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大数据地质调查

发布时间:2023-06-12 09:48:32

A. 大数据技术

随着信息技术的发展,新型信息发布方式的不断涌现,数据正以前所未有的速度在不断地增长和累积,大数据时代正式到来。2012年被称为“大数据元年”,因为在这一年“大数据”这个概念引起了人们的空前关注。首先是美国政府公布“大数据研发计划”,紧接着世界各国以及各大商业公司也对“大数据”给予了极大的关注。美国在“大数据研发计划”中,与空间数据关系最为密切的是联邦地质调查局和航空和航天局。

联邦地质调查局的科学家们合作完成对全面、长期数据的最新综合,进一步把大数据集和地球科学理论的大构想转换成科学发现,提高对地球系统科学问题的理解和应对能力,例如物种应对气候变化、地震复发率、下一代生态指标等。NASA用先进信息系统技术寻求成熟的大数据能力,以支持未来的地球观测任务,使得地球信息能为NASA气候中心的体系结构所识别,减少地球科学部的空基和陆基信息系统的风险、成本、规模和开发时间,提高科学数据的可访问性和实用性。NASA的地球科学数据和信息系统项目已经活跃了15年以上,旨在对地球卫星数据和空中与实地活动的数据进行处理存档和发布,努力确保科学家和社会公众可以满意地访问从地球到太空的数据,提升应对气候和环境变化的能力。NASA与Cray公司制定的太空行动协议,允许一个或多个项目围绕发展和应用低延迟“大数据”系统合作,使用高度集成的非SQL数据库传输数据,来加速建模和分析软件的运行,以测试混合计算机系统的实用性。此外,各种专用减灾卫星、遥感卫星、通信与导航卫星已广泛应用于地震、海啸、台风(飓风)、洪灾、旱灾、地质灾害和火灾等各种不同类型的灾害管理。

在我国,地学大数据的研究也已开始,国土资源部地质信息技术重点实验室地学大数据高性能计算应用环境搭建成功,已经对外开放。利用搭建的大数据及高性能地理数据计算平台,开展地质大数据综合处理、分析和应用研究,对于推进地质数据开发应用、提高服务效率具有重要作用。

B. 中国地质调查局研发的地质云是什么意思

地质云是一个基于云计算、大数据等现代信息技术,以支撑国家战略、服务经济社会发展为目标,旨在实现地质调查基础设施资源、数据资源、业务应用和服务资源的统一管理和调度。据了解,当前,地质云建设正按计划稳步推进。中国地质调查局正积极开展试点与示范,包括云计算技术在地质调查中的应用试点、大数据技术在智能地质调查中的应用示范、地学高性能计算实验等。

C. 强化地质调查服务

一、地质调查工作必须更加主动地为经济社会发展服务

地质调查工作是一项融调查与研究、产品与信息服务为一体的知识密集型工作,是国民经济建设和社会发展的重要基础性、先行性工作,服务于经济社会的方方面面。从事地质调查工作的地质调查机构也属于服务型机构,主要任务是为经济社会发展提供地质基础信息支撑。美国等国家地调机构自遭遇20世纪80年代中期到90年代初期“生存危机”的艰难时期之后,逐渐认清自身的使命就是要为政府管理与决策、经济社会发展以及公众生活提供及时、公正、可靠的地学信息。地调局的生存和发展取决于适应整个社会需求的能力,必须保持同广大用户更好的联系,因此整个地质工作逐渐由供给驱动向需求驱动转变,其中地质调查机构服务意识的转变最为明显,一切以用户为核心、服务优先的意识不断增强。可以说地质调查工作为经济社会发展服务是其生存之本,成果得以应用是检验地质调查工作成效的试金石。

近年来,我国地质资料的社会化服务工作虽已起步,服务的领域也逐渐从传统的地矿领域扩大到了城市规划、农业、旅游、教育等领域。但从总体上看,我国地质成果服务现状基本上还处在传统、自发的水平上,社会化服务的意识亟待加强,地质调查产品信息的公益性服务不到位,与社会需求还有较大差距。

按照新的“三定方案”,中国地质调查局的职责就是要为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料,并向社会提供公益性服务,这就是说中央公益性地质调查队伍生产地质调查产品只是完成其最终目标的一个重要环节,必须深入研究地质调查产品的扩散与服务的途径和方式,研究用户的需求,有针对性开发满足不同用户的系列产品,更加主动地做好服务工作。

新时期,中国地质调查工作面临新的机遇和挑战,缓解资源环境对经济社会发展的瓶颈约束、全面落实可持续发展观、构建社会主义和谐社会等对涉及资源、环境、生态、自然灾害等重大问题的地质调查工作提出了更新更高的要求。2006年1月,国务院印发了《国务院关于加强地质工作的决定》(国发〔2006〕4号),明确指出“中国地质调查局统一部署、组织实施中央政府负责的基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作,强化相关技术、质量、成果管理和社会化服务。……建立健全地质资料信息共享和社会化服务体系,加快利用现代信息技术,建设国家地质资料数据中心和全球矿产资源勘查开采投资环境信息服务系统”。因此,当前的地质调查工作要以满足国家需求为目标,确定地质调查工作的各项任务,充分发挥地质调查工作超前性、全程性和广域性的服务功能,进一步拓展服务领域,使地质工作更加紧密地与国民经济和社会发展相结合,更加主动地为国家宏观发展战略服务,为人民群众生活服务,为国土资源管理工作服务。

二、树立“用户优先、服务第一”的地质调查服务理念

既然地质调查属于服务业,地质调查局属于服务机构,新时期经济社会发展又要求地质调查工作提供更及时、更主动的服务,因此,当前地质调查必须树立“用户优先、服务第一”的服务观念,以经济社会发展和人类生活质量提高提出的新要求为基点,及时了解不断变化的社会需要,坚持以用户为核心,通过业务调整和领域拓宽,不断提高产品的实用性并致力于提供优质服务。从市场营销学的角度来讲,“服务”即是以劳务来满足顾客的需求,任何能提高顾客满意程度的项目都属于服务。服务即关心顾客,是在营销过程中了解顾客心理,采用有效的方式为顾客提供多种服务或劳务,满足其物质或精神的需要。对于地质调查工作而言,其核心也是要提供能准确满足不同用户需求的服务,要在项目立项之初就强调以政府管理工作需求、国民经济建设和社会公众的需要为出发点,把满足需求程度作为检验工作效果的重要标准,由此要充分考虑到地调成果的可利用程度和社会化服务程度,才能实现地质调查工作社会效益、经济效益的最大化。

三、地质调查服务内容丰富化

地质调查工作既有调查,又有研究,本身不产生物质财富,但它产生知识或信息,为社会和政府提供的是信息产品或服务。从世界地质调查发展的情况可以发现,地质调查服务的内容相当丰富。美国地调局可以提供的产品包括:按照学科,分为地学、生物学、制图学和水资源产品;按照产品载体,分为摄影产品、出版物、软件和其他产品。在美国地调局的网站上,可供下载和在线浏览的地图、数据、影像和信息产品超过7.5万份,各种技术标准、成果报告和出版物超过30万份。目前,我国地质调查服务内容主要是以纸质的基础地质资料为主,网上也提供了一些目录服务,以及科普和少量的信息服务,但是还远远不够。为了从国家宏观决策到普通百姓的衣食住行都能感受到地质调查工作,需要提供各个地区、各个类别、各个专业和多个比例尺的地质产品。从专业角度看,地质调查要能提供区域地质、水工环、海洋地质、矿产、地球物理、地球化学、遥感影像、专题产品和综合类产品等十几大类产品;从类型看,地质调查要提供大数据量的地质图件、地质书籍和指南、空间数据、矿产出版物、摄影产品、文献报告、期刊杂志、地学软件、教育和休闲产品等;从产品的获取渠道看,要从传统的面对面的馆藏资料,变为数字化产品和在线网络信息产品,还应提供数据处理、分析服务、咨询及培训服务等。

四、地质调查服务形式通俗化

地质调查成果服务的对象不仅包含政府部门和相关机构,还包括本国的企业、社区、一般公众等。纳税人出资开展的公益性地质工作,就必须为社会公众服务,而且要把地质工作成果转化成社会公众能够使用、适合他们需要的成果。要提高地质调查自身的贡献力和影响力,以取得更广泛的支持和信任。必须改变所谓的“公益性地质成果锁在抽屉里、藏在脑子里、挂在墙上、写在纸上”的状况。新中国成立以来,我国共计投入地质勘查工作的经费已达4000多亿元,全国形成了数十万种成果地质资料,还有大量的原始地质资料和实物地质资料;上世纪90年代以来,建立了几十个国家大型地学基础数据库。然而,这些资料数据主要服务对象还是行业内部,能够提供政府、社会直接应用的产品缺乏。许多数据库急需进一步整合、加工,才能满足社会直接利用;大量资料数据需要围绕国土资源规划、矿业权管理、区域经济发展、国家重大工程建设以及普通公众的需要,进行深度开发。要着重在地质调查成果的表达方式上下功夫,比如要尽快出版一种使广大公众能看懂并能利用的地质图,把很专业很深奥的地质图加以简略化、通俗化和实用化。这方面,国外的地质调查机构有值得借鉴的做法。加拿大的普通百姓可以买到一种1:25万的地质图,它通俗易懂,社区居民从地质图中可以了解到,居民所在地的地形地貌、历史上有无发生过地震、有无活动断层、该地地下水水位及水质、地下岩石的性质等等,这样的地质图与人们的生活密切相关,体现了服务公众的意识和成果通俗化的做法。

五、地质调查服务手段多样化

1.网络在线

中国地质调查局要扩展地质调查产品社会化服务的方式,除加强资料馆藏服务外,还要增强网络在线服务功能,大力推广应用基于互联网的动态连接技术、目录查询检索系统、WEB编图系统等现代信息技术,通过中国地质调查局三级网络体系和信息服务平台,纵向连接局、大区和地调院,横向连接国土资源骨干网,逐步形成以单位、专题、区域、服务类型等为主线的“一站分布式服务”,进而覆盖全国,为用户提供在线信息发布、在线查询、在线销售和在线订购等服务,用户可以根据自己的需求享受便捷的查询、购买和定制服务。

2.对外宣传

要让国家和社会更多地感知地质工作的多元服务及其效用。加强成果的综合研究和集成,深入挖掘分析成果的应用价值,并及时向社会发布。要大力宣传公益性地质工作的社会效益,通过组织专家研究分析,发布有关评估结论,并以公开出版发行、电视、报刊等新闻媒体、专题报告会、成果发布会、展览会等多种形式大力宣传普及地质科学和信息成果。建立中国地质调查局的新闻发布制度,将其常规化、制度化,定期由指定代表进行口头或书面发布,遇有重大议题,要举行专门的记者招待会或安排权威媒体作深度专访。还可以建立国际合作与交流的鼓励机制,吸取国外社会化服务的先进经验和教训,加快资料社会化服务的步伐,以满足国家对外开放和商业性矿产勘查开发对地质调查产品的需要。

3.地质科普

要通过地质科学知识的普及,来提高公众对地质事业的关心和认识,促进地质事业的发展。中国地质调查局可以向广大学生开设地学科普网站或印刷一些科普读物,内容可以包括:化石聚焦、假日地质指南、你眼中的岩石、假日地质图、地质年代图表、科普推广和网上地质专家答疑等。从地质研究、生物研究、地理研究、水文研究等多个专业,以多种形式为学生、老师和地学爱好者提供丰富多彩的教育资源,以达到传播地学知识和信息的目的。

4.地质教育

要注重地质教育,从小学、中学、大学建立起普及地球科学知识的教育体系,在中小学教学中增加地球科学方面的内容,大力发展地质高等教育和中等职业教育;地调局可以和一些地质院校提供合作培养,如合作培养野外地质学专业,为高校学生创造相应的环境和条件。同时,还可以开展大量的培训教育工作,聘请地质专家授课,内容涵盖地质调查、矿产资源、水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害预防、全球定位系统、遥感、地理信息系统信息技术、地质文献检索与科技查新等等,还可以培训普通大众如何使用MapGis、MapIfon、ArcInfo和ArcView等软件。地质教育培训工作应制度化、经常化、系统化和多样化。

六、用地质文化的力量感染公众

几千年的中华民族传统文化与现代地质事业的发展相结合,铸就了中国地质文化的风骨,它可以潜移默化而又深刻地影响着人类经济社会的发展和人民的生活质量、生活信念。因此,要提高地质调查成果的社会化服务水平,就必须传播地质文化,加大地质成果、地球科学知识向社会转化的力度,充分利用文化的手段和形式,让地质成果惠及全体人民。以弘扬行业精神、树立行业形象、普及地学知识为主要任务,加强文化宣传教育、文化产品制作、文学艺术创作、科学知识普及等工作,推出一批具有地质特色的影视、科普、文学、艺术等文化精品,提高地质文化的生命力、渗透力和影响力。可以像《侏罗纪公园》、《龙卷风》、《后天》等电影把科学家对大自然的认识搬上银幕一样,将以章鸿钊、丁文江、翁文灏等为代表的地质先驱们推动中国近代地质事业发展的历史拍成电影、电视剧激励后代;将第四纪冰川的发现、燕山运动的创立、玉门石油的发现、攀枝花铁矿的早期勘查、北京人头盖骨的发掘与研究等一部部改写中国地质科学的拓荒史制作成纪录片或参加展览会;将国家地质公园的美丽而奇特的景色、南极科考的摄影照片印成画册;将世界各地发生的地震、海啸等各种地质现象的新闻报道即时而快速地附上从地质视角的原理解释;将深受大众喜爱的各类宝石的地质成因、鉴定方法等有关知识普及于众,等等。这样不仅可以使大众了解到自然的奇特、地质事业的伟大和保卫地球责任的重大,而且可以将地质文化的精华渗透到大众的日常工作习惯、思维习惯中,将地质文化作为全民文化大力普及,使广大人民群众在了解地质工作的重要性和掌握地学基本知识的同时,深受地质文化的影响和熏陶,以科学文化的力量感召人们保护自然、保护环境、保护资源、保护地球、保护我们共同的家园。

总之,提高地质工作对经济社会可持续发展的资源保障能力和多重服务功能,就要进一步拓展地质工作服务领域,促进科研与调查的结合,提升地质工作的技术含量,缩短地质成果转化的周期,努力使地质调查成果既深厚丰富,又生动形象;既充满科学内涵,又通俗易懂,最大限度地满足经济社会发展和人民群众生活对地质知识和地质信息的需要,实现地质工作与经济社会发展全过程全方位的结合。

D. 深时数字地球国际大科学计划

“深时数字地球大科学计划”(Deep-time Digital Earth,简称DDE) 将在大数据驱动下重建地球生命、地理、物质和气候的演化,进而达到精确重建地球和生命演化 历史 、识别全球矿产资源与能源的宏观分布规律。并将通过这一计划,为全球数百万研究人员和 科技 专业用户提供一个跨越科学领域和国家的虚拟科研环境,使其能够存储、共享和使用科研数据

深时数字地球”将开展大科学研究,构建最大地学基础数据库,建成“地学界Google”,从而实现整合地球演化全球数据、共享全球地学知识 。也就是说,地学数据库建成以后,地球和生命演化的科学研究将不再是“一纸地质图”,而是具有大数据支撑的“深时数字地球”。被誉为地质学Google的DDE,旨在大数据驱动下重建地球生命、地理、物质和气候的演化,进而达到精确重建地球和生命演化 历史 、识别全球矿产资源与能源的宏观分布规律。该计划将聚焦地球数字科学重大基础前沿,建立国际地球数字科学产学研协同生态链,推动地球信息产业链、创新链、服务链融合,促进地球信息产业研发应用集群化发展,面向全球数百万研究人员和 科技 专业用户,提供一个跨越科学领域和国家的虚拟科研环境,实现跨领域科研数据的存储、共享和应用,为破解全球经济 社会 发展的能源资源等问题提供强大的科学科研基础。DDE科学设想由中国科学家提出后,很快得到获得国际 社会 广泛响应。英国、俄罗斯、中国、德国等国家地质调查局,以及国际地层委员会、国际沉积学家协会、国际古生物协会、国际数学字地球科学协会、美国石油地质协会等9个国际学术组织共同发起, 经国际地科联投票通过,“深时数字地球”成为其首个大科学计划,执行期10年(2019-2028)

E. 浅析大数据时代的地质资料管理

杜艳玲

(中石油勘探开发研究院资料中心)

摘要 长期以来,文字描述地质资料是记录地质信息的有效载体。随着大数据时代的来临,地质资料海量数据的发现与提取难度加大,地质资料信息化发展面临着二次开发与知识服务的新挑战。本文就地质资料管理的现状、管理中存在的问题进行了分析探讨,并就如何做好大数据时代的地质资料管理工作做了有益的探讨并提出了4个方面的意见和建议。

关键词 大数据 地质资料 信息化 二次开发

地质资料是地勘单位记录历史地质信息的有效载体,是工作得以有效实施的有力保障。随着社会发展进步及地质勘探技术的成熟,地质资料管理工作任务量越来越大。如何在大数据时代背景下完善地质资料的信息管理,成为所有档案工作者迫切需要解决的问题。

1 地质资料管理的现状

1.1 地质资料互相封闭

随着经济建设的快速发展,勘探开发专业人员对地质资料的需求量不断增大,但是由于大部分地质资料属于内部管理资料,只用于级别较高且承担着较大科研任务的项目使用,部分单位甚至为获取自身利益互相封锁资料,导致地质档案无法得到有效的利用。

1.2 地质资料的开发利用与资料保密处理不当

《地质资料管理条例》第十四条规定:地质资料馆和地质资料保管单位,应当建立地质资料的整理、保管制度,配置保存、防护、安全等必要设施,配备专业技术人员,保障地质资料的完整和安全。第十九条规定:地质资料馆和地质资料保管单位应当按照规定管理地质资料,不得非法披露、提供利用保护期内的地质资料或者封锁公开的地质资料。地质资料是地质工作价值的集中体现,当它实现项目所需的第一价值之后,一般就进入馆藏机构进行存储。但是地质资料还有后续价值,地质资料所承载的信息资源可以多次、长期、反复地开发利用。这样,一些国家保密矿种,国家规划矿区的地质资料一方面具有保密性,一方面又有开发利用的需求,这种矛盾显而易见。既不能一味强调保密,也不能无视《保密法》等相关规定,擅自开发利用,造成泄密。如何处理好利用与保密的关系、如何做到借阅有法可依、借阅有章可循,成为摆在所有档案工作者面前的一个难题。

1.3 地质资料的二次开发和深度开发效率较低

大量的地质资料源于长期勘探过程中的积累。如何发现已有资料的内部价值,以便延长其使用寿命,是摆在我国地矿工作者面前的紧迫任务,也是一项新的挑战。但是由于研究经费短缺、过去和现在成藏理论的限制、不同研究者研究角度不同结论不同等问题,使得我国地质资料二次开发利用率很低。据不完全统计,全国保存的非纸质介质地质资料,共有磁盘34.4万盒,磁带294.4万盒,胶片9.1万片[1]。但是由于有关人员对地质资料二次开发利用的重视程度不够,经费、人员也没有相应的落实,从而经验做法总结不够,没有形成对地质资料二次开发、深入开发的良好氛围。

2 地质资料管理面临的挑战

2.1 海量数据的提取面临新的挑战

在信息爆炸的今天,数据已经渗透到世界的每一个角落,且数据总量增长迅猛。据预测,未来每18个月,整个世界的数据总量就会翻倍,到2020年,世界的数据总量将会增长44倍[2]。以中石油勘探开发研究院为例,自1991年成立以来,已经累计积累了勘探开发资料71万件,其中包括探井36384口、生产井19617口井资料,以及研究院的各类档案92798万份,馆藏档案133186卷、786071件。面对不断丰富的馆藏资源,如何在海量的数据中快速而准确地检索到所需的信息,如何将档案资源转化为知识资源,传统的档案管理模式已经不足以满足工作需要。大数据时代的来临增加了地质资料寻找与提取的难度。

2.2 地质资料面临知识服务的挑战

大数据时代的资料用户已经不满足仅局限于数据或是文件的利用,而是希望能够获得数据背后的信息以及信息蕴藏的知识。与传统档案馆(室)藏资源或者其他应用相比,大数据时代下数字档案馆藏数量具有媒体形式多、数据量大的特点,大数据时代的用户需求变得更加个性化、多样化。特别是近年来,随着国际油价的持续攀升,矿权市场持续升温,地质资料的开发利用需求旺盛,地质资料管理人员转变为信息的咨询者和系统的服务者,这些都给地质资料的服务带来了挑战。

3 如何加强地质资料的管理

3.1 加强网络信息化建设

加强建设地质资料网络信息化建设,是提高地质资料利用率的有效途径。建立网络信息化可以实现声音、图像以及文字等多种形式的信息进行统一的处理、存储,改变了传统的地质资料信息管理只能着眼于纸张文字的单一表现形式,呈现给地勘人员更加丰富多彩的地质资料编研形式,提供了更加丰富鲜活的地质档案信息[3]。用微机对档案进行收集、筛选、加工,使之转化为微机软件形式的二次文件信息,从而作为电子文件数据提供利用。把纸质资料数据文件归档电子化,充分利用计算机、扫描仪,建立全文数据库,以便存储查找和利用,这既是地质工作现实的要求,也是档案管理的必然取向[4]

对地质资料进行现代化信息建设可以很好地实现资料的详细记录,可以为以后的相关决策提供有力的依据,在很大程度上避免了由于突发性事件或是蓄意破坏而发生的资料丢失现象。对地质资料进行信息化建设可以远程服务实现对地质资源的共享,在编纂地质文档资料的时候可以有效地缩短对地质文献信息及地质文档编著的时间,更快、更好地提高现代地质资料信息的利用率。

3.2 建立地质资料目录检索数据库

大数据时代提供了海量的数据,如何在最短的时间内最快地检索到需要的数据,成为摆在所有档案工作者面前的一大挑战。地质资料目录检索数据库很好地解决了这一问题。国土资源部出版了《地质资料档案著录细则》,对如何著录地质资料进行了详细指导。数据检索系统智能化程度很高,可以根据使用者的需求,输入任意关键词,例如资料名称、井名、勘查程度、矿种或是几个关键词的组合,均可以从数据库中检索出有关的地质资料信息,方便快捷地为地勘人员提供服务。

3.3 拓展地质资料开发利用的方式方法

技术水平直接影响服务的效率和质量,大数据为地质资料的开发利用提供了很好的平台。拓展地质资料的开发利用方式要充分利用现代化服务手段,提升现代化服务水平。重视现代地质资料服务系统、技术和标准的开发,力争在系统交换和传输技术、新方法、新手段上下功夫,推进地质资料的整合和共享。同时加快内网外网和电子政务平台的建设,加强行业和部门互动,形成多层次、多部门社会化服务网络系统,实现地质资料的开发利用和信息共享。同样重要的是,要同步更新离线服务和在线服务方式方法,提升服务效率。离线服务要突出数据加工和介质拷贝服务,在线服务要提供数据检索和下载服务,配合电子邮件、传真、电话等形式,为用户答疑解惑,提供信息服务[5]

3.4 加强地质资料的二次开发和深度开发

《国务院关于加强地质工作的决定》明确提出将“推进地质资料开发利用”作为新时期地质工作六大任务之一,充分体现了党中央、国务院对地质资料工作的高度重视,反映了经济社会发展对地质资料信息的迫切需求。地质资料具有形成成本高、应用范围广、可反复利用、经济社会效益潜力巨大等特点。地质资料的属性特征,决定了其直接价值和潜在价值远远大于其投资成本,决定了其反复永续利用的潜力。

地质资料的二次开发,绝不仅仅是对现有的地质资料进行第二轮简单的整理、归纳,而是以最新的找矿理论、技术和方法为指导,以改革创新的精神对原有的地质资料进行有效而又合理的加工、整理、归纳和总结,提炼出具有重要价值的信息资源。根据利用者的需求,组织相关的工作团队,通过人、财、物的投入,提高地质档案社会化服务附加值,从而推动地质资料的产业化[5]

2003年英国地调局运用成本效益分析法和增值法对其经济效益进行了评估,结果表明:英国地调局在2001年为英国所做的贡献相当于其年度营业额的850~1525倍。另外,据其他国家测算,地质产品中的地质图,即使按最小价值计算,其价值也是填图成本的25倍[1]。新中国成立以来,我国累计投入了大约5000亿美元的地勘费,形成了大量的地质资料,通过对丰富的地质资料开发利用,为国民经济和社会发展作出了重大贡献。在大数据时代,必须提高地质资料的利用率,加大资料二次开发和深度开发力度,围绕用户的需求而不断地创新服务,提供多方面的优质服务。

4 结语

在大数据时代,地质资料海量数据管理与服务发生深刻的变化,我们要不断加强专业知识的学习,积极探索新的管理模式和管理方法,以新思维、新技术、新举措对待地质资料的现代化建设,以便于更好地为地质勘探事业服务。

参考文献

[1]姚华军.深入贯彻学习《决定》大力推进地质资料开发利用[J].中国国土资源经济,2006(11).

[2]郑军,尹兆涛.中国石油应对“大数据的策略分析”[J].石油规划设计,2013,24(6):27~29.

[3]张艳霞.如何做好地质档案的全面管理工作[J].价值工程,2012(10).

[4]冯演.对做好地质资料档案管理工作的思考[J].中国城市经济,2010(11).

[5]马忠花.青海省地质档案的开发与利用研究[D].郑州:郑州大学,2011.

F. 国际地质信息技术的发展方向

计算机技术、数据库技术、网络技术、虚拟技术等现代化技术深入应用到了地学众多专业领域,已经由解决某一方面的问题发展到解决从数据采集、数据管理、分析处理、成果表示直至信息服务的全过程信息化问题,为资源勘查、气候变化、环境保护、灾害预警等与人类活动息息相关的各项科学研究与应用带来了革命性的进步,让大气圈、生物圈、水圈、岩石圈信息的交叉融合研究成为了可能。同时,地学信息产品服务打造的信息产品由分散的、专题性的数据扩展到了多专业、多领域、多维次、多形式的集成产品,使数字化知识的开发、整合与应用成为信息技术服务于人类与环境变化的焦点。归结起来,目前国际地学信息研究的热门领域主要有以下四个方面。

(1)“OneGeology计划”推动全球地学数据共享

英国地质调查局于2006年发起了“OneGeology 计划”,其目标是创建一个动态的全球电子地质数据库,为各国提供并开放已有的不同电子格式地质数据,通过开发并使用网络标记语言GeoSciML,促进国际地学数据互联互通。该计划由众多国家和国际组织合作开展。全球参与的国家中有60个国家提供数据服务,通过门户网站可以访问提供服务的数据目录。今后,如何在全球倡导地学数据共享理念、获得相关政府的支持与合作,推动地学数据的全球化无偿共享,达到百万比例尺地质图数据的浏览,进而实现更大比例尺、更多专业内容数据的浏览、下载等服务,将是“OneGeology计划”需要尽快解决的问题。

(2)各国都在重视地学空间数据基础设施建设与应用

无论是发达国家还是发展中国家,地学空间信息成为社会公众和政府决策的重要支撑数据,在资源环境、地质灾害、气候变化等方面有着巨大的社会需求和应用潜力,地学数据积累、共享、分发和应用已成为各国地调机构的基本职责和常态化工作。各国非常重视基础地学数据的积累、分布式数据集成与共享、数据资源开发应用和网络数据应用服务。欧盟与美国以立法的方式保障地学空间数据基础设施建设与应用的可持续发展。目前,发达国家基本完成了地学空间数据的原始积累,各国地学空间数据库基础设施向着数据产品多元化、应用服务便捷化、操作简单化、共享全球化的方向发展。特别是基于网络、云计算等新技术在分布式数据共享、服务平台建设、多学科信息融合等方面,引领了国际地学空间基础设施建设与应用的方向。

发展中国家地学空间数据基础设施建设,相对集中于海量数据资源积累与数据资源开发应用系统建设,在数据采集、大型数据库综合管理、数据共享与交换、网络服务、分析应用等方面,为公众提供公益性服务。

(3)三维地学信息产品日益增加,推动了地学知识的全面普及

3D技术在地学领域的应用是近些年的热点,主要集中在三维模型构建、三维可视化表达、三维地质填图等技术方法的研究、软件工具开发与应用。3D模型极大地扩展了2D地质图的信息含量,可以清晰展示地下结构构造,地质体360 °全景显示,可以让用户无需进行复杂的培训就能直观地看到地下的地质情况;模拟的地下模型有助于对地下地质和环境的关系进行判别,为决策者制定规划提供更清晰的依据。

当前,澳大利亚发布了三维高光谱矿物系列图——ASTER地图,这是世界上首次发布的大洲级别的地表矿物填图成果,可以在线浏览和下载。英国地质调查局则在国际地学领域三维IE技术的应用中引领了潮流,从3D模型浏览显示深入到了3D模型的分析,进而将用户由专业人员普及到普通大众,移动终端的iGeology 3D智能系统的推广更是让三维地质延伸到了普通公众的日常生活。德国GiGainfosystems UG利用WebGL技术实现了基于网络的3D模型可视化表达与交互式操作,多个用户可同时对模型的不同部分进行编辑。

(4)物联网、大数据等高新技术正逐步融入地质领域

进入21世纪,信息技术创新步伐仍未减慢,并且向高速、大容量、网络化、综合集成化方向发展的势头更加迅猛。同时,通信、光学、微机械、认知科学、传感技术等多学科相互交叉,涌现出物联网、云计算、大数据等新技术、新理念,正孕育着新的重大突破。信息技术的迅猛发展正深刻地改变着信息化发展的技术环境与条件。

1999年物联网这个概念一经提出,在传感器产业、RFID产业、通信产业等的标准化、数据存储、数据处理、智能分析及预警等多方面取得了显著进步与成果,大部分技术趋于成熟或基本成熟,相关产品已应用到智能交通、物流、军事、灾害防治等领域。美国、英国等早已开始使用具有物联网特性的地质测量、矿产开采监测、地震监测、地质灾害监测等设备,并已逐步向规模化、产业化发展。以2011年日本福岛地震预警为例,日本通过对各类地震传感器采集数据的分析,提前数十秒预警了福岛7.0级地震,避免了巨大的损失。

在物联网(Internet of Things)、云计算(Cloud Computing)、移动互联网等技术进步的推动下,数据发生了“大爆炸”,其规模呈几何级数上升,已跨入以ZB为基本计算单位(1ZB=1024 EB=1024×1024 PB=1024×1024×1024TB)的大数据(Big Data)时代。“开采”大数据以挖掘其内部蕴藏的“富矿”成为研究焦点。各国均非常重视大数据技术的发展,科技界、学术界、政府把它看成是一座可能挖掘出巨大财富的“金矿”“富矿”,均在寻找面向大数据的有效技术分析手段(如大数据分析、大数据集聚类分析、海云数据分析等)。

G. 基于3S技术的野外地质调查工作与管理服务关键技术研究的主要任务和技术难点

一、主要研究任务

.1 基于3S技术的野外地质工作管理与服务核心技术综合研究

主要针对数字化野外地质工作管理与服务的相关技术进行集成研究。主要开展3S 技术、北斗技术、IP 卫星应用技术、网格技术、“云”计算技术、网格GIS技术以及上述技术的集成与协同技术的研究;开展北斗一代和北斗二代应用技术的研究,研究和总结满足数字化野外地质调查、管理、服务和应急处置等方面的需求,并提出解决方案。

2.编制“数字化野外地质工作管理与服务技术指南”

该指南涉及的内容包括:基于3S 技术的野外地质工作管理与服务系统的北斗组网、应急服务、实时遥感数据服务、野外地质工作管理与服务系统资源组织、野外地质工作管理与服务系统结点建设等内容。

3.数字化野外地质调查管理服务应用系统和平台开发

基于我国卫星(定位、通讯、遥感)技术、GMSS(Global Mobile Satellite Service)技术、IP卫星技术、网络技术、物联网技术和网格技术,建立基于3S技术的野外地质工作管理与应用服务系统和平台。通过数字地质调查系统和中国地质调查信息网格平台的统一的整合与集成,实现野外作业人员与驻地和野外工作站及大区中心的互联互通,开发应对突发事件野外地质工作管理与服务的功能,全面提升公益性地质调查工作的综合管理能力和水平,主要开发以下几个应用系统。

(1)基于北斗卫星技术的地质调查野外数据采集系统

针对野外工作管理与服务需求,在数字填图系统(RGMap)系统基础上,开发基于双星(国产卫星+GPS)的野外数据采集系统。该系统通过与北斗卫星技术的集成,可收发应急信息、调度信息等服务功能。同时可采用北斗一号和GPS进行定位。

(2)基于综合卫星技术的数字地质调查信息平台

针对野外工作管理与服务需求,在数字地质调查信息平台(DGSInfo)基础上,集成了野外工作管理与服务系统服务平台,该平台除了目前可以满足野外地质人员单用户进行地质填图综合处理需要的所有功能外,还具有如下功能:①能通过北斗卫星保障通信系统,连接野外数据采集器,跟踪野外地质人员轨迹,并能进行应急救援保障和态势管理。②在应急情况下,在驻地或工作站或中心根据数据资源的支持所做出的决策,直接指挥野外人员进行自救或给出最佳处置方案。③借助国土资源应急与远程会商系统的应用环境,搭建野外应急无线单兵传输系统,实现与结点大数据量地质矿产调查和数据服务实时传输,并自动整合在统一空间中。④与中国地质调查信息网格平台互联互通。可获取平台提供的十大基础数据库及其他结点发布的数据。⑤从遥感结点获取实时的遥感数据。

(3)基于通讯卫星技术应用野外地质工作管理与服务网格平台

针对野外工作管理与服务需求,在中国地质调查信息网格平台(GSIGrid)基础上进行扩展。主要扩展功能如下:①可在任一结点(如:拉萨、西宁、乌鲁木齐等3个野外站(或地调院)以及成都、西安、沈阳地调中心和北京中心与具有野外卫星数字化填图系统的地质人员建立连接,并同一时间跟踪不少于1000个移动目标的轨迹与通讯,并能与结点、野外驻地结点与移动目标的互动,实现生产调度和管理服务。②利用IP卫星技术,对连入中国地质调查信息网格平台的结点可共享数据资源、硬件资源和软件资源,野外移动结点可利用主结点的资源进行相关的计算并返回结果,也可以直接传输双方所需的数据资源,进行专家会诊,也可完成生产管理等工作。③在突发事件发生时,可根据地质调查遥感卫星数据服务系统给出的事发地点,在结点的平台上自动发现不同分辨率遥感数据,为突发事件应急处置的管理、服务与决策提供数据支持。④与数字地质调查系统共享与协同,并互联互通,提升了通信能力和服务能力在野外工作管理方面的应用。⑤基于3S 技术的野外地质工作在应急救援保障处置方案、态势管理、生产调度等管理功能。⑥通过数字地质调查平台、中国地质调查信息网格平台与IP卫星技术的集成,异地动态完成部分野外数据的检查、及时动态评价填图质量及重大问题的会诊,大大地提高了地质专家的使用率和质量监控的时效性。⑦借助国土资源应急与远程会商系统的应用环境,通过中国地质调查信息网格,实现野外应急无线单兵与结点的传输系统与天地一体的野外地质工作管理与服务网格平台互连互通。⑧条件成熟时可开展通信控制流程-点对点方式、专线方式的应用。

(4)地质调查遥感卫星实时数据服务系统

在应急状态下可以快速获取用户需要的空间范围内的遥感数据,进行快速处理后生成基础遥感影像产品,并在地调专网环境下的门户网站的后台功能中提供访问接口。用户可以在地调专网环境下下载至其所在结点,支持从该结点通过IP卫星传送至移动驻地。

4.蓝牙北斗数据接入器产品研发

开发重量轻体积小功能强的通讯装置,并与野外数字地质调查系统的集成;可采用双星定位及北斗通信技术综合应用。集成研发符合野外地质调查特点的、可实现北斗卫星定位、通信、导航等功能的蓝牙北斗数据接入器产品开发。根据野外地质调查需求,重点是改变原来体积大、重量大不利于野外应用的情况,开发集成小、轻、灵敏度高的蓝牙北斗数据接入器,保证技术指标符合野外地质调查应用,经济指标满足推广应用。

5.构建野外地质工作管理与服务网格体系

初步形成拉萨、西宁、乌鲁木齐等3个野外站(或地调院)以及成都、西安和沈阳地调中心、北京等地网格结点,全面部署基于3S技术的野外地质工作管理网格平台,并对所辖的地勘队伍进行野外地质调查工作管理和服务、结点资源服务、管理调度、应急救援保障和态势管理等方面的示范,建立野外工作管理、信息服务、应急响应3 种工作模式。

二、主要技术难点和问题

1.一体化的数字化野外地质工作管理与服务信息化体系架构尚未建立

在基于我国卫星(定位、通讯、遥感)技术、GMSS技术、IP卫星技术、网络技术和网格技术的研究基础上,编制数字化野外地质工作管理与服务技术指南,重点是建立基于3S技术的野外地质工作管理与服务系统的北斗组网、应急服务、实时遥感数据服务,野外地质工作管理与服务系统资源组织、野外地质工作管理与服务系统结点建设等内容。由于野外地质调查工作结构复杂(任务类型多、工作地区的人员隶属单位复杂、通讯条件差、服务需求不确定性),特别是一体化的数字化野外地质工作管理与服务信息化体系架构尚未建立。

2.四级组网体系在野外地质工作管理、服务与应急系统的架构一致性、协同性是一个难点

建立基于3S技术一体化的野外地质工作管理、服务与应急架构。涉及当今前沿技术,如网格GIS技术、网格技术、云服务等技术。如何把野外移动人员、野外驻地营地、属地化的地质调查院、大区中心以及北京组成的5层应用层与基于3S 技术一体化的野外地质工作管理、服务与应急系统的架构一致性、协同性是一个难点。

3.基于网格技术的移动结点与静态结点资源的互联互通技术

基于网格技术的移动结点与静态结点资源的互联互通技术。技术难点:①基于经济与技术双指标的考衡,建立满足野外地质调查工作需求的复杂北斗组网(动态与静态)技术。②结合卫星IP 网络传输解决方案,特别是借助国土资源应急与远程会商系统的环境,搭建具有大数据量实时传输特点的数字地质调查信息平台(DGSInfo)和野外地质工作管理与服务网格平台(GSIGrid)。重点是解决野外数据结点可以快捷、准确无误地连接到不同的专业网络系统中。③实时基础遥感影像数据库(大比例尺与小区域)、业务专题服务库和作业管理库3类主库及野外信息的共享和协同。④能在最短的时间内遍历100个以内目标。实现生产调度和应急事件处置。

4.野外工作管理、信息服务、应急响应三种工作模式的关键技术

加强野外工作管理、信息服务、应急响应三种工作模式的关键技术:①根据野外地质调查人员的应急请求,首先能够从数字地质调查平台、中国地质调查信息网格平台与IP卫星的配合,提供必要的地质数据、遥感数据、地理信息等数据,快速地为决策提供所需信息。②驻地平台可同时监控l0~20个移动地质员目标,项目工程师可掌握每个移动目标的态势,及时究偏或调整野外设计路线。并在应急状况下,可自动找出离请求目标最近目标、进行救援。③通过数字地质调查平台、中国地质调查信息网格平台与IP 卫星技术的集成,实现野外驻地与地调中心或地调院总部的互通,完成部分野外数据的检查、及时动态评价填图质量及重大问题的会诊,大大地提高地质专家的使用率和质量监控的时效性。

5.基于网络(格)技术的地质三维空间信息服务技术

基于网络(格)技术的地质三维空间信息服务技术的研究,包括网络三维地球模型(与天地图数据的共享)、海量地理信息的存储与管理、三维空间信息建模及可视化、三维空间信息高效传输与分析机制、网络三维空间信息服务技术的研究,为野外地质工作管理与服务的表现形式提供支撑。

6.通讯装置——蓝牙北斗数据接入器产品研发

开发重量轻、体积小、功能强的接收与通讯装置——蓝牙北斗数据接入器产品,并与野外数字地质调查系统、中国地质调查信息网格平台与网格体系的集成,实现无人艰险工作区的信息互联互通。

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