城市活动断层探测成果图件集的编制规范研究.pdf

'第33卷第4期地震地质Vo1．33，No．42011年12月SEISM0L0GYANDGEOL0GYDec．．2011城市活动断层探测成果图件集的编制规范研究吴熙彦’徐锡伟’安艳芬’王银’1)中国地震局地质研究所，国家地震活动断层研究中心，北京1000292)宁夏回族自治区地震局，银JlI750001摘要城市活动断层探测成果图件集是近年国家活动断层探测科学工程项目开展以来形成的重要资料，其集成编绘将有助于今后地震地质研究和防震减灾的开展。城市活动断层探测成果图件集包括2O个城市的1：250000区域地震构造图与1：50000活动断层分布图。文中系统详细地探讨了区域地震构造图与活动断层分布图地图信息的组织与表达、设计思想、制图综合、图例规范与编制过程。最后，还简要介绍了基于ArcGIS平台的计算机规范化制图过程。关键词区域地震构造图活动断层分布图ArcGIS城市活动断层填图模板中图分类号：P315．2文献标识码：A文章编号：0253—4967(2011)04—0978—120引言自中国各大城市及其周边地区城市活动断层探测工作开展以来，获得了很多积极成果(于贵华等，2006；葛伟鹏等，2006；李策等，2008)，其中包括20个城市的探测数据、图件、探测报告、活动断层探测标准、活动断层探测数据规范等。城市活动断层探测项目开展期间所编绘的区域地震构造图与活动断层分布图更是凝聚了几年来所有项目成员的艰辛工作。这些成果图件是中国地震地质领域的一份重要基础资料，同时还是直观展示活动断层探测项目数据库成果的手段。然而，由于各大城市的成果图件制图规范不统一，图件仍存在地层划分、信息表达与图面布局不统一及不规范等问题。城市活动断层成果的集成出版要求所有成果图件在统一的标准下规范化编制。整理集成20个城市活动断层探测成果，规范化设计与编制成果图件，将有利于图件的判读，促进活动断层探测成果在城市建设(柔洁等，2008)、防震减灾(刘娜等，2009)和公众服务等工作中的应用。目前，根据已公布的活动断层填图标准(中国地震局，2009)与20个城市的活动断层数据库资料，项目组对集成编绘20个城市活动断层探测成果图件集的规范进行了研究。本文主要探讨成果图件的规范化设计思想、制图综合、图例规范等，同时介绍图件在ArcGIS平台的编制过程。本文集成编制的活动断层探测成果图件集的数据来源为城市活动断层探测成果数据库。1区域地震构造图与活动断层分布图的设计及其规范本项目20个城市的区域地震构造图与活动断层分布图是由早在7年前就开始实施的国家[收稿日期]201l一1O一12收稿，2011—11-15改回。[基金项目]财政部重大专项“我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价”资助。 4期吴熙彦等：城市活动断层探测成果图件集的编制规范研究979重大科学工程项目成果图件进行整理编制而成。数据成果主要由活动断层探测项目的实施单位(主要是各省市地震局)提供，规范化编制工作由国家活动断层研究中心负责。城市活动断层探测项目的成果图件汇集了20个城市活动断层探测项目的调查成果。根据《中华人民共和国地震行业标准DB／T15—2009活动断层探测》，基础地理信息数据和活动断层探测数据统一采用西安80坐标系统。成图的投影方式采用地质图常用投影——高斯·克吕格投影。成果图注经纬网，经差20～4、纬差20～4。地图编制标准采用了中国地震局发布的《中华人民共和国地震行业标准DB／T15—2009)，并参考了1992年12月由国家地震局震害防御司颁布的《活动断裂地质填图工作规范(1：50000)》与《中华人民共和国国家标准GB958—89区域地质图图例(1：50000)》。地图色标采用的参考标准是《中华人民共和国地质矿产行业标准DZ／T0179—1997地质图用色标准及用色原则(1：50000)》。区域地震构造图主要内容包括区域地质构造背景、区域地震活动、区域构造活动特征等。它为地震区(带)划分、潜在震源区判定、地震危险性评价等方面提供依据。这批20个城市区域地震构造图的范围以城市为中心，比例尺为1：250000。图件要反映以下几个方面的内容：1)第四纪以来断层的活动时代和性质对确定发震构造、勾划潜在震源区至关重要，是图中需要详细表示的重要内容；2)断层活动分段是国内外进行地震危险性分析中普遍给予重视的内容。同一条断层上根据几何形态、活动时代、性质等的差异进行分段表示；3)第四纪以来活动盆地的展布范围；4)历史强震和近年来地震的震中分布情况。图件标注内容为：1)历史地震震级和日期；2)断层名称；3)地层以及岩体等面状地质背景；4)地层等厚线；5)地层剖面线；6)水系、居民地、行政区划等基础地理信息。活动断层分布图全面准确地反映了工作区的活动断层的空间展布及其特性，其内容包括活动断层的规模、性质和活动时代。活动断层分布图的比例尺为1：50000。图件主要反映以下几个方面的内容：1)活动断层的空间展布、活动时代与断层分段性质；2)活动断层分布空问的地质背景与基本地貌；3)历史强震和近年来地震的震中分布情况。标注内容为：1)历史地震震级和日期；2)断层名称；3)地层以及岩体等面状地质背景；4)地层等厚线；5)等高线；6)水系、居民地、行政区划等基础地理信息。2制图要素的综合及其图例设计区域地震构造图及活动断层分布图的制图要素分为2类，一类是专业要素，另一类是基础地理信息要素。专业要素是用于判读地震构造和活动断层的地质专业要素，同时也是制图的主要规范对象。它包括地震、断层、地层、岩体、地层等厚线、地层剖面线、褶皱、破裂点等，其编绘依据《中华人民共和国地震行业标准DB／T15—2009活动断层探测》的要求进行。专业要素的制图规范化工作是本文探讨的主要内容，数据来源于城市活动断层探测成果数据库，其信息来源为城市活动断层探测及前人地质工作成果(如地质图、水文图等)。基础地理信息要素用于判读专业要素的相对地理位置，指由国家规定的测绘部门所提供的居民地、铁路、行政境界线、水体和地貌等要素。其中地貌和水体要素除了辅助判读地理位置外，也是判读地质背景与地震构造的重要要素。基础地理信息来自各级测绘局，并已录入城市活动断层探测成果数据库。如何使图面的地理信息表达统一也是制图工作的重要内容。 984地震地质33卷图层中的主要数据。根据基础地理信息的重要性，可大致将要素类分为3类——重要要素类、次要要素类和可选要素类。重要要素类对地理位置与读图具有标识作用，在数据完整的情况下应绘制，包括居民地(点)、居民地(面)、水体(面)、行政境界(线)、等高线；次要的要素类也具有标识作用，在影响专业要素判读的情况下可不绘制，如铁路；可选的要素类在基础地理信息数据较少的情况下可对信息进行补充，只在需要补充图面信息的情况下绘制，其中包括地貌(点)、基础设施(点)、公路(线)等。在地物太密集的情况下，上述的所有要素也应酌情部分选取。下文将对图集重要基础地理要素作详细说明。2．6．1居民地及设施居民地按行政区划结构体系基本上可分为首都、省级、地级市、县级市、县级、乡级、村庄、企事业单位驻地等级别。每一幅图上以点状表示的居民地有几百个甚至上千个，面状表示的居民地也有几十到几百个。具有一个既定面积的空间范围的居民地用面状符号表示，比如市辖区、乡、镇、村庄等；空间范围较小，在地图上的所占面积较小的居民地用点状符号表示，主要是省(自治区／直辖市)政府驻地、地级市驻地、地区(自治州、盟)驻地、县级市驻地、县(自治县、旗)驻地、镇驻地、乡驻地、以及其他标志性的居民地。相比于面状居民地，点状居民地在区域地震构造图与活动断层分布图中的表达方式有一定的优越性。点状居民地的内容能涵盖部分重要的面状居民地——如市辖区，也能与标识相似的面状居民地的大致地理位置——如地级市驻地通常在市辖区内。同时，点状符号占图面面积小，在图面要素较多的情况下较不影响专业要素的判读。鉴于点状居民地的这些优势，制图的居民地要素可首先考虑点状要素。面状居民地可作为点状居民地的补充。居民点根据空间位置的疏密程度酌情进行选取。另外，不需要在图上表达出所有的居民地，可按行政区划结构体系，仅绘制行政级别较高的居民地。原则上标示省(自治区／直辖市)、地级市、地区(自治州、盟)、县级、镇、乡级别居民地，不标示乡级以下(不包括乡级)级别的居民地，比如村庄、企事业单位驻地等。若县级以上的居民地超过l0个，可不标示镇级和乡级居民地。若县级以上居民地较少，则需要标示镇级和乡级居民地。2．6．2行政境界行政境界分为国界(含未定国界)、省(自治区、直辖市)界、地区(地级市、自治州、盟)界、县(自治县、旗、县级市)界、特殊地区界、以及自然保护区界。绘制境界线需加配注记，以标记境界线圈定范围内的行政区划名称。原则上绘制行政境界可使用带有行政区名称属性的面要素；若没有行政境界(面)要素，可用行政境界(线)要素再加上行政区划名称注记表示。2．6．3水系水系与地质构造密切相关，原则上应该详细表示。编绘的地图能清晰表达主流与支流、上游与下游的关系，并用不同宽度的线要素与具有特定形状的面要素依比例尺表示不同的河流的宽度。水系要素的编绘需要概括与综合。地质矿产行业1997年颁布的《地质图地理底图编绘规范》(地质矿产部，1997)详细地规范了传统上地质图水系要素的表示方法和选取方法。然而，水系的基础地理数据使用线要素和面要素两种方式存储，没有标明线状水系的宽度，较难用传统方法对线状水系进行制图综合与取舍。面状水系包括河流、湖泊、水库、池塘和滩涂，能表达出大部分重要的水系。依编制原则，可仅取面状水系，即表达重要水系，删略去线状水系。2．6．4地貌(等高线及高程点)按照基础地理信息数据分层组织，地貌要素分为地貌点、地貌线和地貌面。区域地震构造 4期吴熙彦等：城市活动断层探测成果图件集的编制规范研究985图和活动断层分布图只取地貌点和地貌线要素。根据制图要求，原则上可只取等高线以及高程点。等高线是表示地貌的重要要素。它能表示山脊、山顶、谷地、斜坡、鞍部等地貌形态特征。按照作用划分，等高线可以分为首曲线、计曲线、问曲线和助曲线4种。首曲线按规定的等高距绘制，能显示地貌的基本形态；每隔5个等高距将首曲线加粗，则为计曲线，可便于在地图上判读和计算高程；问曲线和助曲线分别按二分之一和四分之一等高距绘制，用于显示局部地区的地貌。高程点要素通常是加高程注记作为属性值的测量控制点、山峰、图幅内地形最高点等特征点位。制图原则上应编绘首曲线问曲线以及高程点，以显示地貌特征和判读计算高程与特征点。但是，按国家相关规定控制点以及详细地形图属于不可公布的资料，因此公开发布或出版的地图不绘制高程点，且只选取部分首曲线。首曲线可按照等高线图形综合前的等高距的2倍或2倍以上倍数来选取。综合后的相邻等高线问的图面距离约≥1cm，非平原地区的实际等高距一般>50m，能显示较大区域的地貌类型和大致形态特征即可。3ArcGIS平台下的制图过程城市活动断层成果数据来源于城市活动断层数据库，其成果图件的集成编制在ArcGIS软件平台下实施。城市活动断层数据库利用ArcGIS的GeoDatabase技术，将矢量与栅格数据及成果文档存储于空间数据库。城市活动断层数据库拥有其特定的数据完整性、规则和行为定义，其中包括空间拓扑规则、数据表问关系、字段域值等。存储于Geodatabase的城市活动断层数据可以方便安全地通过ArcCatalog进行管理、查找、浏览等操作，同时，可以使用ArcGIS桌面软件(例如ArcMap和ArcToo1)访问活动断层数据，以及对数据进行编辑和分析。本文的地图集成编制工作具备两个特点，一是在数据资料来源于较为成熟的城市活动断层数据库，二是编制的地图数量较多。这就要求制图软件一方面能方便地访问城市活动断层数据库，另一方面能提高制图的效率。因此，项目采用了基于ArcGIS制图模板技术的活动断层填图模板进行制图。活动断层填图模板始建于城市活动断层探测项目早期，在项目成果规范化编制期间，经过了多次完善，最终，形成了一套符合活动断层相关标准与规范的填图模板。在编制多幅图例规范化的地图时，使用活动断层填图模板比使用传统图形软件更为快捷方便(孙亚夫等，1998；王生，2008)。本文仅探讨数据达到精度要求后的制图过程与方法，不探讨数据精度控制与修改的方法。但应明确的是，实施地图规范化编制工作前，数据应通过检测达到一定的精度与质量要求。城市活动断层成果数据检测工作利用项目组研发的检测软件，并辅以人工检查完成。规范化填图模板制图过程主要分为3步(图1，制图数据库指的是图件数据来源对应的城市活动断层数据库)：(1)修改制图模板数据源，连接数据库。(2)设定制图范围。一种方法是利用ArcMap限定地图显示范围(dataflame一>cliptoshape)，另一种方法是调节数据视图窗口(dataflame)的大小。(3)检查各要素的图层属性并进行初步的地图整饰。连接数据库后，主要工作在于检查各要素图层的属性和地图整饰。模板制图通常包括过滤规范、要素符号、要素标注、地物顺序和标注层序5个基本内容。这些内容需依次进行检查。要素类的过滤规范是指用于控制和显示用户所定制地物的SQL语句。ArcMap使用的SQL语句因软件版本和数据(或数据库)格式而有 986地震地质所不同，因此需要检查SQL语句是否使用了软件和数据所对应的版本。填图模板中的要素符号根据图例规范制作，使用了一些非软件自带的字体，制图时需检查符号是否正确显示。要素符号与要素标注可能会在连接数据库或用户操作过程中丢失，如丢失则需重新导入模板符号和标注。地物顺序与标注顺序是指要素及其标注的显示顺序。地图要素及其标注之问的压盖关系，表现在制图模板上，就是要素显示顺序和标注显示顺序的设置。这两个设置在使用模板制图时并不会因为软件版本或者数据格式不同而受到影响，因此一般不需要检查。填图模板规范化制图的检查工作根据数据特点有所不同。检查要素的工作可根据要检查的内容和顺序分成下面3类：图4地图编制流程图Fig．4Mappingflowchart(1)要素类的数据规则、表字段和字段值域等的规范统一，且制图要素在制图模板中不关联其他表的情况下，只需检查填图基本内容，如地震、断层等专业要素。(2)要素类的数据规范统一并且在制图模板中关联其他表的要素类，在连接数据源后，需检查是否正确关联表，再检查其他内容，如专业要素地层和岩体。(3)基础地理数据来源与格式规范部分不统一，数据属性也有部分缺失，需检查要素属性完整性后，再设置需显示的要素，并检查要素的过滤规范、符号和标注是否正确。 4期吴熙彦等：城市活动断层探测成果图件集的编制规范研究9874小结本文探讨了符合地震行业和地质图出版标准的1：250000区域地震构造图和1：50000活动断层分布图的设计与批量编制。该图集编制有以下几个特点：1)地图信息来自城市活动断层数据库，数据存储与组织有一定标准；2)表达的地图信息比较多，因此按一定原则对地图信息进行了制图综合；3)由于编制图件数量多，所以利用项目编制的制图模板提高了批量制图效率。图集编制在保证活动断层探测成果详细表述的同时，对地质背景和基础地理要素进行制图综合，使图面表达更为清晰。利用制图模板编制多幅地图比传统绘图更高效，更便于操作。地图要素的编辑和地图整饰的实施过程在文中未作具体说明。自从城市活动断层探测工作开展以来，广大地学工作者对中国地震地质考察做出了艰辛的努力，取得了大量活动断层探察成果。在日益强调地学工作产学研相结合的今天，活动断层探测成果的编制更需要标准化与规范化。只有经规范化与标准化发布的地质工作成果，才能促进地质工作成果在教学研究、地震工程、城市规划和地质相关科研工程项目上的应用。本文所述规范化工作建立在项目组成员和活动断层探测多年工作的基础上，其问经过数次修订，听取了多位专家和一线工作者的意见，期望能够对活动断层探测工作标准化与规范化起到促进作用。今后，随着国内外相关标准的更新修订和中国活动断层探测工作的推进，活动断层图件编制规范研究也将得到进一步的发展。参考文献～一～一一一一一 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4期吴熙彦等：城市活动断层探测成果图件集的编制规范研究989MAPPINGTHEINTEGRATEDACHIEVEMENToFTHEURBANACTIVEFAULTSURVEYINGPRoJECTWUXi—van¨XUXi—weiANYan-fen’WANGYin’1)NationalCenterforActiveFaultStudies，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China2)EarthquakeAdministrationofNingxiaHuiAutonomousRegion，Yinchuan750001，ChinaAbstractChinaEarthquakeUrbanActiveFaultSurveyingProjectisanationalimportantscientificanden—gineeringprojectinrecentyears．Itsmapachievement，whichincludes1：250，000regionalseismotec—tonicmapand1：50，000activefaultdistributionmapoftwentycities，isanimportantintegrateddocu—mentandwillbeutilizedinseismologicalandgeologicresearch，protectingagainstearthquake，andre—liefofdisaster．However，thesemapsarenotdrawninuniformstandards．Asaresult，thereislackofnormalizationinstratigraphicdivision，mapinformationexpressionandmaplayout．Thelackofstand—ardizationwillleadtofurtherproblemswhenpublishingandutilizingthesedocumentsbecauseofthediverseinformationexpression．Thispaperdiscussesthedesignphilosophy，dataschemeandexpression，cartographicgeneraliza—tion，illustrationstandardandmappingprocedureofthe1：250，000regionalseismotectonicmapsand1：50，000urbanactivefaultdistributionmaps．Themapinformationisfromurbanactivefaultdata—bases，whicharebasedonArcGISGeodatabasetechnique，andthemappingprocedureisbasedonArcGISmappingtemplatetechnique．Therefore，thepaperalsointroducesthemappingprocedureinAreGISs0ftwareandreferencestheinformationorganizationinurbanactivefaultdatabase．Sincecooperationamongindustries，universitiesandgeologicalresearchinstitutionsbecomesin—ereasinglyprominent，themappingachievementofactivefaultsurveyingisinurgeofstandardizationandnormalization．Theworkinthispaperisbasedonyearsofworkofactivefaultsurveyproject．Wehavecollectedsuggestionsandadvicesfromfirst—linetechnologicalstaftoscientificexperts，andthenrevisedourworkinmanydetails．Itisexpectedthatthisworkcanpromotethestandardizationandnor—malizationoftheactivefaultmapachievements．Keywordsregionalseismotectonicmap，activefaultdistributionmap，ArcGIS，urbanactivefault，maptemplate[作者简介]吴熙彦，女，1984年生，2010年毕业于北京师范大学地图学与地理信息系统专业，研究实习员，主要研究方向为地理信息系统在活动断层探测中的应用，电话：010-62009416，E—mail：xywu@ies．'