智能地质编图关键技术创新实现地质编图模式根本性变革

 为了提高地质编图自动化、智能化程度，实现快速、高效开展数据更新与地质图件编制，自然资源部中国地质调查局发展研究中心李仰春等研究团队开展了智能地质编图技术研究与探索，研发了计算机辅助“智能地质编图系统（智绘地质iMapower）”，并进行了卓有成效的试点示范与推广应用，智能地质编图技术取得突破性进展，处于世界领先水平。

    1.创新“空间数据＋专家知识＋智能算法”的智能地质编图技术。“智能地质编图系统”创新性将地质图综合、专家知识、GIS技术、数据库技术、编图规范、智能算法、流程处理等有机融合，通过跨学科信息集成与多元、多尺度地质数据挖掘，首次提出并实现智能地质编图原理、模型与技术方法。该系统包括MapGIS中文版和ArcGIS中英文版，包含数据管理、地质图综合、质量控制3个子系统；MapGIS中文版实现21类功能、216个功能模块，ArcGIS中英文版实现11类功能、152个功能模块。

  该技术推动了地质编图模式的根本转变，在技术引领方面发挥了重要作用。有关院士和专家认为：智能地质编图关键技术研发与应用开启了地质编图工作新时代，极大促进了行业技术进步，对地质编图具有里程碑意义。通过国际交流与信息检索，国际上还未有同类产品，中国智能化地质编图技术已领跑世界。

    2.智能地质编图系统攻克了一批地质图自动综合关键技术和世界性难题，实现数字编图向智能编图的跨越。智能地质编图技术整个过程“由库到库、以库建库”，实现多源数据融合处理、专家知识库交互式自构建、地质体综合、图形规范整饰、质量控制、图库一体成果输出等过程的自动化、智能化，最终形成“库图一体”成果，攻克了地质要素自动综合关键技术，解决一批地质图综合的世界性难题：①地质体自动归并简化与压盖关系智能识别；②小地质体智能筛选分类与“一键式”删除或夸大；③地质要素自动分类提取与表达；④断层与界线自动转换，密集断层、产状智能筛选识别与连接；⑤地质代号智能学习、识别与标注；⑥属性自动继承、综合与更新；⑦颜色自动匹配、渲染与表达；⑧图件信息智能提取、统计与说明书生成；⑨库图一体成果等。

    3.构建了智能地质编图专家知识体系和技术体系。通过建立地质数据模型、编图关系智能识别模型、编图规则智能判别模型、图示图例自动表达模型，支撑计算机自主知识学习，对岩石、地层、构造等地质要素及其复杂关系智能识别与应用，实现人机交互式专家知识库自动构建，以及开放式管理、维护和应用，从而建立了基于知识驱动、规则判断、模型控制、智能算法的专家知识体系，在此基础上构建了基于“地质数据+专家知识+人工智能”为核心的智能编图技术体系。

    4.建立了智能高效的智能地质编图工作流程。模拟专家编图思维，通过流程化功能模块研发，打通不同数据载入、预处理、知识库加载、地质要素综合、渲染输出等技术通道，“数据流”和“知识流”贯穿编图全流程，控制数据、知识的分析、决策和处理，自动完成地质图件快速编制，最终形成“库图一体”成果，建立了智能高效地质编图工作流程，实现多元、多尺度海量数据图件的快速编制。经不同领域、多尺度编图实践，证明智能地质编图技术的科学性，提高地质编图工作效率50%-80%。

图2  智能地质编图系统流程化操作示意图

    5.初步实现基于WebGIS的“地质云”上多线程运行、多用户使用及专家知识库的自构建和管理，大大提升了地质数据服务能力和应用领域。智能地质编图系统打造了由线下到线上、从单机到云平台、从静态地质图空间数据库到动态成果图数据库，支持跨尺度空间数据和服务融合。云用户端不须安装软件，不须购买授权，便可以使用“云桌面”的硬件资源、软件资源和数据资源，借助“云端”享用智能地质编图系统开展“一站式”编图。

    6.智能地质编图技术得到广泛应用，国内外影响力逐步增强。编制了全国1:150万、1:250万地质图；在戈壁荒漠区、青藏高原、省地质志、整装勘查区、国际合作等编制不同比例尺地质图；服务地方经济建设需要，在长三角平原区、海岸带、黄河中下游编制农业影响因素图、城市建设影响因素图、第四系地质地貌图等精准化服务图件；服务行业标准制定和生态环境修复需求，支撑编制全国1:400万地表基质分布图、全国1:400万断代构造体系图、地壳稳定性评价图等；支撑金矿找矿快速编制全国1:400万金矿分布、潜力分析、部署等图件。尤其在应急任务中，提供了较好技术支撑。

  智能地质编图技术在国内、国际培训近千人次，英文版编图系统得到德国、西班牙、奥地利、CCOP、澜湄六国等多国专家认可，国际地科联原副主席Asch、国际地科联IUGS执行局、地学信息管理与应用委员会CGI、德国联邦地学与自然资源研究院BGR等机构提出合作需求，CCOP、澜湄国家等提出进一步培训与合作愿望，彰显智能编图系统在国际上很好的应用前景与潜力。

  研究成果发表于专著《智能地质编图技术研究与实践》《地质通报》“智能地质编图技术与应用成果”专辑（共2期），获地理信息科技进步二等奖1项、软件著作权11项。该研究受地质矿产调查与环境评价专项（DD20160351、DD20190415）项目资助。