達坂城白楊河礦區數字填圖實習基地建設和教學改革

劉天虎，陳 川，趙新生

新疆大學 地質與礦業工程學院，新疆 烏魯木齊 830054

達坂城白楊河礦區數字填圖實習基地建設和教學改革

劉天虎，陳 川，趙新生

新疆大學 地質與礦業工程學院，新疆 烏魯木齊 830054

填圖實習需要建立穩定的實習基地。達坂城白楊河礦區具備建立填圖實習基地的條件和優勢，在新疆大學地質與礦業工程學院和達坂城區政府的共同努力下，將此處作為“數字化填圖實習基地”加以建設，為我院資源勘查專業學生填圖實習提供便利。同時還可為達坂城區的礦產資源規劃提供技術支持。

數字填圖；白楊河礦區；實習基地

新疆大學地質與礦業工程學院的前身為成立于1953年的“中蘇合辦礦山技術學?！?。1978年，成為全疆第一個國家批準的“礦產普查與勘探”授予碩士學位單位之一。2012年“地質與礦業工程學院”成立，標志著我院將跨入新的時代征程。

我院資源勘查工程專業作為國家特色及自治區急需緊缺專業，在學科建設方面重點突出實踐教學的特點，資源勘查工程專業大學二年級學生在學習完成“普通地質學”、“結晶礦物學”、“巖石學”、“古生物地層學”、“構造地質學”等專業基礎課程后，應在第四學習期末進行一次“區域綜合地質填圖”實習，其目的是讓學生能夠把課程上學到的理論知識運用到實際工作中，基本理論與野外地質結合，更加牢固、準確、深刻地理解和掌握已學的地學知識。并通過實習，培養學生的野外工作方法和野外觀察能力，對實習區地層、巖性的認識與熟悉，認識基本的地質構造，了解和學會地質填圖的基本方法并完成實習區的野外地質填圖工作。

一、填圖實習現狀

1.實習基地現狀

自1953年的“中蘇合辦礦山技術學?！背闪⒁詠?，填圖實習就作為一項最基本的實踐教學在每年的6～7月份進行，最早的實習基地位于阿勒泰地區富蘊縣的可可托海礦區，后隨著學校遷址烏魯木齊市，實習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的開發，實習基地又遷至河北省平泉縣，由于實習經費的短缺，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程的不斷加快，青松建化水泥廠由市區遷至祁家溝，野生動物園也由市區遷至天山牧場附近，使得祁家溝填圖實習基地面積越來越小。尋找和發現新的實習基地顯得刻不容緩。

2.填圖實習現狀

近些年來，我校填圖實習基本還是以傳統的地質填圖方法為主，學生拿到紙質地形圖后，在實習老師的指導開始做設計，熟悉實習區的各種地質現象。填圖過程中所有的地質信息記錄均在野薄上進行，回來后再將所有的記錄匯總，進行實習報告和圖件的編寫與制作。尤其在地質圖件的制作過程中，不但周期長而且精度不高。許多學生無法真正做到自己動手，認真仔細，所以實習效果較差。近年來由于物價不斷上漲使得本來就有限的實習經費無法負擔遠距離的實習區。

二、數字填圖技術的發展與應用

1.數字填圖技術

隨著“3S”技術的進一步發展，數字化填圖在區域地質調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據采集與集成等難題，改變了我們觀察地質現象的視角。實現了區域地質調查的信息化、數字化，大大縮短了填圖周期[1-7]。在本科生填圖實習中采用數字化填圖技術，讓更多的學生熟悉并掌握，更好地滿足地質生產單位對數字化填圖人才的需要。國內的許多大學都在本科學生的填圖實習中引入數字填圖技術，并取得了良好的效果。

2.數字填圖裝置

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

3.數字填圖準備

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

（2）紙質地圖的數字化。將收集到的適當比例尺的紙質圖件在GIS（MapGIS或ArcGIS）軟件下進行校正、配準以及矢量化，信息提取等工作。

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

4.工作程序

數字地質填圖從數據的采集入手，具體的工作：(1)收集研究區最新成果的地質資料，建立PRB庫；(2)設計野外地質路線，建立野外手圖；(3)把野外手圖導入掌上電腦；(4)在掌上電腦上對野外地質路線進行觀測與觀察并采集各項原始地質資料；(5)將掌上機野外采集數據導入野外手圖； (6)實際材料圖庫的建立；(7)編制數字地質圖，建立空間數據庫。

三、達坂城白楊河填圖實習基地概況

1.基本概況

該區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，行政區劃主體屬新疆烏魯木齊市達坂城區管轄。海拔1500～3500m，柴窩堡湖位于實習區的南部，面積約25km2，是烏魯木齊市最重要的水源地。

該區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。工作區交通較便利，312國道及蘭新鐵路呈北西-南東向穿越工作區南部區域，通訊便利，手機信號基本覆蓋。

2.地質概況

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

（2）侵入巖、火山巖發育。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育。后者主要以玄武巖、英安和流紋質熔巖、火山碎屑巖和火山凝灰巖為主。

（3）構造發育。斷裂構造以白楊河弧形斷裂以及白楊河東斷裂為主。褶皺構造主要以軸向為北東-南西向的復式背斜構造為主。

四、達坂城白楊河填圖實習基地開展數字填圖實習的方法

1.前期準備

（1）資料收集。該區域從1960年至今已經由西北地質局新疆分局六六二隊、新疆地質局第二區域地質測量大隊、新疆地質局區域地質測量大隊、新疆地礦局第二區調大隊以及新疆大學地質與礦業工程學院等單位進行了全方位的基礎地質調查以及地球物、化探的調查工作。并且首次在上石炭統祁家溝組中發現了風暴沉積。對本項目的開展有較強的指導作用。尤其是2009—2011年我院采取地面地質調查和現代地球物理勘查技術方法組合，從一般調查區域和重點調查區域兩個層面對該區約227km2遠景區內的銅礦產資源進行潛力評價及靶區優選，完成了該區域171km2的1∶5萬區域地質測量及6.8km的1∶2000地質剖面測量的實務工作。

（2）圖件準備。制作1∶25000工作區數字地形圖和該區域的1∶25000工作區遙感影像圖作為基礎圖件，收集該地區1∶25萬地質圖作為重要的參考圖件。

（3）數字填圖裝備準備。將參加填圖實習的班級進行分組，每小組6～8人，每組配備一臺掌上電腦（WINDOWS CE操作系統，預裝ArcGIS9.0軟件）及GPS接收機。

（4）物資準備。在該實習區內原有一村鎮小學，現已并入柴窩鋪小學，該小學現處于空置狀態，可以作為實習的營地來加以利用。2009～2011年新疆大學地質與礦業工程學院在完成《烏魯木齊市達坂城區博格達南銅礦資源規劃報告》項目時，就將此小學作為營地，效果十分理想。實習學生進駐該基地前，要做好基地所用物資的采購工作以及營地衛生的清潔工作。

（5）理論技術指導。室內進行，組織實習學生熟悉收集到的各種資料，了解區域地質填圖的方法和原理以及實習區的基本地質概況，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，指導學生做初步的觀察路線以及剖面的設計，激發學生自己動手的興趣。

2.進駐實習基地

進駐基地后，熟悉基地周邊的環境，并進行安全教育，尤其要尊重當地哈薩克族的風俗習慣，和他們加強溝通。

3.野外踏勘

由實習老師帶領學生到達實習基地進行基本填圖單位的初步確定以及地質剖面的測量方法，觀察路線盡可能垂直地層走向并穿越地層出露最多的區域。

4.前期設計調整

野外踏勘結束后，各組對自己的填圖區域剖面位置進行調整，并準備剖面的測量工作。

5.實測剖面

（1）各組準備100m測繩一條，地質羅盤三個，到達設計剖面的起點，由前測手和后測手2人用羅盤互測控制導線的前進方向，并測坡角，取平均值。1人分層，將巖性（顏色、成分、結構、構造）和分層位置（分層斜距）報告給記錄者，1人測產狀、采集標本，并將相應的斜距報告給記錄者， 1人記錄表格。室內整理，編制比例尺為1∶5000的實測剖面圖。

（2）實測PRB剖面。將室內設計好的底圖導入掌上電腦，通過GPS定位與導航，從設計剖面的起點出發，沿著剖面的走向行進，在有明顯巖性變化以及構造現象、坡度變化的位置定點記錄，錄入該位置的巖性、構造現象、高程等信息。并由1人測量產狀、采集標本。1人用地質羅盤校行進方向?？梢栽谡粕想娔X完成剖面草圖的繪制。

6.野外填圖

每個小組獨立完成各自所選定區域的填圖任務，在填圖過程中要求嚴格按1∶5萬填圖規范進行，每組可分成兩個小分隊，按設計路線分別進行野外信息的采集工作。

所設計的觀測路線盡可能控制地質體間的一些重要接觸關系或重要的構造部位，此類路線應以垂直區域構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，地質體走向延伸不清楚的，若穿越路線不能達到，可輔以適當的追索路線。觀測路線線距在基巖裸露較好的地區控制在0.5～0.8km，第四紀覆蓋區可以1～1.5km。并結合前期制作并解譯的遙感影像，更準確地勾繪地質界線和地質體。

7.考核

所有工作完成后，將各小組填圖內容進行拼接，成為一幅完整的地質圖。如有錯誤，可及時修正。

五、結論及存在問題

(1)2010、2011級本科生的填圖實習均在此基地進行，并圓滿結束。對比以前的填圖實習，不但節省了時間，節約了成本，提高了效率，而且還讓學生掌握了數字化填圖技術，并充分調動了學生的積極性、自主能動性。

(2)該基地部分區域地勢險峻，高差達到300m以上，應盡可能避免危險事故的發生。

[1] 顧尚義.貴陽烏當地質填圖實習指導書[M].南京：南京大學出版社，2007：12-14.

[2] 鄧國慶，劉豐臻.平泉地區野外地質實習教程[M].北京：石油工業出版社，2009：18-20.

[3] 張寶一，劉興權，彭先定,等.面向地學學科的數字填圖實踐教學探索[J].中國地質教育， 2012，(1)：132-137.

[4] 葉真華. 同濟大學巢湖地質實習基地建設和教學改革[J].中國地質教育 2012，(1)：128-131.

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[6] 李云鵬，陳川，李曉婷.水系沉積物化探測量點快速定位技術—基于ArcGIS平臺[J].新疆地質， 2012，(4)：498-500.

[7] 張樹明，蔣振頻,張群喜.江山區域地質調查實習引入數字填圖技術的必要性及建議[J].東華理工大學學報(社會科學版)，2009 ，(1)：77-80.

[8] 周志廣，王根厚，顧德林.本科生野外地質教學應引入數字地質填圖技術[J].中國地質教育，2004，(2)：49-51.

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21世紀高等教育教學改革工程三期基金資助項目。

劉天虎，男，講師，主從事第四紀地質與地貌方面的教學和研究工作。