手工方法相比，减少了误差，提高了工作效率。
(4)在地质统计学资源储量估算方法方面，系统实现了普通克里格、泛克里格、指示克里格等方法，流程清晰、界面简洁、易于使用。
(5)系统实现的3D可视化矿体模型，建模功能全面、操作快捷。生成的模型充分展示了矿体空间形态和地质构造特征。
(6)系统已在全国多个试点矿区完成了资源储量试算工作。通过对比，结果可靠。
(7)进入系统:在MEMapGIS系统下，对某矿区的工程数据和分析结果进行编录和处理后可直接进入系统。
(8)具有数据组织模式及矿区平面图显示:工程数据组织，刷新矿区平面图，选择矿区平面图。
(9)具有数据检查及数据处理功能:检查勘探线基本信息、测量点信息、工程基本信息、样品及分层信息等对取样分析表、成图颜色、折算及剖面元素进行预处理。
(10)实现勘探线剖面生成及分析:设定工业指标，生成勘探剖面及虚拟勘探线处理，单工程矿体圈定，剖面分析。
(11)实现资源/储量估算:地质块段法、剖面法、等高线法、等值线法、地质统计学法(克里格法、距离反比法等)，实现三维可视图效果。
(12)估算结果输出:估算图、表及报告生成和输出。
三、基本操作步骤
1.选择工作矿区
(1)通过行政区选择矿区。
①首先，打开【固体矿产勘查储量估算子系统】，单击菜单中的【选择矿区图】②选择省名③单击【选择区域】，弹出矿区总表④点击【确定】，返回矿区总表界面，【确定】后，进入选择的矿区。
(2)通过国际分幅形式选择矿区。
①首先，打开【固体矿产勘查储量估算子系统】，单击菜单中的【选择工作矿区】下某种比例尺，如:【1/100000图幅选择】②选择图幅名称③按【确定】，进入该矿区
(3)通过自定义任意比例尺接图表选择矿区。在MEMapGIS系统中，提供了自制任意比例尺的接图表，然后生成该接图表下的图幅矿区，在本系统中，可以选择这些图幅，然后进入该图幅下的矿区。
(4)进入另外矿区。用户可以关闭当前的工作矿区，然后重新选择某个工作矿区。
(5)进入最近矿区。用户可以直接进入最近操作的矿区。
(6)数据组织模式及矿区平面图显示。矿区平面图是使用户能够对整个矿区的勘探线及勘探工程有所全局了解的图件，该平面示意图是在基础数据视图中显示。通过该图件，将数据库中的勘探线及勘探工程信息按照水平投影的方式投至系统屏幕上，用户能够清晰地了解到勘探线的走向，及勘探工程的分布情况。基础数据的组织是按照勘探线方式组织的，如果未加入勘探线的工程，则将数据放在EngPool目录或虚拟勘探下。
2.数据检查
进入某个矿区后，利用数据检查工具可以在一定范围内有效检查用户在编录过程中输入的不合理数据。在开始所有的操作之前，应先用数据检查工具将所有的数据检查一遍，以避免在以后的操作中由于数据的不合理导致需要重新操作的问题，可以大大减少错误发生。检查方式可以是逐条勘探线检查，也可以全部勘探线一次检查。
(1)检查数据是否越界。边界值为图幅边界，勘探工程和勘探线都不能超出此边界，否则会报错。数据越界检查包括:勘探线基本信息、勘探线测量点、勘探工程基本信息、勘探工程测量点信息、勘探工程采样信息、勘探工程岩性信息检查。
(2)检查数据完整性。
①勘探线基本信息表检查②勘探线测量点信息表检查③勘探工程基本信息检查④勘探工程测量点信息检查⑤样品分析信息检查⑥分层岩性信息检查。
3.数据预处理
数据预处理模块主要完成原始样品表导出，当量折算数据更新、成图矿体颜色配置和注记更新、矿区矿体信息设置等功能(图11-4)。
图11-4 数据预处理对话框
(1)原始取样分析表导出。将原始取样分析表导出为EXCEL格式表格单击【基础视图】，点击【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【导出取样分析表】。
(2)配置矿体成图颜色。设定矿体在剖面图上的成图颜色单击【基础视图】，点击【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【矿石类型颜色配置】弹出配置对话框，配置每个类型矿石在剖面上的成图颜色。双击【颜色框】修改颜色配置。
(3)更新折算元素。在圈定方案中，为了综合考虑矿石的价值，会设定一些当量折算元素用于圈定矿体，当原始元素值改变或增加后需要对原有的当量折算元素进行重新更新。
操作步骤:单击【基础视图】→【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【折算更新】。
(4)修改剖面元素标注。在勘探剖面图件输出时，根据不同的要求需要在矿体上标注不同元素的品位值，修改剖面元素标注功能可以设定矿体品位标注。
操作步骤:单击【基础视图】→【固体矿产方案管理】→【数据预处理】→【编辑/修改圈定显示元素】。
4.工业指标设置
矿产工业要求，具体体现为矿产工业指标(简称工业指标)，它是在当前技术经济条件下，矿产工业部门根据矿产资源供需情况，对矿产质量和开采条件所提出的要求。主要用于矿体圈定、划分矿石类型、品级和计算储量，是评价矿产工业指标的主要依据。矿产开发的不同阶段所采用的工业要求或工业指标的内容不尽相同。
(1)控制参数。有边界品位、最低工业品位、边际品位、最小可采厚度、夹石剔除厚度、特高品位下限值、矿体倾向和倾角、表外矿最小厚度、穿鞋戴帽(鞋/帽厚度、鞋/帽最多样品个数、鞋帽最低品位)、表外矿圈入方式、与表内矿混圈(夹石剔除品位按夹石品位)、表内矿中表外矿的厚度大于表外矿最小厚度单独圈出(夹石剔除品位按边界品位)。
如果用上述方法圈出的表内矿中，出现连续边界样品和夹石的品位大于边界品位而小于最低工业品位，且夹石厚度小于夹石剔除厚度，需要单独作为表内矿圈出。这时，夹石的定义为品位小于最低工业品位的样品。
(2)新建圈定方案
1)简单圈定方案设定。简单方案设定适用于矿产勘查普查和预查阶段资源量估算圈矿指标的设定。在【基础视图】标签中，选择菜单【固体矿产方案管理】→【简单圈定方案设定】，弹出【工业参数设置】对话框(图11-5)。
2)复杂圈定条件设定。复杂圈定条件设定适用于详查、勘探阶段，矿区地质和矿床研究程度比较高时的工业指标的设定。由于在详查或勘探阶段矿区使用的圈定指标涉及的条件较多，例如需要在圈定矿体的同时划分出矿石类型及工业品级、针对不同的矿石类型或矿石品位设置不同开采指标等，系统通过圈定指标向导来引导矿区工作人员完成这一系列圈定指标的设置。
①新建方案。在【基础视图】标签中，选择菜单【固体矿产方案管理】→【复杂圈定方案设定】，弹出【新建方案】对话框(图11-6)，在该界面中设置:方案名，圈矿时的预赋产状，指标类型，成图比例尺，设置圈定时是否进行矿石品级划分，勘探深度和开采方式，录入当量折算元素。
②工业指标设置。在设置完【新建方案】对话框之后点击【下一步】进入【工业指标设置】对话框，根据【新建方案】中不同的设置，工业指标设置对话框会弹出不同的对话框进行工业指标设置。具体包括以下3种情况:Ⅰ.单指标圈定模式Ⅱ.双指标圈定模式Ⅲ.划分工业品级圈定模式Ⅳ.勘探深度约束设置。如果在【新建方案】中选中了【深度约束】选项，在设置完【工业指标设置】窗口之后将进行勘探深度约束设置设置露天开采和坑采时的不同开采指标，同时设置开采深度段。设置完之后点击【完成】，结束方案设置(注:如果设置了露采，坑采的深度，单工程矿体圈定时，露采或坑采的高程范围会统一使用该界面中设置的开采指标)。
图11-5 简单圈定方案设置———工业参数设置对话框
图11-6 圈定指标向导
(3)选择圈定方案。在本系统中，每次进行矿体储量计算都是按方案来进行存储的，而方案的选择和设定就是在单工程圈定的时候进行的，每套方案对应一组圈定参数，圈定参数的不同都会使以后的操作产生不同的结果，因此，设定方案和对每套方案进行参数设置是相当重要的。用户可以选择某个已存在的方案作为当前方案。菜单【固体矿产方案管理】→【选择圈定方案】，选择某方案，点击【将选择的方案作为当前方案】(图11-7)。
图11-7 选择圈定方案
5.生成勘探线剖面
(1)显示勘探线剖面。如果该勘探线剖面已经生成过，只需要进行显示，如选择【0号勘探线】，系统自动进入剖面视图生成的剖面图。
(2)重新生成勘探剖面。如果该勘探线的剖面还未生成或者希望改变现有剖面的比例尺设置，则选择【重新生成剖面】，此时会弹出比例尺选择对话框，需要进行比例尺的选择，目前本系统支持3种比例尺:1∶1000，1∶2000和1∶5000。系统自动生成的剖面包括图名、剖面地形线、槽井坑钻工程，同时自动填充钻孔的岩石花纹等信息。
6.单工程矿体圈定
单工程矿体圈定的目的是为了充分展示矿体的连续性，为在勘探线剖面上进行矿体连接做准备工作。单工程矿体圈定是根据矿床工业指标，包括边界品位、最低可采厚度、夹石容许厚度等参数进行单勘查工程中矿体的圈定和处理。系统根据给定的工业指标(单指标、双指标)控制参数，对单个工程进行矿体圈定对双指标(穿鞋戴帽)圈定，可根据控制参数调整矿体边界“穿鞋戴帽”的厚度，并对特高品位进行处理。由程序自动进行单工程矿体圈定，难于满足矿区的特殊要求，特别是在剖面图上进行矿体连接后，从矿体整体来考虑，需要修改部分单工程矿体的边界，因此拟采用人-机交互方式来对单工程圈定结果进行修改，并实时在屏幕上显示修改结果，直至满足地质人员的要求为止。单工程矿体圈定的结果可用报表输出。步骤包括:①按当前指标圈定②显示圈定结果③修改圈定结果④删除圈定结果⑤圈定结果的外延⑥确定夹石标识⑦输入圈定结果矿体编号及产状⑧修改矿石品级⑨单工程圈定结果输出。
7.剖面分析
(1)剖面单工程圈定结果图显示。如果在勘探剖面上新增了工程，需要重新生成剖面底图，重新生成之后，如果成图方式、比例尺和原来的剖面底图一致，则可以将圈定的结果直接显示出来，可以在此基础上进行下一步工作。
(2)空间与属性交互式矿体连接。系统提供了方便的人机交互矿体连接规则，进行剖面上矿体边界线的确定，并自动计算矿体在勘探线剖面图上的面积与品位。
①工程间矿体面积连接。选择菜单【矿体连接类型设置与连接】，弹出【连接设置对话框】(图11-8)，选择连接类型为【矿体】，连接方式为【矿体间连接】，确定后，点击相邻两个工程上要进行连接的圈定结果(矿段)，即可自动连接，连接后，显示连接面积和相关品位。
②矿体外推。用户通过矿体连接设置对话框的选择，能够方便地在剖面图上进行矿体的尖推、平推，包括任意长度的鼠标指定尖灭点，规定工程间的比例的终止点，或者规定任意长度的外推终止点(系统允许设定外推的距离为某一设定的长度并允许设定角度平推方式时，提供连接到地表的处理功能)。
图11-8 矿体连接类型设置与连接
(3)夹石的尖灭。生成夹石面积与矿体的连接相同。不过必须在矿体连接面积的基础上才能生成夹石面积。
(4)输入矿体编号。选择菜单，则右端会出现矿体编号设置列表框，鼠标在剖面图上点击某个矿体面积，矿体变化列表注明该面积号选择某面积号，则剖面图上闪烁该矿体面积，通过双击列表框方式，可以输入矿体编号。对于面积很多的情况下，可以通过快捷方式输入矿体号。状态下拉框，选择【刷新】，出现矿体号，选择需要的矿体号，点击剖面上的某个面积，则该面积自动赋上所选择的矿体号。
(5)更新矿体真实厚度。矿体产状是计算矿体厚度重要指标，【根据产状更新圈定结果】提供了矿体产状统一录入，并更新矿体真厚度的功能。菜单操作———矿体产状编辑:①双击输入矿体倾向②双击输入矿体倾角，圈定结果矿体产状更新③“给没有产状的圈定结果赋产状”，表示如果原有的圈定结果中已赋了矿体产状，那么统一更新的时候只更新没有赋产状的部分圈定结果④“统一赋产状”，表示将依据矿体编号统一更新圈定结果中的矿体产状信息。
(6)矿体连接面积输出。可以输出所有剖面的矿体连接面积，也可以输出某个剖面的矿体连接面积。
(7)勘探线剖面图件制作。
①统改系统颜色②图框设置③责任表的设置④样品品位表的生成⑤图件输出(选择【工程输出】→【工程输出窗口】→【文件】→【设置参数】，弹出【设置】对话框，按要求设置后，点击【确定】)。
(8)矿体连接面积输出。
8.地质块段法储量估算
在剖面视图上，用户已将矿体名称输入到每一个连接面积上，而此过程中系统自动将矿体名称回填到了单工程圈定结果上，据此，根据地质块段法的原理，系统具备了产生“若干个不同厚度的理想板块体”的条件。据此，系统通过数据库中的信息，根据投影方式，将整个矿区的带有相同矿体号的见矿工程投影到水平面或垂直面上。通过鼠标勾线的方式，将一个矿体划分为若干个块段，系统自动计算出各个块段的储量。
(1)生成矿体投影图。进入【块段投影图】→【投影】→【传统地质块段法】，此时会弹出矿体选择对话框，选择要投影的矿体编号，输入该矿体的倾向、倾角、比例尺等信息，点击【确定】。
*如果该矿体该比例尺的投影图已经生成过，系统会自动提示工程已存在，可以选择【直接显示】
*如果矿体的倾角小于等于45°，可以选择生成矿体的水平投影图
*如果矿体的倾角大于45°，可以选择生成矿体的垂直纵投影图。
对于探矿工程的水平投影图，考虑到实际工作，用户可以选择【将工程投影到勘探线上面】，也可以选择按实际空间位置投影①(图11-9)。针对不同的储量计算要求，可以同时投影剖面矿体尖灭点到矿体投影图上②。
块段平均品位的计算可以采用加权平均和算术平均方式。
如果选择水平投影，则直接进入矿体投影图如果选择垂直纵投影，进入垂直纵投影的基线确定视图，这时视图上显示的是矿区平面图单击【绘制基线】，在平面图中，在垂直于勘探线方向绘制一条基线，确定纵投影的投影基线的起点和终点，单击【确认】，系统自动生成矿体的垂直纵投影图。
对于垂直纵投影，可以通过直接输入矿体的方位角来生成矿体垂直纵投影图，这种情况则不需要进行基线的确定。
图11-9 设置投影图成图要素及成图方式
(2)地表高程线处理。在矿体垂直纵投影图中，提供对地表高程线的操作。
操作步骤包括:①导入地表高程线②添加地表高程线③矿体投影点处理。
系统提供矿体投影点的增加、删除功能，用于控制处理采空区(天窗)的边界。在已经生成的块段投影图上单击右键，弹出右键菜单，选择添加投影点，弹出对话框，选择该投影点属于那条勘探线。
①工程间约束生成投影点:右键菜单→【投影点操作】→【带控制添加点】，或点击菜单【操作】→【带控制添加投影点】，设置尖灭比例，尖灭类型为【工程—工程】点击外推工程，再点击约束工程，生成外推投影点。
②工程与勘探线间约束生成投影点:右键菜单→【投影点操作】→【带控制添加点】，或点击菜单【操作】→【带控制添加投影点】，设置尖灭比例，尖灭类型为【工程—勘探线】点击【外推工程】，再点击【约束勘探线】，生成外推投影点。
③勘探线间约束生成投影点:右键菜单→【投影点操作】→【带控制添加点】，或点击菜单【操作】→【带控制添加投影点】，设置尖灭比例，尖灭类型为【勘探线—勘探线】点击两条约束勘探线生成约束比例线，在约束比例线上点击生成投影点。
(3)勾画矿体边界。在已经生成的块段投影图上单击右键，弹出右键菜单，选择【勾画矿体边界】，即可依次选择矿体的边界点(红色圆点)来勾画矿体边界，在矿体的两端勘探线处，需要对矿体边界进行外推，系统提供的方式有根据矿区勘探线间距的1/2、1/3和1/43种外推距离。
在矿体边界处，对于水平投影，分别单击数字“2”、“3”、“4”键对于垂直纵投影，分别单击［F2］、［F3］、［F4］键，此时会显示两条分别距离边界勘探线1/2、1/3和1/4勘探线距离的3条直线。
(4)划分矿体块段。右键菜单→【块段划分】，提供在矿体投影图的任意位置进行块段划分功能，单击图上某个位置并按［F8］键增加新的控制点或单击【见矿工程】来确定块段边界。右键点击结束(若要该块段形成封闭界线，则按住［Ctrl］键不放，然后右键点击【结束】)。在块段内的所有工程都参与品位和储量计算。
(5)计算块段储量。在计算块段储量之前，可以通过块段注记模板选择某个注记方式。单击右键菜单上【块段储量计算】后，左键点击要计算的块段，即弹出【输入块段信息】对话框，根据对话框上的提示输入相应信息后，单击【确定】，即在块段上显示其对应的储量情况。
(6)储量估算结果输出。图件输出，块段储量计算表输出。
9.断面法及其他
系统可进行剖面法储量估算，图表分析，地质统计学法储量计算等，并可对矿体进行三维可视化显示。
1.数字地质图
传统的纸质模拟地图是根据地图模型（map model），按照一定的数学法则、符号、制图综合原理和比例，将地球空间实体和现象的形状、大小、相互位置、基本属性等表示在二维平面上。“数字地图”，简单地说，就是存储在计算机中数字化了的地图。一般来讲，数字地图是以地图数据库为基础，以数字形式存贮于计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。
（1）地质图
“地质图”乃是一切地质工作中的基本图件，用规定的符号、不同的颜色、描绘一地区的地质现象，反映沉积岩、岩浆岩、变质岩、各类矿产、各种型式的地质构造线等，反映它们形成的时代、分布和相互关系，以三维空间的立体形状表示在二维空间的平面上。金泽兰等在《地质图编汇法》中，提出地质图是一种将出露在地表的地质构造现象按比例投影到平面图（通常带有地形等高线，即地形图）上，并用规定的符号、色谱、花纹予以表示的图件。它是为特定目的服务的、有选择性地表示地质对象的时间和空间分布的符号化表现形式。在地质图上表示的地质对象即可以根据地质属性分类集合进行选择，也可以按照地理范围进行表示，一般情况下是两者结合进行的。总的来说，地质图是现实世界中地质客体在人脑中抽象的、具体的表达，是现实地质对象在图纸上的映射。如图7-11所示。
图7-11 地质图认知模式
一幅地质图总的内容应有地理要素（经纬度、坐标、地物、地貌）和地质要素（地质界线、构造线、矿层、矿体等），但比例尺不同取舍不一，图件的负载量也就不同。本文重点在于介绍地质要素，主要包括以下几方面的内容：
1）地质界线：地质图上各种地质界线是表示各种地质体在地表的露头及剥土后的分布情形。具体地说，就是各类地质体（沉积岩、变质岩、岩浆岩、矿层、矿体、构造线、断层等等）在地表的露头及剥土后的分布连线的投影，以此阐明一地区的地质特征。
2）构造线：在地质图上的构造线，根据比例尺大小而取舍。比例尺大时，小型构造也应表示；比例尺小时，则只能表示大一些的构造。构造线有以下几种：①断裂构造：包括正断层、逆断层、逆掩断层、平移断层、复活断层；
②褶皱构造：在地质图上，一般的产状表示褶皱构造，而不表示褶皱轴线。褶皱构造有：向斜、背斜、倒转背斜、倒转向斜、隐伏背斜、短轴背斜和短轴向斜、穹窿构造及盆状构造；
③裂隙、节理、片理、劈理、流线或流纹构造等。
3）产状：主要指矿体或岩层的走向和倾斜。走向是倾斜的岩层层面或矿层层面与水平面相交直线的延伸方向。倾斜包括倾向和倾角。倾向是垂直于岩层走向的倾斜线的水平投影的指向。倾角是倾斜层面和水平面在倾向方位上所夹的角度。
4）岩层的接触关系有：①整合接触：指同一地区两套沉积岩层的接触关系，在沉积层序上是连续的，产状是一致的，在上覆地层沉积之前，下伏地层没有曲褶、翘起或被侵蚀过；
②不整合接触：同一地区两套岩层之间没有明显的沉积间断或缺失，古生物演化顺序是不连续的。不整合接触的两套地层的产状，有的可以是一致的，有的具有明显的角度相交。不整合接触类型包括角度不整合、假不整合等。
③假整合（平行不整合）：新、老两套岩层之间互相平行，但二者之间往往有较长期的沉积间断和显著的侵蚀面。
5）矿体露头：是指矿体露出地面的部分。
6）矿化带：是地质图上的主要内容之一，对含有矿化带，蚀变岩，标志层，均应表示。一副地质图除应有上述内容之外，还应表示出经纬线网、比例尺、图例、图名以及责任表等。
其所显示的信息类型的种类来讲是非常复杂的，大多数地质图都包含有多边形的背景信息，它们表示了地质单元及其之上的覆盖物，如水、冰等。将多边形分离的边界线的表示是非常重要的，它们表示了地质界线类型的区别，如接触关系等。将这些背景数据叠置在一起，就可以得到许多线状要素，如断层、褶皱、堤等，以及不同类型的点状要素，如构造符号、样点位置符号等。
（2）数字地质图
数字地质图（digital geologic map，简称dgm）是地质图的数字表现形式；从认知科学来讲，数字地质图是计算机技术应用于地球科学的结果，它将地理基础和地质解译数据记录成计算机可读的数字形式，以反映客观的地质世界。从数学角度严格地讲，数字地质图是地质空间对象、地质对象描述数据、图例的交集。如果用集合数学表示，则为：
DGM=｛Oi，Aj，Lk｝ （7-1）
（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；k=1，2，…，y）
式中：Oi为地质空间对象集合，Aj为地质空间对象描述数据集合，Lk为图例集合。一般的，对于一幅给定地质图，在给定的空间域中可以有个地质空间对象；对于一个给定的地质空间对象可以有0个或j个描述数据；而对于一幅数字地质图只能有且有一个图例与之对应。
图7-12 数字地质图定义的图解表示
图7-12模型中每一闭合的圈表示每一类对象或其一部分。空间对象（spatial objects）是真实地质世界能够被观测到具有几何形态特征的地质要素（地质单元和地质构造）的数字化抽象，能被典型地以点、线、面展示在二维平面图上；属性数据（描述数据）（descriptive data）是空间对象代表的地质要素所具有的地质属性特征，这些特征包括具体可见的物理特征，如颜色、出露形态、纹理，还有看肉眼看不见的化学组成、变质特征、地质年代、地质成因等；地图图例（map legends）是用于抽取相似（分类）的空间对象进行符号化展示，图例还包括了地图范围、比例尺、所用的分类标准、每类空间对象与对应的展示符号。
空间对象（spatial objects）与描述数据（descriptive data）的交集是具有几何图形和属性描述数据的单个空间对象（singular object archive），描述数据（descriptive data）与地图图例（map legends）的交集是按描述属性进行的数据分类（data classification），空间对象（spatial objects）与地图图例（map legends）的交集是按空间对象类型进行的空间分类（spatial classification）。
地图（map）是空间对象（spatial objects）及其描述数据（descriptive data）和地图图例（map legends）的交集，也是单个空间对象（singular object archive），空间分类（spatial classification）和数据分类（data classification）二者的交集，它是真实地质世界在地质图上的可视化、数字化的表现。
根据这一定义，可以得出如下操作（图7-12）：
空间分类=地质空间对象∩图例
数据选取和分类=属性数据∩图例
地质对象=地质空间对象∩属性数据
因此，图例类似于一个过滤器，当地质空间数据库建立以后，要得到一幅数字地质图，只需要根据制图目的和用途，设计图例；再用图例对空间数据库中的地质对象进行提取，便可以得到所需要的数字地质图。而图例的不同，可以得到不同主题的地质图，如区域地质图、矿产图、石油地质图等。
数字地质图是矿产勘查与评价所需空间数据的主要来源之一，准确合理地使用这些空间数据是确定矿产资源储量及其空间位置的基本保证。虽然，多数地图制图学家并不都赞成数字地图在地图制图方面比传统方法更为有效和省时，但几乎都认为起码在数据更新方面数字地图比传统地图更加有效和省时，而且数字地质图在地质数据的重复使用方面已经远远地超过了最初设计的要求。数字地质图可以根据需要以不同比例尺和不同地图投影进行重绘与变换，很容易增添、删除和修改地图要素，生成新用途的专题地质图。数字地质图与地球物理、地球化学遥感地质等多源地学数据综合集成，可以进行地质矿产资源评价与预测，也可以与环境数据集成进行地质环境评价等等。总之，数字地质图的用途是多方面的，它使地质图在资源环境、国民经济建设和社会各个方面的使用无限制的拓宽，具有重要的意义。
2.数字地质图数据库的构成要素
地质图空间数据库的各组成要素主要包括：对象类、要素类、关系类、综合要素类和要素数据集。组成地质图空间数据库要素数据集分为三大类：基本要素数据集、综合要素数据集和对象数据集。
（1）地质图数据库数据对象的定义
地质图空间数据库组织模型把地质图数据组织成关系型的数据对象：对象类、要素类、关系类、综合要素类和要素数据集。一个对象类在地理数据库是一个表，存储非空间数据。一个要素类是具有相同几何类型和相同属性的要素的集合。一个要素数据集是共享空间参考系统的要素类的集合。关系类是由一个关系规则构成的关联集合（可以用关联、依赖、组合和继承来描述对象之间的关系规则）。综合要素类与要素类相同，是共享空间参考系统的多个要素类的集合，在地质图数据模型中，由复合地质点、面、线要素实体类构成，但不与其他要素类构成拓扑关系。该数据模型对空间要素的定义更接近于现实世界，这种面向对象的数据模型，使用户可以根据具体的需要进行扩展，具有用户可定定义的特征（指对象类）。地质图数据对象定义如下。
（2）地质图要素数据集
地质图要素数据集是共享空间参考系统的要素类的集合。在地质图数据模型中，由地质点、面、线要素实体类构成。一个要素数据集的空间参考指定了包括坐标系统、投影系统和高程系统的空间参照系、空间域和精度。
地质图空间数据库的坐标系统可采用地理坐标系、北京54坐标系和西安80坐标系。地质图空间数据库的投影系统可根据比例尺不同进行选择。我国基本比例尺地形图除1：
1、00万采用兰勃特投影（lambert）外，其他均采用高斯-克吕格投影。为减少投影变形，高斯-克吕格投影分为3度或6度带投影。地质图空间数据库的高程系统系统采用跟1956年黄海高程系，1985年国家高程基准。空间域为描述X和Y坐标范围、测量范围、Z范围，空间域描述了最大的空间范围。要素数据集的空间参考确定后，坐标系统可以改变，空间域则是固定的。
（3）地质图要素类
具有拓扑关系且具有相同几何类型和相同属性的要素的集合称为地质图要素类。构成地质图的点称为地质图点要素类，构成地质图的线称为地质图线要素类、构成地质图的面称为地质图面要素类。
（4）独立要素类
在地质图空间数据库中建立一个不属于任何要素数据集的要素类。其特点是独立要素类需要建立自己的空间参考坐标系统，并设定自己的投影系统参数和/X/Y域。在地质图数据模型中，图例及图饰部分（如：接图表、图例、综合柱状图、责任表、图切剖面、其他角图等）属于独立要素类。该独立要素类可采用平面坐标系。
（5）对象类
在地理数据库中，把实体分为对象。具有空间几何类型的对象称为要素类，把非空间几何类型的对象称为对象类。对象类在地理数据库中是一个表，存储非空间数据。在地质图数据模型中，一般一个要素类对应多个对象类。当一个表中的对象使用不同的属性域时，可以使用子类型来构成不同属性域的对象类。
（6）综合要素类
与要素类相同，是共享空间参考系统的要素类的集合。在地质图数据模型中，由复合地质点、线、面要素实体类构成。不与其他要素类构成拓扑关系。
（7）有效性规则
表和要素类存储相同类型的对象，具有相同的行为和属性。当要素类和表中的一个对象在所有的属性上具有有效值时，这个对象被称为有效对象；如果其中的一个属性包括无效值，则称为无效对象。在进行地理数据库设计时，通过建立一个或多个有效规则，可以确定如何判断要素类或表中一个特定对象的有效性。有效规则：属性域（attributedomain）、连接规则（connectivity rules）、关系规则（relationship rules）、定制规则（custom rules）。
（8）属性域
属性域（domains）是一个字段类型的合法值的规则，用于限制在表、要素类、或子类型的任何具体的属性字段内允许的值。每个要素类或表有一个属性域的集合，这些属性域用于不同的属性和子类型，并且可以在地理数据库的要素类和表之间共享。属性域可分为范围域和代码域。
3.数字地质图数据库模型分析
研究数字地质图数据模型的目的是为了在计算机中对地质图数据的组织、存储和应用提供一种结构，该结构应当独立于任何计算机应用软件，可以在任何GIS系统中实现。数字地质图建模是把地质图所包含数据组织为有用的，且更能反映地质实体真实信息的数据集合的过程，它是一个逻辑组织方式。数据建模过程分为三步：首先，选择一种数据模型来对现实世界的数据进行组织；然后，选择一些数据结构来表达该数据模型；最后，选择一些适合记录该数据结构的文件格式。一种数据模型可能有几种可选的数据结构，而一种数据结构又可能有多种文件格式进行存储［ bonham-cater，1994；陈述彭，1999 ］。如何使地质图数据模型、数据结构和文件存储格式有机地统一起来、自然过渡，而且各自保持其独立性，即各部分不随其他部分变化而变化？如何使计算机更具智能化，能够理解复杂的地质空间？这都是数据模型要研究和解决的问题。
传统的地质图数据模型不能很好地解决上述问题，面向对象的技术和方法给我们带来了曙光。面向对象数据模型是以单个空间地理对象为数据组织和存储的基本单位的，与拓扑关系数据模型相反，以独立完整、具有地理意义的对象为基本单位对地理空间进行表达，典型实例是ESRI公司的GeoDa-tabase模型。在具体组织和存储时，将对象的坐标数据和属性数据（如建立了部分拓扑，拓扑关系也放在表中保存）统一存放在关系数据库中。利用面向对象的思想对数字地质图数据进行重新组织与存储，使得数据的表达更接近于人们对客观世界的认识，其语义关系和内部关系更加合理，大大增强了高层次的地质空间分析能力。该模型在本质上更加概念化，而且更注重未来的发展。它使得数字地质图独立于任何给定的软件和硬件结构。面向对象数据模型在诸如ArcGIS和Smallword软件中可以实现。
面向对象数据模型要求点、线、面、注记分开存贮。对同一类空间对象赋予唯一的一个编码，存储时仅存储简单的点、线、面实体对象，显示输出时根据编码显示其相应的符号或线型。这即是实体符号化，它减少了空间数据的冗余，提高了空间分析的效率，体现了GIS与CAD的最大区别是内容与表现形式分离。通常用全要素编码（class id）标识区分各类空间对象，借助相应的（点）符号、线型和（面）填充形象化表达实体对象，实体的编码、符号用外挂的符号库存储。面向对象数据模型的组成结构图（图7-13）。
图7-13 面向对象数据模型的组成结构图
基于GIS的地质数据库建立涉及的主要问题是系统的数据库结构。空间数据库结构建设应从GIS理论基本概念出发，所涉及的主要内容有空间点、线、面图形数据以及空间图元组合图层、图类等，一般以GIS图层为基本出发点采用层状树形结构管理各图层。结构化的表格数据，例如属性数据、文本数据由关系数据库系统（rdbms）管理，利用oledb等数据通信技术实现空间数据和属性数据的同时存储。从而，系统实现综合查询、数据统计、分析预测、制图输出、报表生成、数据表现等多方面的应用。建立一个geodatabase数据库，包含上述所有数据类型，通过在catalog 9.2 中的树状文件目录管理图层（catalog tree），我们可以清晰地看到，一个geodatabase所能包含的所有数据类型。包含所有数据类型的geodatabase树状展开图，如图7-14所示。
ESRI提出的geodatabase空间数据模型，将空间数据存放在关系数据表中，空间对象或特征是具有geometry属性的表（table）中的一个行（bow）to geodatabase的对象模型包括对象（object）、特征（feature）、关系（relationship）三种类型的对象，这些对象在关系数据库中表示如表格7-1所示：
表7-1 geodatabase对象及其在关系数据库中的表示方法
图7-14 包含所有数据类型的GeoDatabase树状展开图
面向对象数据模型具有对象管理、修改方便，查询检索、空间分析容易的优点。根据存储的数据类型，面向对象数据模型具体包括空间特征集、栅格数据集、TIN数据集、空间定位数据、域和规则等六大类型。该模型采用面向对象技术，将各类专题对象按点、线、面和注记四大空间特征抽象为空间对象类，分别用不同的空问表存储；将空间对象的几何特征（图形）、属性特征连同一些操作封装为对象的属性和行为，统一存放在数据表的列中，一条记录对应一个点、线或面类型的空间对象，其存贮结构如图7-15所示：
图7-15 以对象为中心的面向对象数据模型实现图形和属性统一存储
这种数据模型彻底解决了长期以来空间对象与其属性数据，在物理上分离带来的诸多难题，进而实现基于关系数据库的GIS空间数据一与其他非空间关系数据一体化管理，给GIS系统开发、应用带来了极大的便捷性。如利用空间引擎对空间与非空间数据进行操作，同时可以利用大型关系数据库海量数据管理、事务处理（transaction）、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能。
4.GIS与数字地质图数据库的结合
GIS是分析和处理海量地理数据的通用技术，借助GIS，基于大量综合信息，可进行空间采样，对构造演化、火成活动、沉积相、矿产形成、模拟区域地质演化等复杂问题进行时空和多元统计分析，对成矿预测和矿产勘查提供有力分析工具。在数据量充裕前提下，GIS分析具有定量、定时、定位的特点，可给出动态（不同时间、不同位置）结果。借助深部与时间数据，GIS分析实际上可拓展到四维空间。
P.Gardenfors提出在客观世界和符号表达之间存在着概念层，他将知识表达分为三个层次，即：亚概念层、概念层、符号层，通过亚概念层感知客观世界，然后通过概念层将感知的内容抽象成为概念进行分类，将概念（分类）通过符号层表达出来。地理信息在概念层形成，在符号层表达，所以地理信息库的建立就是通过概念层对地理空间（客观世界）的抽象而形成地理信息概念空间，将该概念空间形式化后就成为本体化的地理信息空间，即可在计算环境下通过符号层（图形）表达出来。
地质信息系统研究的关键问题之一，就是构造图7-16中的地质模型，目的是通过有限的、不完全的并且含有各种噪声的观测数据来推断地下空间的物质、能量的分布和流动情况。
图7-16 地质认知过程的简化示意图
大部分矿产都不是暴露在表面，而是埋在地表深部。利用GIS的方法通过了解地表上层物质的空间分布，就可以判断矿藏存在的可能性。在一个找矿预测区域往往已知部分矿区和矿点，这些矿区和矿点具有很多的空间属性和地理属性，要想很直观的用以往普通的数据库管理系统去把它表达出来，可谓耗时费力。而GIS的出现为矿产资源评价和管理提供了前所未有的评价工具与手段。GIS是采集、管理、处理、分析、显示、输出多种来源的与地理空间位置相关信息的计算机系统。随着GIS与RS（遥感）、GPS（全球卫星定位系统）相结合的“3 S”集成以及计算机互联网的迅速发展，GIS在地质找矿中将发挥更加重要的作用。
目前，GIS与地质空间数据库的结合主要体现在以下几点：
（1）建立地质矿产资源数据库
描述矿产地属性的数据内容繁杂，类别众多，可分为属性数据和空间数据，矿产地各类属性信息认识、分析和评价该矿区也很重要。因此，地理空间信息在矿产资源管理中占有非常重要的地位。地质矿产数据库在GIS的支持下，结合矿产资源数据类型可建立多种地理空间数据库和属性数据库，利用GIS先进的数据库和图库管理对于各种地质图件和数据的长期保存及修改变得容易。
（2）图形显示的直观性和形象性
专题图不仅是一种重要的研究手段，同时也能有效而直观的反映研究成果。在地质数据库基础上，GIS可将各种数据或分析成果以专题图的形式直观而有效的显示，并可进行人机交互式地设计、编辑、修改。在成果输出方面，GIS能够提供高质量的预测成果图件，直观清晰，一目了然。GIS的这些功能，能将各种矿产资源的文字描述与空间地理位置有效的结合与表达，大大提高了矿产资源数据的直观性和形象性。
（3）空间分析功能
GIS的空间分析功能是GIS区别于其他计算机系统的主要标志。地质数据库系统涉及GIS多种空间分析功能，结合地质“专家知识”，为大范围大区域内实现快速、准确的成矿预测创造了有利条件。GIS吸取专家的经验及知识较容易，并且进行成矿预测具有空间直观性，避免了预测中的人为因素；能够弥补一些人工方法的缺陷（如对于断裂控矿影响宽度带的确定）。与传统的方法相比，GIS空间分析功能可以更加迅速地对大量数据进行对比和分析，大大节约了时间，缩短了研究周期，
（4）多源信息的集成
地质数据库的数据是多源数据。有不同精度、不同比例尺、不同数据源、不同格式的数据，借助GIS能将这些多源的数据有机地集成在一起，能提供集成管理多源地学数据（包括以文字、数字为主的属性信息和以图形图像为主的空间信息），具有方便建立模型及进行空间模拟分析的能力，使数据的分析更有效和定量化。进而，可以以多尺度、多方位反映某个地区的地质成矿信息。
由此可见，海量的地质数据与GIS强大的空间信息处理和分析功能的有机结合，是地质领域对多源地学信息综合分析进行成矿预测划时代的理想工具。
通过以上三个章节的分析论述，GIS在理论和技术上的日臻完善和强大，使得基于GIS地质图数据库的应用更加深入人心。在理论上，地理空间和地理信息空间的点本质认识以及地理信息元组概念的提出对地理信息应用特别是在地质领域的应用理论体系的建立提供了一条理论依据和入口；在技术上，以ArcGIS为代表的新一代地理信息系统的日益完善：在地理信息表达上，以本体为核心的地理信息表达方式为地质信息的表达及应用提供了强有力的工具，使得原有地理信息所不能完成的知识发现、复杂环境建模等复杂应用在新地理信息系统下成为现实；在地理信息分析技术上，ArcGIS从地理信息库（知识库）、基于知识库的智能可视化，以及地理信息处理三个角度为地理信息的各种应用提供了强有力的工具支持，特别是9.0版本开发以后，对探索式空间数据分析方法整合使从海量日益复杂的地理信息中进行数据挖掘和知识发现可以在空间、时间、属性一体化方式下进行。
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