유럽과 미국 국가의 지질 지도 제작에 정보 기술 적용
1980년대 이후 미국, 독일, 캐나다, 영국, 프랑스, 네덜란드, 스웨덴, 호주는 모두 다양한 수준의 지질 지도를 제작하기 위해 새로운 기술을 채택했습니다. 이제 일본, 이탈리아, 덴마크, 노르웨이, 오스트리아, 그리스, 스페인, 심지어 태국과 같은 점점 더 많은 국가에서 컴퓨터 지원 매핑을 사용하기 시작했습니다.
미국, 캐나다, 호주 등 국가에서는 1980년대 중반부터 새로운 국가 지질 지도 제작 계획을 잇달아 시작했습니다. 예를 들어, 미국의 "국가 지질 지도 작성 계획", 호주의 "국가 지질 지도 작성 협정", 캐나다의 "에너지 및 광물 지질 지도 작성 계획"은 국가 지질 지도 작성 계획 수립이라는 전반적인 목표를 제시한다는 점에서 동일한 특징을 가지고 있습니다. 국가지질지도 데이터베이스, 지리정보시스템(GIS)을 활용하여 지구과학 정보를 관리하고 다양한 사용자 요구에 적응하는 능력을 향상시키는 중요한 기술적 접근 방식인 디지털 매핑 시스템 네트워크를 개발 및 구축합니다.
현재 미국과 기타 국가에서는 정보 기술의 필드 매핑 적용 정도에 큰 차이가 있는 반면, 호주는 2017년부터 모든 것을 달성했습니다. 현장 데이터 수집, 데이터베이스 구축 및 GIS 적용 종합 분석부터 보조 그래픽 출판까지 전체 생산 프로세스. 이 섹션에서는 주로 미국, 캐나다, 호주 및 기타 국가의 현장 데이터 수집 및 최종 지질 지도에서 정보 기술의 디지털 매핑 기술을 소개합니다.
1. 현장 데이터 수집에 정보 기술 적용
과거에는 지질학자들이 일반적으로 현장 관찰, 스케치, 측정 데이터 및 설명과 같은 정보를 현장 노트에 기록했습니다. 이러한 녹음 방법은 여전히 유효합니다. 그러나 현장 디지털 사진의 증가와 GPS와 같은 기술의 사용으로 인해 지난 10년 동안 현장 기록 및 데이터 수집을 위한 현장 디지털 수집 시스템의 사용이 급격히 증가했습니다.
1. 미국의 현장 데이터 수집
현장 지질 데이터 수집의 디지털화는 현대 국가 지질 매핑의 일반적인 추세이지만 구체적인 작업 모델에는 고유한 특성이 있습니다. . "지질 경로를 안내하는 지질 현상"의 매핑 요구를 충족하고 현장 작업의 효율성을 높이기 위해 미국은 주로 현장 데이터 수집 및 디지털 분리 작업 모드를 채택합니다. 현장 매핑은 매핑 전문가와 보조 인력으로 구성됩니다. 전자는 주로 미국 지질 조사국의 직원으로 지질 매핑 작업을 완료합니다. 현장에서 매핑할 때 카드를 사용하여 현장 기록을 기록하고 지질 현상을 스케치합니다. 후자는 주로 다양한 대학에서 고용된 학생이나 대학원생이 주도합니다. 현장캠프에서는 전문가가 노트북에 있는 지질 데이터의 디지털 매핑을 담당한다(그림 6-14).
그림 6-14 미국 현장 데이터의 디지털화
(Athey et al., 2008에 따르면)
미국 지질 지도 제작 전문가 Kellogg가 수석 과학자 .사진 그룹이 전형적인 예입니다. 최근 몇 년 동안 그들은 미국 서부의 네바다주, 콜로라도주, 캘리포니아주 기반암 산악 지역에서 1:100,000 및 1:24,000의 다중 지질 매핑을 완료했습니다. 콜로라도에서 1:24000 지질도를 완성할 때 Kellogg는 매핑을 담당했고, Theissen은 현장 매핑 보조자로 일했으며, 현장 데이터의 디지털화는 Young과 Brandt가 디지털 지질도 설계를 담당했으며, Nancy Shock은 디지털 지질 지도를 준비했습니다.
동시에 미국은 현장 품질을 보장하면서 전통적인 매핑 방법을 디지털 매핑 방법으로 끊임없이 전환하려고 노력하고 있습니다. 예를 들어 Athey et al. 현장 매핑 디지털 매핑 장비를 사용하여 현장 매핑 테스트를 수행합니다(그림 6-15). 1998년 미국 지질조사국(US Geological Survey)이 뉴햄프셔주에서 PDA(Personal Digital Assistant)와 GPS를 이용해 수행한 1:24000 기반암 지질 매핑에서는 매핑 기술이 상대적으로 성숙했음을 보여주었다. 그리기 프로세스 중에 PDA3Com Palm III을 선택하고 Pendragon Forms 데이터 수집 소프트웨어 버전 1.2를 실행합니다. 시스템은 공간 위치와 속성 정보만 기록하는 Palm OS 휴대용 운영 체제를 사용하므로 PDA를 사용하고 Windows 95, 98 또는 NT 시스템에서 Microsoft Access의 일부 데이터베이스 기능을 사용합니다. Pendragon Forms, Microsoft Excel 또는 ASCII 텍스트 편집기에서 테이블을 생성한 다음 Palm Pilot 형식으로 변환할 수 있습니다. 사용자는 자신이 선호하고 친숙한 소프트웨어나 특정 데이터 필드를 유연하게 사용할 수 있습니다. 데이터 모델과 일치하는 양식이 완성되면 PDA 및 GPS를 사용하여 현장의 모든 노두에서 속성 데이터 및 포인트 데이터를 수집할 수 있습니다. 현장 작업이 완료된 후 또는 지도 편집이 필요할 때 Microsoft Access 데이터는 Arc/Info 포인트 레이어로 변환될 수 있습니다(Jiang Zuoqin et al., 2001).
USGS의 현재 지질 매핑은 역동적이고 생산적이며 위성 이미지, 항공 사진, GPS 기술 및 GIS 기반 매핑 기술은 매핑에 대한 기술 지원을 제공합니다. 그러나 모든 지질 지도 작성은 궁극적으로 파월 시대에 그랬던 것처럼 나침반, 공책, 돋보기로 무장하고 부츠를 신고 땅을 돌아다니던 지질학자들에게 빚을 지고 있습니다.
그림 6-15 알래스카 현장 디지털 매핑 장비
(Athey et al., 2008에 따름)
캐나다 현장 데이터 수집
1984년 캐나다 온타리오 지질조사연구소에서는 현장 스케치부터 컬러 지도 출판까지 전 과정을 컴퓨터화하는 연구를 진행했다. 1989년에 지질학자들이 현장 지질 데이터를 관리하는 데 도움을 주기 위한 "Fieldlog"(Fieldlog)가 캐나다 온타리오 지질 조사소에서 개발되었으며 캐나다 지질 조사소에서 추가로 개발되었습니다(Brodaric et al., 1997). 1990년부터 지질학자들은 지역 측량 업무의 자동화를 연구하기 시작했다. 그들은 정부에서 구입한 기본 지도 데이터를 휴대용 컴퓨터에 저장하고, 매일 밤 자신의 노트북에 기록된 관측 정보를 디지털 기본 지도에 추가하여 현장에서 사용할 수 있게 되었다. 스케치가 가능합니다. 이 연구의 성공으로 인해 기존의 작업 방식이 바뀌었고 지도 작성 속도가 크게 빨라졌습니다.
1991년부터 현장 지질 데이터의 'Fieldlog'가 캐나다 지역 지질 지도 작성 및 신속한 디지털 지질 지도 제작에 적용되었습니다. 이 기술은 내구성이 뛰어나 열악한 자연 환경에서도 사용할 수 있으며 현장에서 완전한 디지털 지도와 관련 정보를 제공합니다. 현장 관측 데이터를 디지털 형식으로 기록, 저장, 표시, 분석하고 그래픽 작성 및 지질 해석을 지원하는 등의 기능을 갖추고 있기 때문에 지질학자가 현장 지질 관측 데이터를 디지털 방식으로 관리하는 데 도움을 줄 수 있습니다. Fieldlog는 실제로 실내에서 현장 데이터를 정리하는 데 사용되는 소프트웨어입니다. 이 시스템은 캐나다 지질 조사에서도 사용됩니다.
현장 지질 매핑 시스템 "Field Record"는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
(1) 소프트웨어는 주로 AutoCAD 환경에서 관계형 데이터베이스를 사용하며 다양한 연결이 가능합니다. GIS 시스템. 프로젝트 데이터베이스, 그래픽 표현 방법, 지질 용어집 등이 기존 지질도 방식에 따라 완벽하게 구축되었으며, 데이터베이스 및 그래픽 운영 기능이 강화되어 현장에서 쉽게 참조하거나 현장 지질도 데이터베이스를 생성할 수 있습니다. ;
(2) 강력한 데이터 입력 기능을 가지고 있습니다. 현장 작업 준비 단계에서는 디지털 지리 기본 지도, 항공 사진 또는 기타 관련 데이터를 현장 지질 매핑 데이터베이스에 입력할 수 있습니다. 현장 작업 단계에서 관찰된 기하학적 모양(점, 선, 다각형) 및 그래픽(예: 기호, 텍스트, 선 등)을 데이터베이스에 추가하고 하나 이상의 AutoCAD 도면에 연결할 수 있습니다. 먼저 AutoCAD 표준 그래픽 기능을 사용하여 다각형을 추가한 다음 데이터베이스에 연결해야 합니다. 즉, 접촉하는 동안 현장 기록 소프트웨어를 사용하여 점 위치, 구조 측정 매개변수, 암석 유형 특성 등과 같은 관찰을 직접 기록할 수 있습니다. 경계, 접힘, 균열 등은 현장 기록 소프트웨어를 사용하여 직접 기록해야 합니다. 스케치에는 AutoCAD 선 및 다각형 그리기 도구를 사용하세요.
(3) 강력한 데이터베이스 쿼리 기능이 있습니다. 쿼리를 위한 시각적 인터페이스를 사용하여 사용자는 의도적으로 데이터베이스를 쿼리하고 결과를 표 형식으로 볼 수 있습니다. 이러한 결과는 일반적으로 사용되는 지질 지도 기호를 사용하여 AutoCAD 도면 출력에 투영될 수도 있습니다. 지원되는 쿼리 출력 형식에는 텍스트 파일과 테이블 형식이 포함되며 Arc/InfO-Arcview, Mapinfo 및 SPANS TBA 형식과 같은 변환 도구를 사용하여 GIS 시스템으로 직접 변환할 수 있습니다.
(4) 다중 작업 지원 플랫폼. "현장 기록" 소프트웨어는 일반적으로 AutoCAD 그래픽 환경에서 작동하며 지리 및 지질학적 프로세스를 작동하는 기능을 추가합니다. 자유로운 개발 환경과 다양한 하드웨어 및 시스템 플랫폼을 운영할 수 있는 능력을 갖추고 있어 현장 기록 소프트웨어는 DOS, Windows3.1, NT 및 AutoCAD 릴리스 12에서 사용할 수 있으며 dBase, ODBC 및 Oracle과 같은 다양한 데이터베이스 시스템에서도 사용할 수 있습니다. . 사용자가 쉽게 사용할 수 있습니다.
(5) 다양한 입력 장치를 지원합니다. "Field Recording" 소프트웨어 버전 3.0은 Apple Newton에서 제공하는 펜 입력 기술을 개발하여 필드 데이터베이스 구조를 Newton으로 출력하고 이를 사용하여 수집된 데이터를 입력합니다. 현장 데이터는 이동식 GPS, PDA(휴대용 개인용 디지털 컴퓨터) 또는 기타 장치에서 가져올 수도 있습니다.
현장 매핑 과정에서 지질학자는 지형도와 항공 사진에서 지점과 지질 특징을 디지털화하거나 GPS를 사용하여 지리적 위치와 특징을 얻은 다음 현장에 있는 휴대용 컴퓨터로 데이터를 기록할 수 있습니다( 동시에 전통적인 기록서를 사용할 수도 있습니다.) 그런 다음 도면 및 분석 도구를 사용하여 데이터를 시각화하고 지질 해석을 수행하며 지질 지도를 편집할 수 있습니다. 최종 제품은 일련의 편집 및 드로잉 프로세스를 통해 사내에서 형성됩니다. 최종 제품은 전통적인 종이 매체, CD-ROM 및 인터넷의 세 가지 형태로 배포될 수 있습니다.
3D GIS는 3차원 공간 표시 및 데이터 분석을 위한 새로운 기술입니다. 과거에는 3D GIS가 석유 탐사, 광업, 기상학, 환경 테스트, 명승지 건설 및 지질 모델 등 지구과학 분야에서 주로 사용되었습니다. 현재 캐나다는 추가 연구 개발을 통해 3D GIS 툴킷을 확장했으며 캐나다 지질 지도 프로젝트의 테스트를 거쳐 데이터 재작성, 투영 및 표면 편집 기술에서 중요한 진전을 이루었습니다. 오늘날의 3D GIS를 사용하면 과거에는 상상으로만 가능했던 3차원 지질 조건을 시각화하고 모델링할 수 있습니다.
지질 매핑 과정에서 지질학자들은 3D GIS 기술을 사용하여 복잡한 표면 근처 지질학의 시각적 이미지를 생성함으로써 표면 근처 및 표면 관찰과 측정에 대한 이해를 높입니다. GPS와 레이더 위성영상을 결합하여 산사태 등 지질재해를 정량적으로 분석, 표시, 예측할 수 있으며, 3차원 지질재해 예측지도를 생성할 수 있습니다.
지질 지도 제작이나 탐사 프로젝트 성공의 열쇠는 대량의 데이터를 효과적으로 관리하고 처리하는 능력입니다. 캐나다는 현재 현장에서 수집, 해석 및 공개되는 공간 데이터를 저장할 수 있고 GIS 기술이 제공하는 도구를 통해 이러한 데이터를 보관, 운영, 처리, 분석 및 시각화할 수 있는 지질 매핑 시스템을 개발했습니다. 이러한 방식으로 GIS는 전통적인 지질도 개념을 변화시켰습니다. GIS 도구는 필요에 따라 언제든지 비전통적인 지질 지도를 생성하고 혁신할 수 있으며 언제든지 유용한 데이터를 추가할 수 있습니다.
또한 캐나다는 데이터 시각화를 위한 사용자 친화적인 통계 및 전문가 시스템 도구를 개발했기 때문에 이러한 도구와 정량적 수학적 방법을 사용하여 지질 지도와 지구물리학적 이미지를 합성하여 새로운 특수 지질 지도를 제작합니다. 광물화 예측지도 등의 분야에서 성공을 거두었습니다.
3. 호주 현장 데이터 수집
이미 1984년 초 호주 퀸즈랜드 지질 조사국은 1:250000 지질 매핑 과정에서 전통적인 현장 데이터 기록 방법을 깊이 이해했습니다. 기존 데이터 활용의 효율성에 영향을 미치며, 보다 상세한 2세대 매핑에서 얻은 많은 양의 정보를 신속하게 검색, 처리 및 분석하기 위해 현대 정보 기술을 적용하는 방법도 고려합니다. 1986년에 현장 데이터 수집 시스템인 REGMAP이 성공적으로 연구 및 테스트되었으며 주의 모든 지질 조사 프로젝트에 사용되었습니다. REGMAP은 표준 현장 기록부를 사용하여 각 관측 지점에서 수집된 데이터를 관측 지점 정보, 구조 및 암석학, 규정된 기록 구조의 세 가지 기본 데이터 유형으로 분류합니다. 이 표준 구조화된 노트북의 아이디어는 1990년에 시행된 국가 지질 매핑 협약에서 호주 지리공간 조사국 AGSO에 의해 채택되었습니다. 또한 전체 암석 지구화학적 데이터베이스와 같은 다른 프로젝트 결과와 통합되어 AGSO의 현장 지질학을 형성했습니다. 오즈록스의 데이터베이스 구조입니다.
이 구조는 현장 데이터를 관리하기 위한 데이터베이스 구조일 뿐만 아니라 현장 수집을 위한 표준화된 테이블 설계의 기초 역할도 합니다. 구조화된 노트북은 지질 모델에 따라 현장 관찰을 위해 기록해야 하는 기본 정보를 지정할 수 있습니다. 현장 노두로부터 풍부한 정보를 수집할 수 있으며, 이는 특정 지역의 지질 현상을 해석하고 이해하는 데 핵심이 되는 경우가 많습니다. 그러나 현장 지구과학자들은 자신의 관심 대상에 대한 설명에만 집중하는 경우가 많기 때문에 해당 지역의 지질학적 특성을 기록할 때 많은 양의 노두 정보가 삭제되는 경우가 많습니다. 원래 관찰 내용이 기록되면 필드 설명을 새 모델에서 재해석할 수 있습니다. 전통적인 녹음 방법으로는 위와 같은 문제를 피하기가 어렵습니다.
호주지질조사국(AGSO)과 자원산업협회(RIA)는 AGSO 현장 데이터 수집 시스템(Fieldpad)을 공동으로 개발했으며 Apple Newton 휴대용 컴퓨터에서 실행되며 캐나다 시스템과 유사합니다. 이 시스템에 비해 지도 데이터 표시, 스케치 그리기, 실시간 위치 확인, GPS 데이터 오버레이 표시 등의 기능이 추가되었습니다. Fieldpad는 AGSO의 구조화된 현장 노트북을 기반으로 개발된 디지털 현장 노트북으로, 노트북의 기록을 다시 디지털화할 필요 없이 현장 데이터를 디지털화할 수 있어 많은 시간을 절약할 수 있습니다(Jiang Zuoqin, 1997).
현장에서 관찰 정보를 직접 기록하기 위해 휴대용 컴퓨터나 팜탑 컴퓨터를 이용하는 기술이 성숙해졌음에도 불구하고, 호주에서는 여전히 현장에서 수동으로 기록하고 실내에서 컴퓨터에 입력하는 방식을 사용하고 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다( 장쭤친, 1997) .
간단히 말하면, 미국, 캐나다, 호주로 대표되는 유럽과 미주 국가들은 여전히 전통적인 현장 기록에 중점을 두고 있으며, 현장 데이터 수집과 최종 결과 출판에는 컴퓨터 기술이 주로 사용됩니다.
2. 컴퓨터를 이용한 제도
디지털 제도 기술의 적용과 개발은 아직까지 여러 나라에서 폭넓은 관심을 받고 있습니다. 예비 생산 공정이 형성되었고, 디지털 매핑 기술은 1970년대에 실용화 단계에 들어서기 시작했습니다. 수년간의 연구, 개발 및 실험을 거쳐 미국, 영국, 캐나다, 호주 및 기타 국가에서는 디지털 매핑 기술을 생산 공정에 통합했습니다.
미국 지질 조사국의 새로운 매핑 규모는 주로 1:24000입니다. 디지털 매핑 기술을 채택하려면 프로젝트, 부서 및 지역에 대한 3단계 컴퓨터 네트워크 구축이 필요합니다. 지도 편집 및 입력을 위해 부서 수준에서는 구조 분석, GIS 계층화 및 여러 주제 검토를 수행하기 위해 UNIX를 실행하는 다중 사용자 컴퓨터 또는 워크스테이션을 갖추고 있습니다. 고급 컴퓨터, 스캐닝 입력 및 고급 출력 장비, 지도 편집, 선화 파일 및 결과 도면 필름의 최종 편집 및 제작. 계획에 따르면 1990년부터 매년 45개의 교과급 작업장이 설치될 예정이다.
미국 지질조사국 본부에서는 수십 대의 워크스테이션이 운영되는 등 디지털 지도 제작 규모가 커졌습니다. 확립된 표준 및 사양에 따라 디지털 콘텐츠, 소프트웨어 및 하드웨어 구성, 품질 검사 및 해당 생산 프로세스를 결정합니다.
미국과 호주의 작업 과정은 조금씩 다르지만 둘 다 출판을 위한 양질의 도면 제작을 위한 도면 준비, 디지털 입력, 편집 및 수정, 데이터베이스 구축, 마무리, 중간 교정, 색분리 필름 제작 등이 포함됩니다. , 제판 인쇄는 인쇄공장에서 처리하며(Jiang Zuoqin, 1997) 전체 공정의 디지털화를 실현합니다.
1980년대 이후로 지질학 데이터에 대한 사회의 요구가 증가해 왔으며, 캐나다 전역의 정부 부서 간 데이터 조정을 보장하려면 지구과학 분야에서 디지털 기술과 같은 새로운 방법을 개발해야 합니다. 1989년에는 지도 제작 공정을 현대화하고 조립 라인 생산을 실현하기 위해 컴퓨터 장비를 업그레이드했습니다. 디지털 매핑을 담당하는 GSC의 지구과학 정보 통신 부서는 캐나다 에너지 광산 자원부에서 컴퓨터 장비를 구입했습니다. , 측량국, 매핑 및 원격 탐사국 및 기타 단위 디지털 기본 지도 데이터, 관련 인터페이스 소프트웨어 개발, 출력 프로세스 설정 및 매핑 계획 내에서 출판 품질의 지질 지도 생성. 캐나다는 1991년부터 국가 지질 지도 작성 프로그램을 시행하기 시작하여 지구과학에 관심이 있는 모든 기관이 협력 프로젝트를 수행하도록 장려하고 특히 컴퓨터 기술을 가장 많이 사용하는 프로젝트를 지원했습니다. 다양한 지구과학 정부 부처 간의 상호 협력을 통해 현장 기반암 및 제4기 지질도 제작이 수행되었으며, 모든 유형의 지질도 제작, 지구과학 지도 제작 및 데이터베이스 구축에 디지털 기술이 적용되었습니다.
호주는 초기에 현장 데이터 수집, 데이터베이스 구축, GIS를 사용한 종합 분석부터 보조 지도 제작 및 출판에 이르기까지 완전한 생산 프로세스를 구성했습니다. 새로운 방법으로 2세대 지도를 작성하기 위해 GPS를 활용하여 현장 관측위치를 파악하고, 현장에서 자화율 및 감마선 데이터를 측정하기 위한 워크플로우를 구축하고 암석학적 특성을 기록하기 위한 데이터베이스를 구축하였다. 개발되었습니다. 요즘 현장 작업에서는 랩톱 컴퓨터를 사용하여 새로운 수집 형식으로 데이터를 수집하고 현장 관찰, 노두 암석학, 지질 연령, 암석 지구화학 및 암석 특성과 같은 매핑에 필요한 다양한 데이터베이스를 구축했습니다. 모든 데이터는 ORACLEDBMS로 관리되며 최종 버전이 완성될 때까지 ARC/INFO를 합성, 중첩, 대화형 편집 및 수정에 사용합니다. 그런 다음 대형 고정밀 레이저 이미지세터를 사용하여 색 분리 및 스크린 필름 플레이트를 생성합니다. 제작 및 인쇄. 디지털 매핑 방법을 활용한 새로운 프로세스를 연구했으며 현장 데이터 수집, 데이터베이스 구축, 종합 오버레이 및 매핑 인쇄의 전체 프로세스가 모두 컴퓨터를 지원했습니다. 1991년부터 1992년까지 Goldfield 프로젝트에서만 12개의 1:100,000 디지털 지질 지도가 완성되었습니다. 그들은 점차적으로 모든 전통적인 수동 매핑을 대체하기 위해 이 새로운 기술을 사용할 것입니다(Zhang Liangbi et al., 1994).