中國鈾礦地質勘查信息化建設現狀及“十四五”發展思路

張明林，劉 洋，吳建勇，朱鵬飛，張浩浩，張夏林

中國鈾礦地質勘查信息化建設現狀及“十四五”發展思路

張明林1，劉 洋2，吳建勇3，朱鵬飛4，張浩浩5，張夏林6

（1.中國鈾業有限公司，北京 100013；2.核工業二四三大隊，內蒙古 赤峰 024000；3.核工業二九〇研究所，廣東 韶關 512026；4.核工業北京地質研究院，北京 100013；5.核工業二一六大隊，烏魯木齊 830000；6.中國地質大學（武漢），武漢 430078）

“十三五”期間，中國鈾礦地質勘查初步實現了數據采集、綜合編圖、三維建模等數字化。基于大數據、人工智能、云計算等新一代信息技術，按照“頂層謀劃、分步實施，需求導向、注重實效，資源共享、保障安全，建用并舉、引進技術”的原則，文章提出了“十四五”鈾礦地質勘查信息化的發展思路、總體架構及重點任務，闡述了數據采集、數據匯聚、智慧勘查、決策支持、標準規范、基礎設施等6個方面發展方向，為鈾礦勘查“十四五”信息化建設提供參照和指引。

鈾礦地質勘查；數字化；信息化；“十四五”發展思路

鈾礦勘查是一項探索性非常強的技術密集型工作。當前，其信息化過程主要是通過可視化數字勘查、移動式野外GIS、結合實際應用的編程技術以及互聯網虛擬現實技術等多元化勘查技術手段，實現數據挖掘、知識發現，進一步解放生產力[1-2]，地質勘查領域的數字化發展趨勢愈發明顯，正在重塑礦產勘查工作發展方式。地質勘查與云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術的深度融合，將推動數據采集、傳輸、處理與服務等全流程實時化、自動化和智能化，由數字化向智能化的轉型升級將成為鈾礦地質勘查信息化發展方向。

1 國內外地質勘查信息化發展現狀

1.1 國外發展現狀

國外發達國家的數字勘查工作起步較早，將地質大數據提升為國家戰略，將數據列為核心資產；地質大數據開放程度較高，數據產品種類全、數量多；面向用戶提供在線交互式服務，并且在三維地質建模、人工智能等領域開展了廣泛的探索和應用，在理念、裝備、數據處理分析軟件及信息共享應用方面都達到了較高的水平。

1.1.1 數據采集領域

從20世紀80年代開始，美國、加拿大等國家開始啟用數字調查[3]。美國地質調查局（USGS）建設了龐大的水文、災害、衛星等監測網絡，實現了海量數據實時采集，啟動了“地學數據網格”合作項目，旨在開發集成三維、四維地球科學數據的信息基礎框架，拓展3 500 m以淺資源環境勘查領域[3-4]。澳大利亞啟動“玻璃地球”計劃，開展四維地質填圖，通過高度可視化和廣泛的網絡服務結構傳播信息，建立適合澳大利亞的新型勘探模式[5-6]。

1.1.2 數據服務領域

USGS針對不同用戶開發了不同產品，包括面向數據庫、地質圖集、水文圖集、公開文件報告、專題論文報告等，在其門戶網站上集成了各類軟件、開發接口（API）、實時監測數據等各類服務，已形成較為完善的產品框架與服務體系[7-8]。

1.1.3 標準體系領域

美國、歐洲等發達國家起步較早。歐盟在2004年以立法方式頒布了歐洲空間信息基礎設施建設法令，建立了歐盟統一的空間信息基礎設施，實現資源環境空間信息收集、組織與共享的規范化和標準化[9]。USGS制定了國家地質圖數據庫標準，美國地質學家聯合會與數字地質圖委員會共同建立各州地質調查數據標準[3,7,10]。

1.1.4 信息安全管理領域

USGS構建了包括安全組織機構、安全技術應用、法律法規和安全技術標準的安全體系，制定了完善詳細的數據分級與權限體系等措施，有效地保護信息資源的可用性、保密性、完整性。

1.2 國內發展現狀

國內地質勘查單位的系統性信息化建設工作起步相對較晚，各單位信息化水平參差不齊。近年來，石油、煤炭、黃金等行業的數字化轉型發展投入較大，信息化、自動化、安全監控水平迅速提升，并在無人自動開采方面進行了有益的嘗試，但數字勘查的整體發展與發達國家仍有一定差距。

1.2.1 數據采集領域

以中國地質調查局（CGS）數字地質填圖系統、礦產資源調查野外采集系統等為典型代表，逐步發展形成了一套相對完整的固體礦產數字勘查評價系統[11]。山東黃金集團有限公司（SD-GOLD）建成了地質資源數字化體系，包括基于PDA（Personal Digital Assistan）的地質資源數字化采集系統、基于三維礦床模型的地質資源數字化處理系統，以及基于局域網的數字化儲量管理與應用系統，通過統一的地質資源信息交換中心平臺，為企業提供信息存儲與生產經營的決策支持[12]。

1.2.2 數據存儲領域

CGS已建成1個主中心和28個分布式大數據中心，主要功能包括存量、新增、管理數據的組織、傳輸與流程設計，以及地質調查數據采集、匯聚、管理、服務等[3-4]；SD-GOLD于20世紀90年代在下屬各礦山建立數據中心，搭建了以工業數據庫、關系數據及數據倉庫為核心的集成化數據存儲與服務平臺[5]。

1.2.3 數據挖掘領域

CGS已全面建成地質大數據中心，研發地質大數據智能挖掘與應用系統、數據密集型油氣資源探礦系統，開展大數據在礦產資源潛力評價、資源環境承載力預警等應用。SD-GOLD通過對自動控制系統、安全生產監控以及管理信息系統內的數據進行收集、分析與二次利用，在一些單項業務應用形成了鮮明的特色。中石油以“夢想云”平臺為基礎，通過研發智能數據分析工具，對測井數據進行特征抽取并開展機器學習和訓練，在測井數據的智能化解譯方面取得了良好的應用效果。

1.2.4 基礎設施平臺領域

CGS統籌全局29家單位“地質云”基礎設施建設，建成全局地質信息高速公路，支撐“1+29”分布式大數據中心互聯互通和云應用的高效穩定運行。SD-GOLD建立了一套生產過程監控集成平臺，集數據通信、處理、采集、協調、綜合智能判斷、圖文顯示為一體的綜合數據應用軟件系統[13]。中石油研發了“夢想云”平臺，采用數據湖和PaaS云平臺技術，建成了勘探開發統一數據湖，搭建了通用的協同研究環境，實現了勘探開發生產管理、協同研究、經營管理及決策的一體化運營，支撐勘探開發業務的數字化、自動化、可視化、智能化轉型發展[14-15]。

2 鈾礦勘查信息化基本情況

2.1 發展階段

鈾礦勘查信息化發展可分為四個階段（圖1、表1）：分散引進、平臺研發、集成應用、共享智能，目前處于集成應用初期階段。

圖1 鈾礦勘查信息化發展階段示意圖

表1 鈾礦勘查信息化發展階段劃分表

2.2 基本情況

鈾礦勘查統一技術平臺逐步形成，關鍵環節應用初顯成效。研發了具備自主知識產權的數字鈾礦勘查系統，實現了鈾礦勘查業務主流程的數字化和礦床地質模型三維可視化；移動式鉆孔數據采集APP配合一鍵成圖、多圖聯動的圖件編繪功能[16]，大幅提高了技術人員的工作效率；與通過認證的資源儲量估算軟件對比，進一步證實了儲量估算結果的可靠性。

基本實現了鈾礦勘查全過程數字化，建成了主要基礎數據庫。基本實現了地質、物探、化探、遙感、水文、測量等數據采集、處理及成果表達的數字化，建成了“鈾礦地質工作程度數據庫”、“航磁、航放數據庫”等基礎數據庫；完成了全國49個鈾成礦區帶（含遠景區帶）的1:250 000～1:2 000比例尺地質、物探、化探、遙感、航磁、重力資料的數據庫建設。

鈾礦勘查信息化標準建設初具雛形，形成了多項知識產權。發布了《鈾礦地質勘查鉆孔數據庫建設技術要求》等多項企業標準；研發了具有自主知識產權的砂巖型鈾礦GIS評價系統和自動伽馬測井解釋技術。

通過建立邊緣級數據中心和分線運行試點，創新了鈾礦地勘管理模式。在核地勘單位建立了5個邊緣級數據中心，在伊犁盆地南緣、松遼盆地南部、諸廣南等片區開展了地學多源數據入庫試點應用。

經過持續的研發、建設，我國鈾礦地質勘查在信息化方面取得了長足發展，但仍然存在一些問題：尚未建立完善的中長期鈾礦勘查信息化體系，互聯互通、數據共享協同能力差；專業應用軟件覆蓋面不全，集成度低；大數據匯聚管理與挖掘應用能力不足，地質勘查數據共享及使用效率較低；硬件基礎設施和網絡安全保障薄弱。

3 鈾礦勘查“十四五”信息化建設的發展思路及總體架構

3.1 發展思路

以數據衍化過程為鈾礦勘查信息化建設的軸線，按照基礎層、應用層、知識層、戰略層四個層級（圖2），同步開展6大體系建設。以基礎設施平臺、標準規范體系為支撐，構建云架構下的邊緣數據中心；以數據采集體系、數據匯聚體系為內核，通過“自下而上更新，自上而下管理”的模式建立和維護鈾礦勘查數據庫；以建成智慧勘查體系為目標，充分利用大數據、人工智能、云計算等技術深挖數據價值，促進業態再造和降本增效；以管理和決策需求為導向，通過模塊開發和一體化集成建立決策支持體系，實現業務的信息化、動態化、平臺化管理。

在“大數據”時代，數據是企業發展的生命線，是企業的核心資產。本思路是從數據生命周期管理的角度出發，將數據的產生、收集、匯聚、清洗到信息提取、知識發現的過程劃分為不同的層級；通過基礎設施建設、標準規范約束、應用系統開發，夯實信息化基礎，進而為生產決策和產業變革提供基于大數據分析的全程解決方案，保障我國鈾資源勘查開發的穩步發展。

圖2 鈾礦勘查信息化建設層次

3.2 總體架構

按照發展思路，建設6大體系：基礎設施平臺、標準規范體系、數據采集體系、數據匯聚體系、智慧勘查體系和決策支持體系。鈾礦勘查信息化建設總體架構如圖3所示。

基礎設施平臺包含數據中心建設所需的存儲、服務器、網絡環境、安全防護等設施設備，是信息化建設的根基；標準規范體系為系統開發、應用服務、安全保密等環節提供指引和約束，與基礎設施平臺共同作為信息化建設的支撐；數據采集體系負責對數據源進行管理，將地物化遙等探測手段獲取的數據進行采集、處理、融合和應用；數據匯聚體系承接數據采集體系的各類數據，負責多源異構地學數據的一體化集成與挖掘分析；智慧勘查體系通過機器學習、人工智能等新一代信息技術，在數據處理、解譯、成礦預測等方面逐步實現智能化；決策支持體系根據企業管控和發展需求，從數據匯聚體系中抽取有效信息以提高施策的精準度。

4 鈾礦勘查“十四五”信息化建設重點任務

4.1 數據采集體系建設

近年來，鈾礦勘查企業通過自主研發和外部引進專業化軟件，解決了地物化遙探測數據采集、處理、應用過程的數字化。但由于缺乏數據接口，造成系統間數據不互通，在跨平臺使用數據時需要進行轉換，容易導致信息丟失，數據使用不順暢。“十四五”需以數字鈾礦勘查系統的新功能研發和優化升級為核心，打造鈾礦勘查信息化的基礎平臺，輻射集成業內成熟軟件，搭建多位一體的鈾礦勘查數字化體系，覆蓋鈾礦勘查全部關鍵環節，實現鈾礦勘查全過程數字化。數據采集體系建設應當突出4個方面的重點：（1）以數字鈾礦勘查系統為核心，持續推進數字鈾礦勘查系統平臺優化升級，完善核心功能，增強業務支撐能力和系統容錯能力；（2）在平臺基礎上，研發數字鈾礦勘查系統新功能模塊，包括數據質量檢查工具和測井數據空間插值建模等系統；（3）不斷開發其他地物化遙專業軟件數據接口，促進業內軟件的應用集成；（4）加強數字鈾礦勘查系統技術培訓與推廣應用，提高技術人員的軟件應用水平。

圖3 鈾礦勘查信息化建設總體架構

4.2 數據匯聚體系建設

2019年11月，自然資源部印發了《自然資源部信息化建設總體方案》，正式提出了從上至下的自然資源信息化頂層設計，到2025年，形成自然資源動態監測和態勢感知能力，實現對國土空間的全時全域立體監控，建成以自然資源“一張圖”為基礎的自然資源大數據體系。為此，數據匯聚體系建設應以數據資源為核心，通過數據清洗和匯聚，實現鈾礦勘查生產動態數據、成果資料和項目管理信息的一體化存儲與利用，采用三維建模、時空透視、可視化分析等手段，挖掘提取鈾礦勘查大數據中蘊含的有效信息，為所有勘查業務提供基于數據的全程分析方案。數據匯聚體系建設要以8個方面為重點：（1）研發云架構下的鈾礦勘查大數據存儲與管理系統，提高鈾礦勘查數據匯聚能力、更新頻率及數據質量，建立數據資源池，實現各類數據庫的專業化管理、動態更新和高效服務；（2）建立重點鈾礦床三維地質模型，開發后續數字化礦山設計所需的功能接口，實現勘查數據的融通共享、協同應用；（3）推進各地勘單位鈾礦勘查數據清洗、數據分級、集成建庫工作，建立基礎數據庫與動態數據庫；（4）持續推進前期紙質資料數字化；（5）推進分線運行管理模式的試點應用，實現現場數據采集、數據集中管理、專家決策診斷、實時在線指揮，構建項目管控新模式；（6）研發鈾礦勘查大數據挖掘與可視化系統，支持海量結構化數據的多條件組合篩選，提供統計結果的可視化分析工具，實現大數據的深度分析，深挖數據價值；（7）開展全球鈾礦資源大數據平臺搭建工作；（8）實施鈾礦勘查區“一張圖”工程，以盆地或大片區為基本單元建立區域地學多源信息“一張圖”數據庫，實現區域不同比例尺地、物、化、遙、航放、水文等多源地學數據的一體化綜合集成和挖掘利用。

4.3 智慧勘查體系建設

2020年，國務院出臺了《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》，為國有企業數字化轉型指明了方向，對制造業和能源行業提出加快建設智能煉化廠和智能礦山應用場景的要求。鈾礦勘查應以此為契機，基于大數據、人工智能、云計算等新一代信息技術，建立集需求、數據、知識和智能驅動為一體的智慧勘查體系，實現數據采集、智能分析與決策服務一體化，構建從智能感知到認知服務的新模式，提升鈾礦勘查智能化和信息服務泛在化水平。智慧勘查體系建設主要從6個方面研究探索：（1）研發鈾礦地質三維成礦預測系統，研發鈾礦床類型自動關聯和預測方法智能判別規則器，探索非線性自學習三維預測方法，采用大數據和云計算技術，建立基于大數據的無模型三維成礦預測系統；（2）研發鉆探施工實時監控與事故智能診斷系統，升級鉆探裝備，裝配傳感器、信號傳輸設備，機上、孔內傳感器實時獲取、傳輸設備運行狀態數據，構建事故模型庫，通過智能分析診斷潛在隱患并進行告警，有效降低生產安全風險；（3）研發測井數據智能解譯系統，建立以大數據、人工智能為基礎的智能解譯模型，實現孔內地質信息的快速、精準判別；（4）研發基于高光譜數據的巖礦智能識別系統，突破巖心成像光譜編錄技術；（5）研發基于航空高光譜的鈾資源智能調查應用系統，突破巖心成像光譜編錄技術，實現鈾礦鉆孔巖心蝕變、巖性、構造等多類地質要素快速、精準、智能識別；（6）研發分布式智能檢測技術平臺，優化分析測試中心人、機、料等資源配比。

4.4 決策支持體系建設

以往系統開發和引進以解決生產需求為主，缺少面向業務管控的管理平臺，決策者無法實時獲取工作進展情況，信息時效性難以保證，無法實現對項目、安全、設備、人員、檔案的動態跟蹤、管控和預警。下一步應以服務戰略需求為目標，構建“一站式”業務管理與輔助決策平臺，實現項目管理、過程監督、資源服務的數字化、信息化和網絡化，依托翔實、充分和全面的數據資源，為鈾礦勘查管理提供科學、精準、可靠的決策支持。決策支持體系建設以5個方面為重點：（1）開發鈾礦勘查項目管理系統，建立項目立項、設計審核、生產實施、野外驗收、成果評審等項目管理模塊；（2）推廣應用安全環保監測與教育培訓系統，搭建動態化、網絡化的安全環保監測平臺；（3）推廣應用儀器設備（裝備）動態監管系統，促進各單位儀器設備共享；（4）建立專業人才信息庫，面向各單位提供技術咨詢和技術服務；（5）開發云端數字檔案館系統，提供地質資料、文獻書籍、技術標準等資料服務。

4.5 標準規范體系建設

統一的標準規范體系是數據集成、應用集成的關鍵，目前系統間數據不能進行有效交換、功能不能進行有效集成，很大程度上是數據標準、應用開發標準不統一造成的。信息化標準編制應與系統研發同步，建立覆蓋鈾礦勘查數據采集、處理、匯聚、管理、分析與共享服務全流程的制度標準體系，為邊緣級數據中心的建設、更新、運行維護及專業軟件的應用集成提供統一的標準化依據和制度化規范，保障鈾礦勘查信息化工作有序開展。標準規范體系建設重點從6個方面開展工作：（1）建立數據采集匯聚制度標準體系，主要包括鈾礦勘查數據數字化采集規范、鈾礦勘查數據庫建設標準規范、鈾礦勘查數據密級劃分標準、鈾礦勘查數據匯聚管理辦法等；（2）建立網絡安全制度標準體系，主要包括鈾礦勘查網絡安全管理辦法、鈾礦勘查網絡安全管理規定等；（3）建立信息系統開發制度標準體系，主要包括鈾礦勘查信息系統建設運行管理辦法、鈾礦勘查信息系統開發技術要求、鈾礦勘查業務管理系統建設運行管理辦法、鈾礦勘查業務管理系統開發技術要求等；（4）建立資料共享服務制度標準體系，主要鈾礦勘查資料共享服務管理辦法、鈾礦勘查資料共享技術要求等；（5）建立私有云平臺節點建設運行制度標準體系，主要包括私有云術語規范、私有云節點建設技術要求、私有云信息系統遷移與接入技術要求、私有云資源接口規范、私有云建設運行管理辦法、私有云用戶管理辦法等。

4.6 基礎設施平臺建設

黨的十九大報告提出建設數字中國，習近平總書記強調：“要抓住產業數字化、數字產業化賦予的機遇，加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設，抓緊布局數字經濟、生命健康、新材料等戰略性新興產業、未來產業。”“十四五”期間，需通過統籌規劃、整體布局，建立云架構下以“三隊六所一院一中心”為節點組成的邊緣級數據中心，為鈾礦勘查數據的存儲管理、挖掘利用和共享服務提供基礎支撐，加強數據安全防護體系建設，保障信息資料安全。基礎設施平臺建設應當重點從以下3個方面展開：（1）推進各單位邊緣級數據中心基礎設施建設，依托B/S（廣域網）、MSTP（商業應用網）和單位內部C/S（局域網）3種網絡環境實現“互聯互通”；（2）統籌數據安全防護體系建設，包括網絡防護設備、網絡防護系統、網絡防護技術等；（3）搭建隊所私有云平臺，盤活已有信息設備資產，優化資源配比。

5 結論與建議

在以信息化為核心的第四次工業革命推動下，大數據、云計算、人工智能等技術應與鈾礦地質勘查深度融合，實現地物化遙等傳統地質找礦技術與新一代信息技術的有效配置，建立大數據找礦技術方法，支撐業務以提高鈾成礦預測精準度、鉆探生產作業效率及安全環保本質安全度，變革管理以提高人員物資分配效能，在體系效能上重塑鈾礦地質勘查工作。“十四五”期間，鈾礦勘查信息化建設應在現有硬件基礎、軟件平臺、管理體系的基礎上，以業務需求為牽引，優先解決制約鈾礦勘查效率提升、工作質量的短板，聚焦核心應用研發和功能優化，并持續開展大數據挖掘、人工智能等前瞻性智慧化技術研發。

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Construction situation of uranium exploration informatization and development idea forthe 14 Five-Year Planin China

ZHANG Minglin1，LIU Yang2，WU Jianyong3，ZHU Pengfei4，ZHANG Haohao5，ZHANG Xialin6

(1. China National Uranium Co. Ltd, Beijing 100013, China；2. Geology Party No. 243, CNNC, Chifeng, Inner Mongolia 024000, China; 3. Research Institute No. 290, CNNC, Shaoguan, Guangdong 512026, China; 4. Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100013, China；5. Geology Party No. 216, CNNC, Urumqi 830000, China; 6. China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430078, China)

Duringthe 13 Five-Year Planperiod, China's uranium exploration has initially realized the digitization of the whole process, including data acquisition, comprehensive mapping and three-dimensional modeling. Guided with the principle of, this paper put forward the development ideas, overall framework and key tasks of informatization forthe 14 Five-Yearuranium exploration based on the new information techniques such as big data, artificial intelligence and cloud computing, and expounded the development direction of data collection, data aggregation, intelligent exploration, decision support, standards, and infrastructure.

uranium exploration; digitization; informatization; development idea of

P619.14

A

1672-0636 (2021) 03-0287-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2021.03.001

2021-07-17

張明林（1986— ），男，安徽阜陽人，碩士，主要從事鈾礦地質勘查方面工作。E-mail：zhangminglin@cnuc.cn