吳小平，王黔駒，顏世強(qiáng)，連 健，許百泉，丁克永

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京100037；2.全國(guó)地質(zhì)資料館，北京100037）

地質(zhì)資料是地質(zhì)工作服務(wù)社會(huì)的主要載體，是地質(zhì)工作成果的重要體現(xiàn)。地質(zhì)資料反映了地球的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地形地理、地質(zhì)環(huán)境、地球演化等客觀要素，是研究地學(xué)發(fā)展變化的資源寶庫，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)信息資源。目前，我國(guó)在地質(zhì)資料服務(wù)方面長(zhǎng)期存在資料信息分散、綜合研究不夠、服務(wù)渠道不暢、服務(wù)能力不強(qiáng)等問題，使地質(zhì)資料信息的巨大潛在價(jià)值未能得到充分發(fā)揮。為充分發(fā)揮地質(zhì)資料信息的服務(wù)功能，國(guó)土資源部將推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化作為提高地質(zhì)資料管理與服務(wù)水平的重要抓手，提升地質(zhì)資料信息服務(wù)找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)和社會(huì)大眾的能力和水平［1－3］。

地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化（以下簡(jiǎn)稱“兩化”）是通過充分運(yùn)用信息化等技術(shù)手段，按照統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地質(zhì)資料信息進(jìn)行深度加工和整合，提高地質(zhì)資料信息的集中度和關(guān)聯(lián)度，形成分布式、多層次能滿足不同需求的地質(zhì)資料信息服務(wù)能力，開發(fā)多類型的服務(wù)產(chǎn)品，拓展服務(wù)領(lǐng)域，擴(kuò)大服務(wù)規(guī)模，推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展［4－6］。

1 地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)體系框架的設(shè)計(jì)思路和原則

1.1 設(shè)計(jì)思路

以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)、以地質(zhì)資料信息服務(wù)為導(dǎo)向、以匯聚地質(zhì)資料數(shù)據(jù)資源為核心、兼顧地質(zhì)資料信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向的要求，重點(diǎn)研究與地質(zhì)資料信息服務(wù)密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)考慮能夠構(gòu)建經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用、易維護(hù)、易擴(kuò)展的軟件體系框架的關(guān)鍵技術(shù)路線和解決方案，重點(diǎn)分析關(guān)鍵技術(shù)的相互關(guān)聯(lián)和應(yīng)用接口，在此基礎(chǔ)上，提出地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化的關(guān)鍵技術(shù)體系框架。

1.2 基本原則

地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化關(guān)鍵技術(shù)體系框架是從技術(shù)角度闡述地質(zhì)資料兩化技術(shù)體系的總體構(gòu)成以及各組成內(nèi)容之間的關(guān)系，既包括地質(zhì)資料管理與服務(wù)各個(gè)階段的需要的關(guān)鍵技術(shù)，又反映其相互關(guān)系，技術(shù)體系框架要適應(yīng)地質(zhì)資料業(yè)務(wù)基本工作流程和兩化工作需要，以方便管理者及研究人員根據(jù)推進(jìn)兩化的需要確定采用或者研究的關(guān)鍵技術(shù)，為地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化工作提供技術(shù)參考模型。因此，關(guān)鍵技術(shù)體系框架的設(shè)計(jì)需遵循以下原則。

專業(yè)性：關(guān)鍵技術(shù)必須是針對(duì)地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化建設(shè)特定目標(biāo)和要求的有關(guān)信息技術(shù)，以需求為導(dǎo)向、應(yīng)用為目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，并能在實(shí)際應(yīng)用中不斷補(bǔ)充與完善。

實(shí)用性：關(guān)鍵技術(shù)必須針對(duì)解決目前兩化建設(shè)的瓶頸問題，并能夠結(jié)合實(shí)際問題給出解決方案，要結(jié)合地質(zhì)資料信息化的基礎(chǔ)條件，充分考慮關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)實(shí)施成本、時(shí)間等各種因素。

規(guī)范性：要盡量采用具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范接口的組件技術(shù)，每個(gè)組件應(yīng)該具有自組織和自維護(hù)功能，具有良好的封裝特性，注重技術(shù)的適用性，便于推廣應(yīng)用。

公開性：應(yīng)考慮采用公共版的空間數(shù)據(jù)和地圖，例如，用谷歌三維地圖和天地圖三維地圖，特別是在地質(zhì)資料可視化查詢中，應(yīng)該考慮空間數(shù)據(jù)的公開性。

2 地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)體系框架組成

地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化關(guān)鍵技術(shù)體系框架是根據(jù)地質(zhì)資料信息服務(wù)業(yè)務(wù)流程而設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)體系，兩化關(guān)鍵技術(shù)框架體系可劃分為數(shù)據(jù)匯聚、資源共享、服務(wù)支撐、應(yīng)用服務(wù)四個(gè)層次，以及政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、通信與信息安全保障體系兩大支撐手段。地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)總體框架如圖1所示。

底層是數(shù)據(jù)匯聚層和資源共享層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行匯交收集和組織管理，為開展地質(zhì)資料信息服務(wù)提供數(shù)據(jù)資源支持。上層包括服務(wù)支撐層和應(yīng)用服務(wù)層，是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上開發(fā)各類專題服務(wù)并形成專題產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料信息的深度開發(fā)和服務(wù)的集群化，以通過互聯(lián)網(wǎng)向社會(huì)公眾、團(tuán)體、機(jī)構(gòu)、企業(yè)提供各類的應(yīng)用服務(wù)。

2.1 數(shù)據(jù)匯聚層

地質(zhì)資料按照形成方式分為成果、原始、實(shí)物地質(zhì)資料三類；按照專業(yè)類別包括基礎(chǔ)地質(zhì)、石油天然氣地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、物化遙地質(zhì)、海洋地質(zhì)等信息。數(shù)據(jù)匯聚層由各種地質(zhì)資料數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫及相關(guān)的軟件和硬件組成，凸顯底層環(huán)境的支撐作用。具體內(nèi)容包括各種地質(zhì)資料數(shù)據(jù)，以及用于地質(zhì)資料數(shù)據(jù)保管、存儲(chǔ)、傳輸和處理的軟硬件設(shè)施資源。

數(shù)據(jù)匯聚層涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要為數(shù)字化技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)、RFID技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)。數(shù)字化技術(shù)是資料信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)性技術(shù)，是支撐地質(zhì)資料信息化建設(shè)的關(guān)鍵；海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)重點(diǎn)解決海量數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)與高效管理問題，消除數(shù)據(jù)存取瓶頸，保障數(shù)據(jù)安全，提升數(shù)據(jù)管理水平；RFID技術(shù)即射頻識(shí)別技術(shù)，利用RFID技術(shù)通過對(duì)紙質(zhì)資料實(shí)體建立電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料實(shí)體的全過程管理，降低成本和提高服務(wù)水平，提升地質(zhì)資料庫房現(xiàn)代化管理水平；數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)重點(diǎn)解決數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織和管理，按照規(guī)范結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)資料數(shù)據(jù)的處理、分析和理解。

2.2 資源共享層

資源共享層是充分利用已有數(shù)據(jù)資源，消除數(shù)據(jù)差異、信息孤島，為實(shí)現(xiàn)信息共享和資源協(xié)同使用，主要是基于語義的描述與發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)語義共享和數(shù)據(jù)集成整合。數(shù)據(jù)集成是通過規(guī)范接口把多源、異構(gòu)、多維、多學(xué)科的數(shù)據(jù)在邏輯上，或物理上有機(jī)地重新組織，為用戶提供全面的數(shù)據(jù)共享［7－8］。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括分布式地質(zhì)資料信息共享服務(wù)技術(shù)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)、數(shù)字產(chǎn)品統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)、涉密地質(zhì)資料處理技術(shù)、元數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)共享與傳輸技術(shù)等。

圖1 地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)總體框架

分布式地質(zhì)資料信息共享服務(wù)技術(shù)是通過建立有效的數(shù)據(jù)共享和管理機(jī)制，解決數(shù)據(jù)共享難題，減少重復(fù)投入，在更廣泛領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多種類型（結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)資源共享，為不同用戶提供一個(gè)快速查詢檢索和交互平臺(tái)，降低系統(tǒng)集成費(fèi)用；多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)是將不同來源、不同尺度和不同精度的空間數(shù)據(jù)集成并融合在一起，解決跨平臺(tái)共享問題，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的交換和共享，為政府決策、專題研究等提供實(shí)用的基礎(chǔ)信息和進(jìn)行深度開發(fā)，更好的發(fā)揮各類數(shù)據(jù)的作用；數(shù)字產(chǎn)品統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)主要目的是唯一標(biāo)識(shí)地質(zhì)資料數(shù)字對(duì)象，以促進(jìn)的資源的深度訪問，保持?jǐn)?shù)字對(duì)象在不同系統(tǒng)中的一致性；涉密地質(zhì)資料處理技術(shù)主要解決地質(zhì)資料的安全利用和公開使用問題，利用信息技術(shù)對(duì)保密地質(zhì)資料進(jìn)行處理，提高地質(zhì)資料公開利用程度；元數(shù)據(jù)管理技術(shù)是采取有效的方法來描述、組織和管理海量數(shù)據(jù)，提高查詢檢索效率，是解決數(shù)據(jù)管理問題必須考慮的關(guān)鍵要素；數(shù)據(jù)共享與傳輸技術(shù)是面對(duì)海量的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)，探討解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、在線快速瀏覽和實(shí)時(shí)傳輸?shù)葐栴}。

2.3 服務(wù)支撐層

服務(wù)支撐層提供豐富的地質(zhì)資料單元服務(wù)和組合服務(wù)，為上層的應(yīng)用服務(wù)提供服務(wù)產(chǎn)品和服務(wù)接口。服務(wù)支撐層的服務(wù)可以視為遵循協(xié)議和規(guī)范的一組操作接口，服務(wù)的實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)在接口上，而接口實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是服務(wù)規(guī)范。服務(wù)層應(yīng)提供信息發(fā)布服務(wù)、公共管理服務(wù)、計(jì)算資源服務(wù)等多種功能，它們的主要差別取決于被封裝的業(yè)務(wù)功能和服務(wù)對(duì)象。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括地質(zhì)資料全文檢索技術(shù)、地質(zhì)資料數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、三維建模及可視化技術(shù)、數(shù)字版權(quán)保護(hù)技術(shù)以及相關(guān)信息服務(wù)、web服務(wù)規(guī)范等。

地質(zhì)資料全文檢索技術(shù)是綜合了分詞、索引、查詢等技術(shù)而形成的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)資料中的任意內(nèi)容信息查找出來，提高地質(zhì)資料查全率，方便用戶使用；地質(zhì)資料數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是通過數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)地質(zhì)資料中隱藏的有價(jià)值的信息，建立各種資料之間的關(guān)聯(lián)分析、分類聚類、預(yù)測(cè)分析，便于宏觀決策，提高地質(zhì)資料的利用率，促進(jìn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的深度開發(fā)；三維建模及可視化技術(shù)是通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立相關(guān)地質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型，將復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造情況、地質(zhì)體的形態(tài)以三維的形式表現(xiàn)出來，獲得直觀易懂的圖形化數(shù)據(jù)服務(wù)，提供面向?qū)I(yè)應(yīng)用的服務(wù)；數(shù)字版權(quán)保護(hù)技術(shù)是保護(hù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)字化地質(zhì)資料的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，保護(hù)地質(zhì)資料生產(chǎn)者合法權(quán)益。

2.4 應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用服務(wù)層提供多元化、多方位信息服務(wù)渠道，擴(kuò)展延伸地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化模式，是以信息門戶形式向用戶提供面向不同方面的科研環(huán)境和公眾服務(wù)平臺(tái)。具體可以針對(duì)各種應(yīng)用需求進(jìn)行擴(kuò)展，面向?qū)I(yè)用戶提供可定制的用戶界面，編程模型、仿真工具、監(jiān)控和管理等工具及API，面向公眾應(yīng)用提供信息查詢檢索、數(shù)據(jù)瀏覽、下載等服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)層涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要是地質(zhì)資料一站式服務(wù)、云計(jì)算技術(shù)以及移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)等。

地質(zhì)資料一站式服務(wù)是一種服務(wù)模式，通過集成整合服務(wù)流程或內(nèi)容，以客戶為中心，使原本需要跨部門、跨領(lǐng)域得到的地質(zhì)資料信息能夠經(jīng)單一入口即可實(shí)現(xiàn)的方便快捷的服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化服務(wù)；地質(zhì)資料云計(jì)算技術(shù)是利用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料信息資源配置動(dòng)態(tài)化，需求服務(wù)自助化，以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為核心，不斷拓展地質(zhì)資料信息服務(wù)方式；移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)是利用智能移動(dòng)終端將相關(guān)地質(zhì)資料目錄等信息推送到移動(dòng)服務(wù)平臺(tái)，并可根據(jù)用戶需求定制服務(wù)和更新服務(wù)內(nèi)容，提高用戶獲取信息的便捷性。

2.5 關(guān)鍵技術(shù)體系框架業(yè)務(wù)支撐關(guān)系

圖2 地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)業(yè)務(wù)關(guān)系

從地質(zhì)資料匯交、保管、服務(wù)業(yè)務(wù)流程來看，關(guān)鍵技術(shù)體系框架各組成部分之間不是孤立的，其業(yè)務(wù)關(guān)系和支撐業(yè)務(wù)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)，互為支撐的（圖2）。在數(shù)據(jù)匯聚方面，通過數(shù)字化技術(shù)將各類地質(zhì)資料（包括紙質(zhì)資料、原始資料、野外采集資料等）數(shù)字化；經(jīng)過數(shù)據(jù)檢查、校驗(yàn)和修復(fù)后，按照數(shù)據(jù)類別入庫進(jìn)行管理，同時(shí)需加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全與質(zhì)量管理，并對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和備份。

地質(zhì)資料數(shù)據(jù)通過信息提取、整合和格式轉(zhuǎn)換等形成地質(zhì)資料元數(shù)據(jù)和各類專題數(shù)據(jù)，結(jié)合元數(shù)據(jù)和統(tǒng)一標(biāo)識(shí)符技術(shù)形成地質(zhì)資料唯一注冊(cè)標(biāo)識(shí)符，便于進(jìn)行地質(zhì)資料元數(shù)據(jù)的發(fā)布和查詢及追根溯源。各類專題數(shù)據(jù)庫通過融合集成、脫密形成更加豐富主題數(shù)據(jù)庫，對(duì)各類數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)版權(quán)（保護(hù)）登記，形成地質(zhì)資料產(chǎn)品提供利用。由此在數(shù)據(jù)層面，形成一個(gè)集成整合后的多層次、多類別的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)集。

由元數(shù)據(jù)構(gòu)成的元數(shù)據(jù)目錄服務(wù)是目前數(shù)據(jù)共享服務(wù)的主要手段，它將為一站式服務(wù)提供服務(wù)導(dǎo)航，提供對(duì)各類數(shù)據(jù)的查詢檢索；信息檢索是用戶獲取所需信息的主要方式，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘?qū)橛脩籼峁└顚哟蔚木C合信息和數(shù)據(jù)產(chǎn)品；地質(zhì)資料中涉及大量的空間數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的二維展示方式已不能滿足人們對(duì)空間數(shù)據(jù)的直觀需求，各種地質(zhì)資料數(shù)據(jù)集成后通過三維建模及三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的三維模型展示。結(jié)合特定的工作流、模型庫、方法庫和SOA（REST）等聚合形成為主題數(shù)據(jù)集服務(wù)的綜合服務(wù)，如城市地質(zhì)、專項(xiàng)調(diào)查、重要成礦區(qū)帶等，進(jìn)行地質(zhì)資料的深度開發(fā)，同時(shí)可衍生各類專題產(chǎn)品。通過建立數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)，將各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過Web服務(wù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，為各類用戶提供服務(wù)。

3 結(jié)論

本文從資料匯集、加工、保管、服務(wù)等方面闡述了地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化建設(shè)中涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)，研究了其業(yè)務(wù)支撐關(guān)系，提出了以資料數(shù)據(jù)匯聚、資源共享、服務(wù)支撐等為主要內(nèi)容的地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)體系框架。下一步還需結(jié)合信息技術(shù)的發(fā)展突出關(guān)鍵技術(shù)在地質(zhì)資料信息服務(wù)中的實(shí)踐與應(yīng)用，進(jìn)一步完善關(guān)鍵技術(shù)體系框架，為推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)兩化工作提供技術(shù)支撐，提高地質(zhì)資料管理與服務(wù)水平。

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