地层数据的可视化

数据可视化是数据分析的一个重要环节。一方面，数据的可视化功能可以将数据简洁、直观地显示出来，避免了文本或数值型数据内容的枯燥与不直观，而且可以增强数据的显示效果，吸引用户的注意力;另一方面，数据可视化功能可以帮助用户找寻数据中隐含的分布规律，尤其是当用户面对成千上万的数据条目时，可视化功能，尤其是辅以相关的定量分析方法或空间分析方法，可以帮助用户发现海量数据的内在分布规律。

地层数据有三方面的特点可用于数据的可视化。首先，每个剖面有两种地理位置属性，分别是空间位置属性和地理描述属性，前者就是剖面的经纬度数据，后者就是我们常说的剖面的行政区划数据。通过这两种属性数据，我们就可以实现剖面在数字地球系统中准确或半准确的定位，并在二维或三维的数字化地图中展示出来。其次，剖面通常还可以附加图像数据，比如反映剖面的露头发育概况的全景照片，以及反映剖面局部细节的近摄照片等，将之与剖面的空间属性结合，叠加数字全景或虚拟现实技术，就可以全方位地展示剖面的露头信息。最后，每个剖面包含了多个地层学分支学科的数据，每一分支学科的数据均可以图表的形式展现，而这些来自不同分支学科的数据，又可以通过剖面的厚度标尺准确关联。因此，我们完全可以将这些数据有机地综合在一起，并以图表的形式生动、准确、凝练地展示数据的内容以及不同学科数据间的关系，帮助用户更快、更准确地挖掘数据的价值。

针对这三方面的数据特点，我们在GBDB平台中开发了3种数据可视化功能，分别是基于地理位置的地理可视化、基于地理位置与野外露头照片的360°全景可视化和基于TSCreator软件开发的综合地层信息可视化，基于Scotese的古地理重建方法开发的古地理可视化功能还在不断测试和完善。

18.3.1　地理可视化

GBDB数据库中，每一条剖面记录都包含了行政区划地理位置数据和经纬度数据。如果剖面的位置是通过GPS仪器准确测定的，那么经纬度数据字段里保存的就是剖面的准确位置，误差通常在数米左右;如果不是，那么经纬度数据字段里保存的通常就是剖面所归属的最小行政地理单位的经纬度数据。比如，湖北宜昌王家湾北剖面的精确经纬度是N30°58＇30″和E111°25＇4．8″，但如果没有这一精确测量数据，在录入该剖面时，就需要将该条剖面记录链接到王家湾村甚至分乡镇的中心位置的经纬度数据。

2010年，我们在GBDB中集成了一项基于Adobe Flex和GIS技术开发的地理可视化工具——Geo Vi sua l 1．0(侯旭东等，2010)，并于2012年对这一工具做了进一步的升级。该工具的一项基本功能就是可以对GBDB中具有空间属性的数据记录进行空间展示。这些数据可以是剖面，也可以是化石产出记录，而数据底图则可以是全球地理交通图、卫星图和地形图等。

图18－7显示了根据剖面经纬度数据将美国内华达州Arrow Canyon奥陶系剖面显示在地理交通图和100m等高线的地形图上的实际效果。

图18－7　美国内华达州Arrow Canyon剖面的精确地理位置显示图
(据樊隽轩等，2013)
(a)地理交通图;(b)地形图

18.3.2　野外露头360°全景可视化

全景可视化是虚拟现实技术的一种，这种显示技术具有很强的真实感和空间感，可以给用户带来身临其境的访问体验。将该技术应用于野外露头剖面的显示上，可以实现野外剖面的水平方向360°全方位交互展示，高精度地重现野外露头的发育情况和周边环境的地貌特征，帮助用户查看地层剖面的真实发育情况，了解剖面及视野范围内地理环境的总体面貌和各种细节(侯旭东等，2014)。

图18－8显示了湖南兴化炉观镇志留系剖面的360°全景可视化的界面截图。图18－8(a)为全景可视化的界面截图，其左侧显示该剖面的全景图浏览窗口，下方的8个按钮分别提供了左、右、上、下4个方向的连续视角移动，视角放大与缩小，刷新当前全景图及全屏显示功能;右侧则显示了该全景图的地理位置、数据录入者、录入时间以及对全景图的详细描述信息。图18－8(b)则是基于10张照片拼接校准得到的全景图，其分辨率为11 896×1096像素。

图18－8　湖南兴化炉观镇志留系剖面全景图浏览页面(a)和全景图缩略图(b)
(据侯旭东等，2014)

18.3.3　综合地层数据可视化

综合地层数据可视化这一功能是通过在GBDB数据平台中集成美国普渡大学的Ogg J教授和加州大学圣巴巴拉分校的Lugowski A博士联合开发的TimeScale Creator软件(简称TS Creator，http://www．tscreator．com)来实现的。通过这一在线工具，服务器可以根据数据库中的剖面数据即时生成集成了年代地层、生物地层、岩石地层、化石延限等综合地层信息的高质量彩色图件，并在用户的浏览器中加载(侯旭东等，2011)。这一综合地层数据也可以导出为TSCreator的专用数据格式，用户利用桌面版TS Creator软件打开后，可做进一步的参数设置，并可导出为矢量的SVG或pdf格式文件，以便于在CorelDRAW和Illustrator等专业的矢量图编辑软件中做进一步的加工和处理。

图18－5和图18－6显示的黄花场剖面综合柱状图和对比图均是利用GBDB集成的在线成图工具TSCreator自动生成，并略做处理得到的。这些图件制作简单(软件自动生成)、更新快捷(随时可根据最新数据生成新的图件)、分辨率高(矢量图件格式，可无损缩放)、易编辑(支持CorelDRAW和Illustrator等常用图形编辑软件)，可以集成显示GBDB数据库中已整合的所有地层学分支学科的数据。利用该功能生成的最完整的综合柱状图可以包括标尺(以厘米、米或千米为单位的地层厚度标尺或者是以千年或百万年等绝对年龄为单位的时间标尺)、年代地层信息(国际标准的系、统和阶)、生物地层信息、岩石地层信息(组、层和采集层)、岩性柱和化石延限图等。