衛(wèi)星移動(dòng)通信在地質(zhì)云中的應(yīng)用

●　文| 中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心　　李超嶺

衛(wèi)星移動(dòng)通信在地質(zhì)云中的應(yīng)用

●文| 中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心李超嶺

現(xiàn)在每年都有成千上萬的地質(zhì)工作者到我國西部等艱險(xiǎn)地區(qū)開展國家公益性野外地質(zhì)調(diào)查工作。這些地區(qū)通常為無人、無通信信號(hào)的高原與艱險(xiǎn)地區(qū)，對(duì)傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查工作模式和人員安全提出了挑戰(zhàn)。地質(zhì)云（地質(zhì)大數(shù)據(jù)）平臺(tái)的建設(shè)，為創(chuàng)新“地質(zhì)調(diào)查+互聯(lián)網(wǎng)”的工作模式，為地質(zhì)人員、地質(zhì)科學(xué)家提供了更高水平的計(jì)算能力和理解大數(shù)據(jù)集的協(xié)作工具。本文就如何解決野外地質(zhì)調(diào)查通信和數(shù)據(jù)傳輸盲區(qū)問題，把地質(zhì)人員傳統(tǒng)的終端變成智慧地質(zhì)云端，討論了衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)在地質(zhì)云的位置、作用和大數(shù)據(jù)模式下的應(yīng)用模式。

國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，基于3S技術(shù)的野外地質(zhì)工作管理與服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（201011010），地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)：智能地質(zhì)調(diào)查支撐平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用（12120115073201）、數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)開發(fā)（1212011120436）、地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格試點(diǎn)建設(shè)（綜合）（1212011120449）。

一、引言

隨著國務(wù)院《找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)綱要（2011 —2020年）》實(shí)施，礦產(chǎn)勘查不斷向青藏高原的深部腹地、無人區(qū)及地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)推進(jìn)。2008年以來，每年都有成千上萬的地質(zhì)工作者到我國西部等艱險(xiǎn)地區(qū)開展國家公益性野外地質(zhì)調(diào)查工作。這些地區(qū)通常為無人、無通信信號(hào)的高原與艱險(xiǎn)地區(qū)，對(duì)傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查工作模式和人員安全提出了挑戰(zhàn)。其次是野外環(huán)境艱苦、惡劣，危險(xiǎn)性大，加上業(yè)務(wù)綜合性強(qiáng)，牽涉多專業(yè)、集成管理復(fù)雜，如何采用新一代信息技術(shù)，形成天地技術(shù)合一的現(xiàn)代化野外地質(zhì)工作、管理及安全保障模式，構(gòu)建新一代智能地質(zhì)調(diào)查體系是該領(lǐng)域信息化的重點(diǎn)任務(wù)。其中衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用更顯得尤為重要和迫切。

野外地質(zhì)調(diào)查工作具有移動(dòng)性大、單獨(dú)工作（或2～3人為一組）、分散性強(qiáng)等特點(diǎn)。我國現(xiàn)階段基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查工作的重點(diǎn)在西部地區(qū)，多為移動(dòng)通信和地面通信網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)，野外地質(zhì)調(diào)查工作進(jìn)度和動(dòng)態(tài)、野外工作的應(yīng)急救援主要是采用衛(wèi)星電話的聯(lián)絡(luò)方式，其推廣應(yīng)用受自動(dòng)化程度低和成本高的限制，很難滿足野外地質(zhì)調(diào)查移動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)跟蹤與導(dǎo)航，急需通過高技術(shù)手段提高野外地質(zhì)調(diào)查的工作精度、數(shù)據(jù)通信服務(wù)和安全保障。

2015年，國務(wù)院發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，如何應(yīng)用新一代信息技術(shù)，通過地質(zhì)云（地質(zhì)大數(shù)據(jù)）的建設(shè)，打造和創(chuàng)新“地質(zhì)調(diào)查+互聯(lián)網(wǎng)”的工作模式，構(gòu)建現(xiàn)代地質(zhì)調(diào)查智能空間，形成下一代地質(zhì)調(diào)查新模式，是地質(zhì)調(diào)查信息化建設(shè)未來幾年追求的目標(biāo)。而衛(wèi)星系統(tǒng)地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)的建設(shè)是該目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)設(shè)施保障。

二、衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查應(yīng)用的現(xiàn)狀［1］

1.實(shí)現(xiàn)了北斗動(dòng)態(tài)組網(wǎng)技術(shù)，建立了并行運(yùn)行方式

（1）北斗動(dòng)態(tài)組網(wǎng)技術(shù)

由于北斗指揮設(shè)備與所屬終端之間的從屬關(guān)系一般是靜態(tài)綁定的，即在出廠時(shí)北斗卡已經(jīng)固化，不能由用戶任意動(dòng)態(tài)調(diào)整。這對(duì)于地質(zhì)工作中人員流動(dòng)性大，從屬關(guān)系復(fù)雜的現(xiàn)狀是非常不利的。本項(xiàng)目與北斗設(shè)備廠商聯(lián)合攻關(guān)，對(duì)現(xiàn)有北斗指揮機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了從原來基于北斗卡的靜態(tài)從屬關(guān)系到目前基于北斗指揮機(jī)硬件的動(dòng)態(tài)綁定的技術(shù)突破，并開發(fā)了簡單易用的從屬關(guān)系設(shè)置軟件，為建立統(tǒng)一靈活的地質(zhì)調(diào)查北斗組網(wǎng)架構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)了北京中心、大區(qū)節(jié)點(diǎn)（或地調(diào)院節(jié)點(diǎn)）、野外駐地節(jié)點(diǎn)和野外地質(zhì)一線人員四級(jí)隸屬關(guān)系的動(dòng)態(tài)綁定（見圖1）。

圖1　基于3S技術(shù)的野外地質(zhì)工作管理與服務(wù)多級(jí)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)模式圖

（2）工作區(qū)域管理網(wǎng)和單位隸屬網(wǎng)并行運(yùn)行

動(dòng)態(tài)綁定的四級(jí)組網(wǎng)技術(shù)，節(jié)點(diǎn)可任意進(jìn)行N級(jí)擴(kuò)展。首先可對(duì)進(jìn)入相同工作區(qū)的不同單位動(dòng)態(tài)綁定，實(shí)現(xiàn)水平管理，這種模式比較適合野外工作站或大區(qū)管理模式。但對(duì)于一個(gè)單位來說，希望對(duì)本單位不同工作區(qū)的項(xiàng)目進(jìn)行隸屬（垂直）管理，比如地調(diào)院部門。通過四級(jí)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)模式，可以動(dòng)態(tài)組成工作區(qū)域管理網(wǎng)（水平）和單位隸屬網(wǎng)（垂直）并行運(yùn)行的模式。

（3）實(shí)現(xiàn)不同北斗運(yùn)營商通信協(xié)議的互連互通

由于北斗指揮設(shè)備與下屬終端之間的從屬關(guān)系一般是靜態(tài)綁定的，即在出廠時(shí)已經(jīng)固化，不能由用戶任意動(dòng)態(tài)調(diào)整，很容易造成單一運(yùn)營商運(yùn)營的格局，不利于形成公平競爭的發(fā)展局面。通過從原來基于北斗卡的靜態(tài)從屬關(guān)系配置到目前基于北斗指揮機(jī)硬件的動(dòng)態(tài)綁定，可以把不同運(yùn)營商提供的北斗卡動(dòng)態(tài)綁定在相應(yīng)的指揮機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)不同北斗運(yùn)營商通信協(xié)議的互連互通。

（4）建立北斗通信節(jié)點(diǎn)自治信息的自動(dòng)同步機(jī)制

各級(jí)節(jié)點(diǎn)信息按照數(shù)據(jù)來源大致可以分為兩類：①北斗監(jiān)控獲取的信息——包括定位信息和交互通信信息；②節(jié)點(diǎn)自治的信息——包括設(shè)備卡信息、單位信息、人員信息等。根據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同，數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)之間的傳遞方式也不同。為了實(shí)現(xiàn)上級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)下級(jí)節(jié)點(diǎn)的有效管理，下級(jí)節(jié)點(diǎn)必須實(shí)時(shí)上報(bào)其節(jié)點(diǎn)自治信息?；诘刭|(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格GIS平臺(tái)，以WEB服務(wù)的方式建立了各級(jí)節(jié)點(diǎn)自治信息自動(dòng)上報(bào)的同步更新機(jī)制，保證了上一級(jí)節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)信息的時(shí)效性。節(jié)點(diǎn)的同步機(jī)制通過逐級(jí)主動(dòng)獲取的方式實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)下級(jí)節(jié)點(diǎn)的WEB 服務(wù)器上部署對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)的WEB接口，每個(gè)低級(jí)節(jié)點(diǎn)只對(duì)其上一級(jí)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，而不對(duì)更高級(jí)別的節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，因此在服務(wù)接口中添加IP地址限制，確保只有指定的上級(jí)節(jié)點(diǎn)能夠獲取提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，增加數(shù)據(jù)的安全性。在上級(jí)節(jié)點(diǎn)的WEB服務(wù)器上部署數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取更新程序，通過調(diào)用下一級(jí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)服務(wù)接口獲取下級(jí)節(jié)點(diǎn)的自治信息，并根據(jù)信息的關(guān)鍵字段更新、維護(hù)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)記錄，保證不同級(jí)別節(jié)點(diǎn)之間的自治信息的同步。

2.建立基于IP衛(wèi)星技術(shù)的流媒體直播管理

根據(jù)野外工作特點(diǎn)，提出和實(shí)現(xiàn)基于IP衛(wèi)星技術(shù)的多點(diǎn)單邊會(huì)商野外地質(zhì)調(diào)查場景流媒體直播管理技術(shù)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了基于低成本3G智能手機(jī)終端的視頻實(shí)時(shí)回傳，音頻實(shí)時(shí)對(duì)講與網(wǎng)格技術(shù)的協(xié)同?；贗P衛(wèi)星技術(shù)的多點(diǎn)單邊會(huì)商野外地質(zhì)調(diào)查場景流媒體直播管理與服務(wù)技術(shù)與3G視頻通信技術(shù)的互補(bǔ)，補(bǔ)充完善了中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺(tái)的野外地質(zhì)調(diào)查管理服務(wù)與安全保障，用戶可在任何可上網(wǎng)的地方進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查工作+管理+安全保障+生產(chǎn)指揮的資源使用。多點(diǎn)單邊音視頻傳輸是野外地質(zhì)調(diào)查工作+管理服務(wù)中的一項(xiàng)重要應(yīng)用需求，依托中國已有地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格和衛(wèi)星資源網(wǎng)絡(luò)體系，在野外地質(zhì)調(diào)查工作管理及遠(yuǎn)程驗(yàn)收等應(yīng)用場景，專家組通過地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺(tái)就可以觀看現(xiàn)場工作組匯報(bào)，實(shí)時(shí)了解野外地質(zhì)工作情況，實(shí)現(xiàn)各野外節(jié)點(diǎn)視音頻的調(diào)度管理及實(shí)時(shí)發(fā)布，提升了野外地質(zhì)調(diào)查信息化服務(wù)水平及管理能力。多點(diǎn)單邊會(huì)商音視頻傳輸示意圖見圖2。

圖2　 多點(diǎn)單邊會(huì)商音視頻傳輸示意圖

針對(duì)野外地質(zhì)調(diào)查等工作進(jìn)行輕型地質(zhì)調(diào)查實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)，從現(xiàn)場實(shí)用角度出發(fā)，將野外工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)了便攜終端，其中包含天線、射頻集成和Modem等所有主要通信功能的設(shè)備。在野外地質(zhì)調(diào)查現(xiàn)場工作的各類計(jì)算機(jī)終端可以通過LAN/WiFi方式接入輕型地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，訪問數(shù)字地質(zhì)調(diào)查信息平臺(tái)（DGSInfo）與野外地質(zhì)工作管理與服務(wù)網(wǎng)格平臺(tái)（GSIGrid），實(shí)現(xiàn)野外節(jié)點(diǎn)安全高效接入兩個(gè)平臺(tái)、完成數(shù)據(jù)共享交換、信息服務(wù)、單邊音視頻傳輸是完成集成與服務(wù)工作的主要需求，同時(shí)支持IP語音通話、Email、FTP文件傳輸、網(wǎng)頁訪問等互聯(lián)網(wǎng)訪問應(yīng)用。

3.野外地質(zhì)調(diào)查工作新模式

針對(duì)在無人、無通信信號(hào)高原與艱險(xiǎn)地區(qū)地質(zhì)調(diào)查的特點(diǎn)和智能與智慧地質(zhì)調(diào)查發(fā)展趨勢，提出并實(shí)現(xiàn)多通信技術(shù)與網(wǎng)格GIS技術(shù)的協(xié)同集成，建立了我國野外地質(zhì)調(diào)查工作+管理+安全保障服務(wù)的天地空一體化服務(wù)體系框架、軟件體系平臺(tái)，形成了天地空野外地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)場管理調(diào)度、野外現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)與專家會(huì)診、艱苦地區(qū)安全保障服務(wù)一體化的新模式（見圖3）。

（1）天地空多環(huán)野外地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)服務(wù)及工作現(xiàn)場管理指導(dǎo)和調(diào)度模式

該模式以北斗衛(wèi)星和通信衛(wèi)星為主，網(wǎng)絡(luò)通信為輔，構(gòu)成多環(huán)野外地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)場管理調(diào)度模式。

內(nèi)環(huán)模式：通過北斗通信定位模塊與DGSInfo構(gòu)成野外地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)場管理調(diào)度模式，野外駐地管理人員可在任何時(shí)間對(duì)野外地質(zhì)人員、車輛進(jìn)行指揮調(diào)度和管理。

多環(huán)模式：通過北斗通信定位模塊、DGSInfo及中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺(tái)構(gòu)成野外地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)場管理調(diào)度模式，項(xiàng)目的各上級(jí)主管部門（可涉及項(xiàng)目承擔(dān)單位的部門、大區(qū)地調(diào)中心、直至北京中心）可在任何時(shí)間以短信息的方式對(duì)野外駐地管理人員、野外地質(zhì)人員、車輛進(jìn)行指揮調(diào)度和管理。

（2）天地空分布式野外地質(zhì)調(diào)查野外現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)與專家會(huì)診模式

該模式以IP衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用為主，衛(wèi)星通信定位和網(wǎng)絡(luò)通信為輔，構(gòu)成分布式天地空野外地質(zhì)調(diào)查野外現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)與專家會(huì)診模式。

圖3　野外地質(zhì)調(diào)查工作三種新模式

在艱險(xiǎn)無人地區(qū)的野外地質(zhì)調(diào)查驗(yàn)收，或有重大發(fā)現(xiàn)時(shí)，老專家無法直接到現(xiàn)場，或?qū)＜曳植荚诟鞯夭灰准?，利用中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格GIS平臺(tái)和基于IP衛(wèi)星技術(shù)的野外地質(zhì)調(diào)查場多點(diǎn)單邊會(huì)商系統(tǒng)，專家可以在任何可以上網(wǎng)的地方進(jìn)行野外現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)與專家聯(lián)合會(huì)診，改變了只能在指定會(huì)議室（指含視頻會(huì)議系統(tǒng)裝備的房間）進(jìn)行視頻會(huì)議的模式。通過中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格GIS平臺(tái)和基于IP衛(wèi)星技術(shù)的野外地質(zhì)調(diào)查場多點(diǎn)單邊會(huì)商系統(tǒng)，分布的專家可以看到野外現(xiàn)場在不同比例尺地質(zhì)圖及地理的位置（通過北斗傳回位置），通過視頻傳回野外現(xiàn)場場景，專家根據(jù)視頻，把會(huì)診的意見通過聲頻傳回野外現(xiàn)場。

（3）天地空多級(jí)同步的艱苦地區(qū)安全保障服務(wù)模式

多級(jí)是指一條指令可以同時(shí)連通野外同伴、駐地、單位主管、大區(qū)中心直至北京指揮中心。各節(jié)點(diǎn)可實(shí)時(shí)了解野外人員的工作態(tài)勢，掌握其行進(jìn)軌跡和位置，如果野外人員遇險(xiǎn)求救，可第一時(shí)間趕往出事地點(diǎn)救援，其模式特點(diǎn)如下：①在危險(xiǎn)地帶，野外地質(zhì)人員可利用北斗設(shè)備快速向臨近路線或駐地發(fā)出求救信號(hào)，附近隊(duì)員或駐地可及時(shí)組織救援；同時(shí)，通過后臺(tái)的中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格GIS平臺(tái)，野外求救人員可獲得尋找最近伙伴救援空間分析的結(jié)果，向最近人員求救。②通過中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格GIS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)危險(xiǎn)區(qū)的自動(dòng)報(bào)警等服務(wù)。野外人員只需要發(fā)送一條獲取安全信息的報(bào)文給中心式指揮機(jī)，就可以獲知所在區(qū)域存在的風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)避方法與突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的應(yīng)急處置措施，這都大大提升了野外地質(zhì)工作安全系數(shù)。

該模式以衛(wèi)星通信定位為主，網(wǎng)絡(luò)通信為輔，構(gòu)成多級(jí)同步天地空艱苦地區(qū)安全保障服務(wù)模式。

三、衛(wèi)星系統(tǒng)地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)在地質(zhì)云架構(gòu)的位置與作用

1.地質(zhì)云

地質(zhì)云是以地質(zhì)數(shù)據(jù)共享開放，驅(qū)動(dòng)地質(zhì)數(shù)據(jù)強(qiáng)局建設(shè)、創(chuàng)新“地質(zhì)調(diào)查+互聯(lián)網(wǎng)”工作模式的基礎(chǔ)平臺(tái)，也是展現(xiàn)中國地質(zhì)調(diào)查局擁有數(shù)據(jù)規(guī)模、運(yùn)用數(shù)據(jù)和服務(wù)能力的窗口。地質(zhì)云為地質(zhì)人員、地質(zhì)科學(xué)家提供更高水平的計(jì)算能力和理解大數(shù)據(jù)集的協(xié)作工具，進(jìn)一步催化地球系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新步伐。

從業(yè)務(wù)視角，地質(zhì)云主要建設(shè)內(nèi)容可概括為：“一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)，1+X個(gè)云中心，三張網(wǎng)，三類用戶”，總體業(yè)務(wù)架構(gòu)見圖4。

地質(zhì)云業(yè)務(wù)架構(gòu)主要構(gòu)成：

1）一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)。指依據(jù)整合共建原則建立的中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)云統(tǒng)一平臺(tái)，在同一標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)匯集。

2）1+X云中心。包括新建設(shè)云中心（主中心或分中心）、已建設(shè)數(shù)據(jù)中心兩種類型。新建設(shè)云中心，按照三級(jí)等保安全標(biāo)準(zhǔn)，采用云技術(shù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)工程之間數(shù)據(jù)隔離、項(xiàng)目之間數(shù)據(jù)隔離和單位之間數(shù)據(jù)隔離、管理數(shù)據(jù)隔離、公開數(shù)據(jù)隔離，以確保數(shù)據(jù)安全。云中心可根據(jù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)需要建設(shè)相應(yīng)的分中心，統(tǒng)一采用大數(shù)據(jù)集中管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；新建設(shè)云中心和已建設(shè)數(shù)據(jù)中心之間使用光纖互聯(lián)，并通過云管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接和共享。

3）三張網(wǎng)。指“地質(zhì)業(yè)務(wù)網(wǎng)”、“地質(zhì)互聯(lián)網(wǎng)”和“衛(wèi)星系統(tǒng)地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)”。地質(zhì)業(yè)務(wù)網(wǎng)為物理隔離的網(wǎng)絡(luò)，可與衛(wèi)星系統(tǒng)地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)連接。衛(wèi)星系統(tǒng)地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)主要是與北斗系統(tǒng)及其他衛(wèi)星系統(tǒng)的連成的專門應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)數(shù)據(jù)特征可與地質(zhì)業(yè)務(wù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)調(diào)查局50個(gè)工程數(shù)據(jù)采集、天地一體數(shù)據(jù)傳輸、綜合分析與建模及新產(chǎn)生的全過程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

4）三類用戶指業(yè)務(wù)用戶、地質(zhì)調(diào)查管理用戶（含行業(yè)用戶）和社會(huì)服務(wù)用戶，地質(zhì)云向三類用戶分別提供“地質(zhì)業(yè)務(wù)管理服務(wù)”、“地質(zhì)數(shù)據(jù)共享服務(wù)”以及“地質(zhì)數(shù)據(jù)開放服務(wù)”。

圖4　地質(zhì)云業(yè)務(wù)架構(gòu)

2.建設(shè)衛(wèi)星系統(tǒng)地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)天地空一體化數(shù)據(jù)傳輸

在云平臺(tái)上要實(shí)現(xiàn)野外數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、會(huì)商數(shù)據(jù)和挖掘數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集、存儲(chǔ)、管理、計(jì)算和數(shù)據(jù)服務(wù)，基于衛(wèi)星觀測、通信地質(zhì)應(yīng)用網(wǎng)是地質(zhì)云的重要任務(wù)之一。

利用我國現(xiàn)有或即將發(fā)射的通信衛(wèi)星為基礎(chǔ)，把原來僅限于短報(bào)文的通信擴(kuò)大到視頻、數(shù)據(jù)和音頻，聯(lián)合北斗系統(tǒng)，建設(shè)比較成熟的天地空一體化野外數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸體系。

地質(zhì)人員采用兼容多模態(tài)定位導(dǎo)航設(shè)備和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，進(jìn)行不同地質(zhì)專業(yè)領(lǐng)域的信息采集；可以與云中心進(jìn)行互操作，野外實(shí)時(shí)使用云中心資源；野外實(shí)時(shí)與云中心進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)和空間分析；采集數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳到云中心，設(shè)置為公有或私有數(shù)據(jù)，同組人員共享；云中心可對(duì)野外作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

四、地質(zhì)云野外地質(zhì)調(diào)查工作實(shí)例［2］

1.地質(zhì)調(diào)查智能空間應(yīng)用服務(wù)

智能空間應(yīng)用服務(wù)以大數(shù)據(jù)知識(shí)體系為核心，通過互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)把信息與物理空間組合成整個(gè)地質(zhì)調(diào)查智能空間。在智能地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)的支持下，使地質(zhì)調(diào)查從數(shù)據(jù)采集、分析、建模和數(shù)據(jù)挖掘形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)知識(shí)生產(chǎn)鏈。地質(zhì)調(diào)查服務(wù)對(duì)象端在該體系獲得智能位置知識(shí)服務(wù)的同時(shí)，又可以把地質(zhì)調(diào)查成果及時(shí)地為云節(jié)點(diǎn)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)知識(shí)源，以此循環(huán)構(gòu)成地質(zhì)調(diào)查智能空間生態(tài)環(huán)境。公眾服務(wù)對(duì)象在天地空一體化地質(zhì)調(diào)查智能空間基礎(chǔ)平臺(tái)支持下，通過云節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的知識(shí)體系資源，智能地獲得泛在位置知識(shí)服務(wù)。圖5是地質(zhì)調(diào)查智能空間服務(wù)應(yīng)用模式圖。

圖5　地質(zhì)調(diào)查智能空間服務(wù)應(yīng)用模式圖

2.地質(zhì)調(diào)查智能空間感知服務(wù)示范

為了驗(yàn)證地質(zhì)調(diào)查智能空間感知服務(wù)框架的適用性、先進(jìn)性和精確性，2015年9月在中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心西藏阿木雄地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)綜合調(diào)查工作區(qū)進(jìn)行了示范。該工作區(qū)位于青藏高原，平均海拔高度5000m以上。

示范內(nèi)容是應(yīng)用數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)對(duì)火山巖區(qū)穿越性路線地質(zhì)調(diào)查進(jìn)行了現(xiàn)場智能感知服務(wù)示范。首先，將當(dāng)前坐標(biāo)位置自適應(yīng)通過IP衛(wèi)星或北斗衛(wèi)星傳回中國地質(zhì)調(diào)查智能空間平臺(tái)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)西藏地區(qū)地質(zhì)報(bào)告的數(shù)據(jù)挖掘，給出當(dāng)前位置的有關(guān)的地質(zhì)體特征（包括地質(zhì)剖面、地層單位、地層對(duì)比、巖石化學(xué)特征、地質(zhì)構(gòu)造等內(nèi)容知識(shí)庫），并通過IP衛(wèi)星返回野外數(shù)據(jù)采集器?，F(xiàn)場在野外數(shù)據(jù)采集器屏幕上可以找到9部相關(guān)地質(zhì)報(bào)告并挖掘出的當(dāng)前填圖單位的159個(gè)相關(guān)知識(shí)片段，通過IP衛(wèi)星返回野外數(shù)據(jù)采集器的界面和內(nèi)容，如當(dāng)前地層單位的地質(zhì)特征和巖石地球化學(xué)特征，其他地層單位巖石地球化學(xué)特征對(duì)比等知識(shí)片段。

該示范在衛(wèi)星通信技術(shù)的支撐下，體現(xiàn)了在無人艱險(xiǎn)區(qū)、無地面通信區(qū)域的現(xiàn)代地質(zhì)調(diào)查工作的模式，即野外地質(zhì)員后面都有一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)時(shí)知識(shí)庫在支撐野外地質(zhì)調(diào)查。如果有衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)支撐，該工作模式即可落地應(yīng)用了。

五、結(jié)語

1）通過地質(zhì)云的建設(shè)，特別在衛(wèi)星移動(dòng)通用技術(shù)的支撐下，彌補(bǔ)了地質(zhì)云在通信方面的短板，為創(chuàng)建地質(zhì)調(diào)查云時(shí)代，把地質(zhì)人員傳統(tǒng)的終端變成智慧地質(zhì)云端奠定了不可缺少的基礎(chǔ)。

2）在衛(wèi)星移動(dòng)通用技術(shù)的支撐下，通過“云”與“端”的結(jié)合的，實(shí)現(xiàn)野外作業(yè)人員隨時(shí)、隨地、隨需、隨意的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工、發(fā)布服務(wù)與成果推送，通過云平臺(tái)與GIS基于高性能、模型快速加載、智能分布式處理、一鍵式服務(wù)推送，實(shí)現(xiàn)全流程智能化，才有可能沒有盲區(qū)。

3）有了衛(wèi)星移動(dòng)通用地質(zhì)應(yīng)用的支撐，“地質(zhì)調(diào)查+互聯(lián)網(wǎng)”為云端（野外）提供更高水平的計(jì)算能力和理解大數(shù)據(jù)集的協(xié)作工具，創(chuàng)新地質(zhì)工作、管理與服務(wù)模式，才能真正落地。

［1］李超嶺，劉暢，劉園園等.基于3S技術(shù)的野外地質(zhì)調(diào)查工作與管理服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范［M］.地質(zhì)出版社.2013.

［2］ 李超嶺等.智能地質(zhì)調(diào)查大數(shù)據(jù)應(yīng)用體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)［J］.地質(zhì)通報(bào).2015，vol.34（7） p：1288-1299.