屈紅剛，高延光，宋 越，張翠光，張開軍，劉 威，鄭文鑒

（1．中國地質調查局發(fā)展研究中心，北京100037；2．國土資源部地質信息技術重點實驗室，北京100037；3．中國地質調查局，北京100037；4．北京超圖軟件股份有限公司，北京100015）

地質工作是經濟社會發(fā)展的基礎性、先行性工作，服務于經濟社會發(fā)展的各個方面。地質工作部署是地質工作開展的第一步工作，是地質工作的“總指揮”，具有舉足輕重的作用。我國地域遼闊，地質條件復雜，各地地質背景差異較大，部署難度大；地質調查工作部署歷史悠久，積累了大量數(shù)據(jù)資料，完全依靠人為部署越來越難；尤其是近年來，隨著地質工作程度的快速提高，地質找礦難度的增大，城市地質、農業(yè)地質、水文地質、地質災害和環(huán)境地質等的迫切需求，年度經費投入增加（近十年增加了約10倍），承擔隊伍規(guī)模擴大等因素，使得地質調查工作部署難度更大，更加注重多要素、多專業(yè)、多層級的統(tǒng)籌協(xié)調，呈現(xiàn)出顯著的綜合化、精細化和協(xié)同化特征。為更好地組織實施好地質調查工作，統(tǒng)籌好中央、地方地質調查工作，提高部署的針對性和科學性，需要充分利用現(xiàn)代信息技術手段，優(yōu)化地質工作部署方案，減少重復部署，提高地質工作部署效率。

從2010年8月開始在中國地質調查局的統(tǒng)一部署下，啟動了全國地質調查工作部署系統(tǒng)的開發(fā)和 建 設 工 作。 基 于 SOA （Service－Oriented Architecture，面向服務的體系架構）多層架構［1－3］，采用 GIS技術［4－5］、Oracle大型空間數(shù)據(jù)庫、Web Service技術［6］、工作流技術［7］、國家測繪局的天地圖等，開發(fā)建設了網絡化、便捷化、協(xié)同化全國地質調查工作部署信息系統(tǒng)，包括規(guī)劃部署方案協(xié)同編制、年度立項建議編制、立項論證、系統(tǒng)維護和數(shù)據(jù)更新維護等功能模塊，支撐地質調查工作部署全過程信息化。系統(tǒng)自2011年試運行、2012年正式運行以來，堅持邊建設、邊應用，在國家地質礦產調查評價專項2012年度、2013年度、2014年度部署工作中開展了實際應用，支撐完成了約200億元、近500個計劃項目、近8000個工作項目的立項、論證工作；支撐了國土資源部、中國地質調查局首次完成全國地質調查工作部署“一張圖”數(shù)據(jù)庫建設工作；支撐了中央地方地質調查工作部署的統(tǒng)籌。

1 系統(tǒng)需求分析與總體架構

1．1 需求分析

全國地質調查工作部署系統(tǒng)的建設，主要是支撐國土資源部、中國地質調查局組織實施好中央公益性地質調查工作的規(guī)劃和年度部署工作，同時也可為各省編制地質調查工作規(guī)劃和年度部署提供平臺。當前，中央公益性、基礎性地質調查工作主要以國家地質礦產調查評價專項的形式組織開展。

地質礦產調查評價專項由中央財政設立，主要用于加強基礎性地質工作和礦產資源勘查，包括青藏高原地質礦產調查與評價（含柴達木盆地及周邊重要成礦帶）。專項資金由財政部、國土資源部共同管理，中國地質調查局負責組織實施。中國地質調查局天津地質調查中心、沈陽地質調查中心、南京地質調查中心、武漢地質調查中心、成都地質調查中心和西安地質調查中心等六大區(qū)調中心項目辦、中國地質科學院項目辦、武警黃金部隊項目辦、中國地質調查局發(fā)展研究中心項目辦、中國地質環(huán)境監(jiān)測院項目辦、中國國土資源航空物探遙感中心項目辦、中國地質調查局油氣地質調查中心項目辦為項目實施的二級管理單位。二級管理單位會同省級國土資源主管部門負責轄區(qū)內（或領域內）項目的立項論證、設計審查、監(jiān)督檢查、野外驗收、成果評審等管理工作。專項按計劃項目、工作項目設置。項目負責單位分別稱為計劃項目實施單位、工作項目承擔單位。同時，還需要和省級國土資源管理部門（及其支撐單位）做好中央地方需求統(tǒng)籌和銜接，協(xié)同開展好地質工作部署。

全國地質調查工作部署系統(tǒng)的建設目標是，滿足以上全國－六大區(qū)調中心等二級管理單位－省級等各類用戶的需求，覆蓋地質調查項目部署全過程（圖1），為綜合工作部署及多層次工作部署提供輔助決策支持，提供部署工作信息處理、綜合展示、輔助決策等功能。

1．2 系統(tǒng)總體架構

全國地質調查工作部署系統(tǒng)基于SOA多層架構（圖2），在數(shù)據(jù)、知識、方法、軟件、標準等的綜合集成下，向地質調查工作部署管理人員和技術人員提供輔助支持。系統(tǒng)首先實現(xiàn)將地質調查工作部署所需要的多源數(shù)據(jù)進行集成統(tǒng)一展示，并在此基礎上，提供輔助支持工具，以及實現(xiàn)專家知識的融入和推理，打造面向中央和地方的統(tǒng)一規(guī)劃部署輔助支持平臺。系統(tǒng)主要包括全國地質調查協(xié)同部署平臺、中國地質調查局地質工作部署系統(tǒng)（立項、論證）、全國地質調查工作部署數(shù)據(jù)庫更新維護（重點是地質調查工作程度數(shù)據(jù)的更新維護）。具體包括以下部分。

1）數(shù)據(jù)層（地質調查工作部署“一張圖”數(shù)據(jù)中心）。涉及的數(shù)據(jù)主要包括三方面：一是基礎數(shù)據(jù)，包括基礎地理數(shù)據(jù)（地形數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地理底圖數(shù)據(jù)等）和基礎地質數(shù)據(jù)；二是地質背景專題數(shù)據(jù)，包括工作程度數(shù)據(jù)、地質調查規(guī)劃數(shù)據(jù)、礦業(yè)權數(shù)據(jù)等；三是工作部署相關業(yè)務數(shù)據(jù)，包括人、財、物數(shù)據(jù)庫和年度項目數(shù)據(jù)庫。

2）工具層。包括GIS平臺，涵蓋二維模塊和三維模塊；以及基于GIS平臺的查詢檢索、統(tǒng)計分析、集成顯示等輔助工作部署工具。

3）模型方法層。模型方法包括知識庫和推理機組成的專家系統(tǒng)模塊，以及決策模型方法庫。

4）應用層。一是全國地質調查協(xié)同部署平臺，主要支撐中央、地方地質調查工作需求對接與部署方案協(xié)同編制工作。用戶包括國土資源部、中國地質調查局，大區(qū)地質調查中心等二級管理單位，省級國土資源主管部門及其支撐單位。平臺整合了全國基礎地質、地質礦產、地質災害、地質環(huán)境、地下水等各專業(yè)、各比例尺的工作程度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了各類基礎地質調查工作程度等多源數(shù)據(jù)的一體化耦合顯示、綜合分析、部署方案編制等功能。二是中國地質調查局地質工作部署系統(tǒng)，主要支撐地質礦產調查評價專項年度立項、論證工作。該系統(tǒng)主要面向中國地質調查局、六大區(qū)地質調查中心等二級管理單位，以及部分計劃項目實施單位。系統(tǒng)實現(xiàn)了項目計劃采集、統(tǒng)計、輸出、項目立項論證、輔助決策等功能。三是全國地質調查工作程度數(shù)據(jù)，是地質工作部署的一項重要基礎性數(shù)據(jù)，為了支撐工作程度數(shù)據(jù)的更新維護，開發(fā)了相關支持工具。

5）此外，還需要組織運行體系和標準體系作為系統(tǒng)建設運維的保障。

圖1 地質調查工作部署業(yè)務流程

1．3 系統(tǒng)建設總體思路

全國地質調查工作部署系統(tǒng)建設是一項系統(tǒng)工程，在推進工作中堅持以需求為導向，邊建設、邊應用，以應用促發(fā)展。系統(tǒng)建設采用敏捷開發(fā)的方式，先開發(fā)一個原型系統(tǒng)，然后通過該原型系統(tǒng)，進一步挖掘用戶的全面需求。系統(tǒng)建設采用成熟先進的技術，工程化管理，將近期目標與遠期目標有機結合起來，盡快拿出簡單實用的成果，先易后難，在應用中不斷豐富完善。注重與上下、左右相關系統(tǒng)的銜接。此外，在項目實施過程中，注重軟硬件、數(shù)據(jù)、人員、工作機制、標準等的統(tǒng)籌；注重與用戶方的及時溝通協(xié)調；注重研發(fā)過程質量控制。

2 系統(tǒng)主要功能

全國地質調查工作部署系統(tǒng)包括規(guī)劃部署方案協(xié)同編制、年度立項建議編制、立項論證、系統(tǒng)維護和數(shù)據(jù)更新維護等5個功能模塊（圖3）。

規(guī)劃部署方案協(xié)同編制模塊組成全國地質調查協(xié)同部署平臺。該模塊提供數(shù)據(jù)集成與顯示、部署方案建立與編輯、報表統(tǒng)計、圖形權限管理、空間分析、圖形展示與圖件輸出、部署成果的導入導出、三維圖形展示及輔助決策、高級分析統(tǒng)計等功能。

年度立項建議編制模塊和論證（評估）模塊組成中國地質調查局地質工作部署系統(tǒng)。立項建議編制模塊提供項目建議表編輯工具、建議編制的項目空間范圍檢查、項目建議編輯任務的多級分發(fā)、部署圖件輸出、三維圖形展示及輔助決策等功能。論證模塊支持線下論證和在線論證兩種方式。其中，線下論證模塊提供項目論證表格導出、導入、瀏覽、查詢、統(tǒng)計等功能；在線論證模塊提供在線論證項目分配、論證專家管理、論證資料下載、論證意見填寫、網上論證管理員審核論證、論證進度管理等線上論證等功能。

系統(tǒng)維護模塊提供數(shù)據(jù)維護、權限管理、數(shù)據(jù)字典維護、系統(tǒng)訪問使用日志維護等功能。

“一張圖”數(shù)據(jù)更新維護模塊提供新增工作程度入庫、以往工作程度數(shù)據(jù)清理、部署“一張圖”綜合數(shù)據(jù)庫的內容管理、“一張圖”數(shù)據(jù)庫的維護等功能。

圖2 全國地質調查工作部署系統(tǒng)體系架構

圖3 全國地質調查工作部署系統(tǒng)主要功能

3 系統(tǒng)技術體系

全國地質調查工作部署系統(tǒng)采用瀏覽器／服務器（B／S）和客戶端／服務器結構（C／S）混合架構。系統(tǒng)基于SuperMap GIS平臺、Oracle10g數(shù)據(jù)庫、及其它網絡環(huán)境，采用了工作流、基于Web服務集成、HTML 5等技術。系統(tǒng)整體技術體系架構如圖4所示。

圖4 全國地質調查工作部署系統(tǒng)技術體系

全國地質調查協(xié)同部署平臺采用B／S模式，前端使用HTML 5和GIS iClient for JavaScript地圖庫，服務端使用IIS7．0、Tomcat和GIS iServer地圖服務器。

中國地質調查局地質工作部署系統(tǒng)采用C／S模式，即客戶端通過安裝一個應用程序，實現(xiàn)和遠程數(shù)據(jù)庫的通信。系統(tǒng)提供網絡環(huán)境應用支持，用戶可以實現(xiàn)將本地項目信息直接報送到遠程數(shù)據(jù)庫，并在授權方式下，對項目信息進行修改編輯。

地質工作程度數(shù)據(jù)檢查處理模塊采用單機版模式，主要是考慮了系統(tǒng)具有大量圖形數(shù)據(jù)處理功能需要。

“一張圖”數(shù)據(jù)中心提供數(shù)據(jù)內容管理、數(shù)據(jù)入庫管理、數(shù)據(jù)編輯及備份與恢復等數(shù)據(jù)管理功能。數(shù)據(jù)層包含了部署綜合數(shù)據(jù)庫、論證專家?guī)斓认嚓P數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)研發(fā)過程中，采用 Microsoft Visual C＃．NET、JavaScript作為開發(fā)工具。系統(tǒng)分析與設計采用面向對象的系統(tǒng)分析與設計（OOA＆OOD）方法。開發(fā)過程中采用RUP統(tǒng)一軟件開發(fā)過程。采用UML作為統(tǒng)一開發(fā)過程的可視化建模標準。

4 地質調查工作部署“一張圖”數(shù)據(jù)中心建設

地質調查工作部署“一張圖”數(shù)據(jù)中心是全國地質調查工作部署系統(tǒng)建設應用的基礎。該數(shù)據(jù)中心以基礎地理、基礎地質數(shù)據(jù)為基礎，以各類地質調查工作規(guī)劃部署專題數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)為核心，依托成熟的大型空間數(shù)據(jù)庫、GIS平臺和網絡系統(tǒng)，按照統(tǒng)一的規(guī)范標準，建立的具有數(shù)據(jù)采集、檢查、編輯處理、入庫、更新、備份還原、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)更新和交換共享等功能為一體的規(guī)劃部署數(shù)據(jù)管理體系。數(shù)據(jù)中心的建設依托于SuperMap數(shù)據(jù)中心建設技術體系。根據(jù)系統(tǒng)應用特點，設計了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型（圖5）。

通過標準化數(shù)據(jù)字典的設計和統(tǒng)一使用，進一步規(guī)范了地質調查部署工作。系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)字典包括項目類別、專業(yè)性質、實施地區(qū)及行政區(qū)劃、項目論證組織單位、項目批次、項目性質、項目分類、礦種組合、成礦區(qū)帶、成礦遠景區(qū)、整裝勘查區(qū)、單位、工作量、礦產等14類。

地質調查規(guī)劃部署作為一項綜合性工作，涉及的數(shù)據(jù)眾多，數(shù)據(jù)的集成顯得尤為重要。整個數(shù)據(jù)的管理集成思路（圖6）：按照“一張圖”的組織模式，規(guī)劃部署緊密相關的數(shù)據(jù)（核心數(shù)據(jù)），由本系統(tǒng)直接收集、處理、管理和更新，如地質礦產調查評價專項年度部署數(shù)據(jù)、規(guī)劃背景數(shù)據(jù)、工作程度數(shù)據(jù)；而規(guī)劃部署的相關背景數(shù)據(jù)，通過標準Web Services服務的方式，直接調用相關數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的更新維護由原系統(tǒng)實現(xiàn)，如調用天地圖的基礎地理數(shù)據(jù)、調用中國地質調查數(shù)據(jù)網的基礎地質圖件數(shù)據(jù)。

地質調查工作程度數(shù)據(jù)是工作部署必要的基礎數(shù)據(jù)，其更新策略為：中央出資的地質調查工作程度依托本系統(tǒng)自動更新，地方出資的主要依托全國地質勘查成果直報系統(tǒng)建立的運行體系將數(shù)據(jù)收集后，由本系統(tǒng)進行處理和集成，整合形成總的數(shù)據(jù)庫。從全國地質勘查成果直報系統(tǒng)提取年度新增工作程度空間坐標和屬性數(shù)據(jù)時，利用填報的項目來源（中央、地方）、專業(yè)性質、比例尺、項目性質（續(xù)作／新開）實現(xiàn)增量部分的甄別。截至目前，建設了涵蓋7大類地質調查工作部署“一張圖”數(shù)據(jù)庫，包括55106個各專業(yè)、各比例尺的工作程度數(shù)據(jù)，未來3年、5年、8年的全國地質調查規(guī)劃數(shù)據(jù)，9288個2011～2014年地質礦產調查評價專項部署項目數(shù)據(jù)，全國整裝勘查區(qū)分布圖、全國重要經濟區(qū)分布圖等規(guī)劃基礎底圖數(shù)據(jù)，集成調用的“天地圖”地理數(shù)據(jù)，653家承擔單位數(shù)據(jù)，2548個專家信息。

圖5 全國地質調查工作部署系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型

圖6 數(shù)據(jù)集成與更新思路

5 系統(tǒng)應用

全國地質調查工作部署系統(tǒng)已在“全國－大區(qū)等二級管理單位－省級”進行了三級安裝部署，并進行了實際應用（圖7），滿足了地質調查工作部署的需要。一是系統(tǒng)已在國家地質礦產調查評價專項2012年度、2013年度、2014年度立項、論證工作中得到實際應用，涉及經費200億元、計劃項目約500個、工作項目約8000個。二是完成了全國地質調查工作程度和地質調查工作358部署 “一張圖”數(shù)據(jù)庫建設，支撐了全國地質調查工作部署“一張圖”的首次建設工作。三是搭建了中央地方地質調查工作統(tǒng)一部署平臺，促進了全國地質工作“一盤棋”工作格局的實現(xiàn)。系統(tǒng)應用產生了明顯的經濟社會效益，并獲得了2013年度中國地理信息產業(yè)優(yōu)秀工程金獎。

圖7 全國地質調查工作部署系統(tǒng)應用情況

1）提高了地質調查工作部署質量和經費效益。通過系統(tǒng)提供的查詢、統(tǒng)計、分析等功能，提高了地質調查工作部署的科學合理性，優(yōu)化了經費投向，提高了經費使用的投入產出比。如在部署方案編制過程中，將工作區(qū)的各類基礎數(shù)據(jù)集成展示和分析研究，從而形成更加合理的部署方案；通過空間分析功能，計算重點地區(qū)基礎性地質調查完成情況，從而更加合理地安排年度工作。

2）提高了地質調查工作部署效率、降低了部署成本。系統(tǒng)實現(xiàn)了地質調查工作部署全過程信息化，提高了地質調查工作部署的效率，降低了部署成本。如以前需要一周時間完成的各類統(tǒng)計報表，現(xiàn)在可以在幾分鐘之內完成；之前部署方案編圖工作，往往在部署工作結束后幾個月后才能實現(xiàn)，現(xiàn)在隨著部署方案形成后，可同步實現(xiàn)制圖輸出。

3）減少了地質調查工作重復部署和立項。隨著全國地質調查工作程度數(shù)據(jù)的不斷完善，通過和工作程度數(shù)據(jù)比較，有效地避免地質調查項目的重復部署和立項。同時，通過系統(tǒng)提供的空間分析與輔助決策工具，篩選出一些條件艱險等地區(qū)不宜部署相關項目。地質礦產調查評價專項資金年度資金約70億元，如果按照系統(tǒng)在部署工作中查出交叉重復部署、不宜部署的比例為1%～2‰，則每年可間接節(jié)約國家地質調查資金約1000萬元。

4）減少了地質調查工作部署數(shù)據(jù)庫、信息系統(tǒng)的重復建設。通過系統(tǒng)在全國－大區(qū)中心等二級管理單位－省級的三級部署應用，提高了地質調查工作部署的基礎信息資源應用價值、降低信息化建設成本。

6 結 論

全國地質調查工作部署系統(tǒng)建設應用四年來，堅持了以需求為導向，緊密圍繞地質調查工作部署需要，推動信息技術和部署工作深度融合；采用了敏捷開發(fā)策略，邊建設、邊應用，在應用中不斷拓展完善、深挖需求，實現(xiàn)以應用促發(fā)展。系統(tǒng)具有以下特點。

1）技術方面?；诮y(tǒng)一的SOA平臺框架，構建了“一張圖”思路下的全國地質調查協(xié)同部署系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的統(tǒng)一性、高效性和良好擴展性?；赪eb Services空間數(shù)據(jù)集成技術，實現(xiàn)了將“天地圖”基礎地理數(shù)據(jù)、中國地質調查數(shù)據(jù)服務網基礎地質數(shù)據(jù)、規(guī)劃部署數(shù)據(jù)等多源信息的一體化耦合顯示和綜合應用。通過工作流技術，實現(xiàn)工作部署中不同用戶角色的靈活配置，有效支撐了地質工作的多層次部署。采用HTML5富客戶端開發(fā)技術，支持多終端、跨平臺、跨瀏覽器應用，擴大了系統(tǒng)的適用范圍，增強了用戶體驗。系統(tǒng)嚴格執(zhí)行了有關國家、行業(yè)、地調局標準，具備良好的開放性和兼容性。

2）應用模式方面?？v向上實現(xiàn)國土資源部、中國地質調查局、區(qū)調中心等二級管理單位、省級國土資源管理部門及部分地勘單位的一體化三級部署。橫向上將地質調查工作部署數(shù)據(jù)，集成整合到了統(tǒng)一的“一張圖”框架下，并提供便捷的統(tǒng)一訪問操作。對部署業(yè)務流程進行了統(tǒng)一優(yōu)化。系統(tǒng)建設形成的數(shù)據(jù)庫結構、數(shù)據(jù)字典等，為相關業(yè)務系統(tǒng)提供了重要參考，發(fā)揮了標準規(guī)范作用。通過應用模式創(chuàng)新，促進了地質調查工作部署的精細化和科學化。

下一步系統(tǒng)將圍繞以下三個方面進一步豐富完善：一是深入研究和開發(fā)輔助決策模型，開展地質調查工作部署的效果評估，進一步提高工作部署的科學合理性；二是加強三維可視化技術研究，提高系統(tǒng)在部署成果展示方面的效果；三是研究在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，如何通過知識發(fā)現(xiàn)和深度挖掘，提高部署質量和水平。

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