基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用模式研究

常 娟

（黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036）

隨著技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)勘查工作趨向智能化、信息化。GPS、RS的運用，大大提升地質(zhì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。隨著時間的推移，地質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)量不斷增加，表現(xiàn)形式多樣化，在此背景下，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)不符合現(xiàn)在對地質(zhì)數(shù)據(jù)的要求，地質(zhì)行業(yè)已經(jīng)邁向“大數(shù)據(jù)”時代。

1 地質(zhì)大數(shù)據(jù)特點

（1）多樣性。地質(zhì)大數(shù)據(jù)有多樣性的特點，不但有地球物理這種大數(shù)據(jù)，還有同為素年代學(xué)這種數(shù)量少的信息，都有所蘊含，并且呈現(xiàn)的方式也呈多樣性，如通過聲音、圖片、視頻或者原始信號等。利用地質(zhì)大數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)自動分析數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行總結(jié)和統(tǒng)計，進(jìn)而讓人們更加清晰的認(rèn)識到數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，最終起到幫助技術(shù)人員總結(jié)和探究重要信息的目的。

（2）快速性。大數(shù)據(jù)在地質(zhì)中的運用，研究人員可以通過信息技術(shù)，對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索和處理等，進(jìn)而提升工作效率，增加了數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確率[1]。并且，地質(zhì)數(shù)據(jù)中和，有很多需要快速反應(yīng)的數(shù)據(jù)，如地震信息，需要快速分析和預(yù)測等，地質(zhì)大數(shù)據(jù)可以對地震反射和折射等重要參數(shù)進(jìn)行快速分析，在地震前發(fā)布預(yù)警。這種快速性的特點，可以減少地質(zhì)災(zāi)害為人們帶來的人身和財產(chǎn)損失。

（3）可靠性。現(xiàn)在全球都面臨著地質(zhì)環(huán)境變化，如地質(zhì)災(zāi)害、水土流失等，產(chǎn)生上述災(zāi)害的原因有很多，如資源、生態(tài)等，如果只通過理論敘述，不能令人信服。地質(zhì)大數(shù)據(jù)是多個角度得出的，有復(fù)雜性和精準(zhǔn)性等特點，這種形式更加依賴新科技，摒棄傳統(tǒng)因果管理，利用科學(xué)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和探究，進(jìn)而挖掘出有價值的信息，有可靠的特點。

（4）因果性與非因果性。傳統(tǒng)對地質(zhì)環(huán)境的勘查和測量，產(chǎn)生的信息不準(zhǔn)確，并且受技術(shù)的影響，信息的處理方面也不完善。一般情況下，人們使用抽查的方法進(jìn)行分析和判斷，利用數(shù)學(xué)中概率判斷事件可行性，此類較傳統(tǒng)的因果關(guān)系推理方法，雖然有一定理論基礎(chǔ)，但是受數(shù)據(jù)缺少的限制，計算的結(jié)果可能和實際不符，真實性不強(qiáng)。通過地質(zhì)大數(shù)據(jù)的運用，提供的信息更加完善，數(shù)據(jù)多且準(zhǔn)確，對其處理能力也有了很大的進(jìn)步，更加全面和科學(xué)等，準(zhǔn)確的還原事件本身。

2 地質(zhì)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用模式分析

（1）儲存管理技術(shù)。結(jié)合地質(zhì)大數(shù)據(jù)的特點，因其有數(shù)據(jù)多樣化等特點，并且各個數(shù)據(jù)間關(guān)系復(fù)雜，包含表格表單數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)等。眾多的數(shù)據(jù)，讓傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、儲存和查詢方法不能再滿足工作要求，需要對其進(jìn)行統(tǒng)一的管理和處理，完成多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的合成，是處理地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息化的主要基礎(chǔ)。因為地質(zhì)大數(shù)據(jù)有數(shù)量龐大和種類繁多的特點，進(jìn)行相關(guān)工作時會涉及到各種維度的數(shù)據(jù)綜合處理，結(jié)合我國相關(guān)要求，明確各種數(shù)據(jù)之間的內(nèi)部聯(lián)系，進(jìn)行統(tǒng)一的管理，結(jié)合粒度的層次，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行多元化部署。在以往工作基礎(chǔ)上，完善并優(yōu)化數(shù)據(jù)更新手段，保證可以對統(tǒng)一數(shù)據(jù)中不同時態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，進(jìn)而支撐數(shù)據(jù)的時態(tài)對比和歷史數(shù)據(jù)演變等。

儲存管理技術(shù)的使用，將地質(zhì)大數(shù)據(jù)查詢檢索分為四種：文件名查詢；內(nèi)容查詢；大致范圍查詢；分辨率查詢。并且都構(gòu)建在地質(zhì)大數(shù)據(jù)云儲存基礎(chǔ)上，可以快速找出所需的文件?，F(xiàn)在我國數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中，比較常用的是關(guān)系模型，此模型背景下研發(fā)出的產(chǎn)品較多，如SQL Server、DB2等等。大數(shù)據(jù)背景下，以Google中GFS、Hadoop中的HDFS為主，兩者都使用分布式儲存的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，這兩類產(chǎn)品和以往的關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同，比較適用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲方式。

（2）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)，是在眾多數(shù)據(jù)集中，有效識別出來的具有新穎、有效和最終可被理解的過程，此處的數(shù)據(jù)挖掘，是數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)中，數(shù)據(jù)收集和分析的過程，在有效計算范圍內(nèi)，并在數(shù)據(jù)上呈現(xiàn)的一種特殊例舉形式。從數(shù)據(jù)的數(shù)量上分析，處理和挖掘的數(shù)量，可達(dá)到TB甚至是PB等級的數(shù)據(jù)，并且有高維數(shù)據(jù)和各種動態(tài)數(shù)據(jù)等，因此需要挑選適合的算法和策略等完成任務(wù)。除此之外，數(shù)據(jù)的算法設(shè)計和相關(guān)參數(shù)的調(diào)整都是影響最終結(jié)果的因素，所以，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運用的過程中，有很多不確定性因素，其工作的最終目的是將這些不確定因素帶來的影響降到最低。經(jīng)過實驗分析，此類不確定因素包括數(shù)據(jù)的采集和處理中的不確定性、數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)具體內(nèi)容不確定性、數(shù)據(jù)挖掘方法和最后效果的不確定性等等，直接影響到最終結(jié)果[2]。

基于此，很多發(fā)達(dá)國家經(jīng)過長期的研究和創(chuàng)新，將并行計算、SOA等技術(shù)和地質(zhì)信息調(diào)查的建設(shè)中，創(chuàng)建一站式服務(wù)模式，使用在線編圖等系統(tǒng)。我國雖然在此方面技術(shù)比較落后，但是經(jīng)過對國外的借鑒和眾多科研團(tuán)隊的研究，對地學(xué)數(shù)據(jù)的集成和共享也進(jìn)行深入的調(diào)研，并取得一定成效。提升我國地質(zhì)大數(shù)據(jù)中對空間信息的查詢和獲取，至今為止，對全球八萬余次地震，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)地震活躍帶和板塊邊緣相符，可知使用挖掘技術(shù)得出的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗判斷基本符合[3]。

（3）可視化技術(shù)。地質(zhì)大數(shù)據(jù)運用的過程中，可視化是一個重要的手段，通過視頻等可以觀看的方法，為地質(zhì)大數(shù)據(jù)提供更全面展示。使用可視化思維，研究人員利用數(shù)據(jù)中的內(nèi)在關(guān)系，提出新的問題，進(jìn)而產(chǎn)生新的觀念，將其融合，得出創(chuàng)新性的答案和方法。大數(shù)據(jù)的使用可以簡化模型的設(shè)計，利用大量的數(shù)據(jù)，為構(gòu)建數(shù)據(jù)模型提供條件，甚者可以實現(xiàn)各個空間整體構(gòu)建的靜、動態(tài)模型。通過可視化將地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)環(huán)境更加直觀的向大眾展示。對于研究人員進(jìn)行數(shù)據(jù)計算、評價決策和地質(zhì)現(xiàn)象分析等工作更加便捷，對于普通的而員工，便于復(fù)雜知識的學(xué)習(xí)?；诖髷?shù)據(jù)的特殊性，使用可視化技術(shù)的優(yōu)點為：實現(xiàn)圖像、影像的儲存和檢索；實現(xiàn)快速建模；地質(zhì)大數(shù)據(jù)的快速更新等?，F(xiàn)在功能比較優(yōu)良的三維地質(zhì)建模軟件，可以完成數(shù)據(jù)的建模、整合和分析等功能。如外國的GOCAD技術(shù)；國內(nèi)的GeoMo3D技術(shù)等，這些建模方法雖然是靜態(tài)交互，但是在大數(shù)據(jù)背景下，其技術(shù)面向交互性和智能化發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，地質(zhì)大數(shù)據(jù)如果可以科學(xué)的分析和運用，對城市建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和礦產(chǎn)資源勘測等方面有很大的作用。大數(shù)據(jù)背景下，研究人員要打破傳統(tǒng)思維，創(chuàng)新思想，通過可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等，令其真正為人們服務(wù)，發(fā)揮地質(zhì)大數(shù)據(jù)的真正作用。