數字化研究的方法

㈠ 地理信息數字化主要方法

信息來源如果能將你所在州的降雨和你所在縣上空的照片聯系起來，可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時候會乾涸。一個GIS系統就能夠進行這樣的分析，它能夠將不同來源的信息以不同的形式應用。對於源數據的基本要求是確定變數的位置。位置可能由經度，緯度和海拔的 x，y，z坐標來標注，或是由其他地理編碼系統比如ZIP碼，又或是高速公路英里標志來表示。任何可以定位存放的變數都能被反饋到GIS。一些政府機構和非政府組織生產正在製作能夠直接訪問GIS的計算機資料庫。可以將地圖中不同類型的數據格式輸入GIS。GIS 系統同時能將不是地圖形式的數字信息轉換可識別利用的形式。例如，通過分析由遙感生成的數字衛星圖像，可以生成一個與地圖類似的有關植被覆蓋的數字信息層。同樣，人口調查或水文表格數據也可在GIS系統中被轉換成作為主題信息層的地圖形式。資料展現GIS 數據以數字數據的形式表現了現實世界客觀對象（公路，土地利用，海拔）。現實世界客觀對象可被劃分為二個抽象概念：離散對象（如房屋） 和連續的對象領域（如降雨量或海拔）。這二種抽象體在GIS系統中存儲數據主要的二種方法為：柵格（網格）和矢量。柵格（網格）數據由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格（網格）圖像是類似的，除了使用合適的顏色之外，各個單元記錄的數值也可能是一個分類組，例如土地使用狀況，一個連續的值，或是降雨量，或是當數據不是可用時記錄的一個空值。柵格數據集的解析度取決於地面單位的網格寬度。通常存儲單元代表地面的方形區域， 但也可以用來代表其它形狀。柵格數據既可以用來代表一塊區域，也可以用來表示一個實物，實物被存儲為... 矢量數據利用了幾何圖形例如點，線（一系列點坐標），或是面（形狀決定於線）來表現客觀對象。例如，在住房細分中以多邊形來代表物產邊界，以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續變化性的領域。利用等高線和不規則三角網（TIN）來表示海拔或其他連續變化的值。TIN的記錄對於這些連接成一個由三角形構成的不規則網格的點進行評估。三角形所在的面代表地形表面。利用柵格或矢量數據模型來表達現實既有優點也有缺點。柵格數據設置在面內所有的點上都記錄同一個值，而矢量格式只在需要的地方存儲數據，這就使得前者所需的存儲的空間大於後者。對於柵格數據可以很輕易地實現覆蓋的操作，而對於矢量數據來說要困難得多。矢量數據可以象在傳統地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來，而柵格數據在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現模糊狀。除了以幾何向量坐標或是柵格單元位置來表達的空間數據外，另外的非空間數據也可以被存儲。在矢量數據中，這些附加數據為客觀對象的屬性。例如，一個森林資源的多邊形可能包含一個標識符值及有關樹木種類的信息。在柵格數據中單元值可存儲屬性信息，但同樣可以作為與其他表格中記錄相關的標識符。資料擷取數據擷取——向系統內輸入數據——它占據了GIS從業者的大部分時間。有多種方法向GIS中輸入數據，在其中它以數字格式存儲。印在紙或聚酯薄膜地圖上的現有數據可以被數字化或掃描來產生數字數據。數字化儀從地圖中產生向量數據作為操作符軌跡點、線和多邊形的邊界。掃描地圖可以產生能被進一步處理生成向量數據的光柵數據。測量數據可以從測量器械上的數字數據收集系統中被直接輸入到GIS中。從全球定位系統（GPS）——另一種測量工具中得到的位置，也可以被直接輸入到GIS中。遙感數據同樣在數據收集中發揮著重要作用，並由附在平台上的多個感測器組成。感測器包括攝像機、數字掃描儀和激光雷達，而平台則通常由航空器和衛星構成。現在大部分數字數據來源於圖片判讀和航空照片。軟拷貝工作站用來數字化直接從數字圖像的立體象對中得到的特徵。這些系統允許數據以二維或三維捕捉，它們的海拔直接從用照相測量法原理的立體象對中測量得到。現今，模擬航空照片先被掃描然後再輸入到軟拷貝系統，但隨著高質量的數字攝像機越來越便宜，這一步也就可被省略了。衛星遙感提供了空間數據的另一個重要來源。這里衛星使用不同的感測器包來被動地測量從主動感測器如雷達發射出去的電磁波頻譜或無線電波的部分的反射系數。遙感收集可以進一步處理來標識感興趣的對象和類例如土地覆蓋的光柵數據。除了收集和輸入空間數據之外，屬性數據也要輸入到GIS中。對於向量數據，這包括關於表現在系統中的對象的附加信息。輸入數據到GIS中後，通常還要編輯，來消除錯誤，或進一步處理。對於向量數據必須要「拓撲正確」才能進行一些高級分析。比如說，在公路網中，線必須與交叉點處的結點相連。像反沖或過沖的錯誤也必須消除。對於掃描的地圖，源地圖上的污點可能需要從生成的光柵中消除。例如，污物的斑點可能會把兩條本不該相連的線連在一起。資料操作GIS可以執行數據重構來把數據轉換成不同的格式。例如，GIS可以通過在具有相同分類的所有單元周圍生成線，同時決定單元的空間關系，如鄰接和包含，來將衛星圖像轉換成向量結構。
由於數字數據以不同的方法收集和存儲，兩種數據源可能會不完全兼容。因此GIS必須能夠將地理數據從一種結構轉換到另一種結構。
投影系統，坐標系統與轉換
財產所有權地圖與土壤分布圖可能以不同的比例尺顯示數據。GIS中的地圖數據必須能被操作以使其與從其它地圖獲得的數據對齊或相配合。在數字數據被分析前，它們可能得經過其它一些將它們整合進GIS的處理，比如，投影與坐標變換。地球可以用多種模型來表示，對於地球表面上的任一給定點，各個模型都可能給出一套不同的坐標（如緯度，經度，海拔）。最簡單的模型是假定地球是一個理想的球體。隨著地球的更多測量逐漸累積，地球的模型也變得越來越復雜，越來越精確。事實上，有些模型應用於地球的不同區域以提供更高的精確度（如北美坐標系統，1983-NAD83-只適合在美國使用，而在歐洲卻不適用）。
投影是製作地圖的基礎部分，它是從地球的一種模型中轉換信息的數學方法，它將三維的彎曲表面轉換成二維的媒介（比如紙或電腦屏幕）。不同類型的地圖要採用不同的投影投影系統，因為每種投影系統有其自身的合適的用途。比如一種可以精確反映大陸形狀的投影會歪曲大陸的相對尺寸（翻譯的是英文的維基網路）GIS空間分析空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計算機制圖軟體相區別的主要特徵。空間分析是從空間物體的空間位置、聯系等方面去研究空間事物，以及對空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答What（是什麼？）、Where（在哪裡？）、How（怎麼樣？）等問題，但並不（能）回答Why（為什麼？）。空間分析需要復雜的數學工具，其中最主要的是空間統計學、圖論、拓撲學、計算幾何等[1]，其主要任務是對空間構成進行描述和分析，以達到獲取、描述和認知空間數據；理解和解釋地理圖案的背景過程；空間過程的模擬和預測；調控地理空間上發生的事件等目的。
GIS空間分析的內涵極為豐富，包括空間查詢、空間量測、疊置分析、緩沖區分析、網路分析、空間統計分類等多個方面。GIS 空間分析技術方法包括以下兩大類：
⑴空間基本分析：基於空間圖形數據的分析計算，即基於圖的分析。該分析功能與GIS 其他功能模塊有緊密聯系，技術發展也比較成熟。主要有空間信息量算、緩沖區分析、空間拓撲疊置分析、網路分析、復合分析、鄰近分析及空間聯結、空間統計分析等。
⑵空間模擬分析：也稱為專業型空間分析。該技術解決應用領域對空間數據處理與輸出的特殊要求，空間實體和關系通過專業模型得到簡化和抽象，而系統則通過模型進行分析操作。目前GIS 在該領域的研究相對落後，尚未形成一個統一的結構體系。
空間分析技術與許多學科有聯系，地理學、經濟學、區域科學、大氣、 地球物理、水文等專門學科為其提供知識和機理。
除了GIS軟體捆綁空間分析模塊外，目前也有一些專用的空間分析軟體，如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。
數據建模
將濕地地圖與在機場、電視台和學校等不同地方記錄的降雨量關聯起來是很困難的。然而，GIS能夠描述 地表、地下和大氣的二維三維特徵。
例如，GIS能夠將反應降雨量的雨量線迅速制圖。
這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數量的點的量測可以估計出整個地表的特徵，這樣的方法已經很成熟。一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區域的其它圖層進行疊加分析。
拓撲建模
在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經營過？有沒有任何滿足在2英里內且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別並分析這種在數字化空間數據中的這種空間關系。這些拓撲關系允許進行復雜的空間建模和分析。地理實體音的拓撲關系包括連接（什麼和什麼相連）、包含（什麼在什麼之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。
網路建模
如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質，那麼排入濕地的污染物的數量要多久就能達到破壞環境的數量？GIS能模擬出污染物沿線性網路（河流）的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網路建模通常用於交通規劃、水文建模和地下管網建模。地理信息系統工程地理信息系統工程是應用系統原理和方法，針對特定的實際應用目的和要求，統籌設計、優化、建設、評價、維護實用GIS系統的全部過程和步驟的統稱。
GIS工程具有一定的廣泛性。它是系統原理和方法在GIS工程建設領域內的具體應用。它的基本原理是系統工程，即從系統的觀點出發，立足於整體，統籌全局，又將系統分析和系統綜合有機地結合起來，採用定量的或定性與定量相結合的方法，提供GIS工程的建設模式。同時，GIS工程在很大程度上是計算機軟體系統，它在軟體設計和實現上要遵循軟體工程的原理，研究軟體開發的方法和軟體開發工具，爭取以較少的代價獲取用戶滿意的軟體產品，支持GIS工程。
GIS工程又具有相對的針對性。GIS工程總是面向具體的應用而存在，它伴隨著用戶的背景、要求、能力、用途等諸多因素而發生變化。這一方法說明GIS具有很強的功用性，另一方面則要求從系統的高度抽象出符合一般GIS工程設計和建設的思路和模式，用以指導各種GIS工程建設。
GIS工程涵蓋范圍很廣，它貫穿工程設計、優化、建設、評價、維護更新等全過程，並綜合考慮人的因素、物的因素，使其整體統籌考慮的范疇，做到"物盡其用，人盡其能"，以最小的代價取得最佳的收益。
GIS工程涉及因素眾多，概括起來可以分為硬體、軟體、數據及人。硬體是構成GIS系統的物理基礎；軟體形成GIS系統的驅動模型；數據是GIS系統的血液；人則是活躍在GIS工程中的另一個十分重要的因素，人既是系統的提出者，又是系統的設計者、建設者，同時還是系統的使用者、維護者。如果人的作用發揮得好，可以增強系統的功能，增加系統的效益，為系統增值，反之會削弱系統應有的潛能。如果說硬體、軟體、數據表現出某種層次關系的話，即軟體構築於硬體之上，數據賴以軟體而存在，那麼，人的作用就是嵌入在整個GIS工程領域之中。Geographic Information SystemJGIS is an international refereed journal dedicated to the latest advancement of Geographic Information System . The goal of this journal is to keep a record of the state-of-the-art research and promote the research work in these fast moving areas. The journal publishes the highest quality, original papers included but not limited to the fields:
JGIS是一個國際權威期刊，由美國科研出版社編輯。致力於地理信息系統（GIS）的最新進展。這本雜志的目標是要保持一個記錄的國家的最先進的研究，並促進在這些快速發展的領域的研究工作。該雜志出版最高質量的，原來的文件，包含以下領域：
地理信息系統
Cartography and Geodesy
Computational Geometry
Computer Vision Applications in GIS
Distributed, Parallel, and GPU Algorithms for GIS
Earth Observation
Environmental Geomatics — GIS, RS and Other Spatial Information Technologies
Geographical Analysis for Urban and Regional Development
Geographic Information Retrieval
GIS and Cloud Computing
GIS and High Performance Computing
Human Computer Interaction and Visualization
Image and Video Understanding
Location-Based Services
Location Privacy, Data Sharing and Security
Performance Evaluation
Photogrammetry
Similarity Searching
Social Networks and Volunteer Geographic
Spatial Analysis and Integration
Spatial and Spatio-Temporal Information Acquisition
Spatial Data Mining and Knowledge Discovery
Spatial Data Quality and Uncertainty
Spatial Data Structures and Algorithms
Spatial Data Warehousing, OLAP, and Decision Support
Spatial Information and Society
Spatial Modeling and Reasoning
Spatial Query Processing and Optimization
Spatial Semantic Web
Spatio-Temporal Data Handling
Spatio-Temporal Sensor Networks
Spatio-Temporal Stream Processing
Spatio-Textual Searching
Standardization and Interoperability for GIS
Storage and Indexing
Systems, Architectures and Middleware for GIS
Traffic Telematics
Transportation
Visual Languages and Querying
Wireless, Web, and Real-Time Applications
編輯本段GIS的發展趨勢趨於綜合性發展GIS、遙感（RS）和全球定位系統（GPS）3S集成技術的發展在世界各國引起了普遍重視。RS主要側重於信息獲取和動態監測；GIS主要是空間信息的管理、分析；GPS是空間定位、導航。GIS的綜合性發展趨勢還體現在與OA、Internet、多媒體、虛擬現實等技術的集成。開放式GISGIS數據共享和互動式操作促進GIS社會化發展。開放式GIS協會（OGC）打破當前GIS業各地區、各單位、各企業各自為營的局面，促進GIS社會化發展。產業化發展GIS產業對象主要包括：硬體、軟體、數據採集與數據轉換、電子數據、遙感信息獲取與處理、系統開發與集成、咨詢與技術服務。向組件式發展採用面向對象技術開發組件式GIS是GIS軟體發展的必然趨勢，GIS軟體的可配置性、可擴展性和開放性將更強，進行二次開發將更方便。WEB GISWebGIS是Internet技術應用於GIS開發的產物。是一個互動式的、分布式的、動態的地理信息系統，是由多個主機、多個資料庫的無線終端，並由客戶機與伺服器（HTTP伺服器及應用伺服器）相連所組成的。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為了一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、製作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。
編輯本段地理信息系統空間分析的發展趨勢GIS 技術的應用極大地促進了空間分析的需求和應用。GIS 應用的最高目標是空間決策支持，而空間決策支持的核心必然是空間分析。因此，基於GIS 的空間分析的發展方向為：由空間分析向時空分析領域拓展萬事萬物均處在一定的時空坐標系中，時間、空間和屬性是地理實體的3 個基本特徵，時空（Spatio-temporal）分析是指用於描繪隨時間動態變化的空間物體和空間現象特徵的一系列技術，其分析結果依賴於事件的時空分布。時空資料庫模型的研究起步於20 世紀90 年代，由於時空資料庫的復雜性，對它的研究目前仍處於理論階段，尚無成熟的商品化軟體平台問世，故建立在其上的時空分析進展緩慢。隨著近期計算機技術和GIS 的飛速發展，作為客觀現實世界抽象和表示的時空數據模型日漸成為人們關注的熱點課題。時空分析的有效模型基於GIS 的空間分析和CI 的融合，將該領域拓展到計算科學、統計學、數學、物理學、神經系統科學、認知學、電子工程、計算地理學等領域，使得GIS 可以將這些學科的最新成果應用於空間決策支持。另外，CI 技術之間的相互結合更加拓展了空間分析的應用領域，如模糊邏輯與模糊神經網路相結合的模糊神經網路，神經網路與遺傳演算法和免疫演算法相結合探詢網路結構和權重優化等。將CI 技術與SDA 相結合，在GIS 環境下建立時空一體化的時空過程模擬分析引擎已成為SDA 的一項重要內容。與時空分析模型高度融合由於需求和描述對象的多樣化，建模時需要考慮各種不同情況，集成多個動態模型，建立基於GIS 的統一時空分析構架（圖1）。例如，對空間地理事件的對比和評價可以用傳統的AHP 方法結合神經網路模型來綜合評價；對空間地理事件的發展趨勢如城市面積的發展演變可以通過事件驅動的模擬形式結合細胞自動機模型來描述；一些基於輸入一輸出的事件，例如時空經濟分析等可以採用「黑箱」方法（如Neural Networks 模型）或基於CI 的混合方法等。同時，將對不同領域適用的空間分析模型組織整合到一個統一框架中，結合專家經驗和先驗知識，進行有效的組織、調度和通訊，使其從環境接受感知信息，進行協同工作，執行各種智能決策行為，這也正是目前智能體（agent）所要研究和解決的問題，最終目標是使G1S與時空分析模型成為高度融合的時空決策集成平台。
編輯本段特點GIS的操作對象是空間數據空間數據包括地理數據、屬性數據、幾何數據、時間數據。GIS對空間數據的管理與操作，是GIS區別於其它信息系統的根本標志，也是技術難點之一。GIS的技術優勢在於它的空間分析能力GIS獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復雜的查詢功能、強大的圖形處理和表達、空間模擬和空間決策支持等，可產生常規方法難以獲得的重要信息，這是GIS的重要貢獻。GIS與地理學、測繪學聯系緊密地理學是GIS的理論依託，為GIS提供有關空間分析的基本觀點和方法。測繪學為GIS提供各種定位數據，其理論和演算法可直接用於空間數據的變換和處理。

㈡ 什麼是數字化

數字化，是2020年出現的高頻詞。它不是一個新詞，只是疫情的原因讓這個詞有了更大的實際意義和更廣闊的推動力，遠程辦公，輕量服務，傳統企業轉型需求在這一年不斷激增。

常說的數字化轉型，其實是針對企事業單位的，企業以提升自身競爭力為根本目標，以數字化技術為基礎，數據運維為核心，推動業務模式、運營流程、管理體系等方面數字化的戰略舉措。

數字化是技術手段革新在其他領域的應用，它的終極目的是促進商業模式的轉型，大多數商業模式的變化都需要技術支撐，而每一次技術的變革，也催生了新的商業模式。商業模式，是對一個組織如何行使其功能的描述，是對其主要活動的提綱掣領式的概括，它定義了公司的客戶、產品和服務。

觸想應用

製造運營管理組件：

PMC、生產計劃、計劃排程、采購下單、物料齊套、庫存查詢、庫存優化、倉位管理、盤點平賬、收貨上架、線邊倉儲、AGV配送、成品入庫、訂單發貨、物流配送

質量管理：

品質規劃、產品設計質量控制、供應商品質控制、來料品質控制、工序質量控制、成品品質控制、不合格品質、持續改善

生產管理：

工單管理、委外加工、電子SOP、 物料條碼、轉產管理、工裝夾具、防呆防錯、作業報工、工藝控制、輔料管控、人員管理、異常報警

運維管理：

設備點檢、設備維修、備件管理、運行監控、故障管理、能耗監控、車輛管理、車輛出入、調度管理、人員出入、門禁管理、考勤管理、人事管理

數字化是一個龐大的工程，國內工廠數字化走在了最前端，復雜的生產流程和效益集約是推動數字化發展的動因，工廠數字化直觀表現是軟體與硬體集成，內核仍然是現代化先進的生產管理經驗，制定標准，掌控每一個環節，每個環節都一目瞭然，一切有序進行。

㈢ 數字化轉型有哪些基礎策略

數字化轉型的六大策略：

第六，選擇合適的技術、平台及合作夥伴。已經有很多公司講，它的全球視野、創新能力、技術實力、技術能力。

㈣ 數字化轉型分析有哪些思路

數字化轉型分析可以往流程管理方面分析，流程管理是數字化轉型很重要的一部分，在數字化轉型發揮很大作用，流程管理需要藉助工具，比如BPM平台，通過BPM平台來進行流程管理，輔助管理者進行決策。
現在市面上的BPM平台有廣州天翎，宏天，普元等，各有各的特點，廣州天翎就是十幾年的老牌廠商，客戶都是一些非標需求的集團用戶，中建，無限極這種的，技術這種是依靠沉澱的，選老牌廠商應該是不會錯的
其他兩家廠商也不錯，但是沒有太多經典的大型案例，所以選擇的時候還是得謹慎
還有一些選型標准也是業內人公認的，比如十五年以上的技術經驗，還有有相關的案例，這些一篩下來，符合的就是天翎了，而且這個企業自己也在進行數字化轉型，也做得有聲有色

㈤ 數字化技術有哪些

數字化，是指將任何連續變化的輸入如圖畫的線條或聲音信號轉化為一串分離的單元，在計算機中用0和1表示。通常用模數轉換器執行這個轉換。
中文名
數字化
外文名
digitalization
轉換
模數轉換器執行這個轉換
表示
在計算機中用0和1表示
當今時代
信息化時代
快速
導航
基礎

優缺點
含義
數字化，即是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。
基礎
當今時代是[1] 信息化時代，而信息的數字化也越來越為研究人員所重視。早在40年代，香農證明了采樣定理，即在一定條件下，用離散的序列可以完全代表一個連續函數。就實質而言，采樣定理為數字化技術奠定了重要基礎。

優缺點
優點
1、數字信號與模擬信號相比，前者是加工信號。加工信號對於有雜波和易產生失真的外部環境和電路條件來說，具有較好的穩定性。可以說，數字信號適用於易產生雜波和波形失真的錄像機及遠距離傳送使用。數字信號傳送具有穩定性好、可靠性高的優點。
2、數字信號需要使用集成電路(IC)和大規模集成電路(ISI)[2] ，而且計算機易於處理數字信號。數字信號還適用於數字特技和圖像處理。
3、數字信號處理電路簡單。它沒有模擬電路里的各種調整，因而電路工作穩定、技術人員能夠從日常的調整工作中解放出來。例如，在模擬攝像機里，需要使用100個以上的可變電阻。在有些地方調整這些可變電阻的同時，還需要調整攝像機的攝像特性。各種調整彼此之間又相互有微妙的影響，需要反復進行調整，才能夠使攝像機接近於完善的工作狀態。在電視廣播設備里，攝像機還算是較小的電子設備。如果攝像機100%的數字化，就可以不需要調整了。對廠家來說，降低了攝像機的成本費用。對電視台來說，不需要熟練的工程師，還縮短了節目製作時間。
4、數字信號易於進行壓縮。這一點對於數字化攝像機來說，是主要的優點。
缺點
1、數字信號本身與模擬信號相比，確實受外部雜波的影響較小，但是它對被變換成數字信號的模擬信號本身的雜波卻無法識別。因此，將模擬信號變換成數字信號所使用的模/數(A/D)變換器是無法辨別圖像信號和雜波的。
2、由於數字化處理會造成圖像質量、聲音質量的損傷。換句話說，經過模擬→數字→模擬的處理，多少會使圖像質量、聲音質量有所降低。嚴格地說，從數字信號恢復到模擬信號，將其與原來的模擬信號相比，不可避免地會受到損傷。這一點與下面的缺點有著密切的聯系。
3、模擬信號數字化以後的信息量會爆炸性地膨脹。為了將帶寬為(f)的模擬信號數字化，必須使用約為(2f+α)的頻率進行取樣，而且圖像信號必須使用8比特(比特就是單位脈沖信號)量化。
具體地說，如果圖像信號的帶寬是5MHz，至少需要取樣13×106至14×106次(13M至14M次)，而且需要使用8比特來表示數字化的信號。因此，數字信號的總數約為每秒1億比特(100M比特)。且不說這是一個天文數字，就其容量而言，對集成電路來說，也是難於處理的。
因此，這個問題已經不是數字化本身的問題了。不過，為了提高數字化圖像質量，還需要進一步增加信息量。這就是數字化技術需要解決的難題，同時也是數字信號的基本問題。

㈥ 圖像數字化的過程包括那幾個步驟

圖像數字化過程 要在計算機中處理圖像，必須先把真實的圖像（照片、畫報、圖書、圖紙等）通過數字化轉變成計算機能夠接受的顯示和存儲格式，然後再用計算機進行分析處理。圖像的數字化過程主要分采樣、量化與編碼三個步驟。1．采樣
采樣的實質就是要用多少點來描述一幅圖像，采樣結果質量的高低就是用前面所說的圖像解析度來衡量。簡單來講，對二維空間上連續的圖像在水平和垂直方向上等間距地分割成矩形網狀結構，所形成的微小方格稱為像素點。一副圖像就被采樣成有限個像素點構成的集合。例如：一副640*480解析度的圖像，表示這幅圖像是由640*480＝307200個像素點組成。
如圖2-2-15所示，左圖是要采樣的物體，右圖是采樣後的圖像，每個小格即為一個像素點。采樣頻率是指一秒鍾內采樣的次數，它反映了采樣點之間的間隔大小。采樣頻率越高，得到的圖像樣本越逼真，圖像的質量越高，但要求的存儲量也越大。
在進行采樣時，采樣點間隔大小的選取很重要，它決定了采樣後的圖像能真實地反映原圖像的程度。一般來說，原圖像中的畫面越復雜，色彩越豐富，則采樣間隔應越小。由於二維圖像的采樣是一維的推廣，根據信號的采樣定理，要從取樣樣本中精確地復原圖像，可得到圖像采樣的奈奎斯特（Nyquist）定理：圖像采樣的頻率必須大於或等於源圖像最高頻率分量的兩倍。2．量化
量化是指要使用多大范圍的數值來表示圖像采樣之後的每一個點。量化的結果是圖像能夠容納的顏色總數，它反映了采樣的質量。
例如：如果以4位存儲一個點，就表示圖像只能有16種顏色；若採用16位存儲一個點，則有216＝65536種顏色。所以，量化位數越來越大，表示圖像可以擁有更多的顏色，自然可以產生更為細致的圖像效果。但是，也會佔用更大的存儲空間。兩者的基本問題都是視覺效果和存儲空間的取捨。
假設有一幅黑白灰度的照片，因為它在水平於垂直方向上的灰度變化都是連續的，都可認為有無數個像素，而且任一點上灰度的取值都是從黑到白可以有無限個可能值。通過沿水平和垂直方向的等間隔采樣可將這幅模擬圖像分解為近似的有限個像素，每個像素的取值代表該像素的灰度（亮度）。對灰度進行量化，使其取值變為有限個可能值。
經過這樣采樣和量化得到的一幅空間上表現為離散分布的有限個像素，灰度取值上表現為有限個離散的可能值的圖像稱為數字圖像。只要水平和垂直方向采樣點數足夠多，量化比特數足夠大，數字圖像的質量就比原始模擬圖像毫不遜色。
在量化時所確定的離散取值個數稱為量化級數。為表示量化的色彩值（或亮度值）所需的二進制位數稱為量化字長，一般可用8位、16位、24位或更高的量化字長來表示圖像的顏色；量化字長越大，則越能真實第反映原有的圖像的顏色，但得到的數字圖像的容量也越大。
例如：圖2-2-16，沿線段AB（左圖）的連續圖像灰度值的曲線（右圖），取白色值最大，黑色值最小。 先採樣：沿線段AB等間隔進行采樣，取樣值在灰度值上是連續分布的，如圖2-2-17左圖；
再量化：連續的灰度值再進行數字化（8個級別的灰度級標尺），如圖2-2-17右圖。 3．壓縮編碼數字化後得到的圖像數據量十分巨大，必須採用編碼技術來壓縮其信息量。在一定意義上講，編碼壓縮技術是實現圖像傳輸與儲存的關鍵。
目前已有許多成熟的編碼演算法應用於圖像壓縮。常見的有圖像的預測編碼、變換編碼、分形編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。
當需要對所傳輸或存儲的圖像信息進行高比率壓縮時，必須採取復雜的圖像編碼技術。但是，如果沒有一個共同的標准做基礎，不同系統間不能兼容，除非每一編碼方法的各個細節完全相同，否則各系統間的連接十分困難。
為了使圖像壓縮標准化，20世紀90年代後，國際電信聯盟(ITU)、國際標准化組織ISO和國際電工委員會IEC今年來已經制定並繼續制定一系列靜止和活動圖像編碼的國際標准，現已批準的標准主要有JPEG標准、MPEG標准、H.261等。這些標准和建議是在相應領域工作的各國專家合作研究的成果和經驗的總結。這些國際標準的出現也使圖像編碼尤其使視頻圖像編碼壓縮技術得到了飛速發展。目前，按照這些標准做的硬體、軟體產品和專用集成電路已經在市場上大量涌現（如圖像掃描儀、數碼相機、數碼攝錄像機等），這對現代圖像通信的迅速發展和開拓圖像編碼新的應用領域發揮了重要作用。

㈦ 四川省地質資料圖文數字化的應用研究

翟樹紅 蔣海英 張愛群

(四川省國土資源資料館)

摘要 地質資料是地勘工作成果的集中體現，是國家的重要財富。地質資料圖文數字化大大提高了館藏地質資料的數字化程度，方便了對館藏地質資料的管理和應用。四川省國土資源資料館已全面完成館藏成果紙質資料的數字化工作，並向社會提供利用和服務，為實現地質資料信息共享奠定了堅實的基礎。

關鍵詞 地質資料 圖文數字化 應用研究

地質資料圖文數字化是通過掃描的方法把以紙介質為載體的圖文地質資料由模擬信息轉變為數字信息，並按一定的質量要求對電子文件進行加工和製作，然後存儲在磁帶、磁碟或光碟等介質上的過程。地質資料圖文數字化為地質資料的利用提供了基礎保障。

1 地質資料數字化工作背景

地質資料廣泛應用於地球科學研究、礦產資源勘查開發、國防建設、基礎建設、城鄉建設、環境保護、防災減災等國民經濟建設和社會發展的各個方面。但一直以來，這些寶貴的資料一直是以紙介質保存的，一方面，由於紙介質的老化和使用過程中的磨損，部分資料已處於必須搶救的地步，對長期積累和保管、利用工作受到了嚴重威脅；另一方面，由於紙介質上的信息與計算機處於隔離狀態，無法用計算機技術對其分析利用，嚴重製約了基礎研究工作和綜合利用的效率，也無法有效開展全方位的信息社會化服務。

中央和國土資源部對地質資料信息擴大利用范圍，提高共享程度非常重視，國土資源部多次下文要求開展此項工作(表1)。

表1 國土資源部關於地質資料信息化建設的文件

2 四川省地質資料數字化工作概況

四川省礦產豐富，省國土資源資料館是全國各省級地質館藏機構中館藏地質資料數量最多的省級地質資料館。截至2014年6月底，資料館館藏成果地質資料共19900種，涵蓋了地礦、石油、煤炭、冶金、有色、建材、核工業等部門60多年來積累的地質工作成果。

2008年起，四川省國土資源資料館加快了地質資料圖文數字化建設工作。目前，資料館已全面完成館藏的區調類、礦產勘查類、水工環類、物化遙類等成果地質資料的數字化工作。截至2014年6月底，館藏數字化成果地質資料18213種，總數據量達2098.7GB，海量的數字化成果地質資料為開展社會化網路化信息服務提供了數據基礎保障。

3 四川省地質資料數字化成果的應用

3.1 管理更加方便

四川省國土資源資料館館藏成果地質資料已達到19900種。通過多年的努力，已全部完成館藏成果地質資料的數字化工作，建立了「圖文地質資料資料庫」，在全國館統一下發的「地質資料管理信息系統」基礎上建立了適合資料館實際情況的地質資料管理信息系統。

地質資料的圖文數字化工作，徹底改變了幾十年以來傳統的手工檢索方式，將資料管理人員從繁重的體力勞動中解放出來，大大提高了工作效率，簡化了復雜的查找過程。同時，減少了紙質資料的翻閱查找，有效保護了紙質地質資料的原件，有利於地質資料的長期保存。

3.2 提高了地質資料的共享程度

網路為地質資料數字化利用提供了平台，使得地質資料的利用能夠突破時空邊界，用戶能夠在任何時間任何地點檢索和利用平台上共享的非涉密地質資料。有效改善地質資料數據的服務環境，解決了傳統的地質資料利用封鎖局面，擴大利用范圍，提高地質資料的共享程度。

四川省國土資源資料館主要通過區域網和互聯網提供地質資料的利用。依託「地質資料管理信息系統」為到館用戶提供已申請的地質資料在線閱讀和利用。依託「四川省國土資源資料館」門戶網站提供地質資料目錄查詢。依託「地質資料共享服務平台」為用戶提供非涉密地質資料的查閱和在線瀏覽、下載。截至2014年6月底，資料館提供查詢的非涉密目錄已有19769條，共上傳375份非涉密成果數據提供利用。

3.3 拓展了服務范圍

四川省國土資源資料館地質資料圖文數字化成果從2010年開始正式提供利用服務，服務對象涉及地礦、冶金、煤田、核工業、科研院所、企事業等單位，這些數字化成果數據主要服務於四川省礦產資源利用現狀調查、區域地質礦產調查、館藏可移動文物、礦產資源潛力評價、儲量核實、災後重建、重大工程、民生項目、基礎項目及商業項目等工作(表2)。

表2 地質資料圖文數字化主要應用項目

續表

在四川省礦產資源利用現狀調查工作中，為項目工作提供了大量的地質資料數字化數據。僅2010～2011年就接待四川省礦產資源利用現狀調查項目承擔單位42個，查閱各類地質資料1695人次、4562份次、110585件次；提供地質資料電子文件拷貝數據89481個。海量的數據提供了基礎數據保障，為各單位地質工作奠定了數據基礎，為工作單位縮短工作周期、提高成果質量起到了重要作用。

為重大工程選址及民生工程服務中，為建設項目提供了所在區域內的礦產資源分布情況等地質資料，為項目調整選址、避免壓覆礦產資源等地質調查評估工作起到了較大的作用，為國家節約了上億元的地質勘查費用，產生了巨大的社會經濟效益，避免或減少了壓覆重要礦產資源，提高了礦產資源保障能力，有效地保障了工程建設項目的正常進行。

4 問題及建議

4.1 數字化成果數據的管理

資料館數字化成果數據主要以光碟和硬碟的形式備份，備份存儲的方式顯得比較單一，隨著數據量的逐年增大，這種存儲狀況既不利於數據的長期保存，也不利於提供服務，需要盡快改變局面。

資料館僅建立了關於地質資料數字化目錄的一個Excel表，缺少對地質資料數字化的具體情況的描述和管理。針對成果地質資料數字化成果數據的管理，還需建立一套科學的數據存儲管理系統。

4.2 老資料數字化成果質量較差

館藏的老資料因為年限的原因，存在紙質印刷質量較差、紙張凹凸不平、字跡模糊、色彩深淺不一、摺痕非常明顯和不易燙平等情況，進行掃描時易發生擠壓皺褶，容易出現變形、虛化模糊等現象，從而影響了掃描質量，影響到了數據成果的利用。

4.3 成果地質資料矢量數字化工作

地質資料數字化成果主要是以*.jpg的格式存在，在利用過程中存在一定的局限性。在地質資料數字化的基礎上，對地質資料進行矢量數字化，改變單一的地質資料利用形式，提供更加豐富多彩的地質資料產品。

5 小結

地質資料圖文數字化改變了四川省國土資源資料館地質資料的管理和服務方式，管理能力逐步提升，資料利用率大大提高，海量的基礎數據，使得四川省地質資料管理和服務水平日益提高。

㈧ 實物地質資料岩石薄片的數字化方式及利用

蘇桂芬馮俊嶺劉曉文

（國土資源實物地質資料中心三河065201）

摘要通過對實物地質資料岩石薄片的生產過程、保存利用現狀的簡介，指出了開展岩石薄片顯微圖像數字化的意義及必要性；著重論述了岩石薄片數字化的常用方法，並對岩石薄片全面數字化工作方式、岩石薄片數字化的三維重建進行探討。圖像採集後形成岩石薄片顯微圖像數據管理，其成果產品可服務於地質及相關行業生產、研究和大專院校教學、地學科普等。

關鍵詞實物地質資料岩石薄片數字化方式顯微圖像數據管理利用

岩石薄片作為實物地質資料的一部分，與其他原始地質資料一樣，是客觀的、唯一的、不可復制的。是反映全國各地區地質現象或重要礦產地質特徵等的地質成果基礎，信息內涵豐富、覆蓋面寬，具有重要的保管意義和開發利用價值。岩石薄片數字化，是把野外作業採集的岩石手標本切制的薄片，利用偏光顯微鏡觀察和數碼攝像技術，採集顯微圖片，經過圖像處理、整理說明，建立岩石薄片顯微圖像數據系統，進行數字化規范管理和科學利用。通過網路傳播，實現信息共享，為地質、石油、煤田等相關行業科研生產服務，為高校教學、地學科普等，為社會公眾提供實物地質資料數字化信息服務。

1 岩石薄片的產生過程、保存利用現狀

岩石薄片是把岩石標本按需要的方位，用切片機切成厚0.5～0.8cm，長4～5cm、寬3cm的薄塊，在磨片機上粗磨、細磨，磨平一面。進行拋光，再用水洗，並烘乾，用加拿大樹膠粘貼在載玻片上；然後將另一面進行研磨，先用金剛砂和水研磨，磨至0.03mm厚左右，再在蓋玻片上放少量樹膠，加熱蓋在薄片上即成。

我國原地礦部自建國到1998年底概略調查顯示，光薄片已達301.2萬件；1999年國土資源地質大調查以來，到2005年統計薄片也有6.2萬多件；截至2009年12月15日，國家實物地質資料庫房接收的青藏高原1:25萬區調薄片21791件。大量的岩石薄片急須保護、利用，其存在的根本問題是顯微鏡下觀察圖像與鑒定報告是脫節的，給使用者帶來諸多不便。

2 岩石薄片開展數字化的意義和必要性

岩石薄片數字化是實物資料館藏形式的一種轉換，它涉及信息管理、信息保存、信息服務和信息研究等方面的一系列變化和發展，作為實物地質信息資源建設的重要工作內容，具有重要的意義。數字化後的岩石薄片也為使用者打開了利用的方便之門。

2.1 岩石薄片數字化有利於保護實物薄片

玻璃製成的岩石薄片具有脆弱易碎、膠質時間長發黃等缺點，轉換成數字文件，避免或減少用戶直接使用，在膠質失效之前儲存，延長實物薄片使用壽命。通過岩石薄片顯微圖像數字化，改變利用方式，利於實物岩石薄片儲存，可以降低實物丟失的風險和損壞的幾率，擴大實物薄片的利用范圍。

2.2 岩石薄片數字化有利於提高實物薄片的利用率

岩石薄片數字化後，形成的岩石薄片顯微圖像數據系統能滿足用戶共享資源與及時提取資料。同一個岩石薄片，可以多個用戶使用，用於不同方向研究，如區域地質調查注重的是礦物組合、結構構造、岩石定名。一個用戶也可以觀察多個薄片，通過在線資料瀏覽，不受時間和圖書館限制，在幾秒鍾之內來檢索它們，通過內嵌資料的鏈接，進行對比應用。對數字化後的岩石薄片使用，擴大了實物資料的應用范圍，提高實物薄片的使用效果和利用率。

2.3 岩石薄片數字化利於研究工作

薄片數字化的圖片（或影像）及其說明、文本、圖件等，經過編輯儲存管理。利於使用者按照自己研究角度應用或科學探索，從而擴大實物薄片的利用范圍。岩石薄片數字化後的影像可以支持長達幾分鍾的定格觀察，使人們可以利用軟體放大功能在屏幕上仔細地鑒別圖片，這使得極小的可視資源圖像（如岩石照片、礦物圖形等）能被瀏覽開發。

2.4 岩石薄片數字化有利於科學管理

岩石薄片數字化可以提升實物地質資料的管理效率和水平，更好開展服務。把岩石薄片數字化信息存貯在磁碟或光碟等電磁介質上，提取整理編輯形成圖冊，如《岩漿岩典型岩石、特殊類型岩石顯微圖冊》等，作為行業生產、科研應用、教學參輔等，也可以商業發行給社會公眾；或製作成網路版放在伺服器上供遠程檢索服務，便於開展有償使用，提高經濟效益，有利於的科學化管理和維護，創造出有經濟效益和社會影響的信息產品品牌，推進岩石薄片實物資料的開發利用。

3 岩石薄片數字化方式

筆者認為岩石薄片顯微圖像數字化可以有3種方式，即岩石薄片圖像截取採集、薄片圖像全面錄制和岩石薄片的三維重建。第一種是傳統的岩石薄片下顯微圖像信息採集方式，後兩種方式則為結合當前實物地質數據的信息整體數字化探索和利用軟體技術開拓立體模式的嘗試性設想。這里重點介紹常用的岩石薄片顯微圖像截取採集的工作方法。

3.1 岩石薄片數字化截取採集過程

選取岩石薄片中與鑒定報告相符、有代表性及與定名密切相關的、具有普遍意義和特有性部位，對其進行顯微鏡下多視域、多角度的圖像採集，形成具有重要地質特徵的系列數字照片，達到清晰反映礦物組合、形成期次、結構構造等鑒定特徵，滿足印刷出版薄片圖冊要求及科研、教學需求等。

3.1.1 岩石薄片鑒定報告的分析

每一個地質調查實物岩石薄片都對應有一份鑒定報告。鑒定報告是數字化採集的依據，充分研究鑒定報告所描述的顯微鏡下的內容，即礦物組合、含量、結構構造等相關描述信息，才能分清主次、突出重點，准確選取、正確採集。

3.1.2 岩石薄片數字化圖像的選取

通過對岩石薄片鑒定報告信息的了解，對岩石薄片顯微鏡下所反映的圖像進行觀察選取：有視域大小，即高倍鏡、低倍鏡的選擇；有光性的選擇，即正交偏光、單偏光色彩的選擇；還有特殊情況下如對多色性礦物或正交偏光鏡下干涉色變化等進行影像錄制。不同岩石類型具有各自風格，應系統化、條理化選擇，准確清晰、內容豐富。

3.1.3 顯微圖像文字說明

把不同岩石類型薄片下所採集的不同顯微圖片進行編輯、整理，按照視域大小、光性選擇及特殊情況截取等，進行附加礦物代號標注和地質說明、內容描述。一個岩石薄片對應有多個顯微照片，各個顯微圖像均配有特徵註解，既獨具特色，又相互關聯。

3.1.4 圖像的綜合整理

對顯微照片的數據處理，是在微機上應用相關軟體，進行顯微照片的剪切、修編整形；對每一個顯微照片進行對應編號；對系統薄片全面編排，把整理後的圖像信息以數字化的形式儲存集中、分類管理。

3.2 岩石薄片數字化全面錄制設想

整體思路是把岩石薄片的全部內容在低倍鏡、大視域下，以線或者面的連續形式，通過光學顯微成像或掃描電鏡圖像等的方法獲取岩石薄片圖像，利用分析系統的常規圖像分析功能，對獲取的岩石切片多視場圖像進行背景校正、剪切、拼接、圖像說明鏈接等處理，形成完整的圖像錄制並集成儲存。

每個岩石薄片作為採集對象，所反映的內容是不同的，大的方面有所在項目名稱、位置、岩石類型，具體的為岩石薄片鑒定名稱、岩石礦物組合、結構構造，還有礦物含量、接觸關系具體描述等。通過分層歸類、詳略得當，全面反映實物資料富含地質信息，以便於滿足不同用戶檢索信息的需求。

3.3 岩石薄片數字化岩石圖像的三維重建嘗試

在岩石薄片二維圖像基礎上，利用二維圖像的特徵信息重建三維結構，提供直觀的視覺信息。通過虛擬現實技術，將岩石薄片下礦物三維圖像真實地展現出來，使使用者能夠從各種方位、各個層面以及各種旋轉角度觀察三維結構。為普查勘探與開發、地質找礦等提供更研究模擬實物基礎；為分析研究岩石的微觀結構提供了有效、簡便、經濟的方法；為高校教學、科普教育提供特色服務產品。

4 岩石薄片數字化利用

4.1 快速查詢與檢索的基礎

根據用戶檢索的習慣和檢索的內容，設置多個檢索點，編制諸如地區卡、專業卡、岩性卡等多種組織形式，並將相同內容的查詢卡片按不同的組織形式分別放在不同的系列之中。建立卡片查詢體系，使用戶能夠快速查詢與檢索。

從信息組織方式上不僅有上述傳統的固定分類組合，還採取按問題分層次動態分類組合與固定組合相結合的方式。例如，通過客戶信息需求和搜尋行為的分析，可以編制如「全國變質岩岩性資料索引」、「青藏高原1:25萬革吉幅系列剖面岩石索引」等不同層次、不同級別的實物岩石資料檢索，不同的岩石配有相應的數字化圖片及說明。需要指出的是，所編制的信息集成，不會改變原有實物資料的排架和信息，如所保管的西藏110幅區域地質調查資料，按圖幅分剖面儲存在實物地質資料庫固定貨位上，根據採集的信息利用計算機技術編制西藏物瑪地區系列岩石資料，用戶就可以了解物瑪地區工作過的圖幅、岩性種類、剖面數量、岩石特徵及圖片等情況，同時也可找到這些岩石薄片的存放位置。

4.2 避免重復工作，為地礦工作服務

實物岩石薄片資料賦載了大量的原始信息。作為地質成果的一部分，對實物岩石薄片數字化資料進行編研，是開發利用實物地質資料信息的重要手段。

在編研所形成的地區或圖幅相關的岩石薄片顯微圖冊中，為地質技術人員了解地區工作程度服務。通過對圖像認識和說明了解，具體認識岩性特徵及分布等，就可以不再重復取樣，減少不必要的製作浪費；為專家學者研究某個地質事件、某項地質活動等提供第一手資料，從中取得新的重要發現或重大突破，從而為地質勘查和科學研究提供基礎依據，避免重復工作，提高工作效率和工作水平。

4.3 特色編研，促進地質市場和地質工作發展

在選擇有代表性的地區地質現象、系統剖面和重要礦山時，根據地質理論及實際資料，廣泛查閱資料，收集補充完善地區、礦床（區）內地層、構造、成因等，逐步提高對區域或礦區地質、礦產等情況認識，進行編研。

還可以按照代表地質科學理論、反映中國地質條件與突出特點、顯示中國地礦工作重要成果等方向，利用或收集館藏實物薄片，進行廣泛了解、深入研究綜合系統闡述。採集岩石薄片數據，配合顯微結構構造等特色，圖文並茂地整理出來，使實物薄片靈動起來，提供給基礎地質、農業地質、醫學地質、環境地質、專題成果調查評價等領域作為參考，為地質工作發展和地質市場服務。

4.4 為輔助教學服務，達到知識傳承的目的

地質實驗教學的重點之一，是顯微鏡下各類岩石薄片的鑒定認識。實物薄片資料可以系統編輯，如三大岩系岩石結構構造、不同種屬礦物組合總結等，作為顯微示教系統的一部分，在數碼透反射偏光顯微鏡下將顯微圖像從鏡下解放出來，使師生共用圖像，在岩礦教學中起到直觀的作用，加強高校學生的實踐能力培養。

4.5 科學開發，為培養青少年地學興趣和社會公眾服務

從趣味性出發，對顯微鏡下一些象形的組構、微構造組合等，經過篩選、整理，以欣賞角度，例如鳥眼構造、草莓結構、書斜式構造等，編研出一套有科學價值的顯微岩畫。作為地質科普教育中精神副食品，把專業知識形象化、卡通化，廣開思路、旁徵博引，增強青少年的興趣，提高他們主動學習的積極性，培養其對地學愛好。

在地質公園中結合當地山容水貌，配以生動的岩石、礦物的顯微特徵圖像，使人們在暢游之餘，了解地學岩石顯微常識。

㈨ 實物地質資料數字化研究的意義與可行性

實物地質資料是國家投入巨資進行地質勘查和地質科學研究過程中所取得的有關地球科學的最直接的信息載體，是地質工作檔案資料的組成部分，具有重要的保存和利用價值。管理和利用好這些寶貴資源，對於促進地質科學研究的進展，提高工作效率，減少地勘投資風險和重復投入，促進地質事業與經濟的可持續發展有著重要作用。

從管理層面上，對實物地質資料的管理包括兩個方面：一方面是對實物地質資料實體的管理，即對岩（礦）心、各類標本以及相關資料等的管理，屬於檔案資料管理的范疇；另一方面是對實物所包含的地學信息的管理，即對實物所包含的信息內容的管理，屬於信息管理的范疇。

實物地質資料中心作為全國實物地質資料管理機構和國際一流的實物地質資料保管單位，全面收集管理（對實體而言）具有國家級的實物地質資料是單位賴以存在的基礎，而更能反映單位實力和發展潛力的是對實物所包含信息的管理。

實物地質資料數字化，是實物地質資料信息管理的重要環節，它包含了對實物信息的採集、識別、傳遞、儲存、處理、可視化等過程。實物地質資料數字化研究，就是對上述各過程中所採取的技術方法和措施以及數字化工作流程的研究。

一、實物地質資料數字化及其研究的必要性

現代科學技術特別是信息技術（IT）迅猛發展，計算機技術、網路技術、圖像處理技術、虛擬現實技術、模擬技術的應用逐漸普及，數字化、信息化、網路化已是21世紀我國現代化建設的主題。

作為「數字地球」概念提出的標志，1998年，美國副總統戈爾發表了「數字地球——認識21世紀我們這顆星球」的演講，提出了實施「數字地球」的目的、意義和建造「數字地球」的六項關鍵技術，即計算機科學、大規模存儲、衛星圖像、寬頻網路、互操作性和元數據。

所謂「數字地球」，就是在全球范圍內建立一個以空間位置為主線，將信息組織起來的復雜系統，即按地理坐標整理並構造一個全球的信息模型，描述地球上每一點的全部信息（既包括地貌和深部組成的自然信息，也包括與該點有關的政治、經濟、軍事、人文及歷史等信息），按地理位置組織、儲存起來，並提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使每一個人都可以快速、准確、充分和完整地了解及利用地球上各方面的信息。

國土資源調查、評價、管理、規劃、開發與利用等各個環節，都涉及海量數據資料的採集、管理、處理與決策。利用現代信息技術，來實現國土資源信息的採集、傳輸、存儲、處理和服務的數字化、網路化、可視化和智能化，全面提升國土資源工作的效率，實時地為政府決策和社會應用提供信息服務是充分利用信息資源的迫切需要。為此，新一輪國土資源大調查綱要提出了「數字國土」的概念，要求在2010年之前完成中國陸地和海域國土資源調查資料的信息化和網路化，進入國家「數字地球」信息網路。這是對「數字地球」和「數字中國」戰略計劃的響應。

「數字地球」從大的方面可以分為三個層次，即全球層、區域層和國家層。現在我國實施的「數字國土」工程，屬於國家層。具體來講，「數字地球」包含各類專業層。測繪數據是基礎層，國土資源數據是核心，國土資源數字化是「數字國土」的重要組成部分。

目前，國家測繪局已經建成了1∶100萬和1∶25萬基礎地理資料庫；國土資源部信息中心全面進行了地質資料的數字化研究，完成了全國大部分地區基礎地質圖件和重要地質報告的數字化工作；其他各部門也在建立各類專題資料庫。

實物地質資料是指以岩心、標本、岩屑、化石、樣品等實物為載體的地質資料，包含地球組成的重要信息，是「數字地球」和「數字國土」必不可少的信息資源。將實物地質資料納入「數字國土」工程，前提是將實物地質資料進行數字化處理。

實物地質資料所載負的信息包括兩種：一種是其自然形態數據，一種是其化學組成數據。自然形態數據又包括用文字或圖表表示的描述性數據和用數字化設備採集的數字數據以及由此反映的圖像數據。

實物地質資料的數字化，實質上就是利用現代科學技術和手段，將上述兩種信息按一定的標准和格式，轉化為數字形式，儲存於計算機中，並在相應軟體支持下，對其檢索和利用。

實物地質資料的數字化，有以下幾方面的用途。

1.為「數字國土」提供基礎數據

實物地質資料是「數字國土」必不可少的信息資源，要了解地球的組成和某地的資源信息以及經濟條件，實物信息是最直接的、最基礎的。數字化的實物地質資料數據可以直接被「數字國土」系統所利用，成為其重要的信息資源。

2.充分發揮實物地質資料的價值

與其他地質資料不同，實物地質資料具有原始性、惟一性和不可復制的特點。因而，對其實體的直接觀察受到很大局限。不同的人和組織不可能同時擁有兩塊完全一樣的實物，對其進行觀察、研究和分析，更不可能多人同時佔有同一塊實物對其研究。而實物地質資料通過數字化處理，利用信息網路，觀察者可以在任何地區和任何時間，對其進行觀察和分析，結合虛擬現實技術，可以取得身臨其境的視覺效果。

3.對實物地質資料起到保護作用

實物地質資料是國家花費巨資獲得的寶貴資源，一些樣品非常珍貴、稀缺，因而必須對它們加強保護。以往人們對實物地質資料的利用，必須將實物從庫房取出，才能對其進行觀察、照相、取樣等。這勢必對實物產生破壞。實物地質資料數字化後，根據研究需要，人們可以通過計算機對實物進行間接觀察，即觀察已儲存在計算機中的實物三維圖像，並通過人機交互操作，實現旋轉、放大等，對熱點部分仔細觀察。同時，根據需要，可將實物整體或某一側面的圖像進行下載或列印。

4.便於學術交流

紙質的學術材料，便於攜帶分發，給學術交流帶來了方便。而實物地質資料，比較笨重，不便攜帶，尤其是整個鑽孔或剖面的大量實物，搬運和攜帶更是困難。在這種情況下，通常是研究者將自己對樣品的研究，用文字或圖表以及照片形式表達出來，供其他人閱讀。由於人們對客觀世界的認識存在著不同的感受能力、不同的理解能力和不同的目的性，從同一實物中獲取的信息必定各不相同，即實得信息量因人而異。所以有時不得不採取開現場會的形式，進行現場觀察。這些給學術交流帶來了很大不便。實物數字化，採用現代科學技術，可以從不同角度，全面准確地採集實物的信息，並可方便地儲存在大容量光碟中，在軟體和設備支撐下，可以再現實物地質資料的固有特徵。通過人機交互操作，可以按個人習慣對實物進行觀察研究，根據自己的需要和能力，完成對實物的認識。

5.實現遠程觀察和遠程專家會診

數字化的實物，在網上發布，將給研究者帶來很大方便。例如，我國大陸科學鑽探取得的岩心，如果採用數字化處理，在大陸科學鑽探網上發布，就可供全國乃至全世界的科學家對其觀察和研究，實現信息共享，而不必非到東海鑽探基地不可。對於某些急需研究確認的樣品，可邀請多位專家，在網上觀察、研究，結合分析數據，做出判斷，發表各自的見解，實現遠程專家會診。

二、實物地質資料數字化研究的可行性

實物地質資料數字化的研究有以下幾個有利條件。

1.三維數字化設備已研製成功

隨著各行業對於三維彩色信息數字化的需求日益迫切，三維掃描、攝像等技術應運而生。他們能快速地將真實世界的立體彩色信息轉換為計算機可以直接處理的數字信號，為實物數字化提供了一種手段。

20世紀80年代，Cyberware公司研製出了可用於人頭部掃描的三維掃描儀；我國華中理工大學經過兩年的努力，研製成功了我國第一台三維激光彩色掃描系統。

2.三維數字化裝置已經廣泛應用

作為一種新技術，三維數字化裝置已經廣泛應用於影視特技製作、虛擬現實、文物保護、產品設計、廣告宣傳等諸多領域，並取得了很好的效果。如在文物保護方面，使用三維數字化裝置，對文物進行數字化處理，已經得到了形象逼真的三維彩色圖像。

3.虛擬現實技術（VR）和虛擬現實模型語言（VRML）得到廣泛應用

虛擬現實技術是計算機模擬的三維環境，用戶走進這個環境（用滑鼠控制您的瀏覽方向）並操縱場景中的對象，實現虛擬場景中人機實時的「可交互性」。虛擬現實技術開辟了人類交流的新領域。

虛擬現實模型語言，是為了解決虛擬現實與WWW的介面問題而創建的，是為了在INTERNET上實現三維圖形可視化，它是用於INTERNET上描述三維互動式虛擬場景的獨立於平台的開放式語言。

在工業設計中，設計者可以形象逼真地對設計對象進行三維觀察，並通過人機交互，對設計進行修改完善。

在醫學領域，利用VRML實現三維結構信息可視化，查看人體三維解剖圖像，研究細胞三維結構。

在石油勘探領域，美國TEXACO公司，利用SGI超級圖形系統，建造了一個三維可視化中心。石油天然氣科學家能利用逼真的三維環境，實現與地層數據的交互、分析和模擬石油開采過程。

4.實物地質資料中心技術人員信息技術水平普遍提高

在國家和地調局的支持下，依託《地質調查資料成果與信息社會化服務系統建設》項目，實物地質資料中心計算機及信息技術設備不斷更新，中心領導和技術人員通過自學、培訓等各種途徑，計算機應用水平和軟體開發能力得到很大提高，適應了實物地質資料管理工作和地質科研對信息技術的要求。尤其是部分技術人員多年來一直從事計算機網路和資料庫建設工作，已具備軟體開發的經驗，具有獨立進行科學實驗的經歷和豐富的專業知識以及良好的科學研究素質。

三、實物地質資料數字化研究的前景

1.實物地質資料數字化研究的基本任務

（1）開展實物地質資料數字化的技術和設備調研，了解國內外技術現狀，綜合分析各類設備和軟體的優缺點，引進一套適合實物地質資料中心實物數字化的先進設備；

（2）研究出一套實物地質資料數字化的技術方法；

（3）開發出一套實物數字化和可視化系統；

（4）形成實物地質資料數字化生產能力。

2.實物地質資料數字化研究的目標

實物地質資料數字化研究的總體目標是，通過三年左右的廣泛調研、認真實驗、深入研究工作，確定實物地質資料中心實物數字化的方法，建立實物地質資料可視化系統，提高實物地質資料的管理和服務水平，為將實物地質資料中心建成國際一流的實物地質資料管理和服務單位奠定基礎。

3.應用前景

數字化研究將為實物地質資料數字化大規模開展提供先進的數字化設備和數字化技術，為庫藏實物數字化奠定基礎。實現實物數字化後，作為實物的重要信息，在建成的國土資源部實物地質資料中心網站上發布，利用網路系統，客戶可直接在資料目錄、文件目錄、實體信息等各層次的信息中查詢和瀏覽。

㈩ 文字資料數字化

一、文字資料數字化原則

現存的航空物探資料是中心開展航空物探50年來勘查和科研成果的積累，真實記錄了中心航空物探技術進步和發展歷程，反映了航空物探在地質找礦等方面的先行作用和突出貢獻。為實現航空物探資料的信息化管理和永久利用，擴大航空物探服務領域，航空物探文字資料數字化和信息化原則是「尊重歷史，忠實原著，保持原貌，統一要求，加強監控，確保質量」。

二、文字資料數字化流程

航空物探資料文字資料數字化是把航空物探勘查和科研項目紙質文字資料錄入成電子文檔，同時把手寫、油印的文字資料掃描成圖像格式保存，並編寫項目成果簡介（圖8-5）。

圖8-5 文字資料數字化流程圖

三、文字資料數字化方法

文字資料數字化實質是對中心現存的航空物探勘查和科研成果報告採用掃描識別和人工錄入兩種方法輸入計算機中，並按航空物探信息系統規定的格式和版式重新編輯，形成Word文檔（DOC格式）和Adobe Acrobat文檔（PDF格式）以滿足入庫要求。

（一）文字資料介質質量分類

為採取合理的數字化方法進行文字資料數字化，通過對中心庫存的文字資料進行較詳細的調查，按紙質資料介質質量好壞、字跡和插圖清晰程度等將639份勘查和科研成果文字資料（報告）劃分為較差、中等、較好、良好4類（表8-4）。其中，1973年前資料均較差，較差和中等質量的資料都出現在20世紀80年代中期以前。20世紀80年代中期以後的項目資料質量均屬較好和良好。

表8-4 文字資料介質質量分類統計表

（二）文字資料數字化方法

以資料分類為基礎，根據文字資料數字化原則，確定了文字資料數字化具體方法。

1.人工錄入法

由於較差和中等類資料多數是手寫、復寫或油印本，少數是鉛印本；存放時間長，幾經輾轉搬遷，破損嚴重，字跡模糊；無法採用掃描、識別方法輸入，只能人工錄入。對錄入工作提出了具體要求，以保證人工錄入質量。

2.掃描識別輸入法

較好和良好類資料都是正規鉛印或Word文檔（DOC格式）印刷出版，字跡清晰，可用掃描識別方法予以輸入，與人工錄入方法相比效率較高。

人工錄入、編輯航空物探勘查項目文字報告608份，約2739.6751萬字；人工錄入、編輯航空物探科研項目文字306份，約839.0241萬字。

為了保證中心資料獲得長久保存，同時對已人工錄入的全部較差和中等類617份約9719頁的文字資料（其中，勘查115份，約3240頁；科研502份，約6479頁）進行了掃描輸入，以PDF格式直接刻制光碟保存。

四、校對和檢查

文字資料由人工錄入或掃描識別，經自檢形成的Word電子文檔全部校樣必須通過二校和部分三校或抽檢，才能進入編輯排版，最終生成統一的DOC格式的Word文檔。

由於歷史原因，在早期原稿（包括文字和插圖）中存在著其他一些錯誤或不規范等現象。在保持原稿真實性的前提下，盡可能地在校樣中對問題予以糾正和變通處理，有些則因本身遺漏或模糊無法彌補，留下空缺。按原文字資料所附的勘誤表對文字逐一進行了更正，原有勘誤表基本已失去存在意義了。

五、插圖掃描矢量化

使用MapGIS軟體對原文字報告中的測區示意圖、剖面圖、地質解釋圖等1260幅插圖按照原插圖進行矢量化，原插圖比例尺使用數字比例尺表示的換算成線性比例尺，單剖面圖加上剖面比例尺，統一了地質圖中的地質符號等，提高文字報告的插圖質量（圖8-6）。

六、編輯排版

除勘查項目與科研項目文字報告在內容上客觀存在的不同外，既使是同一類報告在報告內容、排版編輯上也都有較大的差別。這是航空物探技術進步必然的反映，也與以往文字資料缺乏統一標准和要求有關。在本次文字資料數字化過程中，根據項目統一要求，便於計算機管理和服務，在保持報告內容不變的前提下，將所有錄入的文字成果報告採用Word編輯排版軟體按規定的編輯模版自動生成目錄，並在報告封面等形式上力求做到統一（校樣最終稿與原稿在報告封面、目錄級別、插圖和頁碼位置等方面都存在著差別，但報告內容沒有改變）。按此要求完成了799份約47645頁文字資料的排版工作，並把文字資料格式由DOC格式轉換為PDF格式。

圖8-6a 矢量化前的插圖

圖8-6b 矢量化後插圖

七、項目簡介編寫

為了使用戶不閱讀項目成果報告全文，能夠快速地了解該項目概貌，獲得該成果報告的主要內容和信息，按照航空物探信息系統建庫要求，編寫了航空物探勘查和科研項目簡介455份，約28萬字。其中，航空物探勘查成果報告423份，約26萬字；科研成果報告32份，約2萬字。以濃縮的形式概括項目成果的主要內容，包括工作方法或研究方法、質量評價，取得的主要成果和最終結論。