劉天虎，陳 川，趙新生

新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054

達(dá)坂城白楊河礦區(qū)數(shù)字填圖實(shí)習(xí)基地建設(shè)和教學(xué)改革

劉天虎，陳 川，趙新生

新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054

填圖實(shí)習(xí)需要建立穩(wěn)定的實(shí)習(xí)基地。達(dá)坂城白楊河礦區(qū)具備建立填圖實(shí)習(xí)基地的條件和優(yōu)勢，在新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院和達(dá)坂城區(qū)政府的共同努力下，將此處作為“數(shù)字化填圖實(shí)習(xí)基地”加以建設(shè)，為我院資源勘查專業(yè)學(xué)生填圖實(shí)習(xí)提供便利。同時(shí)還可為達(dá)坂城區(qū)的礦產(chǎn)資源規(guī)劃提供技術(shù)支持。

數(shù)字填圖；白楊河礦區(qū)；實(shí)習(xí)基地

新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院的前身為成立于1953年的“中蘇合辦礦山技術(shù)學(xué)?！?。1978年，成為全疆第一個(gè)國家批準(zhǔn)的“礦產(chǎn)普查與勘探”授予碩士學(xué)位單位之一。2012年“地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院”成立，標(biāo)志著我院將跨入新的時(shí)代征程。

我院資源勘查工程專業(yè)作為國家特色及自治區(qū)急需緊缺專業(yè)，在學(xué)科建設(shè)方面重點(diǎn)突出實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，資源勘查工程專業(yè)大學(xué)二年級(jí)學(xué)生在學(xué)習(xí)完成“普通地質(zhì)學(xué)”、“結(jié)晶礦物學(xué)”、“巖石學(xué)”、“古生物地層學(xué)”、“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程后，應(yīng)在第四學(xué)習(xí)期末進(jìn)行一次“區(qū)域綜合地質(zhì)填圖”實(shí)習(xí)，其目的是讓學(xué)生能夠把課程上學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中，基本理論與野外地質(zhì)結(jié)合，更加牢固、準(zhǔn)確、深刻地理解和掌握已學(xué)的地學(xué)知識(shí)。并通過實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的野外工作方法和野外觀察能力，對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)地層、巖性的認(rèn)識(shí)與熟悉，認(rèn)識(shí)基本的地質(zhì)構(gòu)造，了解和學(xué)會(huì)地質(zhì)填圖的基本方法并完成實(shí)習(xí)區(qū)的野外地質(zhì)填圖工作。

一、填圖實(shí)習(xí)現(xiàn)狀

1.實(shí)習(xí)基地現(xiàn)狀

自1953年的“中蘇合辦礦山技術(shù)學(xué)?！背闪⒁詠?，填圖實(shí)習(xí)就作為一項(xiàng)最基本的實(shí)踐教學(xué)在每年的6～7月份進(jìn)行，最早的實(shí)習(xí)基地位于阿勒泰地區(qū)富蘊(yùn)縣的可可托海礦區(qū)，后隨著學(xué)校遷址烏魯木齊市，實(shí)習(xí)基地也隨之搬遷至距烏魯木齊60km的阜康市三工河，隨著三工河上游天山天池景區(qū)的開發(fā)，實(shí)習(xí)基地又遷至河北省平泉縣，由于實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)的短缺，又遷至距烏魯木齊市以西20km處的祁家溝，近幾年由于烏魯木齊市城市化進(jìn)程的不斷加快，青松建化水泥廠由市區(qū)遷至祁家溝，野生動(dòng)物園也由市區(qū)遷至天山牧場附近，使得祁家溝填圖實(shí)習(xí)基地面積越來越小。尋找和發(fā)現(xiàn)新的實(shí)習(xí)基地顯得刻不容緩。

2.填圖實(shí)習(xí)現(xiàn)狀

近些年來，我校填圖實(shí)習(xí)基本還是以傳統(tǒng)的地質(zhì)填圖方法為主，學(xué)生拿到紙質(zhì)地形圖后，在實(shí)習(xí)老師的指導(dǎo)開始做設(shè)計(jì)，熟悉實(shí)習(xí)區(qū)的各種地質(zhì)現(xiàn)象。填圖過程中所有的地質(zhì)信息記錄均在野薄上進(jìn)行，回來后再將所有的記錄匯總，進(jìn)行實(shí)習(xí)報(bào)告和圖件的編寫與制作。尤其在地質(zhì)圖件的制作過程中，不但周期長而且精度不高。許多學(xué)生無法真正做到自己動(dòng)手，認(rèn)真仔細(xì)，所以實(shí)習(xí)效果較差。近年來由于物價(jià)不斷上漲使得本來就有限的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)無法負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)距離的實(shí)習(xí)區(qū)。

二、數(shù)字填圖技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1.數(shù)字填圖技術(shù)

隨著“3S”技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字化填圖在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中扮演著越來越重要的角色。尤其是GPS定位精度的不斷提高，很大程度上解決了數(shù)據(jù)采集與集成等難題，改變了我們觀察地質(zhì)現(xiàn)象的視角。實(shí)現(xiàn)了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的信息化、數(shù)字化，大大縮短了填圖周期[1-7]。在本科生填圖實(shí)習(xí)中采用數(shù)字化填圖技術(shù)，讓更多的學(xué)生熟悉并掌握，更好地滿足地質(zhì)生產(chǎn)單位對(duì)數(shù)字化填圖人才的需要。國內(nèi)的許多大學(xué)都在本科學(xué)生的填圖實(shí)習(xí)中引入數(shù)字填圖技術(shù)，并取得了良好的效果。

2.數(shù)字填圖裝置

所需的數(shù)字填圖裝置：掌上電腦（WINDOWS CE操作系統(tǒng)）、GPS、 筆記本計(jì)算機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字語音錄入筆等。

3.數(shù)字填圖準(zhǔn)備

（1）數(shù)字地形圖及遙感影像圖的準(zhǔn)備。選擇并收集備齊合適比例尺的地形圖數(shù)據(jù)或紙介質(zhì)地形圖作為數(shù)字填圖中背景圖層所需的數(shù)字化地理底圖。

（2）紙質(zhì)地圖的數(shù)字化。將收集到的適當(dāng)比例尺的紙質(zhì)圖件在GIS（MapGIS或ArcGIS）軟件下進(jìn)行校正、配準(zhǔn)以及矢量化，信息提取等工作。

（3）數(shù)字填圖軟件的安裝。RGMap，RGSection，ArcGIS9.0等軟件。

4.工作程序

數(shù)字地質(zhì)填圖從數(shù)據(jù)的采集入手，具體的工作：(1)收集研究區(qū)最新成果的地質(zhì)資料，建立PRB庫；(2)設(shè)計(jì)野外地質(zhì)路線，建立野外手圖；(3)把野外手圖導(dǎo)入掌上電腦；(4)在掌上電腦上對(duì)野外地質(zhì)路線進(jìn)行觀測與觀察并采集各項(xiàng)原始地質(zhì)資料；(5)將掌上機(jī)野外采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入野外手圖； (6)實(shí)際材料圖庫的建立；(7)編制數(shù)字地質(zhì)圖，建立空間數(shù)據(jù)庫。

三、達(dá)坂城白楊河填圖實(shí)習(xí)基地概況

1.基本概況

該區(qū)位于新疆烏魯木齊市東南柴窩堡湖一帶，西距烏魯木齊市距離約30km，行政區(qū)劃主體屬新疆烏魯木齊市達(dá)坂城區(qū)管轄。海拔1500～3500m，柴窩堡湖位于實(shí)習(xí)區(qū)的南部，面積約25km2，是烏魯木齊市最重要的水源地。

該區(qū)屬大陸性北溫帶氣候，晝夜溫差變化較大。年平均氣溫8℃，年均降水365mm，降雪期大致為每年九月中旬，融雪期為每年四月底。工作區(qū)交通較便利，312國道及蘭新鐵路呈北西-南東向穿越工作區(qū)南部區(qū)域，通訊便利，手機(jī)信號(hào)基本覆蓋。

2.地質(zhì)概況

（1）該區(qū)區(qū)地層出露較好，時(shí)代連續(xù)，從上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)—中二疊統(tǒng)—上二疊統(tǒng)—下三疊—中三疊—上三疊—下侏羅統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)—古新統(tǒng)—始新統(tǒng)—新近系上新統(tǒng)均有出露。

（2）侵入巖、火山巖發(fā)育。前者主要為輝長巖-閃長巖和花崗巖-花崗閃長巖組合，淺成灰綠巖脈較為發(fā)育。后者主要以玄武巖、英安和流紋質(zhì)熔巖、火山碎屑巖和火山凝灰?guī)r為主。

（3）構(gòu)造發(fā)育。斷裂構(gòu)造以白楊河弧形斷裂以及白楊河?xùn)|斷裂為主。褶皺構(gòu)造主要以軸向?yàn)楸睎|-南西向的復(fù)式背斜構(gòu)造為主。

四、達(dá)坂城白楊河填圖實(shí)習(xí)基地開展數(shù)字填圖實(shí)習(xí)的方法

1.前期準(zhǔn)備

（1）資料收集。該區(qū)域從1960年至今已經(jīng)由西北地質(zhì)局新疆分局六六二隊(duì)、新疆地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測量大隊(duì)、新疆地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量大隊(duì)、新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)以及新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院等單位進(jìn)行了全方位的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查以及地球物、化探的調(diào)查工作。并且首次在上石炭統(tǒng)祁家溝組中發(fā)現(xiàn)了風(fēng)暴沉積。對(duì)本項(xiàng)目的開展有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。尤其是2009—2011年我院采取地面地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)代地球物理勘查技術(shù)方法組合，從一般調(diào)查區(qū)域和重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域兩個(gè)層面對(duì)該區(qū)約227km2遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)的銅礦產(chǎn)資源進(jìn)行潛力評(píng)價(jià)及靶區(qū)優(yōu)選，完成了該區(qū)域171km2的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)測量及6.8km的1∶2000地質(zhì)剖面測量的實(shí)務(wù)工作。

（2）圖件準(zhǔn)備。制作1∶25000工作區(qū)數(shù)字地形圖和該區(qū)域的1∶25000工作區(qū)遙感影像圖作為基礎(chǔ)圖件，收集該地區(qū)1∶25萬地質(zhì)圖作為重要的參考圖件。

（3）數(shù)字填圖裝備準(zhǔn)備。將參加填圖實(shí)習(xí)的班級(jí)進(jìn)行分組，每小組6～8人，每組配備一臺(tái)掌上電腦（WINDOWS CE操作系統(tǒng)，預(yù)裝ArcGIS9.0軟件）及GPS接收機(jī)。

（4）物資準(zhǔn)備。在該實(shí)習(xí)區(qū)內(nèi)原有一村鎮(zhèn)小學(xué)，現(xiàn)已并入柴窩鋪小學(xué)，該小學(xué)現(xiàn)處于空置狀態(tài)，可以作為實(shí)習(xí)的營地來加以利用。2009～2011年新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院在完成《烏魯木齊市達(dá)坂城區(qū)博格達(dá)南銅礦資源規(guī)劃報(bào)告》項(xiàng)目時(shí)，就將此小學(xué)作為營地，效果十分理想。實(shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)駐該基地前，要做好基地所用物資的采購工作以及營地衛(wèi)生的清潔工作。

（5）理論技術(shù)指導(dǎo)。室內(nèi)進(jìn)行，組織實(shí)習(xí)學(xué)生熟悉收集到的各種資料，了解區(qū)域地質(zhì)填圖的方法和原理以及實(shí)習(xí)區(qū)的基本地質(zhì)概況，掌上電腦的使用方法，ArcGIS9.0軟件的基本操作方法。各組明確自己的填圖范圍及任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生做初步的觀察路線以及剖面的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生自己動(dòng)手的興趣。

2.進(jìn)駐實(shí)習(xí)基地

進(jìn)駐基地后，熟悉基地周邊的環(huán)境，并進(jìn)行安全教育，尤其要尊重當(dāng)?shù)毓_克族的風(fēng)俗習(xí)慣，和他們加強(qiáng)溝通。

3.野外踏勘

由實(shí)習(xí)老師帶領(lǐng)學(xué)生到達(dá)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行基本填圖單位的初步確定以及地質(zhì)剖面的測量方法，觀察路線盡可能垂直地層走向并穿越地層出露最多的區(qū)域。

4.前期設(shè)計(jì)調(diào)整

野外踏勘結(jié)束后，各組對(duì)自己的填圖區(qū)域剖面位置進(jìn)行調(diào)整，并準(zhǔn)備剖面的測量工作。

5.實(shí)測剖面

（1）各組準(zhǔn)備100m測繩一條，地質(zhì)羅盤三個(gè)，到達(dá)設(shè)計(jì)剖面的起點(diǎn)，由前測手和后測手2人用羅盤互測控制導(dǎo)線的前進(jìn)方向，并測坡角，取平均值。1人分層，將巖性（顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造）和分層位置（分層斜距）報(bào)告給記錄者，1人測產(chǎn)狀、采集標(biāo)本，并將相應(yīng)的斜距報(bào)告給記錄者， 1人記錄表格。室內(nèi)整理，編制比例尺為1∶5000的實(shí)測剖面圖。

（2）實(shí)測PRB剖面。將室內(nèi)設(shè)計(jì)好的底圖導(dǎo)入掌上電腦，通過GPS定位與導(dǎo)航，從設(shè)計(jì)剖面的起點(diǎn)出發(fā)，沿著剖面的走向行進(jìn)，在有明顯巖性變化以及構(gòu)造現(xiàn)象、坡度變化的位置定點(diǎn)記錄，錄入該位置的巖性、構(gòu)造現(xiàn)象、高程等信息。并由1人測量產(chǎn)狀、采集標(biāo)本。1人用地質(zhì)羅盤校行進(jìn)方向?？梢栽谡粕想娔X完成剖面草圖的繪制。

6.野外填圖

每個(gè)小組獨(dú)立完成各自所選定區(qū)域的填圖任務(wù)，在填圖過程中要求嚴(yán)格按1∶5萬填圖規(guī)范進(jìn)行，每組可分成兩個(gè)小分隊(duì)，按設(shè)計(jì)路線分別進(jìn)行野外信息的采集工作。

所設(shè)計(jì)的觀測路線盡可能控制地質(zhì)體間的一些重要接觸關(guān)系或重要的構(gòu)造部位，此類路線應(yīng)以垂直區(qū)域構(gòu)造線方向的穿越法為主，以求收集到更豐富資料。巖性巖相變化較大，地質(zhì)體走向延伸不清楚的，若穿越路線不能達(dá)到，可輔以適當(dāng)?shù)淖匪髀肪€。觀測路線線距在基巖裸露較好的地區(qū)控制在0.5～0.8km，第四紀(jì)覆蓋區(qū)可以1～1.5km。并結(jié)合前期制作并解譯的遙感影像，更準(zhǔn)確地勾繪地質(zhì)界線和地質(zhì)體。

7.考核

所有工作完成后，將各小組填圖內(nèi)容進(jìn)行拼接，成為一幅完整的地質(zhì)圖。如有錯(cuò)誤，可及時(shí)修正。

五、結(jié)論及存在問題

(1)2010、2011級(jí)本科生的填圖實(shí)習(xí)均在此基地進(jìn)行，并圓滿結(jié)束。對(duì)比以前的填圖實(shí)習(xí)，不但節(jié)省了時(shí)間，節(jié)約了成本，提高了效率，而且還讓學(xué)生掌握了數(shù)字化填圖技術(shù)，并充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、自主能動(dòng)性。

(2)該基地部分區(qū)域地勢險(xiǎn)峻，高差達(dá)到300m以上，應(yīng)盡可能避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

[1] 顧尚義.貴陽烏當(dāng)?shù)刭|(zhì)填圖實(shí)習(xí)指導(dǎo)書[M].南京：南京大學(xué)出版社，2007：12-14.

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Title:Digital Mapping Practice Base Construction and Teaching Reform in Bai Yanghe Mining area of DaBanCheng District

Author(s):LIU Tian-hu, CHEN Chuan, ZHAO Xin-sheng

digital mapping; Bai yanghe Mining area; practice base

G642

A

1006-9372（2014）03-0080-03

2014-02-17；

2014-04-22。

新疆大學(xué)21世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程三期基金資助項(xiàng)目。

劉天虎，男，講師，主從事第四紀(jì)地質(zhì)與地貌方面的教學(xué)和研究工作。