黃少芳，劉曉鴻

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

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地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用與地質(zhì)信息化發(fā)展的思考

黃少芳，劉曉鴻

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

地質(zhì)工作經(jīng)過長期積累形成了的海量的地質(zhì)資料與數(shù)據(jù)，具有重要的價值。地質(zhì)數(shù)據(jù)具有多元(源)、異構(gòu)、時空性、相關(guān)性、隨機(jī)性、模糊性和非線性等特征，具有大數(shù)據(jù)特點，屬于大數(shù)據(jù)范疇。由于地質(zhì)調(diào)查工作和信息技術(shù)發(fā)展的融合，促進(jìn)了地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用與地質(zhì)信息化發(fā)展，地質(zhì)信息化進(jìn)入基于大數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)驅(qū)動新時代。本文分析了當(dāng)前地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)及其應(yīng)用，提出對地質(zhì)大數(shù)據(jù)整合集成，對多來源、多模態(tài)、多時態(tài)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析、數(shù)據(jù)挖掘與關(guān)聯(lián)建模，實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的可視化與智能化。對地質(zhì)大數(shù)據(jù)支持下的地質(zhì)云平臺構(gòu)建、地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的三要素，進(jìn)行了探討。

地質(zhì)大數(shù)據(jù)；地質(zhì)資料；信息化；標(biāo)準(zhǔn)化

地質(zhì)工作經(jīng)過長期積累形成了的海量的地質(zhì)資料與數(shù)據(jù)，大多數(shù)是靜態(tài)數(shù)據(jù)，此外還有動態(tài)數(shù)據(jù)，如地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測等形成大量的實時動態(tài)數(shù)據(jù)。當(dāng)今大數(shù)據(jù)時代，以大數(shù)據(jù)的思維和理念，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，解決地質(zhì)大數(shù)據(jù)的有關(guān)問題，創(chuàng)新地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，實現(xiàn)地質(zhì)大數(shù)據(jù)價值。近期，國務(wù)院印發(fā)了《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》(國發(fā)〔2015〕50 號)，為我國大數(shù)據(jù)發(fā)展進(jìn)行了頂層設(shè)計，促進(jìn)大數(shù)據(jù)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、安全、應(yīng)用協(xié)同發(fā)展。國家發(fā)改委印發(fā)了《關(guān)于組織實施促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展重大工程的通知》(發(fā)改辦高技〔2016〕42號)，將重點支持大數(shù)據(jù)示范應(yīng)用、共享開放、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及數(shù)據(jù)要素流通。地質(zhì)調(diào)查是獲取地球數(shù)據(jù)和信息的過程，通過采用地、物、化、遙、鉆等各種地質(zhì)手段和科學(xué)探測與實驗測試方法，進(jìn)行各類數(shù)據(jù)采集、獲取信息，基于大數(shù)據(jù)的現(xiàn)代地質(zhì)調(diào)查，加強對地質(zhì)大數(shù)據(jù)的管理，突破數(shù)據(jù)處理與分析傳統(tǒng)思維，以提升服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能力和水平，使地質(zhì)工作邁入地球科學(xué)與大數(shù)據(jù)融合的新時代。

1　大數(shù)據(jù)與地質(zhì)大數(shù)據(jù)

1.1大數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)還沒有嚴(yán)格的科學(xué)定義，是各種類型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集，雖意指數(shù)據(jù)量超出了傳統(tǒng)尺度的規(guī)模，但數(shù)據(jù)量還不是判斷大數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)志，大數(shù)據(jù)具有4V特點，分別是體量浩大(Volume)、生成快速(Velocity)、模態(tài)繁多(Variety)和價值巨大但密度低(Value)[1]。大數(shù)據(jù)是應(yīng)對數(shù)字化信息化時代，面對數(shù)據(jù)量劇增而產(chǎn)生的一種新數(shù)據(jù)技術(shù)，面對這樣一個全球數(shù)據(jù)爆炸性的增長，需要一套全新的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)。沒有數(shù)據(jù)，技術(shù)發(fā)揮不了作用。沒有技術(shù)，數(shù)據(jù)也只能是一堆枯燥的數(shù)字，難以上升為認(rèn)知與規(guī)律，更難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值的升值。

地質(zhì)數(shù)據(jù)往往首先是原始數(shù)據(jù)，如通過區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地球物理調(diào)查、地球化學(xué)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、資源勘查、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測、巖石礦物測試等獲取的數(shù)據(jù)，都是原始的第一手地質(zhì)資料數(shù)據(jù)，如何對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析與加工處理，整合集成后提取具有更高價值的地質(zhì)信息，需要大數(shù)據(jù)新理念的指導(dǎo)和大數(shù)據(jù)新技術(shù)的應(yīng)用。基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析處理，通過化散為整、化異構(gòu)為同構(gòu)，對非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和知識服務(wù)進(jìn)行建模，實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化和服務(wù)創(chuàng)新。

1.2地質(zhì)大數(shù)據(jù)及其特點

地質(zhì)學(xué)屬于數(shù)據(jù)密集型科學(xué)，地質(zhì)數(shù)據(jù)獲取難度大成本高，大量深地、深空、深海和深時數(shù)據(jù)獲取難度更大，地質(zhì)數(shù)據(jù)具有多元(源)、異構(gòu)、時空性、相關(guān)性、隨機(jī)性、模糊性和非線性等特征，地質(zhì)數(shù)據(jù)的混合性、變異性、相關(guān)性等隨時空變遷而數(shù)據(jù)特征各異[2]。地質(zhì)數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)典型特點，隨著科學(xué)研究第四范式的誕生，將大數(shù)據(jù)的理念、技術(shù)和方法應(yīng)用于地質(zhì)領(lǐng)域，這種具有多源、多元、異構(gòu)等復(fù)合型數(shù)據(jù)列入大數(shù)據(jù)范疇，即地質(zhì)大數(shù)據(jù)。地質(zhì)大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的重要組成，是地質(zhì)調(diào)查工作和信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展、融合的結(jié)果，包括地質(zhì)觀測數(shù)據(jù)、探測數(shù)據(jù)、實驗測試數(shù)據(jù)等，具體類型有地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)、地球化學(xué)數(shù)據(jù)、實驗測試數(shù)據(jù)、地質(zhì)鉆探數(shù)據(jù)、地質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)等，涉及地球深部的各個圈層，涉及地球形成與演化歷史，涉及地球的物質(zhì)組成及其變化，涉及礦產(chǎn)資源的形成、勘查與開發(fā)利用，涉及地質(zhì)環(huán)境的破壞與修復(fù)等。從數(shù)據(jù)類型看，地質(zhì)大數(shù)據(jù)類型多樣，包括各種格式的矢量和柵格圖件、文檔以及視頻數(shù)據(jù)等。從數(shù)據(jù)量看，其數(shù)據(jù)量巨大。從數(shù)據(jù)共享看，對海量的多樣化數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對其進(jìn)行加工處理。

地質(zhì)大數(shù)據(jù)還具有其獨特的專業(yè)數(shù)據(jù)特點：①地質(zhì)大數(shù)據(jù)多樣性。從宏觀的地球物理等傳統(tǒng)地質(zhì)大數(shù)據(jù)需要大存儲、大處理，到微觀地質(zhì)學(xué)的同位素年代數(shù)據(jù)，從原始聲光電磁的地質(zhì)探測原始數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)集成處理后的圖像、圖件等，從數(shù)據(jù)到圖像、從圖像到數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)可以互聯(lián)互通[3]；②地質(zhì)大數(shù)據(jù)時空屬性。地質(zhì)學(xué)具有時空屬性，地質(zhì)學(xué)研究的對象與采集的數(shù)據(jù)具有空間屬性。地質(zhì)數(shù)據(jù)更具有特定的時間性，任何地質(zhì)數(shù)據(jù)都會與地質(zhì)年代關(guān)聯(lián)，不同地質(zhì)時代和不同地區(qū)的巖石、地層、礦床具有不同的分布特征和規(guī)律，因此，地質(zhì)數(shù)據(jù)具有時空屬性；③地質(zhì)大數(shù)據(jù)的價值性。通過分析數(shù)據(jù)可以得出如何抓住機(jī)遇及收獲價值，例如對于大量的物化探異常數(shù)據(jù)與綜合信息提取與拓?fù)?，通過異常檢查與驗證，找礦取得新發(fā)現(xiàn)，其經(jīng)濟(jì)社會價值巨大。

1.3大數(shù)據(jù)應(yīng)用驅(qū)動地質(zhì)工作變革與創(chuàng)新

數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)是新興產(chǎn)業(yè)，也驅(qū)動了數(shù)據(jù)革命。在大數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)時代，科學(xué)研究的范式正由經(jīng)驗型到概念型、模擬型向數(shù)據(jù)密集型的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與演進(jìn)，產(chǎn)生體量巨大，并蘊含重要價值的數(shù)據(jù)集，傳統(tǒng)的科研流程、方法和技術(shù)正在發(fā)生重大變化。掌握了數(shù)據(jù)，掌握了數(shù)據(jù)算法，掌握了數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，就能夠決定了數(shù)據(jù)的產(chǎn)業(yè)價值。從蒸汽機(jī)開始第一次工業(yè)革命，到互聯(lián)網(wǎng)引發(fā)信息技術(shù)革命，當(dāng)前是以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的數(shù)據(jù)革命。新興大數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用成為信息化發(fā)展的強大驅(qū)動，大數(shù)據(jù)是根本，云計算是工具，在信息化與大數(shù)據(jù)并行的智能化創(chuàng)新發(fā)展時代，對于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用正在發(fā)生深刻的乃至顛覆性的變化。

當(dāng)前，地質(zhì)工作正面臨大數(shù)據(jù)、大挑戰(zhàn)、大變革，數(shù)據(jù)的真實、可靠、完整、全面是地質(zhì)工作的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)就是價值財富和創(chuàng)新的資源，從海量地質(zhì)數(shù)據(jù)的存儲管理到地質(zhì)知識發(fā)現(xiàn)，并通過智能化平臺提供服務(wù)[4]。地質(zhì)大數(shù)據(jù)給地質(zhì)工作帶來了新的變革與創(chuàng)新機(jī)遇，因此，要重視數(shù)據(jù)，特別要重視數(shù)據(jù)在支撐決策中的作用，轉(zhuǎn)變工作決策模式，重在服務(wù)理念與服務(wù)方式的創(chuàng)新與變革。地質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化是基礎(chǔ)，最終目的實現(xiàn)信息化與智能化，創(chuàng)新開展知識管理和知識服務(wù)，發(fā)揮地質(zhì)大數(shù)據(jù)潛在的知識價值，建立和發(fā)展“用數(shù)據(jù)來說話、用數(shù)據(jù)來管理、用數(shù)據(jù)來決策、用數(shù)據(jù)來創(chuàng)新”的數(shù)據(jù)環(huán)境與文化。

2　地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新

2.1地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)與地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

大數(shù)據(jù)涵蓋大數(shù)據(jù)技術(shù)、大數(shù)據(jù)工程、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等，以其體量大、類型多、變化快、應(yīng)用價值高為特征的數(shù)據(jù)集，正在迅猛發(fā)展和快速增長。大數(shù)據(jù)技術(shù)是數(shù)據(jù)分析的前沿技術(shù)，是對大數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、存儲、分析、處理等技術(shù)的總稱，是對數(shù)據(jù)巨大、來源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲和關(guān)聯(lián)分析，從中發(fā)現(xiàn)新知識、創(chuàng)造新價值、提升新能力的新一代信息技術(shù)和服務(wù)。大數(shù)據(jù)應(yīng)用是對大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與應(yīng)用，產(chǎn)生知識價值的過程以及在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)信息的采集與傳輸轉(zhuǎn)換、存儲與管理、關(guān)聯(lián)分析與數(shù)據(jù)挖掘、可視與智能、共享與安全等[5]。數(shù)據(jù)是數(shù)學(xué)形式記錄，本身不具有具體的意義，信息是對數(shù)據(jù)的解釋和注釋，賦含一定的意義。從數(shù)據(jù)-信息-知識的演變是人類認(rèn)識深化、內(nèi)涵拓展、價值提升的變化過程。大數(shù)據(jù)技術(shù)的意義，并不在于掌握規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化智能處理，從中分析和挖掘出有價值的結(jié)構(gòu)化信息[2]。地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)還體現(xiàn)在兩個層面，一是地質(zhì)數(shù)據(jù)的組織邏輯及物理模式，無論是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)還是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，都要有記錄指向可查，使平臺通過一定的技術(shù)手段能檢索到該數(shù)據(jù)，并能獲取。二是支撐地質(zhì)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)平臺，地質(zhì)大數(shù)據(jù)內(nèi)容、種類、格式的多樣性和繁雜性，要求大數(shù)據(jù)平臺頂層設(shè)計的先進(jìn)與安全。

地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，是采用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)與信息技術(shù)，立足地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用，本著數(shù)字化、智能化的技術(shù)發(fā)展路線和創(chuàng)新變革的理念，通過化散為整、化異構(gòu)為同構(gòu)，多樣化碎片化非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲、關(guān)聯(lián)、發(fā)現(xiàn)和挖掘，將多源異構(gòu)多時態(tài)海量地質(zhì)數(shù)據(jù)匯集與一體化組織，進(jìn)行全面深入的數(shù)據(jù)挖掘，從中找到蘊含的有價值的相關(guān)關(guān)系，應(yīng)用于地質(zhì)實踐，充分發(fā)揮地質(zhì)數(shù)據(jù)的作用，讓數(shù)據(jù)不斷增值，基于非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與知識服務(wù)建模，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化服務(wù)。地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用要防止簡單化片面化，一是不能簡單地將大數(shù)據(jù)等同于開放數(shù)據(jù)，很多開放數(shù)據(jù)只是離散小數(shù)據(jù)，并不具備大數(shù)據(jù)的基本特征。二是不能將大數(shù)據(jù)等同于共享數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)不僅推動大數(shù)據(jù)應(yīng)用，還將數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一，實現(xiàn)不同區(qū)位數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，進(jìn)行數(shù)據(jù)資源的整合，建設(shè)國家級全國地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心，形成更加完善的決策支持體系，在數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)化服務(wù)?；诜?wù)后臺的大數(shù)據(jù)中心，借助信息技術(shù)將業(yè)務(wù)流程、服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)資源進(jìn)行優(yōu)化整合，便捷高效地為公眾提供一體化的服務(wù)。三是大數(shù)據(jù)并非等同于海量數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)強調(diào)的是對數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源目錄體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系、數(shù)據(jù)共享交換體系等，大數(shù)據(jù)雖指海量數(shù)據(jù)，但并不是全數(shù)據(jù)，而是數(shù)據(jù)資源總量不斷增長的狀態(tài)，從中挖掘出有價值信息是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

2.2數(shù)據(jù)挖掘與關(guān)聯(lián)建模

大數(shù)據(jù)研究不同于傳統(tǒng)的邏輯研究，是據(jù)其內(nèi)在的數(shù)據(jù)邏輯，對數(shù)量巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計性的搜索、比較、聚類、分類等分析歸納。數(shù)據(jù)相關(guān)性分析是將各類數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯關(guān)系比較，將相似的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)聯(lián)并分類劃分，目的是找出數(shù)據(jù)集里隱藏的相互關(guān)系，一般用支持度、可信度、興趣度等參數(shù)反映相關(guān)性。數(shù)據(jù)挖掘是應(yīng)用數(shù)據(jù)分析和發(fā)現(xiàn)算法，從大量的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)集中，識別出有效有用的數(shù)據(jù)，提煉隱含在其中不被人發(fā)現(xiàn)的有用信息和知識，發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)之中的數(shù)據(jù)關(guān)系、歷史數(shù)據(jù)演化規(guī)律，同時對未來進(jìn)行預(yù)測，通過基于數(shù)據(jù)的預(yù)測分析，為未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測評價。

地質(zhì)大數(shù)據(jù)是集地質(zhì)描述、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖表、地質(zhì)認(rèn)識的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，其價值巨大。地質(zhì)大數(shù)據(jù)的整合集成是對數(shù)據(jù)的一致性處理，包括空間基準(zhǔn)不一致、語義不一致和尺度不一致的地質(zhì)空間大數(shù)據(jù)一致性處理，以及地質(zhì)數(shù)據(jù)的一體化存儲與管理。在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下，對地質(zhì)大數(shù)據(jù)整合集成，進(jìn)行充分挖掘，地質(zhì)大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)為實現(xiàn)地質(zhì)信息化和現(xiàn)代化發(fā)展提供了有效的支撐。數(shù)據(jù)信息的融合與提取是在對各種分散的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化組織與集成整合的基礎(chǔ)上，通過信息處理技術(shù)建立各種數(shù)據(jù)模型，從而提取出有用的信息。地質(zhì)大數(shù)據(jù)挖掘是通過歸類、關(guān)聯(lián)等數(shù)據(jù)分析，獲取其表達(dá)的信息和知識，從而發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的聯(lián)系與規(guī)律，是認(rèn)識的總結(jié)提高和認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)。據(jù)此，通過對多來源、多模態(tài)、多時態(tài)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)挖掘和模式分析，提高對數(shù)據(jù)資料的綜合與深度應(yīng)用，從而實現(xiàn)新知識的發(fā)現(xiàn)和價值的升值。

2.3基于大數(shù)據(jù)的可視化與智能化

數(shù)據(jù)可視化是進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析的重要手段，是借助計算機(jī)數(shù)據(jù)圖形分析處理技術(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系，揭示新問題，產(chǎn)生新的綜合與表現(xiàn)，形成新觀點，提供新的洞察力[6]?？梢暦治鍪峭ㄟ^交互可視界面來進(jìn)行分析、推理和決策的過程，本質(zhì)也是知識發(fā)現(xiàn)?？梢暦治雠c一般分析及挖掘的不同在于，其不依賴于數(shù)學(xué)模型，是一種探索式分析。數(shù)據(jù)可視化作為一種知識表達(dá)、知識展示和知識傳遞的手段，通過將復(fù)雜、抽象、枯燥、難于理解的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖形，進(jìn)而提供智能和決策分析。

地質(zhì)大數(shù)據(jù)可視分析的基礎(chǔ)是多年積累的地質(zhì)體建模、地質(zhì)過程建模、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)可視化及交互技術(shù)，可視分析就是在這些技術(shù)的基礎(chǔ)上，克服高維性、不確定性和異構(gòu)性，研究開發(fā)從復(fù)雜地質(zhì)大數(shù)據(jù)中抽取有效特征和知識發(fā)現(xiàn)。目前，一些已有的三維地質(zhì)建模軟件能夠?qū)崿F(xiàn)多種數(shù)據(jù)三維建模、顯示和分析等功能，但這些建模方式仍然是靜態(tài)交互，在大數(shù)據(jù)時代下的可視化技術(shù)將朝著自動化和交互性方向發(fā)展。

在智能研究領(lǐng)域，經(jīng)過長期實踐，積累了很多科學(xué)方法和應(yīng)用技術(shù)，如自然語言語義分析、信息提取、知識表現(xiàn)、自動化推理等。這些方法技術(shù)目前正在逐步地應(yīng)用于大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合預(yù)測性分析和處方性分析，挖掘大數(shù)據(jù)蘊含的規(guī)律和價值，從而為人類決策提供智能支持。人工智能的發(fā)展，需要大量的知識和經(jīng)驗，這些知識和經(jīng)驗需要海量的數(shù)據(jù)作為支持。知識服務(wù)是基于專業(yè)化、個性化、時效性的服務(wù)，是依據(jù)用戶需求，以信息的搜尋、組織、分析、重組等知識開發(fā)為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)分析與挖掘，進(jìn)行知識創(chuàng)新，向用戶提供知識應(yīng)用和智能決策服務(wù)。

3　地質(zhì)大數(shù)據(jù)支持下的信息化關(guān)鍵要素

3.1地質(zhì)云平臺

在當(dāng)代數(shù)據(jù)大規(guī)模生產(chǎn)、分享和應(yīng)用的數(shù)據(jù)革命時代，云技術(shù)是近年來信息技術(shù)發(fā)展的新興技術(shù)，是將云計算的各種特征用于支撐建模、存儲、處理等要素的地理空間信息技術(shù)。云計算作為一種新興的計算模式，它是以大數(shù)據(jù)是根本，云計算為工具，為大數(shù)據(jù)的集中管理和分布式訪問提供了必要的場所和分享的渠道。

地質(zhì)云是充分利用地質(zhì)、礦產(chǎn)、地球物理、地球化學(xué)、遙感、水文、環(huán)境、災(zāi)害、地形、地貌等地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，以大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下的地質(zhì)數(shù)據(jù)應(yīng)用與服務(wù)為目標(biāo)，通過數(shù)據(jù)采集、資源整合、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)挖掘、信息提取、知識發(fā)現(xiàn)等手段，構(gòu)建基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的云平臺，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息、信息到知識，知識到智慧數(shù)據(jù)開發(fā)與信息轉(zhuǎn)換，服務(wù)于政府決策、科學(xué)研究、企業(yè)生產(chǎn)等多層次、多角度、多目標(biāo)的需求與應(yīng)用。構(gòu)建地質(zhì)云系統(tǒng)，一要明確地質(zhì)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用目的，二是基于虛擬化技術(shù)建立云存儲模式，實現(xiàn)地質(zhì)大數(shù)據(jù)的一體化組織，三是搭建服務(wù)虛擬化的地質(zhì)云計算平臺，提供服務(wù)管理、搜索調(diào)用。地質(zhì)云技術(shù)的應(yīng)用增加了地質(zhì)數(shù)據(jù)的使用效率，用戶通過瀏覽器或者應(yīng)用程序界面提交計算任務(wù)或者服務(wù)請求，使地質(zhì)數(shù)據(jù)信息創(chuàng)造更多更新的價值。

3.2大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)

信息技術(shù)的發(fā)展推動了地質(zhì)行業(yè)的數(shù)據(jù)共享和信息服務(wù)水平的提高，地質(zhì)大數(shù)據(jù)開發(fā)與應(yīng)用是國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的組成部分，地質(zhì)大數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用依靠大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)實現(xiàn)地質(zhì)資料數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享和社會服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步對信息進(jìn)行集成形成知識體系，合理利用并提供共享服務(wù)。在應(yīng)用和服務(wù)中又會產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，從中再提取有用信息。形成數(shù)據(jù)-信息-知識-智能的鏈?zhǔn)綉?yīng)用服務(wù)體系。

構(gòu)建地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)體系，采用3S 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算等技術(shù)，對地質(zhì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成整合、深度加工、研發(fā)服務(wù)產(chǎn)品，對地質(zhì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與關(guān)聯(lián)分析，獲取更多智能而有價值的信息，提供多方位的社會服務(wù)和智能決策支撐。大數(shù)據(jù)平臺體系包括：地質(zhì)大數(shù)據(jù)管理、地質(zhì)大數(shù)據(jù)無縫集成與適配、數(shù)據(jù)分析與挖掘、大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析、可視化與智能分析、地質(zhì)大數(shù)據(jù)智能解釋與展示等。大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)平臺依據(jù)不同行業(yè)、不同領(lǐng)域、不同需求的大數(shù)據(jù)處理需求，構(gòu)建大數(shù)據(jù)獲取、存儲、組織、分析、決策、共享、交互、協(xié)作和服務(wù)的智慧平臺，是基于信息資源、知識、智慧、共享的交互與創(chuàng)新，主要包括：基礎(chǔ)支撐與管理層、大數(shù)據(jù)處理層、大數(shù)據(jù)分析與決策層、交互服務(wù)層。①基礎(chǔ)支撐與管理層，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)平臺提供技術(shù)與環(huán)境支持，并對數(shù)據(jù)、知識、資源、智能、服務(wù)等進(jìn)行感知，并將服務(wù)模塊提供給大數(shù)據(jù)處理與管理層；②大數(shù)據(jù)處理層，通過對結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化地質(zhì)大數(shù)據(jù)的管理與處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、識別、分類、聚合、定位、挖掘、組織與存儲等系統(tǒng)管理層，根據(jù)服務(wù)需求，為數(shù)據(jù)分析與知識服務(wù)提供協(xié)作支撐，是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下管理與服務(wù)的集合，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)平臺的調(diào)用與管理；③數(shù)據(jù)分析與決策層，是構(gòu)成大數(shù)據(jù)整體平臺系統(tǒng)的核心，從海量的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中進(jìn)行過濾、歸納、挖掘、關(guān)聯(lián)、分析，進(jìn)行智能與決策；④交互服務(wù)層，進(jìn)行嵌入式服務(wù)的終端封裝、接入、訪問、調(diào)用和服務(wù)等。

3.3技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

地質(zhì)信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)在空間信息管理、轉(zhuǎn)換、共享、應(yīng)用等方面起著重要的作用，地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用與服務(wù)需要相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范為支撐，需要建立科學(xué)、合理、適用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，主要包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、信息交換標(biāo)準(zhǔn)、存儲管理標(biāo)準(zhǔn)、信息接口服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

由于大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用發(fā)展迅猛，亟需通過標(biāo)準(zhǔn)化的途徑整合資源，使各方面達(dá)成共識，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、接口、安全、開放等標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)開放共享提供基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)安全應(yīng)用提供保障。統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)是空間信息進(jìn)行協(xié)同操作的基礎(chǔ)，信息技術(shù)的發(fā)展對標(biāo)準(zhǔn)化提出需求，涉及大數(shù)據(jù)支持下地質(zhì)數(shù)據(jù)智能感知識別、傳感適配、描述分類、協(xié)作共享、訪問接入、服務(wù)協(xié)議等標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，同時標(biāo)準(zhǔn)的制定促進(jìn)了新技術(shù)、新方法的應(yīng)用和發(fā)展[7]。建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋地質(zhì)數(shù)據(jù)分類、采集、存儲、交互、服務(wù)等，重點進(jìn)行信息分類與編碼、數(shù)據(jù)庫建設(shè)等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和信息共享與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

當(dāng)前，在工信部和國標(biāo)委的領(lǐng)導(dǎo)下，全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作組于2014年12月成立，統(tǒng)籌開展大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作，基本形成了大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并且《信息技術(shù)大數(shù)據(jù)術(shù)語》和《信息技術(shù)大數(shù)據(jù)技術(shù)參考模型》等八項國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本完成，《信息技術(shù)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)》、《信息技術(shù)通用數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口規(guī)范》等兩項國家標(biāo)準(zhǔn)大綱也已擬定。

大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，一是建立大數(shù)據(jù)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，在標(biāo)準(zhǔn)體系范圍和架構(gòu)下，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，圍繞數(shù)據(jù)格式接口、開放共享、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)平臺等研制大數(shù)據(jù)系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，重點開展數(shù)據(jù)格式接口、開放共享等標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。二是加強標(biāo)準(zhǔn)驗證和應(yīng)用試點示范，建立標(biāo)準(zhǔn)符合性評估體系，推動標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的支撐作用。三是在國際標(biāo)準(zhǔn)化方面積極努力。

[1]李國杰，程學(xué)旗.大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀與科學(xué)思考[J].中國科學(xué)院院刊，2012，27(6)：647-657.

[2]趙鵬大.大數(shù)據(jù)時代的地學(xué)研究[C]//湖北地質(zhì)科技論壇.2014.

[3]王登紅，劉新星，劉麗君.地質(zhì)大數(shù)據(jù)的特點及其在成礦規(guī)律、成礦系列研究中的應(yīng)用[J].礦床地質(zhì)，2015，34 (6)：1143-1154.

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Thinking about the application of geological big data and geological information development

HUANG Shao-fang，LIU Xiao-hong

(China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

Massive geological information and data have formed by the long-term accumulation of geological work，which has important value.It has the characteristics of big data and belongs to the category of big data，Geological data，which has many features such as multivariate(Multi-source)，heterogeneous，temporal，relevance，randomness，fuzziness and nonlinear.Integration of geological survey and information technology has promoted the development of application of big data and geological information，and geological information goes into a new era of data-driven which is based on big data analytic and big data application.This paper analyzes the current geological data technology and its applications，and proposes to integrate geological data integration，meanwhile it conducts correlation analysis，data mining and associated modeling about multi-source，multi-modal and multi-temporal state data.Finally，it implements the visualization and intelligent，based on big data.Besides，this paper also has discussed 3 elements supported by geological big data，which include geological cloud platform building，geological data application system and standardization of construction.

geological big data；geological data；informatization；standardization

2016-01-22

黃少芳(1969-)，女，講師，從事地質(zhì)檔案管理與信息化研究。E-mail：Huangsf@cugb.edu.cn。

G271

A

1004-4051(2016)08-0166-05