数字地质填图技术在实践教学中存在的问题及对策——以周口店实习为例

罗晓锋 尚海丽 郑有伟 赵俊梅 何 滔

（内蒙古科技大学矿业与煤炭学院，内蒙古 包头 014010）

2003年中国地质调查局开发数字地质填图（RGMAP）系统，并于次年全面开展此项工作[1]。近几年，人们对数字地质填图在内容、方法、精度等方面提出了更高的要求，国家地调局也对RGMAP存在问题进行了完善[2，3]。数字地质填图系统基于“3S”（GIS、GPS和RS）技术，以GIS贯穿于整个地质调查过程，可实现多源地球数据的整合与再现[4]。功能主要有：整合显示地理、地质、遥感等数据，数字化各地质调查过程，数字化采集产状、化石、样品、素描、地球化学等数据，数字化实测剖面要素。涵盖基础地质调查、矿产远景调查、矿产资源勘查和资源量估算等，形成了丰富的数字化资料[5]。

当前，国内大多高校在大三开展35周的填图实习，内蒙古科技大学从2018年开始数字化填图实习，采用地调局RGMAP系统。相比传统地质填图，数字化填图技术在填图效率、精度、使用便捷性等方面有很多优势，但同时也发现，引入数字化填图技术后，在实习过程中出现了一些新的问题，如果不进行及时干预和引导，可能会造成顾此失彼的现象。因此，本文针对数字化地质填图实习时出现的问题进行分析和探讨，并给出相应对策，抛砖引玉，希望能为地质实践教学提供参考。

1.1 弱化了地质思维能力的培养

采用数字填图技术后，学生忙于数据采集和资料整理，观察、分析、想象、讨论时间减少，填图效率有所提高，但实习效果并不理想。RGMap要求对地质各要素进行单独输入，需要借助传统方式辅助，耗时耗力，难免会造成观察时间缩短，事后采用回忆录形式追记。实践证明，这种资料整理方式欠妥，一条路线就需一天甚至两天，耽误后续跑线，否则就会堆积大量工作，从而遗忘，导致错误。此外，后期资料整理也十分耗时和烦琐，长时间忙于机械性的重复工作，导致地质人员思维能力减弱，实习变成了机械工作。

1.2 限制了主观能动性

数字填图技术制定了一系列规范[10]，使用时必须遵守这些条条框框，全是局部的、零碎的地质现象，限制了整体的、宏观的地质现象构思，长期使用该技术会产生依赖心理。以前，地质工作者野外观察细致全面，担心错过某地质现象；
采用数字填图技术后，经常是定位、拍照和简述，不再过多的做深入思考。GPS的使用使得一部分学生读图定点能力下降，一旦设备出现故障，就会影响工作开展。

1.3 学时分配不合理

数字填图技术涉及底图矢量化、建立填图系统、野外数据采集、室内资料整理、成果数据库建设等方面，新手很难在一个月内掌握并熟练运用。在实际工作时，新手先参加强化培训，然后完整地参与一个区调项目，才能基本掌握该技术。而大部分院校填图实习仅三周，这期间还要进行传统地质填图实习，学生很难在短暂的时间内消化并运用这些知识，实习后对数字填图技术仍比较陌生，导致“教”与“学”不能完美契合，未能达到教学目的。

1.4 误差问题

地形图数字化时会产生误差，一般来源两方面：一是根据遥感影像获取高程绘制地形图时产生的误差；
二是将纸质地形图数字化过程中由于定位不准而产生的误差。野外数据采集时会产生误差，主要与GPS、掌上机、采集系统有关，如RGMAP系统与填图单位对GPS定位要求不同[8]，不同厂家和型号的GPS精度也不一样。室内资料整理时会产生误差，如考虑地层的总体出露特征对局部地层进行修改时产生的误差；
有时对地质点、地质界线等属性进行修改时也会产生误差，且产生的误差会累积、传递，导致更大误差。

1.5 岩层真厚度计算问题

岩层剖面厚度有正负之分。实际测量时，由于受地形障碍物影响，迫使导线反向前进，产生“回测”现象，生成的剖面线也交叉在一起，计算出的厚度为负厚度。主要有三种情况：①坡角大于岩层真倾角，倾向与导线前进方向一致，坡向与倾向相同；
②倾向与导线前进方向相反，坡向与倾向相反；
③坡角大于岩层真倾角，倾向与导线前进方向相反，坡向与倾向相同；
后两种情况常见于特殊剖面岩层。

1.6 对数字填图理解不够

数字填图技术的适用范围因专业而异，调研发现[6]，部分院校在应用时缺乏选择性。一方面，部分用人单位对该技术理解不够，招聘时往往会就该技术进行询问，导致部分高校误解用人单位意图，盲目在所有地质类专业开展该技术；
另一方面，大部分院校全盘采用RGMAP设计流程和内容，没有针对专业进行取舍。我校地质工程专业分资源勘查和岩土工程两个方向，前者可开展该实习，后者了解即可。

尽管数字填图时存在一些问题，但只要操作规范，应用得当，该技术仍是发展的总趋势。

2.1 合理配置数字填图流程

RGMAP系统有诸多技术规范，在短时间、快节奏的实习中，只有抓重点、理思路、作取舍，才能达到实习目的。首先，周口店实习中，教师可事先完成地形图矢量化，完成过程可在课堂教学中讲解；
其次，让学生动手操作PRB过程，这是数字填图技术的核心，必须掌握；
最后，学会图幅PRB库、实际材料图、地质图和空间数据库等桌面系统操作，其他模块可事后学习。实践证明，这种取舍是合理的。此外，可以适当增加数字填图技术理论课程，避免实习过程中过多讲解理论知识而消耗学生精力，重点讲解操作方法，教会学生使用RGMAP系统即可。

2.2 制定以“过程”为主的考核标准

开展数字化填图实习后，其在内容表达、工作流程、实习方式等方面发生了变化，因此必须制定相应的考核标准。在经过多次实践后笔者将考核标准设置为：地质知识占70%，技术规范占30%，响应“知识主导、技术辅助”的思想。具体表现为：路线踏勘、实测剖面、独立填图时仍以野簿、地形图为介质进行，掌上机和GPS只用于PRB记录和地形识别；
资料整理时，野外手图和实测剖面分别进行，利用桌面系统整合PRB过程，地层岩性采用Word编辑好导入系统。为防止学生相互抄袭，实习路线按不同山头进行分配，实习报告仍以纸介质进行，且初稿审阅后再写终稿，最后连同初稿一起上交。总体原则是融合纸介质与新技术的优点。不再一报告定终身，不再让“三多”（跑得多、干得多、想得多）学生吃亏，不再让实习过程中表现好而字迹丑的学生得低分。

2.3 增大学生参与度

数字填图实习极大地调动了学生的积极性，他们普遍对“3S”技术具有浓厚兴趣，这有利于他们快速掌握该技术并积极参与进来。实习时，将制作好的视频传给学生，以便其利用空闲时间学习，老师进行辅导即可。此外，周口店实习基地也有很好的多媒体资料可供学习。可将实习分为三阶段：第一阶段教师带学生跟，教师讲解为主，学生操作为辅；
第二阶段教师启发学生操作，两者参与度相当；
第三阶段教师查学生讲，学生操作为主，教师检查为辅。实践时，教师可采取循序渐进、以点带面的方式，先集中让学生运用数字填图系统完成野外路线和剖面实测，再导入桌面系统进行资料整理，最后教授各类图件制作。小组内轮流操作仪器，优化角色配置。实习过程中可以重点培养能力强者代替教师指导学生，方便学生提问。实践证明，增大学生参与度可起到事半功倍的效果。

2.4 误差处理方法

对于系统误差，需保证软件和GPS运行良好，经常维护及时维修；
对各过程产生误差，采取多级检验，室内修改的方法。实践时，各小组采取自检和互检的方式，提前进行踏勘定点，点位最好选在易识别处（如交叉路口）。若GPS点与实际位置相差较大，需找出原因，若是地形图原因需重新矢量化；
若是GPS原因则更换GPS。对于GPS定位造成的“点漂移”问题，可适当延长定位时间，一般10 s以上信号趋于稳定；
地形复杂时，同一地点多次定位，或不同设备同时定位，取位置最近两点之一。也可通过软件修正方式：打开“误差修正”对话框→接受GPS点位与实际点位差值→软件自动计算→将GPS点移到实际位置，此法适用一定误差范围内（＜50 m）。对于同一幅图中大多数GPS点朝一个方向“漂移”问题，可在图幅内均匀选取若干GPS点，求出坐标误差平均值作为修正值输入对话框；
对于因环境影响造成的个别GPS“点漂移”，可直接将GPS点移动到实际位置，移动务必控制在一定范围内。

2.5 修正真厚度计算公式

每一导线的单层厚度可正可负，计算总厚度时，取单层厚度的代数和即可，这对各种实测剖面均可适用。此外，计算机桌面剖面系统中提供了6种厚度计算方法，基本能满足一般剖面厚度计算，也能解决负厚度问题；
但当出现剖面“回测”时，需采用文献[7]推荐的方法，该方法很好地解决了剖面“回测”的厚度计算问题，经过多年实践，验证了其正确性。如果数字剖面系统在编制岩层厚度计算时，考虑该方法，将会使系统更完善。

2.6 适当开展数字填图实习

开展数字填图实习时应分专业、分方向进行，考虑其适用范围。首先，地质学、资源勘查、地球化学专业可开展，而勘查技术与工程、地球物理、地质旅游等专业了解即可。其次，数字地质填图技术是建立在传统地质填图基础之上的，后者仍是基础和关键，切不可本末颠倒，不要以为数字化、科技化、信息化的工作优于基础性、公益性、战略性的基础地质工作。需要强调的是，尽管某些专业不适合开展数字填图实习，但可结合部分技术促进他们野外工作水平的提高，如利用遥感对地质界线和区域构造的解译，结合数字高程模型对新构造的研究，“数字剖面”模块适用于地质、测绘、地信等专业。

高新技术促使地球科学革命式向前发展，地学教育也应不断加强对学生高新技术的培养，实践教学又是地学教育的重中之重，因此，地质专业应在以后的教学中继续开展数字填图实习，协调好其与地质思维能力培养间的关系，发挥地质工作者的主观能动性，优化培养方案，准确定位数字填图技术，完善数字填图系统，把握好“三基”（基本理论、基本知识、基本技能）、“三练”（练思想、练作风、练本领）和“三严”（严格要求、严谨态度、严肃作风）间的关系，才能办出体现时代特色的地质专业，培养出基础扎实，技术娴熟的应用型人才，从容面对工作，适应社会需求。

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