黃石市城區地質資料信息服務集群化試點工作的初步探索

劉忠明，韓培光，李 紅，姚 燕，王 英，余石琴

（湖北省地質科學研究所，湖北，武漢， 430034）

黃石市城區地質資料信息服務集群化試點工作的初步探索

劉忠明，韓培光，李 紅，姚 燕，王 英，余石琴

（湖北省地質科學研究所，湖北，武漢， 430034）

黃石市是一個典型的礦業城市，礦業經濟活躍。實現黃石市城區地質資料信息服務集群化，將提升地質資料服務水平和服務質量，為城市建設和城市發展提供可視化技術支撐。為了制定地質資料信息服務集群化技術標準，總結工作經驗和集群化模式，本文從集群化工作過程出發，探討了黃石市城區地質資料信息服務集群化的技術路線、技術方法，初步實現了對地質資料、地質數據、圖形、模型的有效管理。地質資料信息服務集群化和產業化工作是一項長期的、系統的復雜工程，需要不斷地進行試點探索和研究。

地質資料；信息服務；集群化；黃石市

加強地質資料深度開發，提升地質資料信息服務水平，是當今和今后地質資料管理的一項重要的工作。2006年國務院在 《關于加強地質工作的決定》中明確要求："建立健全地質資料信息共享和社會化服務體系，加快利用現代信息技術，建設國家地質資料數據中心和全球礦產資源勘查開發投資環境信息服務系統"。

2009年1月15日徐紹史部長在全國國土資源廳（局）長會議上又明確提出了"推進地質資料信息服務集群化和產業化工作"的要求。自2009年6月以來，國土資源部積極推進地質資料信息服務集群化和產業化工作，先后召開了多次會議。上海模式已經得到了國土資源部的充分肯定[1]。2010年國土資源部印發了《推進地質資料信息服務集群化產業化工作方案》的通知（國土資發[2010]113號），進一步推進了地質資料信息服務集群化產業化工作。目前國土資源部已將地質資料信息服務集群化和產業化工作納入十二五規劃的重要工作內容之一。

黃石市是一個礦業城市，已被國家正式列為資源枯竭型城市。古代有銅綠山，近代有黃石港，現代有黃石市，三者是礦業發展史上的典型縮影[2-7]。黃石市被國土資源部列為地質資料信息服務集群化和產業化試點工作城市之一。項目組在地質資料信息服務集群化方面作了大量的嘗試。

1 地質資料信息服務集群化的意義及其內涵

長期以來，礦業城市地質資料分散、綜合研究程度不夠、數字化信息化程度不高，嚴重制約了地質資料服務水平、服務質量和服務效益。礦業城市地質資料信息服務集群化就是將某一區域所有的地質資料集中起來，在統一的平臺下進行管理和開發，形成地質資料信息服務產業鏈。城市地質資料的社會化服務工作是我國加強地質資料管理工作的重要組成部分,是建設國家地質資料數據中心的重要分支和構成基礎,體現了《國務院關于加強地質工作決定》的精神[8]。黃石市城區地質資料信息服務集群化和產業化試點工作，最終目的是要建立黃石市地質資料數據中心，充分挖掘地質資料及其信息的潛在經濟價值。礦業城市地質資料信息服務集群化是產業化之基礎，對于創新服務機制、提高服務水平和服務質量具有十分重要的意義。

通過礦業城市地質資料信息服務集群化產業化試點工作，有利于探索地質資料信息服務工作方法、技術路線，初步建立一套技術標準體系，建立一支地質資料信息服務集群化產業化隊伍，為全國大規模開展礦業城市地質資料信息服務集群化產業化提供借鑒和支持。

地質資料信息服務集群化和產業化是“數字地質”的一個過程，是“數字地球”的重要組成部分，其最終目的是要建立和完善數字地質資料館（地質資料數據中心）。十二五期間，我國將加快國家級、省級和專業地質資料數據中心為主體的網絡服務與信息共享體系建設，建立健全原始資料、實物資料和成果資料數據庫，實現對地質資料、數據、圖形、模型的有效管理與開發。隨著地質資料信息服務集群化和產業化的技術不斷成熟，地質制圖將變成地質數字成圖。

城市地質資料信息服務集群化和產業化的一個重要目的就是為城市建設提供高質量的地質資料信息服務。將城市地質鉆孔全部或者大部分反映在地質三維模型中，地下地質體結構、地下空間結構則一目了然，為城市規劃和城市建設提供了一雙透視的“眼睛”，大大節約城市勘探投資，縮短建設周期，促進城市建設又好又快地發展。

隨著地質資料信息服務集群化產業化試點工作的不斷推進，集群化的涵義在不斷地豐富和完善。

姚華軍等[9-10]指出，地質資料信息服務集群化，就是通過構建共享機制搭建共享平臺，匯集、整理、挖掘地質資料信息產品，延伸產品鏈、提高服務集中度、提高服務規模效益的過程。張志業、卓文飛等將檔案文獻信息集群分解為系統、資源、技術和服務的統一集成[11-12]。王永生、高兵[13-14]認為，地質資料信息服務集群化屬于信息產業中信息服務業的重要組成部分，強調從地質勘查、資料匯交、資料開發、信息服務四個方面進行集成。朱衛紅等[15]強調地質資料檔案信息、地質數據庫、地質圖、（針對不同應用行業部門）專項服務產品的集成。鄭曉光則強調對館藏地質資料的分類、統計、編研，集成不同類型的產品[16]。

根據國土資發 [2010]113號文件精神的理解，地質資料信息服務集群化，就是將同類功能的地質資料通過信息化技術開發有機整合在一起，形成相應完整的信息產品，即將地質資料所反映的信息按內在聯系或地質規律加工而成的信息產品，且可提供服務利用的信息集合體。

黃石市城區地質資料信息服務集群化和產業化試點工作已進行了兩年，在國土資源部的統一部署下，在湖北省國土資源廳的指導下，項目組對集群化有了較為深刻的理解。

地質資料信息服務集群化是將同類功能的地質資料通過信息化技術開發有機地整合在一起、從而形成可提供服務利用的信息集合體的一個過程，即是對某一區域已形成的地質資料進行全面系統的收集和匯交，在地質資料分類和地質數據分類的基礎上，按照一定的技術標準、規范將分布式多層次的海量數據進行整理和標準化，建立高度集中、相互關聯的不同類型數據庫，在同一軟件平臺下，實現對地質資料、數據、圖形、模型的有效管理和分析評價的一個過程。

2 黃石市城區地質資料信息服務集群化的現狀和存在問題

2009年下半年，湖北省國土資源廳、黃石市人民政府成立了項目領導小組，湖北省地質科學研究所和黃石市國土資源局成立了項目工作組，結合湖北省黃石市地質資料信息化建設現狀，分為資料收集與整理小組、數據標準化和錄入小組、數據庫管理及軟件平臺應用小組。項目組落實技術人員17人，人人分工明確。項目組完成了項目工作方案，并報國土資源部批復。完成了項目工作設計。

2010年，項目組選擇了軟件平臺，組裝了8個工作節點，開展大規模收集黃石市城區地質資料和地質資料目錄。初步對黃石市城區地質資料和地質數據進行了分類。對紙質地質資料進行了掃描，提出了試點數據庫的數據，初步實現了黃石市城區地質三維可視化，提交了年度工作報告。

2011年上半年，進一步對黃石市城區地質資料和地質數據進行了分類。在繼續收集地質資料和地質資料目錄的基礎上，增加了試點數據庫的建設。進一步清理和完善了地質資料目錄、地質資料。補充、完善了工作流程和工作方法。增加了鉆孔數據錄入工作量。

兩年來，項目組完成了項目年度工作目標和工作任務。主要工作量如下：調查地質資料單位50家，收集地質資料目錄7800檔，收集地質資料655檔，整理地質資料60份，錄入地質鉆孔1500組數據、采空區3個、地球物理數據3443點、地球化學數據1359點、災害地質數據100處、水文地質數據25點、礦產資源數據庫46處、礦業權數據66處、儲量數據38處，拼接遙感圖（1：500）25幅，地質資料掃描8000頁，數字化地質圖210張，建立試點數據庫20多種。

兩年來，項目組取得了以下成果和認識：第一，經過反復的試驗，初步探索出了一套工作流程和技術方法。第二，加大了地質資料和地質資料目錄收集、整理、掃描力度，初步實現了地質資料的有效管理。第三，對地質資料和地質數據進行了分類。第四，建立了試點數據庫。第五，初步實現了黃石市城區部分地區地質三維可視化。第六，初步實現了黃石市城區災害地質（環境地質）查詢管理。第七，初步實現了數字化地質圖的有效管理。第八，進行了階段性系統總結，提交了階段性成果。提交了《地質資料信息服務集群化產業化試點研究 （湖北）2010年度報告》、《地質資料信息服務集群化產業化試點研究（湖北）技術規范和技術標準（初稿）》和起草了《礦業城市三維可視化城市地質信息服務和管理系統建設技術指南（初稿）》。第九，不斷深化對地質資料信息服務集群化的理解。

通過兩年來的試點工作，項目組在地質資料收集和數據庫建設等方面取得了一定的成績，也存在一些問題，主要有：第一、面對大量的地質資料，類型多，時間跨度長，資源來源廣，內容復雜，規范不一致，地層、巖性、坐標、計量單位等不統一，需要進一步探索。第二，地質數據的組織和數據庫結構設計比較困難。第三，由于鉆孔資料稀少和軟件平臺的功能限制，資料數據錄入、導入到系統平臺，空間不能自動封閉，模型失真。第三，所有資料、數據、圖形、模型進入平臺并實現有效管理，還存在大量的技術細節要做，和技術難題要解決。目前的管理水平較低，試點工作過程中經常遇到一系列技術難題和瓶頸問題。

3黃石市城區地質資料信息服務集群化試點方法

3.1 健全組織機構

湖北省國土資源廳成立了以副廳長為組長、相關處室參加的工作領導小組，黃石市人民政府成立了以市長為組長、多職能部門參加的工作領導小組，項目領導小組下設項目推進辦公室。為試點項目的順利開展提供了有力的組織保證。

隨后由湖北省地質科學研究所和黃石市國土資源局共同組成工作項目組。根據工作需要，工作項目組下設地質資料收集與整理小組、數據標準化和錄入小組、數據庫管理及軟件平臺應用小組。經過長期的調研和平臺選型，最終選擇了武漢中地數碼科技有限公司的MapGISK9平臺。

3.2 分步集群化

結合黃石市城區地質資料和地質需要實際，項目組對地質資料信息服務集群化進行了總體部署。工作全面鋪開，即在收集部分地質資料目錄和地質資料的基礎上，進行地質資料和地質數據分類、編碼、標準化，建立試點數據庫，初步建立三維地質模型。

同時，工作分步驟、分階段實施和完成，主要工作階段劃分如下：

（1）地質資料目錄收集齊全：從2009年7月到2010年12月，項目組全面系統地調查了儲存黃石市城區地質資料的絕大部分地質勘查單位和資料保管單位，在列出地質資料收集單位和目錄清單的基礎上，對地質資料目錄進行了系統的收集。目前主要地質資料保管單位的地質資料目錄做到了應收盡收。剩下的地質資料目錄已為數不多，預計到2011年地質資料目錄基本可以收集齊全。

（2）地質資料收集、匯交齊全：分兩步實施。第一步，地質資料類型收集齊全，便于地質資料、地質數據分類，便于建全試點數據庫；黃石項目組已于2010年6月底收集齊了不同類型的地質資料。第二步，地質資料收集、匯交齊全，形成海量的原始地質數據，這將是一個長期的過程。待地質資料匯交、收集機制理順后，將會加快這一進程。

（3）建全試點數據庫：分兩步實施。第一步，黃石項目組計劃于2011年底，基本建全不同類型的試點數據庫（含圖形庫），供大規模開展地質資料信息服務集群化工作借鑒和學習。第二步，待國土資源部初步制定出地質資料信息服務集群化產業化技術標準和規范后，建實不同類型的數據庫，實現對海量數據的有效管理，這也是一個長期過程。一旦技術方法成熟可靠，也會加快這一進程。

（4）建好地質三維模型：分兩步實施。第一步，黃石項目組計劃于2011年，初步建立黃石市城區地質三維模型。第二步，隨著海量數據的錄入和建庫，建實地質三維模型，不斷地提高模型的精度，實現模型的真實表達。隨著黃石市地質資料數據中心的建立和完善，將會加快這一進程。

（5）地質資料、數據、圖形、模型的管理和分析評價：在地質資料、數據、圖形、模型的管理的基礎上，實現對地質資料、數據、圖形、模型的初步統計、分析和評價。隨著集群化工作的深入，數據庫二次開發功能將得到加強。

3.3 集群化技術路線

通過項目組全體技術人員的共同努力，經過兩年的反復的試驗，初步探索出了一套總體思路、技術路線和技術方法。

技術路線可概括為：地質資料收集→地質資料分類→地質資料整理、編碼→數據標準化和錄入→地質三維建模和可視化→地質資料、數據、圖形、模型的管理、統計、分析、評價（圖1）。

3.4 集群化技術方法

不同的工作階段和工作內容，技術方法各有特點。

3.4.1 地質資料的收集方法

在全面了解地質資料單位的情況下，列出地質料收集單位和所需要收集的地質資料清單，進行逐一收集；分武漢片和黃石片多次收集，資料目錄和地質資料類型收集力求齊全；先收集地質資料目錄，后收集地質資料，根據地質資料目錄再收集所需要的地質資料；對于涉密地質資料的收集，按國家規定辦理相應的手續，與有關單位簽訂保密協議。

收集來的紙質地質資料進行掃描成電子文檔資料。電子資料讓地質資料信息服務更加方便快捷[17]

3.4.2 地質資料的分類方法

根據地質不同專業和地質資料管理要求，結合黃石市城區的地質特點，項目組詳細研究了收集到的地質資料目錄，對地質資料進行分類，主要分為區調、勘查、地質綜合研究、國土資源管理、其它5大類別。在此基礎上又分為區域地質礦產調查、區域物化遙調查、區域水工環調查、其他專項區域調查、礦產勘查、水工環勘察、物化探勘察、地質理論應用研究、礦政管理、土地管理和其它11大類。在11大類的基礎上，又進一步分為區域地質調查、區域礦產調查、區域物探調查、區域化探調查、區域遙感調查、區域水文地質調查、區域工程地質調查、區域環境地質調查、其他專項區域調查、礦產勘查、水文地質勘察、工程地質勘察、環境地質勘察、地球物理勘察、地球化學勘察、理論研究、應用研究、方法研究、礦政管理、土地管理、測繪、論文等22類，作為地質資料分類的基本層次。

3.4.3 地質數據的分類方法

根據地質資料信息服務集群化的要求，結合黃石市城區地質特點，以地質專業為基礎，將歷史地質資料中的地質數據分為基礎地質數據、礦產地質數據、地球物理數據、地球化學數據、遙感數據、水文地質數據、工程地質數據、環境地質數據、礦政管理數據、土地管理數據、測繪數據等11大類，在此基礎上將地質數據分為巖性數據、巖礦鑒定數據、礦產分布數據、礦區鉆探數據、礦床工業指標、物性測試數據、土壤地球化學數據、重砂測量數據、遙感識別數據、水文鉆孔數據、巖土工程鉆孔數據、水環境監測數據、地面沉降數據、探礦權數據、地形測量數據、地物測量數據等100多種類型。

3.4.4 地質資料的整理、編碼方法

第一，在分類的基礎上，對地質資料的可靠性進行分析，初步選取可靠性高的地質資料進行整理、編碼。詳細研究區域地質、工程地質等資料，尤其是對多個鉆孔、勘探線剖面進行對比分析，按照地質規范和湖北省地層劃分標準，結合黃石市區域地質特征，確定黃石市城區地層、巖性等標準，共涉及30多個地質標準單元，作為地質編碼和鉆孔分層的依據，初步建立地層、巖性等標準。

第二，按照統一的地層單元和巖性劃分標準，對不同時代、不同提交單位的地質資料進行分層對比劃分。對近二十年的城市工程地質資料，按照工程地質規范要求，對不同提交單位的工程地質資料進行巖性對比劃分。

圖1 黃石市城區地質資料信息服務集群化工作流程Fig.1 Workflow of geological data andinformation services cluster in HuangshiCity

3.4.5 數據的標準化方法

第一，數據坐標的標準化。黃石市城區的地質資料有幾種坐標系統，有北京54坐標系、西安坐標系、黃海坐標系、黃石地方坐標系。在工作過程中，將這些坐標系全部統一到國家大地坐標系上。湖北省地質科學研究所負責北京54坐標系、西安坐標系、黃海坐標系等的標準化工作，黃石市國土資源局負責黃石地方坐標系的標準化工作。

第二，數據單位的標準化。不同的地質報告，同一對象，所表述的單位不一，在整理數據時，統一到同一單位。

第三，比例尺的統一。在整理鉆孔剖面時，同一勘探線剖面上的鉆孔比例尺應一致。在從圖上讀起數據時，應在同一比例尺上進行；如果不在同一比例尺的圖上讀起，應注意數據之間的換算關系。

3.4.6 數據的錄入和建庫方法

湖北省地質科學研究所負責數據的提取與組織，提出數據建庫要求；武漢中地科技數碼有限公司負責提供數據的錄入格式和建庫標準。

地質資料目錄庫建立：在系統整理、分析地質資料目錄的基礎上，建立了不同類型地質資料目錄庫。資料目錄選項分別為序號、存放單位、原始編號、資料名稱、編制單位、工作程度、編制時間、存放狀態、資料類別、收集情況和備注。

原始數據庫的建立：在系統收集地質資料的基礎上，建立了11大類、22類地質資料原始數據庫。每檔資料有序號、檔案編號、資料名稱、資料分類、資料狀態、編制單位、備注（文、圖、表）等內容。每檔地質資料對應一個文件夾。對紙介質地質資料進行掃描，轉成電子文檔格式。

標準數據庫的建庫標準：根據地質、信息化建設的國家標準和行業標準，結合黃石市城區地質特點，不同的標準數據庫有不同的建庫標準，主要有字段名稱、字段別名、字段類型、字段長度等內容。標準數據庫的數據選擇：一是所選的資料必須是可靠的；二是所選的數據一定要有空間坐標系，坐標系應為國家大地坐標系，或數據可以轉為國家大地坐標系的；三是數據要帶有屬性。

地質數據錄入與建庫：根據武漢中地數碼科技有限公司提供的MapGISK9數據庫格式（表格）和地質人員的判讀和編碼，在軟件公司技術人員的指導下由信息化工作人員填制表格。

3.4.7 地質三維建模和可視化的方法

項目組目前采用的是系統數據自動建模法，是上?；A建模方法的推廣。這種建模是建立在建庫的基礎上的數據建模，代表著地質三維建模的發展趨勢。具體做法是：對地質鉆孔數據進行地層、巖性、坐標、計量單位等標準化，錄入、導入到系統中，只需在底圖上輸入建模范圍，然后進行插值算法、遙感影像貼圖等必要的參數選擇和輸入，系統即可按照建模區域內整體地層層序規律和鉆孔分層情況自動建立起三維地質模型。目前建模方法還在修改完善之中。

三維地質模型應反映出三個層次：地上三維景觀（如建筑物）、地表景觀（如鐵路、山脈、水系、災害地質體）和地下結構（如地質體、隧道、城市地下管網）。

3.4.8 地質資料、數據、圖形、模型的管理、分析評價的方法

可對地質資料目錄和地質資料進行檢索查詢，對地質數據進行統計、歸類分析、信息提取，對已建的三維模型進行了功能展示和功能的開發，如鉆孔柱狀圖、鉆孔剖面圖、統計曲線圖、直方圖等地質圖件的生成與編輯，模型的切割、爆炸等。

地質數據管理：不同的數據類型，有不同的管理方法。空間數據，按圖層（如地層、構造等）、分圖幅進行管理。柵格數據（如遙感影像數據）做到邏輯上無縫連接。屬性、文檔數據通過外掛數據庫管理，并建立與相應空間數據的動態關聯。總之，要實現圖形庫和屬性之間的關聯，數據庫與數據庫之間的關聯，系統平臺間的兼容。

數據轉換：一般有三種形式。（1）數據交換：即不同系統矢量空間數據格式（點、線、面等）的空間數據交換；（2）導入轉換：即Excel、ACCESS存儲格式數據的導入；（3）坐標投影轉換：不同坐標系之間的數據坐標系及投影方式的轉換。

數據維護、更新、統計：數據維護包括數據庫更新（歷史數據、過程數據、現實數據的高度集成）、資料點數據維護和資料統計數據維護。對數據庫進行不同的算法、統計，生成可視化的圖形。

數據安全管理：系統的建立應確保數據安全下運行。目前集群化階段數據限制在項目組內部分開管理，在局域網下進行，數據不準外傳。待有關部門建立起產業化保密制度和措施后，實現地質數據有償服務。

數據分析評價：有兩方面內容。（1）數據質量控制，在數據檢查的基礎上，通過系統自身對數據進行糾錯處理，逐步達到數據可靠。（2）數據的展示功能，主要有數據查詢、數據統計、數據生成、圖表生成、影像數據的提取與處理、圖形的無級縮放和地質可視化。

數據應用：是建立在海量數據展示功能的基礎上的。數據展示功能強大，數據應用性越強，越有針對性。

4 結語

地質資料信息服務集群化和產業化試點工作是一項龐大系統復雜的工程，時間較長，涉及地質、資料管理、計算機、信息化建設等領域。必須成立強有力的領導小組，建立多領域技術的工作組。在工作組的基礎上劃分工作小組，即分工明確，又相互協作。確保組織管理、經費、軟件平臺、技術人員、設備、后勤服務到位。工作開展只能在局域網下進行，要加強地質資料的保密工作。

地質資料信息服務集群化應分步驟實施。從地質資料收集到地質資料、數據、圖形、模型的管理和分析評價，存在著許多技術問題和技術瓶頸問題，存在著系統平臺研發問題，因此集群化工作應分步驟、分階段實施。在已有地質、信息、資料等標準規范的基礎上，創造性地開展工作。建立健全不同類型的數據庫，實現數據庫、地質模型的動態管理，是集群化的關鍵所在。

黃石市城區地質資料信息服務集群化和產業化試點工作具有探索性、前瞻性、指導性和示范性。通過試點工作，逐步摸索出一套適合于礦業城市地質資料信息服務集群化和產業化的工作方法和工作機制，逐步探索出建立地市級地質資料數據中心的工作方法和工作機制，為全國大規模開展地質資料信息服務集群化和產業化工作提供方法與經驗；逐步解決工作過程中的一個又一個技術瓶頸問題和技術難點問題，逐步建立、完善礦業城市地質資料信息服務集群化和產業化的技術規范、標準、工作指南等，為全國大規模開展地質資料信息服務集群化和產業化工作提供技術標準；逐步建立、完善地質資料信息服務產品和產品體系，完善服務機制，提升服務水平，為全國大規模開展地質資料信息服務集群化和產業化工作提供地質資料信息服務模式。

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ExperimentalW ork on Geological Data and Information Services Cluster in Huangshi City

LIU Zhong-Ming,HAN Pei-Guang,LIHong,Yao Yan,WANG Ying,YU Shi-Qin
(Hubei Institute of Geosciences,Wuhan 430034,China)

Huangshi is a typicalm ining city with activem ining economy.The realization of geological data andinformation services cluster in Huangshi city w ill enhance the geological data service level and quality for urban construction and visualization technology support.In order to develop technical standards of geological data information services cluster,the experience and the clustermodel are summed up,including technology rounte and technicalmethods,which can used to manager geological data,geologicalmaterial, geologicalmapsand geologicalmodels.Geological data information services cluster andindustrialization is a long-term,complex engineering systems,needing to keep the pilotexploration and research.

Huangshicity；geologicalmaterial；information service；cluster

TP391

A

1007-3701(2012)01-084-07

2011-07-23；

2011-09-06

劉忠明（1964—），男，教授級高級工程師，構造地質學博士，從事地質資料信息化研究等工作. E-mail:liu_zhongm ing1@yahoo.com.cn