数字化研究的方法

㈠ 地理信息数字化主要方法

信息来源如果能将你所在州的降雨和你所在县上空的照片联系起来，可以判断出哪块湿地在一年的某些时候会干涸。一个GIS系统就能够进行这样的分析，它能够将不同来源的信息以不同的形式应用。对于源数据的基本要求是确定变量的位置。位置可能由经度，纬度和海拔的 x，y，z坐标来标注，或是由其他地理编码系统比如ZIP码，又或是高速公路英里标志来表示。任何可以定位存放的变量都能被反馈到GIS。一些政府机构和非政府组织生产正在制作能够直接访问GIS的计算机数据库。可以将地图中不同类型的数据格式输入GIS。GIS 系统同时能将不是地图形式的数字信息转换可识别利用的形式。例如，通过分析由遥感生成的数字卫星图像，可以生成一个与地图类似的有关植被覆盖的数字信息层。同样，人口调查或水文表格数据也可在GIS系统中被转换成作为主题信息层的地图形式。资料展现GIS 数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象（公路，土地利用，海拔）。现实世界客观对象可被划分为二个抽象概念：离散对象（如房屋） 和连续的对象领域（如降雨量或海拔）。这二种抽象体在GIS系统中存储数据主要的二种方法为：栅格（网格）和矢量。栅格（网格）数据由存放唯一值存储单元的行和列组成。它与栅格（网格）图像是类似的，除了使用合适的颜色之外，各个单元记录的数值也可能是一个分类组，例如土地使用状况，一个连续的值，或是降雨量，或是当数据不是可用时记录的一个空值。栅格数据集的分辨率取决于地面单位的网格宽度。通常存储单元代表地面的方形区域， 但也可以用来代表其它形状。栅格数据既可以用来代表一块区域，也可以用来表示一个实物，实物被存储为... 矢量数据利用了几何图形例如点，线（一系列点坐标），或是面（形状决定于线）来表现客观对象。例如，在住房细分中以多边形来代表物产边界，以点来精确表示位置。矢量同样可以用来表示具有连续变化性的领域。利用等高线和不规则三角网（TIN）来表示海拔或其他连续变化的值。TIN的记录对于这些连接成一个由三角形构成的不规则网格的点进行评估。三角形所在的面代表地形表面。利用栅格或矢量数据模型来表达现实既有优点也有缺点。栅格数据设置在面内所有的点上都记录同一个值，而矢量格式只在需要的地方存储数据，这就使得前者所需的存储的空间大于后者。对于栅格数据可以很轻易地实现覆盖的操作，而对于矢量数据来说要困难得多。矢量数据可以象在传统地图上的矢量图形一样被显示出来，而栅格数据在以图象显示时显示对象的边界将呈现模糊状。除了以几何向量坐标或是栅格单元位置来表达的空间数据外，另外的非空间数据也可以被存储。在矢量数据中，这些附加数据为客观对象的属性。例如，一个森林资源的多边形可能包含一个标识符值及有关树木种类的信息。在栅格数据中单元值可存储属性信息，但同样可以作为与其他表格中记录相关的标识符。资料撷取数据撷取——向系统内输入数据——它占据了GIS从业者的大部分时间。有多种方法向GIS中输入数据，在其中它以数字格式存储。印在纸或聚酯薄膜地图上的现有数据可以被数字化或扫描来产生数字数据。数字化仪从地图中产生向量数据作为操作符轨迹点、线和多边形的边界。扫描地图可以产生能被进一步处理生成向量数据的光栅数据。测量数据可以从测量器械上的数字数据收集系统中被直接输入到GIS中。从全球定位系统（GPS）——另一种测量工具中得到的位置，也可以被直接输入到GIS中。遥感数据同样在数据收集中发挥着重要作用，并由附在平台上的多个传感器组成。传感器包括摄像机、数字扫描仪和激光雷达，而平台则通常由航空器和卫星构成。现在大部分数字数据来源于图片判读和航空照片。软拷贝工作站用来数字化直接从数字图像的立体象对中得到的特征。这些系统允许数据以二维或三维捕捉，它们的海拔直接从用照相测量法原理的立体象对中测量得到。现今，模拟航空照片先被扫描然后再输入到软拷贝系统，但随着高质量的数字摄像机越来越便宜，这一步也就可被省略了。卫星遥感提供了空间数据的另一个重要来源。这里卫星使用不同的传感器包来被动地测量从主动传感器如雷达发射出去的电磁波频谱或无线电波的部分的反射系数。遥感收集可以进一步处理来标识感兴趣的对象和类例如土地覆盖的光栅数据。除了收集和输入空间数据之外，属性数据也要输入到GIS中。对于向量数据，这包括关于表现在系统中的对象的附加信息。输入数据到GIS中后，通常还要编辑，来消除错误，或进一步处理。对于向量数据必须要“拓扑正确”才能进行一些高级分析。比如说，在公路网中，线必须与交叉点处的结点相连。像反冲或过冲的错误也必须消除。对于扫描的地图，源地图上的污点可能需要从生成的光栅中消除。例如，污物的斑点可能会把两条本不该相连的线连在一起。资料操作GIS可以执行数据重构来把数据转换成不同的格式。例如，GIS可以通过在具有相同分类的所有单元周围生成线，同时决定单元的空间关系，如邻接和包含，来将卫星图像转换成向量结构。
由于数字数据以不同的方法收集和存储，两种数据源可能会不完全兼容。因此GIS必须能够将地理数据从一种结构转换到另一种结构。
投影系统，坐标系统与转换
财产所有权地图与土壤分布图可能以不同的比例尺显示数据。GIS中的地图数据必须能被操作以使其与从其它地图获得的数据对齐或相配合。在数字数据被分析前，它们可能得经过其它一些将它们整合进GIS的处理，比如，投影与坐标变换。地球可以用多种模型来表示，对于地球表面上的任一给定点，各个模型都可能给出一套不同的坐标（如纬度，经度，海拔）。最简单的模型是假定地球是一个理想的球体。随着地球的更多测量逐渐累积，地球的模型也变得越来越复杂，越来越精确。事实上，有些模型应用于地球的不同区域以提供更高的精确度（如北美坐标系统，1983-NAD83-只适合在美国使用，而在欧洲却不适用）。
投影是制作地图的基础部分，它是从地球的一种模型中转换信息的数学方法，它将三维的弯曲表面转换成二维的媒介（比如纸或电脑屏幕）。不同类型的地图要采用不同的投影投影系统，因为每种投影系统有其自身的合适的用途。比如一种可以精确反映大陆形状的投影会歪曲大陆的相对尺寸（翻译的是英文的维基网络）GIS空间分析空间分析能力是GIS的主要功能，也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物，以及对空间事物做出定量的描述。一般地讲，它只回答What（是什么？）、Where（在哪里？）、How（怎么样？）等问题，但并不（能）回答Why（为什么？）。空间分析需要复杂的数学工具，其中最主要的是空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等[1]，其主要任务是对空间构成进行描述和分析，以达到获取、描述和认知空间数据；理解和解释地理图案的背景过程；空间过程的模拟和预测；调控地理空间上发生的事件等目的。
GIS空间分析的内涵极为丰富，包括空间查询、空间量测、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、空间统计分类等多个方面。GIS 空间分析技术方法包括以下两大类：
⑴空间基本分析：基于空间图形数据的分析计算，即基于图的分析。该分析功能与GIS 其他功能模块有紧密联系，技术发展也比较成熟。主要有空间信息量算、缓冲区分析、空间拓扑叠置分析、网络分析、复合分析、邻近分析及空间联结、空间统计分析等。
⑵空间模拟分析：也称为专业型空间分析。该技术解决应用领域对空间数据处理与输出的特殊要求，空间实体和关系通过专业模型得到简化和抽象，而系统则通过模型进行分析操作。目前GIS 在该领域的研究相对落后，尚未形成一个统一的结构体系。
空间分析技术与许多学科有联系，地理学、经济学、区域科学、大气、 地球物理、水文等专门学科为其提供知识和机理。
除了GIS软件捆绑空间分析模块外，目前也有一些专用的空间分析软件，如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。
数据建模
将湿地地图与在机场、电视台和学校等不同地方记录的降雨量关联起来是很困难的。然而，GIS能够描述 地表、地下和大气的二维三维特征。
例如，GIS能够将反应降雨量的雨量线迅速制图。
这样的图称为雨量线图。通过有限数量的点的量测可以估计出整个地表的特征，这样的方法已经很成熟。一张二维雨量线图可以和GIS中相同区域的其它图层进行叠加分析。
拓扑建模
在过去的35年，在湿地边上有没有任何加油站或工厂经营过？有没有任何满足在2英里内且高出湿地的条件的这类设施？GIS可以识别并分析这种在数字化空间数据中的这种空间关系。这些拓扑关系允许进行复杂的空间建模和分析。地理实体音的拓扑关系包括连接（什么和什么相连）、包含（什么在什么之中）、还有邻近（两者之间的远近）。
网络建模
如果所有在湿地附近的工厂同时向河中排放化学物质，那么排入湿地的污染物的数量要多久就能达到破坏环境的数量？GIS能模拟出污染物沿线性网络（河流）的扩散的路径。诸如坡度、速度限值、管道直径之类的数值可以纳入这个模型使得模拟得更精确。网络建模通常用于交通规划、水文建模和地下管网建模。地理信息系统工程地理信息系统工程是应用系统原理和方法，针对特定的实际应用目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价、维护实用GIS系统的全部过程和步骤的统称。
GIS工程具有一定的广泛性。它是系统原理和方法在GIS工程建设领域内的具体应用。它的基本原理是系统工程，即从系统的观点出发，立足于整体，统筹全局，又将系统分析和系统综合有机地结合起来，采用定量的或定性与定量相结合的方法，提供GIS工程的建设模式。同时，GIS工程在很大程度上是计算机软件系统，它在软件设计和实现上要遵循软件工程的原理，研究软件开发的方法和软件开发工具，争取以较少的代价获取用户满意的软件产品，支持GIS工程。
GIS工程又具有相对的针对性。GIS工程总是面向具体的应用而存在，它伴随着用户的背景、要求、能力、用途等诸多因素而发生变化。这一方法说明GIS具有很强的功用性，另一方面则要求从系统的高度抽象出符合一般GIS工程设计和建设的思路和模式，用以指导各种GIS工程建设。
GIS工程涵盖范围很广，它贯穿工程设计、优化、建设、评价、维护更新等全过程，并综合考虑人的因素、物的因素，使其整体统筹考虑的范畴，做到"物尽其用，人尽其能"，以最小的代价取得最佳的收益。
GIS工程涉及因素众多，概括起来可以分为硬件、软件、数据及人。硬件是构成GIS系统的物理基础；软件形成GIS系统的驱动模型；数据是GIS系统的血液；人则是活跃在GIS工程中的另一个十分重要的因素，人既是系统的提出者，又是系统的设计者、建设者，同时还是系统的使用者、维护者。如果人的作用发挥得好，可以增强系统的功能，增加系统的效益，为系统增值，反之会削弱系统应有的潜能。如果说硬件、软件、数据表现出某种层次关系的话，即软件构筑于硬件之上，数据赖以软件而存在，那么，人的作用就是嵌入在整个GIS工程领域之中。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是一个国际权威期刊，由美国科研出版社编辑。致力于地理信息系统（GIS）的最新进展。这本杂志的目标是要保持一个记录的国家的最先进的研究，并促进在这些快速发展的领域的研究工作。该杂志出版最高质量的，原来的文件，包含以下领域：
地理信息系统
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
编辑本段GIS的发展趋势趋于综合性发展GIS、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）3S集成技术的发展在世界各国引起了普遍重视。RS主要侧重于信息获取和动态监测；GIS主要是空间信息的管理、分析；GPS是空间定位、导航。GIS的综合性发展趋势还体现在与OA、Internet、多媒体、虚拟现实等技术的集成。开放式GISGIS数据共享和交互式操作促进GIS社会化发展。开放式GIS协会（OGC）打破当前GIS业各地区、各单位、各企业各自为营的局面，促进GIS社会化发展。产业化发展GIS产业对象主要包括：硬件、软件、数据采集与数据转换、电子数据、遥感信息获取与处理、系统开发与集成、咨询与技术服务。向组件式发展采用面向对象技术开发组件式GIS是GIS软件发展的必然趋势，GIS软件的可配置性、可扩展性和开放性将更强，进行二次开发将更方便。WEB GISWebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。是一个交互式的、分布式的、动态的地理信息系统，是由多个主机、多个数据库的无线终端，并由客户机与服务器（HTTP服务器及应用服务器）相连所组成的。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为了一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。
编辑本段地理信息系统空间分析的发展趋势GIS 技术的应用极大地促进了空间分析的需求和应用。GIS 应用的最高目标是空间决策支持，而空间决策支持的核心必然是空间分析。因此，基于GIS 的空间分析的发展方向为：由空间分析向时空分析领域拓展万事万物均处在一定的时空坐标系中，时间、空间和属性是地理实体的3 个基本特征，时空（Spatio-temporal）分析是指用于描绘随时间动态变化的空间物体和空间现象特征的一系列技术，其分析结果依赖于事件的时空分布。时空数据库模型的研究起步于20 世纪90 年代，由于时空数据库的复杂性，对它的研究目前仍处于理论阶段，尚无成熟的商品化软件平台问世，故建立在其上的时空分析进展缓慢。随着近期计算机技术和GIS 的飞速发展，作为客观现实世界抽象和表示的时空数据模型日渐成为人们关注的热点课题。时空分析的有效模型基于GIS 的空间分析和CI 的融合，将该领域拓展到计算科学、统计学、数学、物理学、神经系统科学、认知学、电子工程、计算地理学等领域，使得GIS 可以将这些学科的最新成果应用于空间决策支持。另外，CI 技术之间的相互结合更加拓展了空间分析的应用领域，如模糊逻辑与模糊神经网络相结合的模糊神经网络，神经网络与遗传算法和免疫算法相结合探询网络结构和权重优化等。将CI 技术与SDA 相结合，在GIS 环境下建立时空一体化的时空过程模拟分析引擎已成为SDA 的一项重要内容。与时空分析模型高度融合由于需求和描述对象的多样化，建模时需要考虑各种不同情况，集成多个动态模型，建立基于GIS 的统一时空分析构架（图1）。例如，对空间地理事件的对比和评价可以用传统的AHP 方法结合神经网络模型来综合评价；对空间地理事件的发展趋势如城市面积的发展演变可以通过事件驱动的仿真形式结合细胞自动机模型来描述；一些基于输入一输出的事件，例如时空经济分析等可以采用“黑箱”方法（如Neural Networks 模型）或基于CI 的混合方法等。同时，将对不同领域适用的空间分析模型组织整合到一个统一框架中，结合专家经验和先验知识，进行有效的组织、调度和通讯，使其从环境接受感知信息，进行协同工作，执行各种智能决策行为，这也正是目前智能体（agent）所要研究和解决的问题，最终目标是使G1S与时空分析模型成为高度融合的时空决策集成平台。
编辑本段特点GIS的操作对象是空间数据空间数据包括地理数据、属性数据、几何数据、时间数据。GIS对空间数据的管理与操作，是GIS区别于其它信息系统的根本标志，也是技术难点之一。GIS的技术优势在于它的空间分析能力GIS独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理和表达、空间模拟和空间决策支持等，可产生常规方法难以获得的重要信息，这是GIS的重要贡献。GIS与地理学、测绘学联系紧密地理学是GIS的理论依托，为GIS提供有关空间分析的基本观点和方法。测绘学为GIS提供各种定位数据，其理论和算法可直接用于空间数据的变换和处理。

㈡ 什么是数字化

数字化，是2020年出现的高频词。它不是一个新词，只是疫情的原因让这个词有了更大的实际意义和更广阔的推动力，远程办公，轻量服务，传统企业转型需求在这一年不断激增。

常说的数字化转型，其实是针对企事业单位的，企业以提升自身竞争力为根本目标，以数字化技术为基础，数据运维为核心，推动业务模式、运营流程、管理体系等方面数字化的战略举措。

数字化是技术手段革新在其他领域的应用，它的终极目的是促进商业模式的转型，大多数商业模式的变化都需要技术支撑，而每一次技术的变革，也催生了新的商业模式。商业模式，是对一个组织如何行使其功能的描述，是对其主要活动的提纲掣领式的概括，它定义了公司的客户、产品和服务。

触想应用

制造运营管理组件：

PMC、生产计划、计划排程、采购下单、物料齐套、库存查询、库存优化、仓位管理、盘点平账、收货上架、线边仓储、AGV配送、成品入库、订单发货、物流配送

质量管理：

品质规划、产品设计质量控制、供应商品质控制、来料品质控制、工序质量控制、成品品质控制、不合格品质、持续改善

生产管理：

工单管理、委外加工、电子SOP、 物料条码、转产管理、工装夹具、防呆防错、作业报工、工艺控制、辅料管控、人员管理、异常报警

运维管理：

设备点检、设备维修、备件管理、运行监控、故障管理、能耗监控、车辆管理、车辆出入、调度管理、人员出入、门禁管理、考勤管理、人事管理

数字化是一个庞大的工程，国内工厂数字化走在了最前端，复杂的生产流程和效益集约是推动数字化发展的动因，工厂数字化直观表现是软件与硬件集成，内核仍然是现代化先进的生产管理经验，制定标准，掌控每一个环节，每个环节都一目了然，一切有序进行。

㈢ 数字化转型有哪些基础策略

数字化转型的六大策略：

第六，选择合适的技术、平台及合作伙伴。已经有很多公司讲，它的全球视野、创新能力、技术实力、技术能力。

㈣ 数字化转型分析有哪些思路

数字化转型分析可以往流程管理方面分析，流程管理是数字化转型很重要的一部分，在数字化转型发挥很大作用，流程管理需要借助工具，比如BPM平台，通过BPM平台来进行流程管理，辅助管理者进行决策。
现在市面上的BPM平台有广州天翎，宏天，普元等，各有各的特点，广州天翎就是十几年的老牌厂商，客户都是一些非标需求的集团用户，中建，无限极这种的，技术这种是依靠沉淀的，选老牌厂商应该是不会错的
其他两家厂商也不错，但是没有太多经典的大型案例，所以选择的时候还是得谨慎
还有一些选型标准也是业内人公认的，比如十五年以上的技术经验，还有有相关的案例，这些一筛下来，符合的就是天翎了，而且这个企业自己也在进行数字化转型，也做得有声有色

㈤ 数字化技术有哪些

数字化，是指将任何连续变化的输入如图画的线条或声音信号转化为一串分离的单元，在计算机中用0和1表示。通常用模数转换器执行这个转换。
中文名
数字化
外文名
digitalization
转换
模数转换器执行这个转换
表示
在计算机中用0和1表示
当今时代
信息化时代
快速
导航
基础

优缺点
含义
数字化，即是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。
基础
当今时代是[1] 信息化时代，而信息的数字化也越来越为研究人员所重视。早在40年代，香农证明了采样定理，即在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数。就实质而言，采样定理为数字化技术奠定了重要基础。

优缺点
优点
1、数字信号与模拟信号相比，前者是加工信号。加工信号对于有杂波和易产生失真的外部环境和电路条件来说，具有较好的稳定性。可以说，数字信号适用于易产生杂波和波形失真的录像机及远距离传送使用。数字信号传送具有稳定性好、可靠性高的优点。
2、数字信号需要使用集成电路(IC)和大规模集成电路(ISI)[2] ，而且计算机易于处理数字信号。数字信号还适用于数字特技和图像处理。
3、数字信号处理电路简单。它没有模拟电路里的各种调整，因而电路工作稳定、技术人员能够从日常的调整工作中解放出来。例如，在模拟摄像机里，需要使用100个以上的可变电阻。在有些地方调整这些可变电阻的同时，还需要调整摄像机的摄像特性。各种调整彼此之间又相互有微妙的影响，需要反复进行调整，才能够使摄像机接近于完善的工作状态。在电视广播设备里，摄像机还算是较小的电子设备。如果摄像机100%的数字化，就可以不需要调整了。对厂家来说，降低了摄像机的成本费用。对电视台来说，不需要熟练的工程师，还缩短了节目制作时间。
4、数字信号易于进行压缩。这一点对于数字化摄像机来说，是主要的优点。
缺点
1、数字信号本身与模拟信号相比，确实受外部杂波的影响较小，但是它对被变换成数字信号的模拟信号本身的杂波却无法识别。因此，将模拟信号变换成数字信号所使用的模/数(A/D)变换器是无法辨别图像信号和杂波的。
2、由于数字化处理会造成图像质量、声音质量的损伤。换句话说，经过模拟→数字→模拟的处理，多少会使图像质量、声音质量有所降低。严格地说，从数字信号恢复到模拟信号，将其与原来的模拟信号相比，不可避免地会受到损伤。这一点与下面的缺点有着密切的联系。
3、模拟信号数字化以后的信息量会爆炸性地膨胀。为了将带宽为(f)的模拟信号数字化，必须使用约为(2f+α)的频率进行取样，而且图像信号必须使用8比特(比特就是单位脉冲信号)量化。
具体地说，如果图像信号的带宽是5MHz，至少需要取样13×106至14×106次(13M至14M次)，而且需要使用8比特来表示数字化的信号。因此，数字信号的总数约为每秒1亿比特(100M比特)。且不说这是一个天文数字，就其容量而言，对集成电路来说，也是难于处理的。
因此，这个问题已经不是数字化本身的问题了。不过，为了提高数字化图像质量，还需要进一步增加信息量。这就是数字化技术需要解决的难题，同时也是数字信号的基本问题。

㈥ 图像数字化的过程包括那几个步骤

图像数字化过程 要在计算机中处理图像，必须先把真实的图像（照片、画报、图书、图纸等）通过数字化转变成计算机能够接受的显示和存储格式，然后再用计算机进行分析处理。图像的数字化过程主要分采样、量化与编码三个步骤。1．采样
采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。一副图像就被采样成有限个像素点构成的集合。例如：一副640*480分辨率的图像，表示这幅图像是由640*480＝307200个像素点组成。
如图2-2-15所示，左图是要采样的物体，右图是采样后的图像，每个小格即为一个像素点。采样频率是指一秒钟内采样的次数，它反映了采样点之间的间隔大小。采样频率越高，得到的图像样本越逼真，图像的质量越高，但要求的存储量也越大。
在进行采样时，采样点间隔大小的选取很重要，它决定了采样后的图像能真实地反映原图像的程度。一般来说，原图像中的画面越复杂，色彩越丰富，则采样间隔应越小。由于二维图像的采样是一维的推广，根据信号的采样定理，要从取样样本中精确地复原图像，可得到图像采样的奈奎斯特（Nyquist）定理：图像采样的频率必须大于或等于源图像最高频率分量的两倍。2．量化
量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。
例如：如果以4位存储一个点，就表示图像只能有16种颜色；若采用16位存储一个点，则有216＝65536种颜色。所以，量化位数越来越大，表示图像可以拥有更多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。但是，也会占用更大的存储空间。两者的基本问题都是视觉效果和存储空间的取舍。
假设有一幅黑白灰度的照片，因为它在水平于垂直方向上的灰度变化都是连续的，都可认为有无数个像素，而且任一点上灰度的取值都是从黑到白可以有无限个可能值。通过沿水平和垂直方向的等间隔采样可将这幅模拟图像分解为近似的有限个像素，每个像素的取值代表该像素的灰度（亮度）。对灰度进行量化，使其取值变为有限个可能值。
经过这样采样和量化得到的一幅空间上表现为离散分布的有限个像素，灰度取值上表现为有限个离散的可能值的图像称为数字图像。只要水平和垂直方向采样点数足够多，量化比特数足够大，数字图像的质量就比原始模拟图像毫不逊色。
在量化时所确定的离散取值个数称为量化级数。为表示量化的色彩值（或亮度值）所需的二进制位数称为量化字长，一般可用8位、16位、24位或更高的量化字长来表示图像的颜色；量化字长越大，则越能真实第反映原有的图像的颜色，但得到的数字图像的容量也越大。
例如：图2-2-16，沿线段AB（左图）的连续图像灰度值的曲线（右图），取白色值最大，黑色值最小。 先采样：沿线段AB等间隔进行采样，取样值在灰度值上是连续分布的，如图2-2-17左图；
再量化：连续的灰度值再进行数字化（8个级别的灰度级标尺），如图2-2-17右图。 3．压缩编码数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩其信息量。在一定意义上讲，编码压缩技术是实现图像传输与储存的关键。
目前已有许多成熟的编码算法应用于图像压缩。常见的有图像的预测编码、变换编码、分形编码、小波变换图像压缩编码等。
当需要对所传输或存储的图像信息进行高比率压缩时，必须采取复杂的图像编码技术。但是，如果没有一个共同的标准做基础，不同系统间不能兼容，除非每一编码方法的各个细节完全相同，否则各系统间的连接十分困难。
为了使图像压缩标准化，20世纪90年代后，国际电信联盟(ITU)、国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC今年来已经制定并继续制定一系列静止和活动图像编码的国际标准，现已批准的标准主要有JPEG标准、MPEG标准、H.261等。这些标准和建议是在相应领域工作的各国专家合作研究的成果和经验的总结。这些国际标准的出现也使图像编码尤其使视频图像编码压缩技术得到了飞速发展。目前，按照这些标准做的硬件、软件产品和专用集成电路已经在市场上大量涌现（如图像扫描仪、数码相机、数码摄录像机等），这对现代图像通信的迅速发展和开拓图像编码新的应用领域发挥了重要作用。

㈦ 四川省地质资料图文数字化的应用研究

翟树红 蒋海英 张爱群

(四川省国土资源资料馆)

摘要 地质资料是地勘工作成果的集中体现，是国家的重要财富。地质资料图文数字化大大提高了馆藏地质资料的数字化程度，方便了对馆藏地质资料的管理和应用。四川省国土资源资料馆已全面完成馆藏成果纸质资料的数字化工作，并向社会提供利用和服务，为实现地质资料信息共享奠定了坚实的基础。

关键词 地质资料 图文数字化 应用研究

地质资料图文数字化是通过扫描的方法把以纸介质为载体的图文地质资料由模拟信息转变为数字信息，并按一定的质量要求对电子文件进行加工和制作，然后存储在磁带、磁盘或光盘等介质上的过程。地质资料图文数字化为地质资料的利用提供了基础保障。

1 地质资料数字化工作背景

地质资料广泛应用于地球科学研究、矿产资源勘查开发、国防建设、基础建设、城乡建设、环境保护、防灾减灾等国民经济建设和社会发展的各个方面。但一直以来，这些宝贵的资料一直是以纸介质保存的，一方面，由于纸介质的老化和使用过程中的磨损，部分资料已处于必须抢救的地步，对长期积累和保管、利用工作受到了严重威胁；另一方面，由于纸介质上的信息与计算机处于隔离状态，无法用计算机技术对其分析利用，严重制约了基础研究工作和综合利用的效率，也无法有效开展全方位的信息社会化服务。

中央和国土资源部对地质资料信息扩大利用范围，提高共享程度非常重视，国土资源部多次下文要求开展此项工作(表1)。

表1 国土资源部关于地质资料信息化建设的文件

2 四川省地质资料数字化工作概况

四川省矿产丰富，省国土资源资料馆是全国各省级地质馆藏机构中馆藏地质资料数量最多的省级地质资料馆。截至2014年6月底，资料馆馆藏成果地质资料共19900种，涵盖了地矿、石油、煤炭、冶金、有色、建材、核工业等部门60多年来积累的地质工作成果。

2008年起，四川省国土资源资料馆加快了地质资料图文数字化建设工作。目前，资料馆已全面完成馆藏的区调类、矿产勘查类、水工环类、物化遥类等成果地质资料的数字化工作。截至2014年6月底，馆藏数字化成果地质资料18213种，总数据量达2098.7GB，海量的数字化成果地质资料为开展社会化网络化信息服务提供了数据基础保障。

3 四川省地质资料数字化成果的应用

3.1 管理更加方便

四川省国土资源资料馆馆藏成果地质资料已达到19900种。通过多年的努力，已全部完成馆藏成果地质资料的数字化工作，建立了“图文地质资料数据库”，在全国馆统一下发的“地质资料管理信息系统”基础上建立了适合资料馆实际情况的地质资料管理信息系统。

地质资料的图文数字化工作，彻底改变了几十年以来传统的手工检索方式，将资料管理人员从繁重的体力劳动中解放出来，大大提高了工作效率，简化了复杂的查找过程。同时，减少了纸质资料的翻阅查找，有效保护了纸质地质资料的原件，有利于地质资料的长期保存。

3.2 提高了地质资料的共享程度

网络为地质资料数字化利用提供了平台，使得地质资料的利用能够突破时空边界，用户能够在任何时间任何地点检索和利用平台上共享的非涉密地质资料。有效改善地质资料数据的服务环境，解决了传统的地质资料利用封锁局面，扩大利用范围，提高地质资料的共享程度。

四川省国土资源资料馆主要通过局域网和互联网提供地质资料的利用。依托“地质资料管理信息系统”为到馆用户提供已申请的地质资料在线阅读和利用。依托“四川省国土资源资料馆”门户网站提供地质资料目录查询。依托“地质资料共享服务平台”为用户提供非涉密地质资料的查阅和在线浏览、下载。截至2014年6月底，资料馆提供查询的非涉密目录已有19769条，共上传375份非涉密成果数据提供利用。

3.3 拓展了服务范围

四川省国土资源资料馆地质资料图文数字化成果从2010年开始正式提供利用服务，服务对象涉及地矿、冶金、煤田、核工业、科研院所、企事业等单位，这些数字化成果数据主要服务于四川省矿产资源利用现状调查、区域地质矿产调查、馆藏可移动文物、矿产资源潜力评价、储量核实、灾后重建、重大工程、民生项目、基础项目及商业项目等工作(表2)。

表2 地质资料图文数字化主要应用项目

续表

在四川省矿产资源利用现状调查工作中，为项目工作提供了大量的地质资料数字化数据。仅2010～2011年就接待四川省矿产资源利用现状调查项目承担单位42个，查阅各类地质资料1695人次、4562份次、110585件次；提供地质资料电子文件拷贝数据89481个。海量的数据提供了基础数据保障，为各单位地质工作奠定了数据基础，为工作单位缩短工作周期、提高成果质量起到了重要作用。

为重大工程选址及民生工程服务中，为建设项目提供了所在区域内的矿产资源分布情况等地质资料，为项目调整选址、避免压覆矿产资源等地质调查评估工作起到了较大的作用，为国家节约了上亿元的地质勘查费用，产生了巨大的社会经济效益，避免或减少了压覆重要矿产资源，提高了矿产资源保障能力，有效地保障了工程建设项目的正常进行。

4 问题及建议

4.1 数字化成果数据的管理

资料馆数字化成果数据主要以光盘和硬盘的形式备份，备份存储的方式显得比较单一，随着数据量的逐年增大，这种存储状况既不利于数据的长期保存，也不利于提供服务，需要尽快改变局面。

资料馆仅建立了关于地质资料数字化目录的一个Excel表，缺少对地质资料数字化的具体情况的描述和管理。针对成果地质资料数字化成果数据的管理，还需建立一套科学的数据存储管理系统。

4.2 老资料数字化成果质量较差

馆藏的老资料因为年限的原因，存在纸质印刷质量较差、纸张凹凸不平、字迹模糊、色彩深浅不一、折痕非常明显和不易烫平等情况，进行扫描时易发生挤压皱褶，容易出现变形、虚化模糊等现象，从而影响了扫描质量，影响到了数据成果的利用。

4.3 成果地质资料矢量数字化工作

地质资料数字化成果主要是以*.jpg的格式存在，在利用过程中存在一定的局限性。在地质资料数字化的基础上，对地质资料进行矢量数字化，改变单一的地质资料利用形式，提供更加丰富多彩的地质资料产品。

5 小结

地质资料图文数字化改变了四川省国土资源资料馆地质资料的管理和服务方式，管理能力逐步提升，资料利用率大大提高，海量的基础数据，使得四川省地质资料管理和服务水平日益提高。

㈧ 实物地质资料岩石薄片的数字化方式及利用

苏桂芬冯俊岭刘晓文

（国土资源实物地质资料中心三河065201）

摘要通过对实物地质资料岩石薄片的生产过程、保存利用现状的简介，指出了开展岩石薄片显微图像数字化的意义及必要性；着重论述了岩石薄片数字化的常用方法，并对岩石薄片全面数字化工作方式、岩石薄片数字化的三维重建进行探讨。图像采集后形成岩石薄片显微图像数据管理，其成果产品可服务于地质及相关行业生产、研究和大专院校教学、地学科普等。

关键词实物地质资料岩石薄片数字化方式显微图像数据管理利用

岩石薄片作为实物地质资料的一部分，与其他原始地质资料一样，是客观的、唯一的、不可复制的。是反映全国各地区地质现象或重要矿产地质特征等的地质成果基础，信息内涵丰富、覆盖面宽，具有重要的保管意义和开发利用价值。岩石薄片数字化，是把野外作业采集的岩石手标本切制的薄片，利用偏光显微镜观察和数码摄像技术，采集显微图片，经过图像处理、整理说明，建立岩石薄片显微图像数据系统，进行数字化规范管理和科学利用。通过网络传播，实现信息共享，为地质、石油、煤田等相关行业科研生产服务，为高校教学、地学科普等，为社会公众提供实物地质资料数字化信息服务。

1 岩石薄片的产生过程、保存利用现状

岩石薄片是把岩石标本按需要的方位，用切片机切成厚0.5～0.8cm，长4～5cm、宽3cm的薄块，在磨片机上粗磨、细磨，磨平一面。进行抛光，再用水洗，并烘干，用加拿大树胶粘贴在载玻片上；然后将另一面进行研磨，先用金刚砂和水研磨，磨至0.03mm厚左右，再在盖玻片上放少量树胶，加热盖在薄片上即成。

我国原地矿部自建国到1998年底概略调查显示，光薄片已达301.2万件；1999年国土资源地质大调查以来，到2005年统计薄片也有6.2万多件；截至2009年12月15日，国家实物地质资料库房接收的青藏高原1:25万区调薄片21791件。大量的岩石薄片急须保护、利用，其存在的根本问题是显微镜下观察图像与鉴定报告是脱节的，给使用者带来诸多不便。

2 岩石薄片开展数字化的意义和必要性

岩石薄片数字化是实物资料馆藏形式的一种转换，它涉及信息管理、信息保存、信息服务和信息研究等方面的一系列变化和发展，作为实物地质信息资源建设的重要工作内容，具有重要的意义。数字化后的岩石薄片也为使用者打开了利用的方便之门。

2.1 岩石薄片数字化有利于保护实物薄片

玻璃制成的岩石薄片具有脆弱易碎、胶质时间长发黄等缺点，转换成数字文件，避免或减少用户直接使用，在胶质失效之前储存，延长实物薄片使用寿命。通过岩石薄片显微图像数字化，改变利用方式，利于实物岩石薄片储存，可以降低实物丢失的风险和损坏的几率，扩大实物薄片的利用范围。

2.2 岩石薄片数字化有利于提高实物薄片的利用率

岩石薄片数字化后，形成的岩石薄片显微图像数据系统能满足用户共享资源与及时提取资料。同一个岩石薄片，可以多个用户使用，用于不同方向研究，如区域地质调查注重的是矿物组合、结构构造、岩石定名。一个用户也可以观察多个薄片，通过在线资料浏览，不受时间和图书馆限制，在几秒钟之内来检索它们，通过内嵌资料的链接，进行对比应用。对数字化后的岩石薄片使用，扩大了实物资料的应用范围，提高实物薄片的使用效果和利用率。

2.3 岩石薄片数字化利于研究工作

薄片数字化的图片（或影像）及其说明、文本、图件等，经过编辑储存管理。利于使用者按照自己研究角度应用或科学探索，从而扩大实物薄片的利用范围。岩石薄片数字化后的影像可以支持长达几分钟的定格观察，使人们可以利用软件放大功能在屏幕上仔细地鉴别图片，这使得极小的可视资源图像（如岩石照片、矿物图形等）能被浏览开发。

2.4 岩石薄片数字化有利于科学管理

岩石薄片数字化可以提升实物地质资料的管理效率和水平，更好开展服务。把岩石薄片数字化信息存贮在磁盘或光盘等电磁介质上，提取整理编辑形成图册，如《岩浆岩典型岩石、特殊类型岩石显微图册》等，作为行业生产、科研应用、教学参辅等，也可以商业发行给社会公众；或制作成网络版放在服务器上供远程检索服务，便于开展有偿使用，提高经济效益，有利于的科学化管理和维护，创造出有经济效益和社会影响的信息产品品牌，推进岩石薄片实物资料的开发利用。

3 岩石薄片数字化方式

笔者认为岩石薄片显微图像数字化可以有3种方式，即岩石薄片图像截取采集、薄片图像全面录制和岩石薄片的三维重建。第一种是传统的岩石薄片下显微图像信息采集方式，后两种方式则为结合当前实物地质数据的信息整体数字化探索和利用软件技术开拓立体模式的尝试性设想。这里重点介绍常用的岩石薄片显微图像截取采集的工作方法。

3.1 岩石薄片数字化截取采集过程

选取岩石薄片中与鉴定报告相符、有代表性及与定名密切相关的、具有普遍意义和特有性部位，对其进行显微镜下多视域、多角度的图像采集，形成具有重要地质特征的系列数字照片，达到清晰反映矿物组合、形成期次、结构构造等鉴定特征，满足印刷出版薄片图册要求及科研、教学需求等。

3.1.1 岩石薄片鉴定报告的分析

每一个地质调查实物岩石薄片都对应有一份鉴定报告。鉴定报告是数字化采集的依据，充分研究鉴定报告所描述的显微镜下的内容，即矿物组合、含量、结构构造等相关描述信息，才能分清主次、突出重点，准确选取、正确采集。

3.1.2 岩石薄片数字化图像的选取

通过对岩石薄片鉴定报告信息的了解，对岩石薄片显微镜下所反映的图像进行观察选取：有视域大小，即高倍镜、低倍镜的选择；有光性的选择，即正交偏光、单偏光色彩的选择；还有特殊情况下如对多色性矿物或正交偏光镜下干涉色变化等进行影像录制。不同岩石类型具有各自风格，应系统化、条理化选择，准确清晰、内容丰富。

3.1.3 显微图像文字说明

把不同岩石类型薄片下所采集的不同显微图片进行编辑、整理，按照视域大小、光性选择及特殊情况截取等，进行附加矿物代号标注和地质说明、内容描述。一个岩石薄片对应有多个显微照片，各个显微图像均配有特征注解，既独具特色，又相互关联。

3.1.4 图像的综合整理

对显微照片的数据处理，是在微机上应用相关软件，进行显微照片的剪切、修编整形；对每一个显微照片进行对应编号；对系统薄片全面编排，把整理后的图像信息以数字化的形式储存集中、分类管理。

3.2 岩石薄片数字化全面录制设想

整体思路是把岩石薄片的全部内容在低倍镜、大视域下，以线或者面的连续形式，通过光学显微成像或扫描电镜图像等的方法获取岩石薄片图像，利用分析系统的常规图像分析功能，对获取的岩石切片多视场图像进行背景校正、剪切、拼接、图像说明链接等处理，形成完整的图像录制并集成储存。

每个岩石薄片作为采集对象，所反映的内容是不同的，大的方面有所在项目名称、位置、岩石类型，具体的为岩石薄片鉴定名称、岩石矿物组合、结构构造，还有矿物含量、接触关系具体描述等。通过分层归类、详略得当，全面反映实物资料富含地质信息，以便于满足不同用户检索信息的需求。

3.3 岩石薄片数字化岩石图像的三维重建尝试

在岩石薄片二维图像基础上，利用二维图像的特征信息重建三维结构，提供直观的视觉信息。通过虚拟现实技术，将岩石薄片下矿物三维图像真实地展现出来，使使用者能够从各种方位、各个层面以及各种旋转角度观察三维结构。为普查勘探与开发、地质找矿等提供更研究模拟实物基础；为分析研究岩石的微观结构提供了有效、简便、经济的方法；为高校教学、科普教育提供特色服务产品。

4 岩石薄片数字化利用

4.1 快速查询与检索的基础

根据用户检索的习惯和检索的内容，设置多个检索点，编制诸如地区卡、专业卡、岩性卡等多种组织形式，并将相同内容的查询卡片按不同的组织形式分别放在不同的系列之中。建立卡片查询体系，使用户能够快速查询与检索。

从信息组织方式上不仅有上述传统的固定分类组合，还采取按问题分层次动态分类组合与固定组合相结合的方式。例如，通过客户信息需求和搜寻行为的分析，可以编制如“全国变质岩岩性资料索引”、“青藏高原1:25万革吉幅系列剖面岩石索引”等不同层次、不同级别的实物岩石资料检索，不同的岩石配有相应的数字化图片及说明。需要指出的是，所编制的信息集成，不会改变原有实物资料的排架和信息，如所保管的西藏110幅区域地质调查资料，按图幅分剖面储存在实物地质资料库固定货位上，根据采集的信息利用计算机技术编制西藏物玛地区系列岩石资料，用户就可以了解物玛地区工作过的图幅、岩性种类、剖面数量、岩石特征及图片等情况，同时也可找到这些岩石薄片的存放位置。

4.2 避免重复工作，为地矿工作服务

实物岩石薄片资料赋载了大量的原始信息。作为地质成果的一部分，对实物岩石薄片数字化资料进行编研，是开发利用实物地质资料信息的重要手段。

在编研所形成的地区或图幅相关的岩石薄片显微图册中，为地质技术人员了解地区工作程度服务。通过对图像认识和说明了解，具体认识岩性特征及分布等，就可以不再重复取样，减少不必要的制作浪费；为专家学者研究某个地质事件、某项地质活动等提供第一手资料，从中取得新的重要发现或重大突破，从而为地质勘查和科学研究提供基础依据，避免重复工作，提高工作效率和工作水平。

4.3 特色编研，促进地质市场和地质工作发展

在选择有代表性的地区地质现象、系统剖面和重要矿山时，根据地质理论及实际资料，广泛查阅资料，收集补充完善地区、矿床（区）内地层、构造、成因等，逐步提高对区域或矿区地质、矿产等情况认识，进行编研。

还可以按照代表地质科学理论、反映中国地质条件与突出特点、显示中国地矿工作重要成果等方向，利用或收集馆藏实物薄片，进行广泛了解、深入研究综合系统阐述。采集岩石薄片数据，配合显微结构构造等特色，图文并茂地整理出来，使实物薄片灵动起来，提供给基础地质、农业地质、医学地质、环境地质、专题成果调查评价等领域作为参考，为地质工作发展和地质市场服务。

4.4 为辅助教学服务，达到知识传承的目的

地质实验教学的重点之一，是显微镜下各类岩石薄片的鉴定认识。实物薄片资料可以系统编辑，如三大岩系岩石结构构造、不同种属矿物组合总结等，作为显微示教系统的一部分，在数码透反射偏光显微镜下将显微图像从镜下解放出来，使师生共用图像，在岩矿教学中起到直观的作用，加强高校学生的实践能力培养。

4.5 科学开发，为培养青少年地学兴趣和社会公众服务

从趣味性出发，对显微镜下一些象形的组构、微构造组合等，经过筛选、整理，以欣赏角度，例如鸟眼构造、草莓结构、书斜式构造等，编研出一套有科学价值的显微岩画。作为地质科普教育中精神副食品，把专业知识形象化、卡通化，广开思路、旁征博引，增强青少年的兴趣，提高他们主动学习的积极性，培养其对地学爱好。

在地质公园中结合当地山容水貌，配以生动的岩石、矿物的显微特征图像，使人们在畅游之余，了解地学岩石显微常识。

㈨ 实物地质资料数字化研究的意义与可行性

实物地质资料是国家投入巨资进行地质勘查和地质科学研究过程中所取得的有关地球科学的最直接的信息载体，是地质工作档案资料的组成部分，具有重要的保存和利用价值。管理和利用好这些宝贵资源，对于促进地质科学研究的进展，提高工作效率，减少地勘投资风险和重复投入，促进地质事业与经济的可持续发展有着重要作用。

从管理层面上，对实物地质资料的管理包括两个方面：一方面是对实物地质资料实体的管理，即对岩（矿）心、各类标本以及相关资料等的管理，属于档案资料管理的范畴；另一方面是对实物所包含的地学信息的管理，即对实物所包含的信息内容的管理，属于信息管理的范畴。

实物地质资料中心作为全国实物地质资料管理机构和国际一流的实物地质资料保管单位，全面收集管理（对实体而言）具有国家级的实物地质资料是单位赖以存在的基础，而更能反映单位实力和发展潜力的是对实物所包含信息的管理。

实物地质资料数字化，是实物地质资料信息管理的重要环节，它包含了对实物信息的采集、识别、传递、储存、处理、可视化等过程。实物地质资料数字化研究，就是对上述各过程中所采取的技术方法和措施以及数字化工作流程的研究。

一、实物地质资料数字化及其研究的必要性

现代科学技术特别是信息技术（IT）迅猛发展，计算机技术、网络技术、图像处理技术、虚拟现实技术、仿真技术的应用逐渐普及，数字化、信息化、网络化已是21世纪我国现代化建设的主题。

作为“数字地球”概念提出的标志，1998年，美国副总统戈尔发表了“数字地球——认识21世纪我们这颗星球”的演讲，提出了实施“数字地球”的目的、意义和建造“数字地球”的六项关键技术，即计算机科学、大规模存储、卫星图像、宽带网络、互操作性和元数据。

所谓“数字地球”，就是在全球范围内建立一个以空间位置为主线，将信息组织起来的复杂系统，即按地理坐标整理并构造一个全球的信息模型，描述地球上每一点的全部信息（既包括地貌和深部组成的自然信息，也包括与该点有关的政治、经济、军事、人文及历史等信息），按地理位置组织、储存起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使每一个人都可以快速、准确、充分和完整地了解及利用地球上各方面的信息。

国土资源调查、评价、管理、规划、开发与利用等各个环节，都涉及海量数据资料的采集、管理、处理与决策。利用现代信息技术，来实现国土资源信息的采集、传输、存储、处理和服务的数字化、网络化、可视化和智能化，全面提升国土资源工作的效率，实时地为政府决策和社会应用提供信息服务是充分利用信息资源的迫切需要。为此，新一轮国土资源大调查纲要提出了“数字国土”的概念，要求在2010年之前完成中国陆地和海域国土资源调查资料的信息化和网络化，进入国家“数字地球”信息网络。这是对“数字地球”和“数字中国”战略计划的响应。

“数字地球”从大的方面可以分为三个层次，即全球层、区域层和国家层。现在我国实施的“数字国土”工程，属于国家层。具体来讲，“数字地球”包含各类专业层。测绘数据是基础层，国土资源数据是核心，国土资源数字化是“数字国土”的重要组成部分。

目前，国家测绘局已经建成了1∶100万和1∶25万基础地理数据库；国土资源部信息中心全面进行了地质资料的数字化研究，完成了全国大部分地区基础地质图件和重要地质报告的数字化工作；其他各部门也在建立各类专题数据库。

实物地质资料是指以岩心、标本、岩屑、化石、样品等实物为载体的地质资料，包含地球组成的重要信息，是“数字地球”和“数字国土”必不可少的信息资源。将实物地质资料纳入“数字国土”工程，前提是将实物地质资料进行数字化处理。

实物地质资料所载负的信息包括两种：一种是其自然形态数据，一种是其化学组成数据。自然形态数据又包括用文字或图表表示的描述性数据和用数字化设备采集的数字数据以及由此反映的图像数据。

实物地质资料的数字化，实质上就是利用现代科学技术和手段，将上述两种信息按一定的标准和格式，转化为数字形式，储存于计算机中，并在相应软件支持下，对其检索和利用。

实物地质资料的数字化，有以下几方面的用途。

1.为“数字国土”提供基础数据

实物地质资料是“数字国土”必不可少的信息资源，要了解地球的组成和某地的资源信息以及经济条件，实物信息是最直接的、最基础的。数字化的实物地质资料数据可以直接被“数字国土”系统所利用，成为其重要的信息资源。

2.充分发挥实物地质资料的价值

与其他地质资料不同，实物地质资料具有原始性、惟一性和不可复制的特点。因而，对其实体的直接观察受到很大局限。不同的人和组织不可能同时拥有两块完全一样的实物，对其进行观察、研究和分析，更不可能多人同时占有同一块实物对其研究。而实物地质资料通过数字化处理，利用信息网络，观察者可以在任何地区和任何时间，对其进行观察和分析，结合虚拟现实技术，可以取得身临其境的视觉效果。

3.对实物地质资料起到保护作用

实物地质资料是国家花费巨资获得的宝贵资源，一些样品非常珍贵、稀缺，因而必须对它们加强保护。以往人们对实物地质资料的利用，必须将实物从库房取出，才能对其进行观察、照相、取样等。这势必对实物产生破坏。实物地质资料数字化后，根据研究需要，人们可以通过计算机对实物进行间接观察，即观察已储存在计算机中的实物三维图像，并通过人机交互操作，实现旋转、放大等，对热点部分仔细观察。同时，根据需要，可将实物整体或某一侧面的图像进行下载或打印。

4.便于学术交流

纸质的学术材料，便于携带分发，给学术交流带来了方便。而实物地质资料，比较笨重，不便携带，尤其是整个钻孔或剖面的大量实物，搬运和携带更是困难。在这种情况下，通常是研究者将自己对样品的研究，用文字或图表以及照片形式表达出来，供其他人阅读。由于人们对客观世界的认识存在着不同的感受能力、不同的理解能力和不同的目的性，从同一实物中获取的信息必定各不相同，即实得信息量因人而异。所以有时不得不采取开现场会的形式，进行现场观察。这些给学术交流带来了很大不便。实物数字化，采用现代科学技术，可以从不同角度，全面准确地采集实物的信息，并可方便地储存在大容量光盘中，在软件和设备支撑下，可以再现实物地质资料的固有特征。通过人机交互操作，可以按个人习惯对实物进行观察研究，根据自己的需要和能力，完成对实物的认识。

5.实现远程观察和远程专家会诊

数字化的实物，在网上发布，将给研究者带来很大方便。例如，我国大陆科学钻探取得的岩心，如果采用数字化处理，在大陆科学钻探网上发布，就可供全国乃至全世界的科学家对其观察和研究，实现信息共享，而不必非到东海钻探基地不可。对于某些急需研究确认的样品，可邀请多位专家，在网上观察、研究，结合分析数据，做出判断，发表各自的见解，实现远程专家会诊。

二、实物地质资料数字化研究的可行性

实物地质资料数字化的研究有以下几个有利条件。

1.三维数字化设备已研制成功

随着各行业对于三维彩色信息数字化的需求日益迫切，三维扫描、摄像等技术应运而生。他们能快速地将真实世界的立体彩色信息转换为计算机可以直接处理的数字信号，为实物数字化提供了一种手段。

20世纪80年代，Cyberware公司研制出了可用于人头部扫描的三维扫描仪；我国华中理工大学经过两年的努力，研制成功了我国第一台三维激光彩色扫描系统。

2.三维数字化装置已经广泛应用

作为一种新技术，三维数字化装置已经广泛应用于影视特技制作、虚拟现实、文物保护、产品设计、广告宣传等诸多领域，并取得了很好的效果。如在文物保护方面，使用三维数字化装置，对文物进行数字化处理，已经得到了形象逼真的三维彩色图像。

3.虚拟现实技术（VR）和虚拟现实模型语言（VRML）得到广泛应用

虚拟现实技术是计算机模拟的三维环境，用户走进这个环境（用鼠标控制您的浏览方向）并操纵场景中的对象，实现虚拟场景中人机实时的“可交互性”。虚拟现实技术开辟了人类交流的新领域。

虚拟现实模型语言，是为了解决虚拟现实与WWW的接口问题而创建的，是为了在INTERNET上实现三维图形可视化，它是用于INTERNET上描述三维交互式虚拟场景的独立于平台的开放式语言。

在工业设计中，设计者可以形象逼真地对设计对象进行三维观察，并通过人机交互，对设计进行修改完善。

在医学领域，利用VRML实现三维结构信息可视化，查看人体三维解剖图像，研究细胞三维结构。

在石油勘探领域，美国TEXACO公司，利用SGI超级图形系统，建造了一个三维可视化中心。石油天然气科学家能利用逼真的三维环境，实现与地层数据的交互、分析和模拟石油开采过程。

4.实物地质资料中心技术人员信息技术水平普遍提高

在国家和地调局的支持下，依托《地质调查资料成果与信息社会化服务系统建设》项目，实物地质资料中心计算机及信息技术设备不断更新，中心领导和技术人员通过自学、培训等各种途径，计算机应用水平和软件开发能力得到很大提高，适应了实物地质资料管理工作和地质科研对信息技术的要求。尤其是部分技术人员多年来一直从事计算机网络和数据库建设工作，已具备软件开发的经验，具有独立进行科学实验的经历和丰富的专业知识以及良好的科学研究素质。

三、实物地质资料数字化研究的前景

1.实物地质资料数字化研究的基本任务

（1）开展实物地质资料数字化的技术和设备调研，了解国内外技术现状，综合分析各类设备和软件的优缺点，引进一套适合实物地质资料中心实物数字化的先进设备；

（2）研究出一套实物地质资料数字化的技术方法；

（3）开发出一套实物数字化和可视化系统；

（4）形成实物地质资料数字化生产能力。

2.实物地质资料数字化研究的目标

实物地质资料数字化研究的总体目标是，通过三年左右的广泛调研、认真实验、深入研究工作，确定实物地质资料中心实物数字化的方法，建立实物地质资料可视化系统，提高实物地质资料的管理和服务水平，为将实物地质资料中心建成国际一流的实物地质资料管理和服务单位奠定基础。

3.应用前景

数字化研究将为实物地质资料数字化大规模开展提供先进的数字化设备和数字化技术，为库藏实物数字化奠定基础。实现实物数字化后，作为实物的重要信息，在建成的国土资源部实物地质资料中心网站上发布，利用网络系统，客户可直接在资料目录、文件目录、实体信息等各层次的信息中查询和浏览。

㈩ 文字资料数字化

一、文字资料数字化原则

现存的航空物探资料是中心开展航空物探50年来勘查和科研成果的积累，真实记录了中心航空物探技术进步和发展历程，反映了航空物探在地质找矿等方面的先行作用和突出贡献。为实现航空物探资料的信息化管理和永久利用，扩大航空物探服务领域，航空物探文字资料数字化和信息化原则是“尊重历史，忠实原着，保持原貌，统一要求，加强监控，确保质量”。

二、文字资料数字化流程

航空物探资料文字资料数字化是把航空物探勘查和科研项目纸质文字资料录入成电子文档，同时把手写、油印的文字资料扫描成图像格式保存，并编写项目成果简介（图8-5）。

图8-5 文字资料数字化流程图

三、文字资料数字化方法

文字资料数字化实质是对中心现存的航空物探勘查和科研成果报告采用扫描识别和人工录入两种方法输入计算机中，并按航空物探信息系统规定的格式和版式重新编辑，形成Word文档（DOC格式）和Adobe Acrobat文档（PDF格式）以满足入库要求。

（一）文字资料介质质量分类

为采取合理的数字化方法进行文字资料数字化，通过对中心库存的文字资料进行较详细的调查，按纸质资料介质质量好坏、字迹和插图清晰程度等将639份勘查和科研成果文字资料（报告）划分为较差、中等、较好、良好4类（表8-4）。其中，1973年前资料均较差，较差和中等质量的资料都出现在20世纪80年代中期以前。20世纪80年代中期以后的项目资料质量均属较好和良好。

表8-4 文字资料介质质量分类统计表

（二）文字资料数字化方法

以资料分类为基础，根据文字资料数字化原则，确定了文字资料数字化具体方法。

1.人工录入法

由于较差和中等类资料多数是手写、复写或油印本，少数是铅印本；存放时间长，几经辗转搬迁，破损严重，字迹模糊；无法采用扫描、识别方法输入，只能人工录入。对录入工作提出了具体要求，以保证人工录入质量。

2.扫描识别输入法

较好和良好类资料都是正规铅印或Word文档（DOC格式）印刷出版，字迹清晰，可用扫描识别方法予以输入，与人工录入方法相比效率较高。

人工录入、编辑航空物探勘查项目文字报告608份，约2739.6751万字；人工录入、编辑航空物探科研项目文字306份，约839.0241万字。

为了保证中心资料获得长久保存，同时对已人工录入的全部较差和中等类617份约9719页的文字资料（其中，勘查115份，约3240页；科研502份，约6479页）进行了扫描输入，以PDF格式直接刻制光盘保存。

四、校对和检查

文字资料由人工录入或扫描识别，经自检形成的Word电子文档全部校样必须通过二校和部分三校或抽检，才能进入编辑排版，最终生成统一的DOC格式的Word文档。

由于历史原因，在早期原稿（包括文字和插图）中存在着其他一些错误或不规范等现象。在保持原稿真实性的前提下，尽可能地在校样中对问题予以纠正和变通处理，有些则因本身遗漏或模糊无法弥补，留下空缺。按原文字资料所附的勘误表对文字逐一进行了更正，原有勘误表基本已失去存在意义了。

五、插图扫描矢量化

使用MapGIS软件对原文字报告中的测区示意图、剖面图、地质解释图等1260幅插图按照原插图进行矢量化，原插图比例尺使用数字比例尺表示的换算成线性比例尺，单剖面图加上剖面比例尺，统一了地质图中的地质符号等，提高文字报告的插图质量（图8-6）。

六、编辑排版

除勘查项目与科研项目文字报告在内容上客观存在的不同外，既使是同一类报告在报告内容、排版编辑上也都有较大的差别。这是航空物探技术进步必然的反映，也与以往文字资料缺乏统一标准和要求有关。在本次文字资料数字化过程中，根据项目统一要求，便于计算机管理和服务，在保持报告内容不变的前提下，将所有录入的文字成果报告采用Word编辑排版软件按规定的编辑模版自动生成目录，并在报告封面等形式上力求做到统一（校样最终稿与原稿在报告封面、目录级别、插图和页码位置等方面都存在着差别，但报告内容没有改变）。按此要求完成了799份约47645页文字资料的排版工作，并把文字资料格式由DOC格式转换为PDF格式。

图8-6a 矢量化前的插图

图8-6b 矢量化后插图

七、项目简介编写

为了使用户不阅读项目成果报告全文，能够快速地了解该项目概貌，获得该成果报告的主要内容和信息，按照航空物探信息系统建库要求，编写了航空物探勘查和科研项目简介455份，约28万字。其中，航空物探勘查成果报告423份，约26万字；科研成果报告32份，约2万字。以浓缩的形式概括项目成果的主要内容，包括工作方法或研究方法、质量评价，取得的主要成果和最终结论。