羅曉鋒 尚海麗 鄭有偉 趙俊梅 何 滔

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

0 引言

2003年中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開發(fā)數(shù)字地質(zhì)填圖（RGMAP）系統(tǒng)，并于次年全面開展此項(xiàng)工作[1]。近幾年，人們對(duì)數(shù)字地質(zhì)填圖在內(nèi)容、方法、精度等方面提出了更高的要求，國(guó)家地調(diào)局也對(duì)RGMAP存在問題進(jìn)行了完善[2，3]。數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)基于“3S”（GIS、GPS和RS）技術(shù)，以GIS貫穿于整個(gè)地質(zhì)調(diào)查過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)多源地球數(shù)據(jù)的整合與再現(xiàn)[4]。功能主要有：整合顯示地理、地質(zhì)、遙感等數(shù)據(jù)，數(shù)字化各地質(zhì)調(diào)查過(guò)程，數(shù)字化采集產(chǎn)狀、化石、樣品、素描、地球化學(xué)等數(shù)據(jù)，數(shù)字化實(shí)測(cè)剖面要素。涵蓋基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查和資源量估算等，形成了豐富的數(shù)字化資料[5]。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大多高校在大三開展35周的填圖實(shí)習(xí)，內(nèi)蒙古科技大學(xué)從2018年開始數(shù)字化填圖實(shí)習(xí)，采用地調(diào)局RGMAP系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)地質(zhì)填圖，數(shù)字化填圖技術(shù)在填圖效率、精度、使用便捷性等方面有很多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，引入數(shù)字化填圖技術(shù)后，在實(shí)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)了一些新的問題，如果不進(jìn)行及時(shí)干預(yù)和引導(dǎo)，可能會(huì)造成顧此失彼的現(xiàn)象。因此，本文針對(duì)數(shù)字化地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)時(shí)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和探討，并給出相應(yīng)對(duì)策，拋磚引玉，希望能為地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)提供參考。

1 存在問題

1.1 弱化了地質(zhì)思維能力的培養(yǎng)

采用數(shù)字填圖技術(shù)后，學(xué)生忙于數(shù)據(jù)采集和資料整理，觀察、分析、想象、討論時(shí)間減少，填圖效率有所提高，但實(shí)習(xí)效果并不理想。RGMap要求對(duì)地質(zhì)各要素進(jìn)行單獨(dú)輸入，需要借助傳統(tǒng)方式輔助，耗時(shí)耗力，難免會(huì)造成觀察時(shí)間縮短，事后采用回憶錄形式追記。實(shí)踐證明，這種資料整理方式欠妥，一條路線就需一天甚至兩天，耽誤后續(xù)跑線，否則就會(huì)堆積大量工作，從而遺忘，導(dǎo)致錯(cuò)誤。此外，后期資料整理也十分耗時(shí)和煩瑣，長(zhǎng)時(shí)間忙于機(jī)械性的重復(fù)工作，導(dǎo)致地質(zhì)人員思維能力減弱，實(shí)習(xí)變成了機(jī)械工作。

1.2 限制了主觀能動(dòng)性

數(shù)字填圖技術(shù)制定了一系列規(guī)范[10]，使用時(shí)必須遵守這些條條框框，全是局部的、零碎的地質(zhì)現(xiàn)象，限制了整體的、宏觀的地質(zhì)現(xiàn)象構(gòu)思，長(zhǎng)期使用該技術(shù)會(huì)產(chǎn)生依賴心理。以前，地質(zhì)工作者野外觀察細(xì)致全面，擔(dān)心錯(cuò)過(guò)某地質(zhì)現(xiàn)象；采用數(shù)字填圖技術(shù)后，經(jīng)常是定位、拍照和簡(jiǎn)述，不再過(guò)多的做深入思考。GPS的使用使得一部分學(xué)生讀圖定點(diǎn)能力下降，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)影響工作開展。

1.3 學(xué)時(shí)分配不合理

數(shù)字填圖技術(shù)涉及底圖矢量化、建立填圖系統(tǒng)、野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)資料整理、成果數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等方面，新手很難在一個(gè)月內(nèi)掌握并熟練運(yùn)用。在實(shí)際工作時(shí)，新手先參加強(qiáng)化培訓(xùn)，然后完整地參與一個(gè)區(qū)調(diào)項(xiàng)目，才能基本掌握該技術(shù)。而大部分院校填圖實(shí)習(xí)僅三周，這期間還要進(jìn)行傳統(tǒng)地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)，學(xué)生很難在短暫的時(shí)間內(nèi)消化并運(yùn)用這些知識(shí)，實(shí)習(xí)后對(duì)數(shù)字填圖技術(shù)仍比較陌生，導(dǎo)致“教”與“學(xué)”不能完美契合，未能達(dá)到教學(xué)目的。

1.4 誤差問題

地形圖數(shù)字化時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，一般來(lái)源兩方面：一是根據(jù)遙感影像獲取高程繪制地形圖時(shí)產(chǎn)生的誤差；二是將紙質(zhì)地形圖數(shù)字化過(guò)程中由于定位不準(zhǔn)而產(chǎn)生的誤差。野外數(shù)據(jù)采集時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，主要與GPS、掌上機(jī)、采集系統(tǒng)有關(guān)，如RGMAP系統(tǒng)與填圖單位對(duì)GPS定位要求不同[8]，不同廠家和型號(hào)的GPS精度也不一樣。室內(nèi)資料整理時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，如考慮地層的總體出露特征對(duì)局部地層進(jìn)行修改時(shí)產(chǎn)生的誤差；有時(shí)對(duì)地質(zhì)點(diǎn)、地質(zhì)界線等屬性進(jìn)行修改時(shí)也會(huì)產(chǎn)生誤差，且產(chǎn)生的誤差會(huì)累積、傳遞，導(dǎo)致更大誤差。

1.5 巖層真厚度計(jì)算問題

巖層剖面厚度有正負(fù)之分。實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于受地形障礙物影響，迫使導(dǎo)線反向前進(jìn)，產(chǎn)生“回測(cè)”現(xiàn)象，生成的剖面線也交叉在一起，計(jì)算出的厚度為負(fù)厚度。主要有三種情況：①坡角大于巖層真傾角，傾向與導(dǎo)線前進(jìn)方向一致，坡向與傾向相同；②傾向與導(dǎo)線前進(jìn)方向相反，坡向與傾向相反；③坡角大于巖層真傾角，傾向與導(dǎo)線前進(jìn)方向相反，坡向與傾向相同；后兩種情況常見于特殊剖面巖層。

1.6 對(duì)數(shù)字填圖理解不夠

數(shù)字填圖技術(shù)的適用范圍因?qū)I(yè)而異，調(diào)研發(fā)現(xiàn)[6]，部分院校在應(yīng)用時(shí)缺乏選擇性。一方面，部分用人單位對(duì)該技術(shù)理解不夠，招聘時(shí)往往會(huì)就該技術(shù)進(jìn)行詢問，導(dǎo)致部分高校誤解用人單位意圖，盲目在所有地質(zhì)類專業(yè)開展該技術(shù)；另一方面，大部分院校全盤采用RGMAP設(shè)計(jì)流程和內(nèi)容，沒有針對(duì)專業(yè)進(jìn)行取舍。我校地質(zhì)工程專業(yè)分資源勘查和巖土工程兩個(gè)方向，前者可開展該實(shí)習(xí)，后者了解即可。

2 對(duì)策

盡管數(shù)字填圖時(shí)存在一些問題，但只要操作規(guī)范，應(yīng)用得當(dāng)，該技術(shù)仍是發(fā)展的總趨勢(shì)。

2.1 合理配置數(shù)字填圖流程

RGMAP系統(tǒng)有諸多技術(shù)規(guī)范，在短時(shí)間、快節(jié)奏的實(shí)習(xí)中，只有抓重點(diǎn)、理思路、作取舍，才能達(dá)到實(shí)習(xí)目的。首先，周口店實(shí)習(xí)中，教師可事先完成地形圖矢量化，完成過(guò)程可在課堂教學(xué)中講解；其次，讓學(xué)生動(dòng)手操作PRB過(guò)程，這是數(shù)字填圖技術(shù)的核心，必須掌握；最后，學(xué)會(huì)圖幅PRB庫(kù)、實(shí)際材料圖、地質(zhì)圖和空間數(shù)據(jù)庫(kù)等桌面系統(tǒng)操作，其他模塊可事后學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，這種取舍是合理的。此外，可以適當(dāng)增加數(shù)字填圖技術(shù)理論課程，避免實(shí)習(xí)過(guò)程中過(guò)多講解理論知識(shí)而消耗學(xué)生精力，重點(diǎn)講解操作方法，教會(huì)學(xué)生使用RGMAP系統(tǒng)即可。

2.2 制定以“過(guò)程”為主的考核標(biāo)準(zhǔn)

開展數(shù)字化填圖實(shí)習(xí)后，其在內(nèi)容表達(dá)、工作流程、實(shí)習(xí)方式等方面發(fā)生了變化，因此必須制定相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐后筆者將考核標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為：地質(zhì)知識(shí)占70%，技術(shù)規(guī)范占30%，響應(yīng)“知識(shí)主導(dǎo)、技術(shù)輔助”的思想。具體表現(xiàn)為：路線踏勘、實(shí)測(cè)剖面、獨(dú)立填圖時(shí)仍以野簿、地形圖為介質(zhì)進(jìn)行，掌上機(jī)和GPS只用于PRB記錄和地形識(shí)別；資料整理時(shí)，野外手圖和實(shí)測(cè)剖面分別進(jìn)行，利用桌面系統(tǒng)整合PRB過(guò)程，地層巖性采用Word編輯好導(dǎo)入系統(tǒng)。為防止學(xué)生相互抄襲，實(shí)習(xí)路線按不同山頭進(jìn)行分配，實(shí)習(xí)報(bào)告仍以紙介質(zhì)進(jìn)行，且初稿審閱后再寫終稿，最后連同初稿一起上交。總體原則是融合紙介質(zhì)與新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。不再一報(bào)告定終身，不再讓“三多”（跑得多、干得多、想得多）學(xué)生吃虧，不再讓實(shí)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)好而字跡丑的學(xué)生得低分。

2.3 增大學(xué)生參與度

數(shù)字填圖實(shí)習(xí)極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，他們普遍對(duì)“3S”技術(shù)具有濃厚興趣，這有利于他們快速掌握該技術(shù)并積極參與進(jìn)來(lái)。實(shí)習(xí)時(shí)，將制作好的視頻傳給學(xué)生，以便其利用空閑時(shí)間學(xué)習(xí)，老師進(jìn)行輔導(dǎo)即可。此外，周口店實(shí)習(xí)基地也有很好的多媒體資料可供學(xué)習(xí)。可將實(shí)習(xí)分為三階段：第一階段教師帶學(xué)生跟，教師講解為主，學(xué)生操作為輔；第二階段教師啟發(fā)學(xué)生操作，兩者參與度相當(dāng)；第三階段教師查學(xué)生講，學(xué)生操作為主，教師檢查為輔。實(shí)踐時(shí)，教師可采取循序漸進(jìn)、以點(diǎn)帶面的方式，先集中讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)字填圖系統(tǒng)完成野外路線和剖面實(shí)測(cè)，再導(dǎo)入桌面系統(tǒng)進(jìn)行資料整理，最后教授各類圖件制作。小組內(nèi)輪流操作儀器，優(yōu)化角色配置。實(shí)習(xí)過(guò)程中可以重點(diǎn)培養(yǎng)能力強(qiáng)者代替教師指導(dǎo)學(xué)生，方便學(xué)生提問。實(shí)踐證明，增大學(xué)生參與度可起到事半功倍的效果。

2.4 誤差處理方法

對(duì)于系統(tǒng)誤差，需保證軟件和GPS運(yùn)行良好，經(jīng)常維護(hù)及時(shí)維修；對(duì)各過(guò)程產(chǎn)生誤差，采取多級(jí)檢驗(yàn)，室內(nèi)修改的方法。實(shí)踐時(shí)，各小組采取自檢和互檢的方式，提前進(jìn)行踏勘定點(diǎn)，點(diǎn)位最好選在易識(shí)別處（如交叉路口）。若GPS點(diǎn)與實(shí)際位置相差較大，需找出原因，若是地形圖原因需重新矢量化；若是GPS原因則更換GPS。對(duì)于GPS定位造成的“點(diǎn)漂移”問題，可適當(dāng)延長(zhǎng)定位時(shí)間，一般10 s以上信號(hào)趨于穩(wěn)定；地形復(fù)雜時(shí)，同一地點(diǎn)多次定位，或不同設(shè)備同時(shí)定位，取位置最近兩點(diǎn)之一。也可通過(guò)軟件修正方式：打開“誤差修正”對(duì)話框→接受GPS點(diǎn)位與實(shí)際點(diǎn)位差值→軟件自動(dòng)計(jì)算→將GPS點(diǎn)移到實(shí)際位置，此法適用一定誤差范圍內(nèi)（＜50 m）。對(duì)于同一幅圖中大多數(shù)GPS點(diǎn)朝一個(gè)方向“漂移”問題，可在圖幅內(nèi)均勻選取若干GPS點(diǎn)，求出坐標(biāo)誤差平均值作為修正值輸入對(duì)話框；對(duì)于因環(huán)境影響造成的個(gè)別GPS“點(diǎn)漂移”，可直接將GPS點(diǎn)移動(dòng)到實(shí)際位置，移動(dòng)務(wù)必控制在一定范圍內(nèi)。

2.5 修正真厚度計(jì)算公式

每一導(dǎo)線的單層厚度可正可負(fù)，計(jì)算總厚度時(shí)，取單層厚度的代數(shù)和即可，這對(duì)各種實(shí)測(cè)剖面均可適用。此外，計(jì)算機(jī)桌面剖面系統(tǒng)中提供了6種厚度計(jì)算方法，基本能滿足一般剖面厚度計(jì)算，也能解決負(fù)厚度問題；但當(dāng)出現(xiàn)剖面“回測(cè)”時(shí)，需采用文獻(xiàn)[7]推薦的方法，該方法很好地解決了剖面“回測(cè)”的厚度計(jì)算問題，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，驗(yàn)證了其正確性。如果數(shù)字剖面系統(tǒng)在編制巖層厚度計(jì)算時(shí)，考慮該方法，將會(huì)使系統(tǒng)更完善。

2.6 適當(dāng)開展數(shù)字填圖實(shí)習(xí)

開展數(shù)字填圖實(shí)習(xí)時(shí)應(yīng)分專業(yè)、分方向進(jìn)行，考慮其適用范圍。首先，地質(zhì)學(xué)、資源勘查、地球化學(xué)專業(yè)可開展，而勘查技術(shù)與工程、地球物理、地質(zhì)旅游等專業(yè)了解即可。其次，數(shù)字地質(zhì)填圖技術(shù)是建立在傳統(tǒng)地質(zhì)填圖基礎(chǔ)之上的，后者仍是基礎(chǔ)和關(guān)鍵，切不可本末顛倒，不要以為數(shù)字化、科技化、信息化的工作優(yōu)于基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性的基礎(chǔ)地質(zhì)工作。需要強(qiáng)調(diào)的是，盡管某些專業(yè)不適合開展數(shù)字填圖實(shí)習(xí)，但可結(jié)合部分技術(shù)促進(jìn)他們野外工作水平的提高，如利用遙感對(duì)地質(zhì)界線和區(qū)域構(gòu)造的解譯，結(jié)合數(shù)字高程模型對(duì)新構(gòu)造的研究，“數(shù)字剖面”模塊適用于地質(zhì)、測(cè)繪、地信等專業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

高新技術(shù)促使地球科學(xué)革命式向前發(fā)展，地學(xué)教育也應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)學(xué)生高新技術(shù)的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)又是地學(xué)教育的重中之重，因此，地質(zhì)專業(yè)應(yīng)在以后的教學(xué)中繼續(xù)開展數(shù)字填圖實(shí)習(xí)，協(xié)調(diào)好其與地質(zhì)思維能力培養(yǎng)間的關(guān)系，發(fā)揮地質(zhì)工作者的主觀能動(dòng)性，優(yōu)化培養(yǎng)方案，準(zhǔn)確定位數(shù)字填圖技術(shù)，完善數(shù)字填圖系統(tǒng)，把握好“三基”（基本理論、基本知識(shí)、基本技能）、“三練”（練思想、練作風(fēng)、練本領(lǐng)）和“三嚴(yán)”（嚴(yán)格要求、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、嚴(yán)肅作風(fēng)）間的關(guān)系，才能辦出體現(xiàn)時(shí)代特色的地質(zhì)專業(yè)，培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)，技術(shù)嫻熟的應(yīng)用型人才，從容面對(duì)工作，適應(yīng)社會(huì)需求。