大數(shù)據(jù)時(shí)代地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)探討

陳 瑤

（江西省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，江西 南昌 330000）

隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，地礦數(shù)據(jù)資源逐漸信息化，地礦服務(wù)數(shù)據(jù)信息量也在逐漸增加，在這種背景下，國(guó)家已經(jīng)將大數(shù)據(jù)發(fā)展作為新的戰(zhàn)略[1]。地質(zhì)調(diào)查工作不僅直接服務(wù)于國(guó)家，還對(duì)相關(guān)政府開(kāi)展重大的地質(zhì)工程合理決策有重要意義，也為維護(hù)社會(huì)利益提供服務(wù)保障。信息化的廣泛應(yīng)用逐步促使地礦數(shù)據(jù)發(fā)展為國(guó)家大數(shù)據(jù)的重要組成部分，具備了國(guó)家大數(shù)據(jù)的應(yīng)用特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)廣泛應(yīng)用屬性[2]。

在大數(shù)據(jù)背景下，各個(gè)資源整合的速度都非常高，礦產(chǎn)資源信息整合的速度也不例外，目前的增長(zhǎng)速度已經(jīng)達(dá)到傳統(tǒng)增長(zhǎng)速度的三倍以上，面對(duì)這種情況，急需利用科學(xué)技術(shù)，構(gòu)建集成地礦資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享。除此之外，還需要根據(jù)目前地礦的發(fā)展?fàn)顩r[3]，結(jié)合礦產(chǎn)資源勘探企業(yè)的需求，積極進(jìn)行服務(wù)管理，在保證目前各個(gè)企業(yè)需求的情況下，進(jìn)行各種深度的地礦綜合數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)優(yōu)化利用，根據(jù)現(xiàn)有的地礦數(shù)據(jù)信息資源，建立地礦數(shù)據(jù)資源共享服務(wù)渠道，提高數(shù)據(jù)資源信息的綜合利用率，拓展信息服務(wù)模式。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)時(shí)代，地礦資源服務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)展速度也越來(lái)越快，面臨越來(lái)越高的資源服務(wù)要求，需要根據(jù)信息資源服務(wù)原則，培養(yǎng)專有的服務(wù)理念，促進(jìn)地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)的進(jìn)步。經(jīng)過(guò)智慧管理，我國(guó)的地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)已經(jīng)得到了初步發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)了初級(jí)發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)行智慧化服務(wù)管理是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市與社區(qū)基礎(chǔ)配套設(shè)施體系建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理布局和區(qū)域生態(tài)環(huán)境體系建設(shè)的重要依據(jù)，為制訂我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展總體規(guī)劃，實(shí)施我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體規(guī)劃戰(zhàn)略，需要優(yōu)化我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)格局結(jié)構(gòu)，為有效調(diào)控地礦資源，實(shí)現(xiàn)地礦資源綜合開(kāi)發(fā)、供應(yīng)和利用布局，制定地礦資源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

隨著找礦技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求和深部找礦需求的增加，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足目前的找礦需求，需要應(yīng)用電子信息技術(shù)，設(shè)計(jì)各種類型的找礦系統(tǒng)，如自動(dòng)探礦系統(tǒng)，礦物信息勘測(cè)系統(tǒng)等，來(lái)提升找礦效率，滿足如今的找礦需求。除此之外，還可以利用人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)分析礦產(chǎn)資源的變化狀態(tài)，為設(shè)計(jì)礦產(chǎn)資源開(kāi)采方案做基礎(chǔ)。除此之外，還可進(jìn)行綜合研究，應(yīng)用GIS進(jìn)行三維礦層地質(zhì)地理建模，根據(jù)建模情況，真實(shí)準(zhǔn)確地還原地下礦區(qū)礦層地表、勘探地質(zhì)線、勘查礦層工程、勘探礦層剖面、礦體、采空區(qū)等，科學(xué)地處理礦物信息，為找礦工作提供決策基礎(chǔ)。

由于礦產(chǎn)資源的開(kāi)采難度較大，非常容易受到方案規(guī)劃和決策影響，因此在進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探前，需要使用信息化技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)決策，確保在地質(zhì)動(dòng)態(tài)變化中依然能準(zhǔn)確探礦，除此之外，還需集中提高管理決策指導(dǎo)力，打破目前的決策窘境，提供及時(shí)、準(zhǔn)確的地礦決策信息，提高地礦管理決策能力，推進(jìn)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、低碳環(huán)保發(fā)展。除此之外，創(chuàng)新地礦管理模式，開(kāi)展全國(guó)地礦企業(yè)社會(huì)化信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)地礦信息技術(shù)資源共享，可為地礦創(chuàng)新拓展提供信息平臺(tái)，推進(jìn)萬(wàn)眾企業(yè)創(chuàng)新、為創(chuàng)新提供政策支持。利用地礦信息服務(wù)宣傳環(huán)保知識(shí)，還可增強(qiáng)人民土地資源保護(hù)意識(shí)，促進(jìn)全民節(jié)能環(huán)保，養(yǎng)成健康安全、綠色環(huán)保生活思維方式。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)探討

2.1 一體化三維地質(zhì)支持軟件

在進(jìn)行地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)管理時(shí)，需使用相關(guān)技術(shù)增加服務(wù)管理效率，其中最有效的方式就是設(shè)計(jì)一體化三維軟件，搭建需要研究的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺(tái)，在該三維信息平臺(tái)中，不僅可清晰直觀地看到三位化的立體空間數(shù)據(jù)，還能根據(jù)三維立體結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行模擬，評(píng)估設(shè)計(jì)的地礦方案效果，分析信息展示狀態(tài)，同時(shí)對(duì)地上和地下的三維信息進(jìn)行瀏覽。

空間三維動(dòng)態(tài)可視化，是指直接在三維地質(zhì)模型中進(jìn)行各種地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題量分析、礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量計(jì)算，以及自然資源量估算，還可對(duì)多種地學(xué)物理模型進(jìn)行矢量剪切分析，如切片測(cè)量分析、切割測(cè)量分析、虛擬地下開(kāi)挖測(cè)量分析、推進(jìn)測(cè)量分析、鉆井測(cè)量分析等，過(guò)程模擬三維動(dòng)態(tài)可視化，是指直接在三維地質(zhì)模型中，進(jìn)行各種地質(zhì)力學(xué)分析和空間模擬，如地下流動(dòng)力分析模擬、成礦儲(chǔ)藏地理動(dòng)態(tài)分析、應(yīng)力場(chǎng)地理動(dòng)態(tài)模擬、地質(zhì)自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)分析等，工程設(shè)計(jì)三維動(dòng)態(tài)可視化，是指直接在三維地質(zhì)模型中進(jìn)行地下挖掘、隧道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)決策三維可視化，可直接在三維地質(zhì)模型中進(jìn)行地質(zhì)勘查、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)地質(zhì)勘察方案，進(jìn)行多層次、多目標(biāo)的評(píng)估和決策。除了上述的可視化，三維地理支持軟件還涉及多目標(biāo)地質(zhì)綜合模型對(duì)接集成算法，保證三維支持的可靠性。

2.2 多元空間數(shù)據(jù)融合

多元空間數(shù)據(jù)融合技術(shù)可構(gòu)建理想的多空間管理數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)一體化管理。該技術(shù)可在小型空間數(shù)據(jù)庫(kù)中保存大比例空間，因此可使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)逐級(jí)綜合的處理方式獲得大型空間數(shù)據(jù)庫(kù)。由于多元空間融合時(shí)使用了多種自動(dòng)化空間表示技術(shù)，因此在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)比例尺混合問(wèn)題。除此之外，地礦信息融合時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的多維空間，需要使用人工干預(yù)，保證空間的統(tǒng)一才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理。多元空間數(shù)據(jù)融合還具有多尺度性，需要綜合編碼，保證數(shù)據(jù)載入平滑，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)融合。

對(duì)于不同尺度的空間數(shù)據(jù)，可設(shè)計(jì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多元空間數(shù)據(jù)融合，還可應(yīng)用動(dòng)態(tài)主體管理技術(shù)，記錄在變化狀態(tài)下的空間地理信息，轉(zhuǎn)變管理方式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理。如果在融合數(shù)據(jù)中同時(shí)存在不同類型的空間數(shù)據(jù)，可采用動(dòng)態(tài)坐標(biāo)分析融合技術(shù)，統(tǒng)一進(jìn)行分析管理，還可將數(shù)據(jù)集成，轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的參考目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化傳遞。在多元空間數(shù)據(jù)融合時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)，由于數(shù)據(jù)來(lái)源不同，空間結(jié)構(gòu)可能也具有較大差異，因此一旦底層數(shù)據(jù)發(fā)生變動(dòng)，各個(gè)數(shù)據(jù)的變動(dòng)方向也會(huì)發(fā)生改變，面對(duì)這種情況，需要采用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化法，將所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到同一個(gè)空間，并利用同一空間坐標(biāo)的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，在該坐標(biāo)系上需要先標(biāo)注出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后的初始位置，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)改變。除此之外，所有數(shù)據(jù)分析和編輯處理的最終結(jié)果都需要按照原有的參考體系進(jìn)行保存。

2.3 地礦大數(shù)據(jù)管理

在地礦數(shù)據(jù)資源服務(wù)管理中，地礦大數(shù)據(jù)管理技術(shù)也十分重要，由于結(jié)構(gòu)化的時(shí)空數(shù)據(jù)、半具體結(jié)構(gòu)化的時(shí)空數(shù)據(jù)和非具體結(jié)構(gòu)化時(shí)空數(shù)據(jù)難以并存，因此，大數(shù)據(jù)管理技術(shù)提出了一個(gè)同時(shí)適用于所有具體結(jié)構(gòu)化的時(shí)空數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間，在該儲(chǔ)存空間中，由半具體結(jié)構(gòu)化時(shí)空數(shù)據(jù)和非具體結(jié)構(gòu)化時(shí)空數(shù)據(jù)共同構(gòu)建了技術(shù)框架，該儲(chǔ)存空間的建立為推進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐支撐，能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)融合、分析、挖掘和推廣應(yīng)用，在地址框大數(shù)據(jù)管理時(shí)，需要建立一個(gè)符合數(shù)據(jù)管理邏輯的數(shù)據(jù)模型，使其不僅能兼顧各種地質(zhì)空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)管理，還可同時(shí)支持多個(gè)地質(zhì)傳感器觀測(cè)和地質(zhì)信息的可視化表達(dá)，是一種面向地質(zhì)動(dòng)態(tài)管理的綜合時(shí)空數(shù)據(jù)模型，該模型的示意圖如圖1所示。

圖1 模型層次示意圖

如模型層次示意圖1所示，在數(shù)據(jù)模型的理論基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)理論、技術(shù)手段到商業(yè)實(shí)踐都要進(jìn)行綜合性的探討和系統(tǒng)構(gòu)建。大量的遙感矢量影像空間數(shù)據(jù)、遙感影像處理數(shù)據(jù)、屬性點(diǎn)源綜合數(shù)據(jù)都應(yīng)當(dāng)以矢量集中分布式結(jié)合的手段來(lái)構(gòu)建點(diǎn)源綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，除此之外，還應(yīng)當(dāng)改變以圖幅和數(shù)字表格為管理單位的矢量數(shù)據(jù)管理方式，解決以往矢量數(shù)據(jù)管理工作復(fù)雜、數(shù)據(jù)安全性差的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

2.4 時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘

時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要通過(guò)建設(shè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。建設(shè)地礦數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的目的是解決地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)采集管理中存在的問(wèn)題，因此，需要在構(gòu)建各類型地礦數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，匯總并整合多區(qū)域的數(shù)據(jù)資源，建立一種多維度、多區(qū)域的地理空間數(shù)據(jù)分析管理模式，為礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)挖掘勘察、信息資源融合決策做基礎(chǔ)，時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘在實(shí)現(xiàn)地礦資源評(píng)價(jià)時(shí)需要依靠數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，搭建符合資源評(píng)價(jià)要求的數(shù)據(jù)管理模塊，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合做基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)信息共享，提供社會(huì)化服務(wù)，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，還需實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，真正實(shí)現(xiàn)一站式集成服務(wù)、數(shù)據(jù)共享。為此，需要不斷創(chuàng)新，打破單技術(shù)學(xué)科、單技術(shù)主題的學(xué)科數(shù)據(jù)組成方式，進(jìn)行多技術(shù)學(xué)科、多學(xué)術(shù)主題、多學(xué)科模式的數(shù)據(jù)協(xié)同，用全新的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)重組，在原來(lái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科數(shù)據(jù)有機(jī)融合。只有構(gòu)建一個(gè)面向不同客戶、結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)一、語(yǔ)義一致、邏輯集中且易于分析的地礦數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)分析集市，才能實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或基于數(shù)據(jù)分析集市的多級(jí)別、多向數(shù)據(jù)查詢分析，應(yīng)用地質(zhì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，地質(zhì)分析專家能更方便、快捷地進(jìn)行不同形式的數(shù)據(jù)分析，做出更全面、科學(xué)的地質(zhì)評(píng)價(jià)和分析決策。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前，信息化時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用可為我國(guó)的地礦資源信息服務(wù)管理帶來(lái)新的時(shí)代變化，面對(duì)大數(shù)據(jù)背景，需各個(gè)企業(yè)積極采取信息化手段，研究新的資源服務(wù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)資源一體化的三維立體地礦管理軟件，實(shí)現(xiàn)多空間的數(shù)據(jù)資源融合和三維時(shí)空數(shù)據(jù)資源管理，更快地實(shí)現(xiàn)我國(guó)地礦資源數(shù)據(jù)共享，完善地礦社會(huì)化信息化服務(wù)。