地质信息集成技术

如题所述

一、内容概述

进入21世纪以来,信息服务行业的集群化产业化发展趋势已成为共识。地质资料作为信息服务的一个分支,传统的服务模式和服务方式已不能适应新时代的要求,经济社会的发展对地质资料信息产品和服务提出了更高的要求,迫切需要地质资料信息服务实现质的飞跃。为了适应国民经济与社会发展的发展需求,更好地促进地质工作为国民经济和社会发展服务,构建地质资料信息服务的新机制,地质资料信息服务集群化产业化建设已成为新时期地质资料信息服务面临的重要任务(王永生,2011)。

地质信息集成化,其原则和出发点是:使各部分有机地组成一个整体,每个元素都要服从整体,追求整体最优,而不是每个元素最优;各个信息处理环节相互衔接,数据在其间流转顺畅,能够充分共享。系统有了这样的整体性,即使在系统中每个元素并不十分完善,通过综合与协调,仍然能使整体系统达到较完美的程度。

从地质信息系统实现的逻辑结构看,系统集成的内容包括:技术集成、网络集成、数据集成和应用集成。系统技术集成是指将系统建设中使用的多种技术或技术系统有机地结合起来,共同实现某项功能要求。系统网络集成是指通过现代化的网络技术(包括硬件和软件),将地质上呈分布状态的各子系统或功能模块连接起来,达到信息共享和增强系统功能的目的。系统数据集成则指通过一定的技术方法,将系统的各类数据或信息连接起来进行提取和处理。系统应用集成是指将各子系统或功能模块通过先进的技术方法连接组合或相互作用,实现系统的功能集成和操作集成。分布式地质点源信息系统的研发,是上述四方面集成的结果(吴冲龙等,2005)。

二、应用范围及应用实例

当前,世界上约有40 多个国家都制定了致力于本国国家空间数据基础设施(NSDI)建设的相关计划。NSDI 是将全国范围的地质空间数据汇集在一起为各类用户提供服务的一种手段(也是集群化的表现形式之一),从而促进空间数据的生产、管理和使用,以确保本国地质空间信息、资源的建设和共享。其发展水平直接关系国家安全和未来空间信息产业的国际竞争力。近年国内空间信息产业也呈加速发展态势,北京等地方政府陆续开展了空间信息产业发展战略及相关政策研究。地质资料信息作为空间信息的重要组成部分,理应在空间信息集群化产业化方面发挥先导作用(王永生,2011)。

20世纪初,英国地质调查局首先运用 GIS 技术开发并应用了一套数字地图系统。这个系统能够从一个包含有空间信息及其相关信息的地质数据库中生产出多种产品(Jennifer Walsby,2004)。“空间资料基础机构”(spatial data infrastructure,简称SDI)这个概念也是在这个时期诞生的(王永生,2011)。

美国地质调查局开发了一个统一的产品分发系统(the Uniform Product Distribution System),可以公平地完成网络服务功能(Tim Ahern,2004);日本地质调查局(GSJ)在2006 年开发了一个数字地质数据库和一个地质信息索引(Koji Wakita,2007);Yoon-Seop Chang et al.(2004)研发了一个管理钻孔地质资料的网络地图服务信息系统;Aryee et al.(2006)研究了加纳矿业部地质资料信息管理系统(名叫 IMS)的规划与运行;Pierce et al.(2005)研究分析了地质空间信息系统维护中要注意到一个特殊问题是编辑入侵;Moon et al.(1990)运用案例互证的方法构建明显的信任功能以弥补地质资料集成中部分数据不可靠问题;Lunetta et al.(1991)研究构建了远距离辨识与地质信息系统资料集成技术用于解决错误的资料辨别问题。Jenson et al.(1988)从数字海拔资料中提取地形结构进行地质信息系统分析;Rafferty(2005)研究了一个在线地质信息系统(GSHP系统)公众服务指南。

欧美等西方国家也在致力于地质数据的共享,如欧盟国家的 eEarth 计划、INSPIRE计划,美国的地质调查局的信息服务项目等(朱卫红等,2010)。eEarth是electronic access to the Earth through boreholes的缩写,是欧盟内不同语言的地质资料的商业服务实施的信息共享项目。目前有英国、德国、荷兰、波兰、捷克、斯洛维亚、立陶宛、意大利等国参加,采用欧洲数据库标准统合原有的各国地质数据库。服务方式有互联网服务、邮寄服务,收费有预付和按量计费多种标准。INSPIRE是Infrastructure for Spatial InfoRmation in Europe的缩写,是欧盟为了提高空间环境数据的相互共享性和利用效率而开发的指令管理方法。

美国地质调查局(USGS)于2006年12月在其网站上发布了《美国地质调查局信息技术战略计划:2007~2011财年》。该计划是在美国地质调查局的信息技术面临一系列挑战的情况下,依据美国《内政部(DOI)信息技术战略计划:2007 ~2012 年》制定的。在分析现状和存在问题的基础上,该计划提出了4项战略目标及相应的年度任务,战略目标的核心是建立集成信息环境(姜作勤等,2006)。

对自然科学数据、信息和知识的采集、管理、交换和保管是 USGS 的基本职能。USGS的科学家们获取、保存和交换原始科学数据,对其进行解释和分析并提供各种科学产品。美国地调局的管理者汇总和分析管理信息和相关业务的信息,以便制定项目预算和规划,评估项目和编写相关报告。

信息专家以各种数据库、档案、图书以及其他数字和非数字信息资源的形式,管理各种不断增加的、不可替代的、海量的科学信息和知识。信息是USGS的主要流通物。这些信息从 USGS 流向科学家、管理者、合作伙伴和其他各类用户,如地方、州和联邦政府、私营机构和个人。

支持这类信息流的是这样一种基础设施,它由计算机系统、远程通信设备、软件、数字和非数字的信息资源、技术专家,以及信息政策和相关规定构成。

多年来,该基础设施不断发展,产生了满足各种计划和项目特定要求的独立开发的工具和技术。由于基础设施各部分是独立开发的,其设计一般不考虑数据和信息的跨计划、跨学科交流,不考虑信息资源或专家的共享,也不考虑是否将其结合到全局内或更广的范围来构建信息基础设施。

USGS正在建立一个集成信息环境,以增强其完成科学任务和满足客户现在及将来需求的能力。集成信息环境既包括由硬件、软件、标准、规定、能力组成的基础设施,也包括分发有价值的工具、提供服务的过程,还包括部分可预见的、成本-效益合理的和可调整的能力。它将符合并支持内政部的IT战略。

三、资料来源

姜作勤,郭佳.2006.美国地质调查局信息技术战略计划:2007~2011财年

王永生.2011.地质资料信息服务集群化产业化政策研究.中国地质大学(北京)博士学位论文

吴冲龙,刘刚等.2005.地矿勘查工作信息化的理论与方法问题.地球科学:中国地质大学学报,30(3):359~365

朱卫红,丁辉等.2010.国外地质资料信息服务的经验及其启示.科技情报开发与经济,20(28):122~124

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