省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)的總體框架研究

黃家凱, 樊旭東, 秦麗娟

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

近十年來(lái),數(shù)據(jù)資源已成為國(guó)家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源,大數(shù)據(jù)正對(duì)全球經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制、社會(huì)生活方式和國(guó)家治理能力產(chǎn)生著重要影響[1]。美國(guó)、歐盟、英國(guó)、澳大利亞、法國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家相繼啟動(dòng)國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略,在國(guó)家安全與公共服務(wù)領(lǐng)域已取得顯著成效。中國(guó)自2015年國(guó)務(wù)院發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》以來(lái),工信部、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部等國(guó)家部委及各省級(jí)政府先后出臺(tái)了系列配套政策,力圖利用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決政府?dāng)?shù)據(jù)開(kāi)放共享不足、缺乏頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃、創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域不廣等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)信息資源互聯(lián)共享,提高政府治理效率。

地質(zhì)數(shù)據(jù)具有海量、類(lèi)型多和應(yīng)用廣等特征,符合大數(shù)據(jù)的“5V”(Volume、Variety、Value、Velocity、Veracity)要求,是典型的大數(shù)據(jù)[2]。2015—2017年,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局通過(guò)組織實(shí)施“地質(zhì)數(shù)據(jù)更新與應(yīng)用服務(wù)”計(jì)劃的“地質(zhì)大數(shù)據(jù)與信息服務(wù)工程”,建成了中國(guó)“地質(zhì)云1.0”,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定匯聚和共享服務(wù),建立了系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與技術(shù)體系。與此同時(shí),省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)工作也陸續(xù)開(kāi)展,并形成了階段性成果:湖北省通過(guò)開(kāi)展地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)研究,提出了湖北省地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)總體實(shí)施方案;山東省提出以基礎(chǔ)平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)為支撐,通過(guò)管理業(yè)務(wù)集成與協(xié)同,建成山東“數(shù)字地礦”;四川省通過(guò)與行業(yè)領(lǐng)先的云平臺(tái)供應(yīng)商合作,計(jì)劃建成四川“智慧地礦”;貴州通過(guò)建設(shè)地質(zhì)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū),集成整合了一批科研創(chuàng)新平臺(tái)與科研機(jī)構(gòu),開(kāi)發(fā)了“大眾礦評(píng)”、“土元素”應(yīng)用軟件;安徽、河南、云南等省也先后提出了本省的地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)方案。

因數(shù)據(jù)資源與應(yīng)用需求的客觀差異,當(dāng)前國(guó)內(nèi)省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)過(guò)程中,各省對(duì)于省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵和外延的理解不盡相同。為了實(shí)現(xiàn)與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“地質(zhì)云”的縱向?qū)?有必要在研究中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“地質(zhì)云”數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系、數(shù)據(jù)交換共享技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,提出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接、彈性可擴(kuò)充的省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)總體框架,供省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)參考使用。

1 省級(jí)地質(zhì)數(shù)據(jù)資源特征

與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)比,省級(jí)地勘隊(duì)伍擁有的地質(zhì)數(shù)據(jù)資源有較大差異。通過(guò)對(duì)“地質(zhì)云”1.0系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)資源統(tǒng)計(jì),中國(guó)地調(diào)局擁有的地質(zhì)資料以比例尺≤1∶5萬(wàn)的基礎(chǔ)性地質(zhì)調(diào)查資料、國(guó)家投資開(kāi)展的礦產(chǎn)勘查資料以及多種多樣的地質(zhì)科研資料為主,可歸類(lèi)于戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、公益性地質(zhì)資料。

筆者2017年對(duì)湖北省地質(zhì)局屬21家地勘單位的地質(zhì)數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀開(kāi)展了較充分的調(diào)查。調(diào)研通過(guò)湖北省地質(zhì)局質(zhì)量監(jiān)督處發(fā)放的《地質(zhì)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)計(jì)表》開(kāi)展,分別調(diào)查了地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)情況與地質(zhì)資料的存檔情況。調(diào)研表樣式見(jiàn)表1、表2。

1.1 地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)對(duì)調(diào)查結(jié)果匯總分析,湖北省地質(zhì)局共形成了52個(gè)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(表3)。數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了從1∶50萬(wàn)至中大比例尺的各類(lèi)尺度,數(shù)據(jù)格式包含MapGIS、ArcGIS、Access、Excel、DBF等多種類(lèi)型,數(shù)據(jù)形成年代主要集中在近十幾年。

表1 已建成數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀調(diào)查表Table 1 Questionnaire on the status of completed databases

表2 地質(zhì)資料現(xiàn)狀調(diào)查表Table 2 Questionnaire of geological data

與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“地質(zhì)云”已入云的數(shù)據(jù)庫(kù)資源相比,省級(jí)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)與其有一部分交集,如圖幅性的區(qū)調(diào)、礦調(diào)、水工環(huán)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)。這主要是源于此類(lèi)調(diào)查工作的實(shí)施單位一般是省級(jí)地勘隊(duì)伍。此外,表3中有30個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)屬于省級(jí)地質(zhì)隊(duì)伍在中大比例尺地質(zhì)找礦、管理業(yè)務(wù)等工作中形成,這一部分?jǐn)?shù)據(jù)資源屬省級(jí)獨(dú)有。

1.2 成果地質(zhì)資料現(xiàn)狀

省級(jí)地質(zhì)隊(duì)伍成果地質(zhì)資料豐富。以湖北省地質(zhì)局為例,2012年以前湖北省地質(zhì)局資料館代管湖北省全省地質(zhì)成果資料計(jì)6 329檔。局屬地勘單位存檔保管成果地質(zhì)資料計(jì)30 732檔。數(shù)據(jù)以紙質(zhì)檔案、掃描電子檔案數(shù)據(jù)、office電子文檔、矢量電子數(shù)據(jù)及少量其它電子數(shù)據(jù)多種類(lèi)型保管,數(shù)據(jù)量超過(guò)4.68TB(不含未形成電子檔案的部分)。電子數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)多為光盤(pán)與普通硬盤(pán)(普通臺(tái)式機(jī)電腦硬盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)),僅湖北省地質(zhì)調(diào)查院與湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院采用資料存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)。

湖北省成果地質(zhì)資料按照密級(jí)劃分,非涉密成果地質(zhì)資料(30 416檔)、未定密成果地質(zhì)資料(2 615檔)占比達(dá)90%,由此可見(jiàn),省級(jí)地質(zhì)隊(duì)伍成果地質(zhì)資料提供給社會(huì)公開(kāi)利用潛力巨大。

1.3 原始地質(zhì)資料現(xiàn)狀

省級(jí)地質(zhì)隊(duì)伍原始地質(zhì)資料數(shù)量巨大。以湖北省地質(zhì)局為例,全局共存檔保管原始地質(zhì)資料13 498檔。以紙質(zhì)檔案為主,僅省第二地質(zhì)大隊(duì)、省第六地質(zhì)大隊(duì)、省水文隊(duì)、省地科院、省地調(diào)院的部分原始地質(zhì)資料為電子檔案。因2016年以前資料管理未強(qiáng)制要求匯交原始地質(zhì)資料,原始地質(zhì)資料屬省級(jí)地質(zhì)隊(duì)伍獨(dú)有的寶貴資源。

湖北省地質(zhì)局原始地質(zhì)資料中,非涉密類(lèi)為10 450檔,占77.42%;涉密類(lèi)為1 263檔,占9.36%;未定密類(lèi)為1 785檔,占13.22%?？商峁┕_(kāi)利用的潛力巨大。

1.4 實(shí)物地質(zhì)資料現(xiàn)狀

近年來(lái)省級(jí)地質(zhì)隊(duì)伍逐漸批量正規(guī)保管實(shí)物地質(zhì)資料。湖北省地質(zhì)局下屬有4家單位保管有鉆孔巖芯計(jì)84 414.85 m,有6家單位保管有化探副樣144 104件。其中省第一地質(zhì)大隊(duì)、省第二地質(zhì)大隊(duì)、省第六地質(zhì)大隊(duì)、省第八地質(zhì)大隊(duì)作為湖北省國(guó)土資源資料館實(shí)物地質(zhì)資料共建單位,開(kāi)始正規(guī)保管實(shí)物巖芯、化探副樣等實(shí)物地質(zhì)資料,但尚未形成較大規(guī)模。

2 基于面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)總體框架

近年國(guó)內(nèi)以中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心、西安地質(zhì)調(diào)查研究中心等為代表的科研院所,開(kāi)展了國(guó)家地質(zhì)云的架構(gòu)研究與實(shí)踐[3]。國(guó)家地質(zhì)云1.0建成了物理分布式的1+6+12的國(guó)家地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心,主中心節(jié)點(diǎn)與各分中心基于Web Service發(fā)現(xiàn)、匯聚、利用、分發(fā)各類(lèi)服務(wù),這是一種典型的面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)體系[4]。國(guó)家地質(zhì)云上線運(yùn)行4個(gè)月內(nèi),訪問(wèn)量突破了87萬(wàn)次,日均訪問(wèn)超過(guò)7 000次,數(shù)據(jù)產(chǎn)品下載1萬(wàn)多次,下載數(shù)據(jù)量超過(guò)3 817 GB,這充分說(shuō)明SOA架構(gòu)是契合地質(zhì)云建設(shè)的技術(shù)需要的[5],因此省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)的總體框架也必須基于SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)。與“地質(zhì)云”的總體架構(gòu)相比,省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)雖然層級(jí)結(jié)構(gòu)和松耦合的總體思想一致,但在各層次的具體建設(shè)內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方式有較大不同。

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

遵循面向服務(wù)(SOA)的先進(jìn)架構(gòu)技術(shù),省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)的總體框架設(shè)計(jì)圖如圖1。

表3 湖北省地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)情況總體一覽表Table 3 General list of the construction of geological database in Hubei Province

圖1 省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)總體框架圖Fig.1 General framework map of provincial geological big data construction

該架構(gòu)設(shè)計(jì)以地理信息技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為支撐,采用基于云環(huán)境的T-C-V(Terminal-Cloud-Virtual)軟件系統(tǒng)架構(gòu),從下到上依次分為3層:虛擬設(shè)備層(V層),包括物理設(shè)施、虛擬資源;云計(jì)算層(C層),包括地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心和地質(zhì)云服務(wù)中心;終端應(yīng)用層(T層),包含基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的智能管理支撐子系統(tǒng)、基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的地質(zhì)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)。遵照云計(jì)算的四層架構(gòu)模式分別構(gòu)建地質(zhì)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層(IaaS)、地質(zhì)大數(shù)據(jù)服務(wù)層(DaaS)、地質(zhì)云平臺(tái)服務(wù)層(PaaS)、地質(zhì)云大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)層(SaaS),面向各類(lèi)管理用戶(hù)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)用戶(hù)及社會(huì)公眾用戶(hù)提供所需的地質(zhì)云服務(wù)。

2.2 地質(zhì)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層

省級(jí)地質(zhì)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有兩種方案:一是租用公有云資源,二是自建私有云環(huán)境。

租用商用云基礎(chǔ)設(shè)施(如阿里云、楚天云)是一種中小型企業(yè)搭建云基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境的常用方案。以湖北省“楚天云”為例,它是集云計(jì)算、大數(shù)據(jù)于一體的湖北省統(tǒng)一云基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)交換樞紐平臺(tái)?！俺煸啤闭w部署架構(gòu)主要分為下層基礎(chǔ)設(shè)施以及上層云平臺(tái)配置管理部分,采用基于OpenStack架構(gòu)的云平臺(tái)和自主可控的基礎(chǔ)設(shè)施。向省直政府單位提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等服務(wù)。租賃方案的優(yōu)點(diǎn)是輕維護(hù)、高安全、高可用性;缺點(diǎn)是費(fèi)用較高、部署較復(fù)雜。如果項(xiàng)目建設(shè)長(zhǎng)期投入規(guī)劃偏少、數(shù)據(jù)涉及較敏感的商業(yè)秘密,要慎選租用方案及服務(wù)產(chǎn)品。

自建私有云環(huán)境包含機(jī)房環(huán)境建設(shè)(機(jī)房選址、分區(qū)規(guī)劃、裝修、溫度濕度控制設(shè)備、消防設(shè)施)、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)施(專(zhuān)線光纖)、安全防護(hù)設(shè)施(防火墻、堡壘機(jī)、VPN設(shè)備、行為審計(jì)設(shè)備等)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施(核心交換機(jī)、云計(jì)算交換機(jī))、計(jì)算單元(X86標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器)、虛擬化管理平臺(tái)軟件(服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化)等多項(xiàng)內(nèi)容。自建私有云環(huán)境時(shí)需根據(jù)項(xiàng)目當(dāng)期投入預(yù)算規(guī)模、大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)等級(jí)保護(hù)規(guī)劃等內(nèi)容綜合確定建設(shè)規(guī)模。在預(yù)算投入充分的情況下,可以參考國(guó)家地質(zhì)云的物理分布式模式建設(shè);若預(yù)算投入不足,可以建成集中式的省級(jí)統(tǒng)一私有云基礎(chǔ)環(huán)境。

2.3 地質(zhì)大數(shù)據(jù)服務(wù)層

省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)服務(wù)層以建成省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心為目標(biāo)。其以物理設(shè)備資源池、虛擬資源池為依托,以信息化數(shù)據(jù)規(guī)范體系和安全保障體系為保障,進(jìn)行數(shù)據(jù)資源體系的統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)擁有者將地質(zhì)數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、加工后,注入到地質(zhì)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行虛擬化和云化處理,實(shí)現(xiàn)多源、異構(gòu)地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,建立基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的地質(zhì)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用、專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)管理工具和數(shù)據(jù)更新交換體系,最終以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)服務(wù)形式提供給用戶(hù)使用。

省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心可先從具有較好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的成果地質(zhì)資料、地質(zhì)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)入手,最終目標(biāo)是形成以信息與管理為一體、多級(jí)互聯(lián)互通、資源有效共享的大型地質(zhì)數(shù)據(jù)資源池。為了實(shí)現(xiàn)與國(guó)家地質(zhì)云的互聯(lián)互通,省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)時(shí)要考慮在數(shù)據(jù)編碼規(guī)范、信息產(chǎn)品核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)兩方面與地質(zhì)云的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

以湖北省地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)為例,其參考繼承了國(guó)家地質(zhì)云的數(shù)據(jù)分類(lèi)編碼規(guī)范、核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)整理與服務(wù)發(fā)布規(guī)范,參考成果地質(zhì)資料匯交制度對(duì)成果地質(zhì)資料元數(shù)據(jù)信息做了擴(kuò)展,對(duì)地質(zhì)圖件、地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展了圖層信息、屬性?xún)?nèi)容信息的元數(shù)據(jù)內(nèi)容。在數(shù)據(jù)中心用戶(hù)視圖模式上,湖北省實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心物理上集中統(tǒng)一管理、邏輯上按數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)歸屬獨(dú)立劃分的結(jié)構(gòu)模式,在建設(shè)規(guī)模和數(shù)據(jù)保護(hù)上實(shí)現(xiàn)了平衡。

圖2 湖北省地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Architecture map of geological big data technology in Hubei province

2.4 地質(zhì)云平臺(tái)服務(wù)層

省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)服務(wù)層利用底層提供的物理資源、虛擬資源、數(shù)據(jù)資源,基于本身提供的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和功能倉(cāng)庫(kù),形成快速構(gòu)建應(yīng)用的基礎(chǔ)環(huán)境,方便用戶(hù)進(jìn)行各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)、工具和接口的快速搭建定制工作,極大的提高應(yīng)用開(kāi)發(fā)效率。云平臺(tái)服務(wù)層通常以商用GIS平臺(tái)為基礎(chǔ),結(jié)合省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)的功能需求開(kāi)發(fā)。

2.4.1 數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)服務(wù)用于提供目錄數(shù)據(jù)服務(wù)、矢量數(shù)據(jù)服務(wù)、柵格數(shù)據(jù)服務(wù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)功能。目錄服務(wù)提供大數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)目錄查詢(xún)服務(wù);矢量數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量分析,如緩沖區(qū)分析、疊加分析,并提供多核、多節(jié)點(diǎn)不同粒度并行策略;柵格數(shù)據(jù)服務(wù)完成包括矢量、影像、矢量影像疊加、數(shù)字地形圖、2.5維仿真地圖等多種類(lèi)柵格數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.4.2 功能服務(wù)

功能服務(wù)包括空間分析服務(wù)、遙感分析服務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)等?？臻g分析服務(wù)含柵格分析與矢量分析,提供GIS數(shù)據(jù)分析與處理;遙感分析服務(wù)功能提供通用影像分析處理工具;數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)根據(jù)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息,進(jìn)行清理—分析—提取操作,挖掘特征數(shù)據(jù)信息。

2.4.3 應(yīng)用接口服務(wù)

為了方便地質(zhì)大數(shù)據(jù)使用者快速搭建Web應(yīng)用,云平臺(tái)服務(wù)層應(yīng)基于RIA技術(shù)、搭建式開(kāi)發(fā)機(jī)制等技術(shù),提供靈活的開(kāi)發(fā)接口,在服務(wù)端提供Java、.NET開(kāi)發(fā)庫(kù),客戶(hù)端提供插件、腳本等開(kāi)發(fā)接口,并要求保證較好的兼容性。

2.4.4 云平臺(tái)管理服務(wù)

云平臺(tái)管理服務(wù)用于地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的云服務(wù)管理、服務(wù)發(fā)布、資源監(jiān)控、權(quán)限管理、日志管理、云服務(wù)節(jié)點(diǎn)管理等工作,保障地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)綜合數(shù)據(jù)資源的持續(xù)、穩(wěn)定、安全服務(wù),為各相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,保障各業(yè)務(wù)工作規(guī)范、科學(xué)執(zhí)行。

2.5 地質(zhì)大數(shù)據(jù)云應(yīng)用服務(wù)層

省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)的目標(biāo)是為政府提供宏觀決策數(shù)據(jù)支撐,為專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)服務(wù),為社會(huì)公眾提供地質(zhì)數(shù)據(jù)資源檢索服務(wù),經(jīng)過(guò)調(diào)研,服務(wù)的功能主要集中在地質(zhì)“一張圖”、數(shù)字地質(zhì)資料館、數(shù)據(jù)交換共享幾個(gè)方面。云應(yīng)用服務(wù)層是各類(lèi)用戶(hù)利用、挖掘地質(zhì)大數(shù)據(jù)價(jià)值的直接工具。以湖北省地質(zhì)局地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)研究為例,提出近期建設(shè)基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的智能管理支撐子系統(tǒng)與地質(zhì)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng);由于SOA架構(gòu)彈性可擴(kuò)充的特點(diǎn),運(yùn)行維護(hù)期可根據(jù)需要擴(kuò)充在地質(zhì)旅游、地質(zhì)科普等專(zhuān)業(yè)方向的擴(kuò)展,最終覆蓋地質(zhì)大數(shù)據(jù)服務(wù)全體系。

2.5.1 地質(zhì)大數(shù)據(jù)智能管理支撐子系統(tǒng)

地質(zhì)大數(shù)據(jù)智能管理支撐子系統(tǒng)是當(dāng)前省級(jí)地質(zhì)工作中急需建成的部分。其基本構(gòu)想是提供各類(lèi)用戶(hù)一個(gè)專(zhuān)業(yè)的工作臺(tái)環(huán)境,在地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心提供的各類(lèi)數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)上,靈活方便地獲取、組合、分析、保存各類(lèi)數(shù)據(jù),輔助完成用戶(hù)的管理業(yè)務(wù)和技術(shù)業(yè)務(wù)。該子系統(tǒng)主要包含地質(zhì)“一張圖”模塊、項(xiàng)目管理模塊和輔助決策模塊。

2.5.2 地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)

地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)是地質(zhì)技術(shù)人員的數(shù)字地質(zhì)資料館,是搭建在省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)上的個(gè)人工作臺(tái),聚焦于服務(wù)地質(zhì)工作中的資料智能檢索推送、數(shù)字地質(zhì)資料存檔與服務(wù)、數(shù)據(jù)交換共享與數(shù)據(jù)綜合分析等主要功能。主要包含資料查詢(xún)與智能推送模塊、數(shù)字地質(zhì)資料館服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)交換共享模塊、數(shù)據(jù)綜合分析模塊、專(zhuān)題地質(zhì)產(chǎn)品定制模塊。

2.5.3 遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)的功能

基于SOA架構(gòu)的特點(diǎn),省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)層遠(yuǎn)期可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖集、三維模擬決策環(huán)境、大屏幕演示、輔助決策指揮、數(shù)據(jù)挖掘、大眾地質(zhì)科普、專(zhuān)題地質(zhì)產(chǎn)品定制、地質(zhì)知識(shí)交流分享等多種功能。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

為了測(cè)試SOA架構(gòu)在省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的適用性,結(jié)合湖北省地質(zhì)局地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)研究項(xiàng)目的需求,筆者及其項(xiàng)目組成功搭建并運(yùn)行了一個(gè)湖北省地質(zhì)局地質(zhì)“一張圖”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)環(huán)境

服務(wù)器:3臺(tái),分別用于搭建地圖服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器。

操作系統(tǒng):Windows Server 2003 Professional。

數(shù)據(jù)庫(kù):Microsoft SQL Server 2000。

GIS平臺(tái):MapGIS 10 I2GSS 免費(fèi)開(kāi)發(fā)版。

客戶(hù)端:標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器。

3.2 功能測(cè)試與應(yīng)用

3.2.1 數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布

項(xiàng)目組選取了湖北省第三輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)部分專(zhuān)題數(shù)據(jù)、工作程度數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布的對(duì)象。首先,項(xiàng)目組利用MapGIS 10桌面客戶(hù)端完成了數(shù)據(jù)整理與數(shù)據(jù)脫密,制作了地圖瓦片,然后利用MapGIS 10 I2GSS發(fā)布了地圖服務(wù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中共發(fā)布MapGIS格式矢量和瓦片地圖服務(wù)16個(gè),符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的WMS服務(wù)16個(gè)。

3.2.2 多源數(shù)據(jù)疊加

基于MapGIS 10 I2GSS提供的客戶(hù)端開(kāi)發(fā)JavaScript腳本庫(kù),項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)了一個(gè)地質(zhì)“一張圖”客戶(hù)端系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了天地圖(矢量、影像、地形)與項(xiàng)目中發(fā)布的地圖服務(wù)的自由組合疊加顯示。實(shí)現(xiàn)了MapGIS地圖服務(wù)中圖層任意圖元的屬性信息瀏覽查看功能。

3.2.3 項(xiàng)目管理應(yīng)用

項(xiàng)目組收集整理了湖北省地質(zhì)局在建項(xiàng)目的基本信息表,以Microsoft SQL Server存儲(chǔ)管理這些數(shù)據(jù)。在客戶(hù)端,通過(guò)與地質(zhì)“一張圖”結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目信息的上圖、檢索、統(tǒng)計(jì)等功能。此外,項(xiàng)目組還實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目信息的標(biāo)準(zhǔn)檢索接口。

4 結(jié)論

基于湖北省地質(zhì)局地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)研究項(xiàng)目的研究成果,通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)地質(zhì)大數(shù)據(jù)與云計(jì)算前沿技術(shù)的充分研究,分析對(duì)比省級(jí)地質(zhì)數(shù)據(jù)資源特征,吸收借鑒中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“地質(zhì)云”建設(shè)的成果,對(duì)接省級(jí)地質(zhì)工作及地質(zhì)信息服務(wù)的需求,在實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上,面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)是一種適合省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)的總體框架。按照云計(jì)算的模型,省級(jí)地質(zhì)大數(shù)據(jù)建設(shè)可以選擇構(gòu)建集中式的地質(zhì)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層;按照擴(kuò)展的“地質(zhì)云”元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采集生產(chǎn)地質(zhì)元數(shù)據(jù)產(chǎn)品與數(shù)據(jù)實(shí)體產(chǎn)品,入云構(gòu)建地質(zhì)大數(shù)據(jù)服務(wù)層;通過(guò)部署商用時(shí)空GIS平臺(tái)及其擴(kuò)展大數(shù)據(jù)模塊構(gòu)建地質(zhì)云平臺(tái)服務(wù)層;選擇目標(biāo)用戶(hù)最急需的應(yīng)用需求搭建地質(zhì)大數(shù)據(jù)云應(yīng)用服務(wù)層。

上述技術(shù)思路與方法,目前正應(yīng)用于指導(dǎo)湖北省地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐,也可供其它省份在研究論證本省地質(zhì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、地質(zhì)云省級(jí)節(jié)點(diǎn)建設(shè)時(shí)作為技術(shù)參考。從目前的實(shí)踐來(lái)看,也存在一些不足,主要體現(xiàn)在對(duì)大數(shù)據(jù)的安全防護(hù)考慮較少,對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)類(lèi)數(shù)據(jù)(如監(jiān)測(cè)類(lèi)數(shù)據(jù))的分析欠缺,留待今后在應(yīng)用過(guò)程中進(jìn)一步升級(jí)完善。