地质调查信息化适用技术应用研究

1．基本情况

地质调查信息化适用技术应用研究是国土资源大调查数字国土工程的一项基础性研究工作，旨在为中国地质调查局地质调查信息化建设提供技术储备；开展新技术跟踪，对重要的信息技术进行适用性应用评价工作，在此基础上对新技术在地质调查领域的应用提出应用策略和解决方案，增强引进消化吸收再创新能力，加强信息技术培训与推广，提高信息技术应用技能，为实现地质调查工作现代化提供信息技术支持；解决地质调查信息化建设过程中出现的技术问题，包括算法难题以及在软件产品开发过程中出现的高风险部件和多个产品需要的公共部件试验性研究与开发。

该项工作由发展研究中心负责，参加单位包括中国地质环境监测院、中国地质科学院相关研究所、相关省级地质勘查单位、高校和企事业单位等。

2．主要成果

（1）跟踪研究了一批新技术。包括云计算、物联网技术、嵌入式系统、移动计算平台开发技术、XML及.NET开发技术、数据交换中心技术、地质调查GIS系统基础平台研究、通用空间数据浏览系统开发、基于PC的三维图示技术算法工具等，为相关技术在地质调查领域应用提供了解决方案，并发挥了作用。

（2）开展了一站式服务技术跟踪研究工作。对美国地理空间信息一站式服务（GeospatialOne Stop-GOS）框架数据标准的制定进行了研究；对GOS门户系统的实现策略、功能需求和体系结构设计和实现进行了研究：对GOS门户系统采用的主要IT技术进行了研究，包括多层次体系结构技术、基于元数据的目录服务技术、基于标准的Web服务技术、基于标准的互操作技术、Google搜索技术、WebGIS技术、网络数据库技术以及门户开发技术、跨系统和跨平台的数据传输技术等。通过该项研究工作，提出了在我国开展现代地质信息服务和系统集成中的应用策略。

①一站式服务的实现需要协调和多层次多部门的合作；

②作为分布式、多源和异构数据的集成技术，Web服务和基于Web服务的SOA体系架构技术已趋成熟，被各国普遍采用；

③基于元数据的目录服务是实现基于标准的Web服务体系架构的有效技术；

④门户系统开发的技术路线：选择成熟的软硬件产品作为门户开发的平台，集中力量开发地理空间信息的Web服务；以满足需求为目的，采用适用的技术；在项目管理机构的统一协调下，选择具有技术和开发优势的软件公司、标准化组织和大学合作，解决关键技术问题；

⑤总体控制标准在框架数据系列标准中是不可缺少的。

这些应用策略已在相关项目中得到应用。

（3）数据挖掘技术相关试验性研究工作。通过对国内外数据挖掘和知识发现的分析研究，对数据挖掘工作流程、数据挖掘的支撑基础、数据挖掘技术（算法）、数据挖掘常用软件和工具、空间数据挖掘、数据挖掘应用分析、数据挖掘的未来发展方向及难点和实施数据挖掘方法有了比较系统的认识，初步提出了在我国地学领域构建地学空间数据仓库的方法，设计了具有数据源、空间ETL、空间数据存储、基于SOA的应用服务和客户应用等五层地学空间数据仓库的体系结构，规划了地学空间数据仓库系统的物理部署方案，提出了地学多维多尺度空间数据模型和集中存储、分布式访问的空间元数据管理模型，并给出了构建步骤和有效的平行反馈式开发模式及实施金字塔，为集成具有多源、异构、分散等特性的地学数据提供了一套完整可行的数据仓库构建方案，也为数据挖掘工作提供了试验环境。

（4）三维技术应用跟踪工作。针对英国地质调查局的三维地质调查工作，对其方法、实施策略、成果表达与应用等方面开展了系统跟踪研究，对其数字地学空间模型（DigitalGeoscience Spatial Model，简称DGSM）的主要内容和技术框架进行了分析，包括数据门户（Data Portal）、软件标准（Software Standards）、地学大对象存贮（Geoscience
Large Object Store，简称GLOS）、地学空间框架（Geoscience Spatial Framework，简称GSF）、不确定性（Uncertainty）评价、开发管理地质文档的系统（Authoring）、元数据管理（Metadata）、应用开发（Development of Applications）、集成地学空间制图系统（System for Integrated Geospatial Mapping，简称SIGMA）等；对三维地质建模流程进行了归纳总结。

通过对国内外主流三维地质建模软件的分析，对地质三维建模软件做出了判断，提出了我国进行三维地质调查的初步对策。该项跟踪研究已在2011年单独立项开展多维地质建模与分析技术研究。

（5）对IT业主流中间件技术进行了跟踪研究。系统分析了中间件技术发展的现状和发展趋势，对国内外重要的中间件产品进行了功能对比和应用特点分析，提出了我国在开展分布式、多源和异构数据集成过程中中间件技术的应用策略。该项成果已在相关数据集成等工作中得到应用。

（6）非线性数据处理方法跟踪研究。掌握了神经网络、混沌、分形/多重分形、自组织、奇异性等非线性理论的主要思想，了解了这些理论在揭示矿床形成的复杂过程、研究成矿物质的富集规律、获取成矿信息等方面的应用情况；掌握了C-A（密度-面积）模型、S-A（能谱-面积）模型、MSVD分形奇异值分解模型、SIG（Scale Invariant Generator）广义自相似性量化模型、BP神经网络、Kohonen神经网络、Hopfield神经网络等国际国内主流非线性数据处理方法的实现原理；了解了主流非线性数据处理方法在有关方面的应用情况。上述方法已全部提供给正在开展的全国矿产资源潜力评价专项相关项目组使用，在矿产资源潜力评价相关数据处理工作中发挥了重要作用。

（7）开展了复杂地质体空间建模技术研究。以铀矿勘查为例，对复杂地质体空间建模技术，尤其充分利用二维平面信息构建地下三维地质体模型的技术进行了研究与试验，并对可视化分析技术进行了研究与初步实现。完成了基于各种复杂地质剖面的二维建模算法，可以实现层状、透镜体、尖灭、断层等各种复杂模型的二维建模，为三维建模提供了基础。实现了层状模型、长方体模型、球体模型、圆柱体等规则模型的建模和三维图形交互；采用了切开-缝合的方式，完成了单一轮廓线的基于层间轮廓对应的三维重构算法研究；针对三维重构的多轮廓对应问题，采用改进的BPLI方法，加入了hausdorff距离对匹配进行了验证，提高匹配的精度和建模效果。研究实现了离散数据和曲面拟合算法。实现了MT电磁、磁测和重力数据等物探资料数据的曲面拟合建模和三维可视化显示。

除此之外，还开展了对国产大型SuperMap软件在地质调查领域的适用性进行了评估，对电子罗盘设计、矿产资源评价新方法、IPv6网络应用技术、地质调查软件系统开发过程与方法等进行了探索，为新的软硬件技术在地质调查领域的应用提供了解决方案和应用策略，有力地支撑了地质调查信息化工作的开展。

3．成果应用及其效益

通过上述技术探索，为国产专业软件购置、相关信息技术在地质调查领域的应用提供了很好的应用策略，起到了前瞻性作用。

该项研究对地质调查工作应用信息技术起到排头兵的作用。任何新技术的应用，均应事先开展这样试验性和适用性研究，对其广泛应用提出可行性论证和评估，提出具体应用策略，用以规避新技术应用的高风险。评价IT新技术在地质工作信息化中应用的潜力及适用性是长期的任务。通过该项目的实施，可以有效促进新技术、新方法在地质调查领域的应用，提高地质调查工作信息技术应用水平，为区域地质调查、矿产资源、地下水资源和地质灾害调查评价等地质工作全面提供技术支持，有效避免因盲目引进和开发应用所带来的巨大风险，少走弯路，社会经济效益显著。