5G時代地質資料及地質工作信息化的發展和應用＊

宋艷茹，周樹英，薛白

5G時代地質資料及地質工作信息化的發展和應用＊

宋艷茹1，周樹英1，薛白2

（1.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083；2.自然資源部國土衛星遙感應用中心，北京 100048）

地質資料經過幾十年的積累，已經頗具規模，是十分珍貴的地質科學技術檔案，近年來，在國家的大力推動下，地質資料已實現全面信息化，形成海量的地質資料信息服務資源。地質云平臺的發布，不但實現了地質資料數據的大集成、大共享，改變了傳統的服務模式，而且隨著5G技術的發展，實現了地調業務的全流程信息化，地調工作在地調領域及其他產業將產生新的發展生態。

地質資料；信息化；地質云；5G

1 地質資料的形成

伴隨著社會的文明進步和國家的經濟建設發展，中國地質調查工作從新中國成立以來，采用多種探測與研究手段開展區域地質背景調查，經歷了從起步探索、全面發展、轉軌時期和進入21世紀新時期的不同發展歷史時期，經過幾十年的沉淀和積累，取得了海量的數據和豐富的基礎地質資料，基本查明了中國國土地質情況和各主要地質單元的地質特征。其中，地質數據種類包括地質圖、遙感影像、文本資料（報告、表格）、實時數據、視頻、音頻、照片等諸多類型，是十分珍貴的地質科學技術檔案。這些地質資料是幾代地質工作者艱苦奮斗、不畏艱險、付出心血積累的智慧寶庫，是國家投入大量人力、財力、物力獲取的高成本、長周期成果，是中國戰略性信息資源，在國民經濟和社會發展等多個領域發揮了重要的作用。由于地質數據中蘊含著豐富的專業信息，包括地理、地球物理、地球化學、水文、海洋、礦產、生物、生態、環境等多個學科，科研人員以及社會公眾對地質數據需求日益旺盛，而且隨著地調工作的不斷深入，地質數據正在呈現大爆發、快增長趨勢，在新一代信息技術風起云涌的時代，傳統的地質資料檔案保管方式已不能滿足社會各界對地質信息的強烈需求，為了提高數據資源的利用率，地質資料數字化轉型迫在眉睫。

2 地質資料數字化

地質圖件、報告資料是地質解釋的重要成果之一，廣泛應用于科學研究、礦產勘查、城鄉建設、海洋強國建設、生態文明建設、防災減災建設等多個方面，是科研人員進行地質基礎研究和綜合應用研究的基礎資料。由于信息技術的限制，在20世紀90年代之前，地調成果報告多是手工書寫，成果圖件多為人工清繪，遙感影像則以膠片形式存儲，項目組獲取的各類實體資料是以紙介質或航空膠片形式在庫房歸檔保存的，使得紙介質或膠片的信息與計算機處于隔離狀態，致使數據利用率很低，而且紙介質或航空膠片容易老化和使用磨損，如果不及時拯救，珍貴的歷史地質資料將慢慢成為“死資料”。20世紀80年代手工繪制的區域地質解譯如圖1所示。新疆某礦區航空遙感膠片影像如圖2所示。

圖1 20世紀80年代手工繪制的區域地質解譯圖

圖2 20世紀80年代新疆某礦區航空遙感膠片影像

“十二五”以來，中國加快開展地質資料數字化進程，對千千萬萬已形成的地質資料開展掃描數字化工作，甚至開啟對掃描成果圖件的矢量化工作，即通過MapGis等平臺對圖件進行地理位置校正，并按照點、線、面的方式來記錄圖件成果信息，使得歷史資料成為可分析、有價值的重要數據。經過十幾年的推進，目前，中國地質資料數字化率超過99%，依托數字化成果，可以實現地質資料的在線瀏覽和信息檢索，大大縮短了服務等待時間，提高了工作效率。

3 地質大數據與地質云

3.1 地質數據源

隨著信息技術的發展和在地學中的應用，中國地質工作信息化經過十幾年的開發建設，至今累計投資額達8億元，建立了10大類48個國家地質數據庫，還有一大批各級地調單位以科研項目為依托自建的一系列空間數據庫，數據量龐大，涉及專業種類多、比例尺齊全，包括1∶250萬、1∶100萬、1∶50萬、1∶20萬和1∶25萬、1∶5萬數字地質圖等多專業數據庫，基本形成了中國基礎地學數據庫體系。

雖然中國基礎地質數據庫已基本形成，但數據庫與數據庫之間無法聯通，存在“數據孤島”現象，多限于項目組或內部使用，使得地質數據從科研項目設計開始，僅僅經過了數據的獲取、處理、分析和存儲階段，沒有到達最終的數據發布與共享階段，導致數據資源利用率并不高，數據交叉綜合應用利用率也不高。為了讓這些數據資源能夠讓用戶“看得見、查得到、可獲取、用得起、可持續”，可以借鑒云計算、互聯網技術，通過數據的匯聚、開放共享和動態調用，能夠在地質數據的首要價值發揮之后仍能不斷產生新的潛在的價值，以實現數據價值的最大化，延長科學數據的生命周期。

3.2 地質云平臺

2017-11-06，中國地質調查局發布了中國首個國家地質大數據共享服務平臺地質云1.0，地質大數據時代正式揭開大序幕。地質云平臺匯集了中國地質調查局1個主中心、6個區域中心、12個專業中心的強大力量，集成整合了建國以來國家層面地質工作形成的基礎地質、海洋地質、油氣、能源、礦產、水工環、物化遙等巨量的科學數據，同時實現了國家層面核心數據庫的互聯互通，另外，各專業中心每年都將最新地調成果數據向地質云匯聚，實現了地質資料數據的大集成、大共享。

地質云平臺旨在解決3個問題：①在資源層面，利用云計算技術，整合計算資源、網絡資源（互聯網、業務網）、存儲資源，構建一個集中的地質大數據中心，提供強大的計算和存儲能力，采用虛擬技術及分布式架構技術，各節點單位可以靈活地在大數據中心動態調取基礎設施資源，以降低各單位硬件基礎設施的重復投資，減少運維成本；②在數據層面，地質云平臺強大的存儲能力可以將地質資料中的海量的、多源、多元、異構的分布式數據進行云匯聚和云存儲，還可以借助互聯網技術實現野外調查、物探、化探、野外實時監測數據、海洋地質調查、航空航天遙感等采集的數據進行實時傳輸和匯聚；③在應用層面，地質云搭建了一個虛擬的服務平臺，從事地質勘探工作的人員可以利用該平臺進行在線快速制圖、項目管理和經費管理、設備共享與管理等工作，也可以通過地質云平臺獲取地質勘探工作中所需的參考數據資源，便于地質勘探工作的順利開展。

3.3 地質資料服務模式的改變

地質云平臺的建設不但打破了傳統的柜臺式借閱的服務模式，而且實現了對分散的地質資料信息資源的互聯互通，并提供公開地質信息的一站式在線查詢和下載，大大降低了用戶獲取數據的成本和難度，為全面實現地質信息資料的網絡化服務奠定了基礎。然而，大數據時代下的地質資料服務不能僅僅停留在文本、圖件等單項數據借閱層面，應當圍繞社會需求和地質工作需求，制定相關標準，優選重點地質調查成果，有計劃、有針對性地對原有數據進行包裝和整合形成新的專題服務產品，逐漸完善地質信息服務產品體系，為社會大眾提供內容豐富、形式多樣、方便快捷的優質服務。

為此，科研人員充分挖掘已有地質數據，按照已形成的《中國地質調查局地質信息服務產品體系》，將地質資料數據大致分為地質數據（庫）、地質圖、地學科普、文獻與出版物、技術方法與標準、儀器設備、地學軟件等七大類，集中在地質云平臺發布在線服務。在地調局的專項部署下，地質云以七大類產品目錄為骨架，不斷充實和豐富地質信息產品內容，陸續開發公共基礎地質產品、應急救災信息產品、各類專題信息產品（如找礦突破、生態文明建設等重大專項），及時主動地提供地質資料信息服務。如2017-11-18，西藏林芝發生地震，為支撐搶險救災工作，“地質云”平臺立即首次啟動了應急服務工作機制，當日即通過地質云航遙節點發布災區震前國產資源衛星影像，首次實現了基于互聯網的地質災害數據與產品快速共享發布；另外，地質云面向“一帶一路”、京津冀協同發展、長江經濟帶、脫貧攻堅、青藏高原、海岸帶、黑土地保護和開發利用等都實施了精準服務，這些都充分體現了地質云平臺的數據共享服務能力和較為完善的服務機制。

據地質云網站報道顯示，地質云上累計共享96個國家核心地質數據庫、1.3萬個資源環境權威信息產品、500萬件成果地質資料、100萬個重要鉆孔數據、37萬m重要巖心圖像數據等，為國家能源資源安全保障、生態文明建設等重大工程提供了權威信息服務。截至2020-07，地質云門戶累計訪問量突破1 000萬次，累計注冊用戶4.6萬人，數據產品瀏覽累計381.8萬次，數據產品下載累計192.7萬次，以上數據直觀顯示，地質云具有強大的地質數據共享服務規模，地質大數據的服務能力得到了階躍式提升。

4 地質工作信息化的發展

4.1 “云+端”的地質調查模式

隨著5G時代的到來，5G通信網絡具備的大寬帶技術特征與地質云將相輔相成，共同促進地調工作的創新發展。傳統的地質數據的采集多以離線為主，地質人員“單兵”作戰，從野外一線采集數據之后存儲于單機或專業數據庫中，之后進行數據處理、專業成圖等成果凝練，數據成果共享能力較弱。5G時代，云端具備高速的數據處理能力，數量眾多的終端與云端的數據交互延時大大縮短，數據傳輸得到了有效保障。自2019年起，中國地質調查局組織實施的所有地質調查二級項目均使用“地質云-地調在線”模塊，搭建了項目的云上工作環境，提供野外數據采集、傳輸、項目數據存儲管理、數據處理建模、數據集成應用、安全生產保障、生產調度指揮等功能，支撐了項目研究和成果的共享，實現了地調業務的全流程信息化，形成“云+端”的智能地調工作模式。

4.2 地質大數據+人工智能的應用

地質資料乘著大數據的東風，揚帆而起，猶如一座金礦被重新發現，價值不可估量，不可否認，信息技術在整個過程中是輔助、是工具，發揮作用的是實實在在的數據和內容。但是，未來隨著大數據分析能力的崛起，大數據技術將會引領人們的認知，解決更多無法預知的難題。

據第21屆中國國際礦業大會論壇地質云相關負責人介紹，地質云上線的重要地質調查應用系統可以達到輔助國家重大工程決策的能力，如地質災害信息系統掌握全國地質災害隱患數據，可以及時掌握全國和省級地質災害氣象預警信息；國家地下水監測信息服務系統可以實現全國一萬多個地下水監測站點的自動監測；城市地質信息服務系統提供330個城市自然地理地質條件、地質資源結構、環境問題等信息，為城市規劃決策提供信息支撐服務；地質云井場調度指揮系統應用服務于16口油氣鉆井，并成功拓展應用到青海共和盆地干熱鹽井場監控，提供遠程監控、輔助決策、及時會商功能；地質云安全生產管理系統上線智能氣象災害預警服務功能，主動實時向野外人員推送雷電、暴風雨、臺風等氣象災害預警信息。

除此之外，大數據和人工智能的深度結合也產生了新的發展生態，基于大量的巖石照片形成的知識庫，巖礦智能識別應運而生，用戶可以實現拍照識巖石，拍照識寶石，甚至拍照識古生物化石；基于海量遙感影像及相應的矢量數據形成的樣本庫，地質災害隱患智能識別已經在開展深度學習研究，未來依靠人力勤勤懇懇目視解譯將成為輔助手段。

5 5G時代的產業融合應用

5G時代，地質工作可以與其他新型產業融合，如采用5G超高清視頻傳輸技術，對需要宣傳需要科普的工作進行4K超高清直播，在探測儀器或地調工作者身上安裝傳感器、高清攝像頭并配置5G通信模塊，讓觀眾以地調工作者的第一視角觀看普通的簡單的野外巖石、地層的測量等工作，體驗地調工作者的艱苦野外生活；對地質野外調查感興趣的用戶可以采用小型移動終端以人機交互的模式全方位深入體驗一線野外踏勘調查，甚至乘坐航空飛機對地表進行物探測量等，地質調查VR全沉浸式體驗讓地質調查從高深專業走向淺普及。

6 結語

從地質資料到地質大數據，體現的是時代的發展和進步，依托人工智能、物聯網、5G技術的發展，在未來，地質大數據將在國家重大需求如能源資源安全、生態文明與防災減災、城市重大工程建設、甚至深空、深海、深地探測等方面將發揮更加重要的作用，產生更高的應用價值。

作者申明：本文地質云上線產品數據參考自geocloud. cgs.gov.cn地質云平臺相關報道。

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［5］譚永杰，朱月琴.話說大數據與地質大數據［M］.北京：地質出版社，2019.

宋艷茹（1986—），女，碩士，主要從事航空物探遙感信息服務產品開發、制作研究。

中國地調局項目“資源環境遙感地質調查數據集成與應用”資助（編號：DD20190436）

2095－6835（2021）06－0179－03

P5

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.074

〔編輯：丁琳〕