新疆地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心建設(shè)可行性研究

彭仲秋，向詩(shī)強(qiáng)，陳建明，黃顯義，李永華，張鵬

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地球物理地球化學(xué)探礦大隊(duì)，新疆 昌吉 831100；2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)在地學(xué)數(shù)據(jù)管理與服務(wù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局于2016 年啟動(dòng)“地質(zhì)云”建設(shè)，開展數(shù)據(jù)資源整合集成，擬解決海量空間數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)、處理、查詢、互操作和虛擬化等問題。2017 年11 月“地質(zhì)云1.0”正式上線運(yùn)行，2018 年10月“地質(zhì)云2.0”正式上線運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)地調(diào)局“地質(zhì)云”主數(shù)據(jù)中心與29 個(gè)中國(guó)地調(diào)局直屬分中心的互聯(lián)互通，建立健全“地質(zhì)云”數(shù)據(jù)共享技術(shù)體系與運(yùn)行機(jī)制，為地質(zhì)行業(yè)信息系統(tǒng)整合與數(shù)據(jù)資源共享提供了平臺(tái)。

1 地學(xué)數(shù)據(jù)特征分析

地學(xué)數(shù)據(jù)具專業(yè)性、多元異構(gòu)性、時(shí)空性、海量性等特點(diǎn)[1]。①地學(xué)數(shù)據(jù)來源于地質(zhì)調(diào)查、地球物理、地球化學(xué)、遙感、測(cè)繪等方面，涉及多個(gè)學(xué)科，具很強(qiáng)的專業(yè)性；②地學(xué)數(shù)據(jù)種類繁多、形式多樣、內(nèi)容豐富，涵蓋了地學(xué)專業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。如：空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、成果文檔等。形式包括文本、文檔、圖件（矢量、柵格）、表格、數(shù)據(jù)庫(kù)、圖片、音頻、視頻等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具不同存儲(chǔ)格式。如MapGIS(wt wl wp)、Shapefile(shp)、GeoJson、GeoTiff、grid、AutoCAD(dxf dwg)、gml、xml、txt、csv、mdb、xlsxlsx、tiff、jpeg、docdocx、pdf 等，具多元異構(gòu)性；③地學(xué)數(shù)據(jù)描述對(duì)象是地球，空間屬性為固有屬性，脫離空間位置的地學(xué)數(shù)據(jù)無意義。任何觀測(cè)數(shù)據(jù)均在某一時(shí)間點(diǎn)獲取，地學(xué)數(shù)據(jù)具明顯時(shí)空特性[1]；④地學(xué)數(shù)據(jù)體量巨大。包括野外調(diào)查、勘探、遙感、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)等。隨著時(shí)間推移及數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，地學(xué)數(shù)據(jù)將呈爆發(fā)式海量增長(zhǎng)[2]。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 以往工作程度

新疆地礦局具有較規(guī)范和全面的基礎(chǔ)地理、遙感影像、基礎(chǔ)地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理、礦產(chǎn)地、探礦權(quán)、采礦權(quán)、工作程度、成礦區(qū)帶、自然保護(hù)區(qū)、整裝勘查區(qū)、潛力評(píng)價(jià)、地?zé)豳Y源等地學(xué)數(shù)據(jù)資源。通過2007—2013 年實(shí)施的礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目，基本摸清了新疆礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，為礦產(chǎn)資源保障能力和勘查部署提供了依據(jù)，形成海量地質(zhì)信息成果。

2.2 存在問題

（1）數(shù)據(jù)資源分散，缺乏統(tǒng)一管理和共享機(jī)制，數(shù)據(jù)長(zhǎng)期處于孤島狀態(tài)，利用率低[3]。

（2）數(shù)據(jù)間聯(lián)系較弱，不同專業(yè)間數(shù)據(jù)尚未整合，不利于綜合展示、分析和利用。

（3）紙質(zhì)、光盤等存儲(chǔ)數(shù)據(jù)資料，使用過程中常出現(xiàn)原件磨損、丟失、損毀等問題。

（4）電子數(shù)據(jù)資料多采用文件方式進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余、版本多、混亂、泄密等問題。

（5）數(shù)據(jù)查詢檢索、統(tǒng)計(jì)分析效率低下。

3 建設(shè)目標(biāo)

（1）整合與集成多元、海量地學(xué)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)間建立相互關(guān)聯(lián)，消除信息孤島，達(dá)到綜合成果展示、綜合統(tǒng)計(jì)分析、綜合利用的目的。

（2）實(shí)現(xiàn)地學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、維護(hù)、發(fā)布，保證數(shù)據(jù)一致性，消除數(shù)據(jù)冗余。

（3）實(shí)現(xiàn)海量地學(xué)數(shù)據(jù)的高效檢索查詢。

（4）建立有效訪問控制機(jī)制，安全存儲(chǔ)機(jī)制保障數(shù)據(jù)安全可靠。

（5）建立地學(xué)數(shù)據(jù)共享協(xié)作機(jī)制，提高地學(xué)數(shù)據(jù)利用率，盤活數(shù)據(jù)財(cái)富。

4 可行性分析

4.1 政策可行性

中共中央和國(guó)務(wù)院高度重視大數(shù)據(jù)的重要意義和作用，《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》、《國(guó)土資源信息化“十三五”規(guī)劃》、《新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2016—2020 年）》、《新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)“十三五”規(guī)劃》等政策法規(guī)均將大數(shù)據(jù)作為支撐、引領(lǐng)各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展水平提升的重要抓手，“新疆地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心”建設(shè)完全符合政策要求。

4.2 數(shù)據(jù)可行性

新疆是我國(guó)礦產(chǎn)資源大省，新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局在長(zhǎng)期地質(zhì)工作中積累了多專業(yè)、海量基礎(chǔ)地理、遙感影像、基礎(chǔ)地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理、礦產(chǎn)地、探礦權(quán)、采礦權(quán)、工作程度、成礦區(qū)帶、自然保護(hù)區(qū)、整裝勘查區(qū)、潛力評(píng)價(jià)、地?zé)豳Y源等地學(xué)數(shù)據(jù)資源。隨著工作的不斷推進(jìn)，將持續(xù)產(chǎn)生大量新的地學(xué)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)較規(guī)范和全面，具有地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.3 技術(shù)可行性

4.3.1 數(shù)據(jù)整合技術(shù)可行性

首先，以中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局編制的《地質(zhì)信息產(chǎn)品發(fā)布技術(shù)要求（試行）》和全國(guó)地質(zhì)資料館《地質(zhì)資料核心元數(shù)據(jù)內(nèi)容結(jié)構(gòu)和填寫說明》為基礎(chǔ)，從數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)分級(jí)、空間坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)模型、工作流程、質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面著手，編制《新疆地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)要求》，數(shù)據(jù)整合過程嚴(yán)格按技術(shù)要求規(guī)定執(zhí)行；其次，利用地學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)軟件（Arc-GIS、MapGIS、GeoIPAS、GeoElec、Suffer、QGIS、uDig等）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，聯(lián)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（PostgreSQL）、空間數(shù)據(jù)庫(kù)（PostGIS）、文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)（MongoDB）、分布式文件系統(tǒng)（Handoop）、全文檢索數(shù)據(jù)庫(kù)（ElasticSearch）等類型數(shù)據(jù)庫(kù)建立地學(xué)數(shù)據(jù)資源池；最后，建立形式上統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成及數(shù)據(jù)訪問接口體系。

4.3.2 平臺(tái)建設(shè)技術(shù)可行性

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、地理信息技術(shù)已深入發(fā)展到各個(gè)領(lǐng)域。利用云計(jì)算技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等資源進(jìn)行有效整合，實(shí)現(xiàn)多層次虛擬化與抽象，建立地學(xué)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行所需的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境。基于PostgreSQL、MongoDB、Handoop 等分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)建立地學(xué)大數(shù)據(jù)資源池，采用ElasticSearch 全文檢索技術(shù)建立關(guān)鍵字索引、全文分詞索引、空間索引數(shù)據(jù)庫(kù)，聯(lián)合PostGIS、GeoServer、IGServer、OpenLayers等地理信息技術(shù)開發(fā)遵循OGC標(biāo)準(zhǔn)的地學(xué)數(shù)據(jù)空間信息服務(wù)功能，基于JAVA、Spring Cloud 開發(fā)微服務(wù)架構(gòu)的分布式地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心平臺(tái)。

5 結(jié)論

新疆地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心建設(shè)完全符合國(guó)家政策要求，順應(yīng)地質(zhì)信息化發(fā)展趨勢(shì)，能對(duì)海量多專業(yè)地學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和綜合，實(shí)現(xiàn)地學(xué)數(shù)據(jù)的科學(xué)存儲(chǔ)管理、統(tǒng)一更新維護(hù)、高效查詢統(tǒng)計(jì)、快速成果展示、專業(yè)分析應(yīng)用、專業(yè)評(píng)價(jià)及地學(xué)數(shù)據(jù)多元統(tǒng)計(jì)分析等。在推動(dòng)公共數(shù)據(jù)資源開放、提高地學(xué)成果服務(wù)水平、擴(kuò)大服務(wù)范圍、轉(zhuǎn)變服務(wù)方式等方面起到積極作用。