智慧地矿建设框架研究*

潘宝玉，于广婷，刘同文

(山东省地质测绘院，山东 济南　250002)



智慧地矿建设框架研究*

潘宝玉，于广婷，刘同文

(山东省地质测绘院，山东 济南250002)

摘要：为了合理开发和有效利用矿产资源，亟需建设智慧地矿，构建地矿综合管理平台，通过应用3S、现代通讯、互联网、云计算等先进技术，将工作流程、公共数据、应用软件、基础设施和各种标准联系起来，打破信息孤岛，实现不同应用系统和数据之间的无缝集成和信息共享，充分利用地质大数据，为政府决策、矿产勘查、环境监测和公共服务等提供技术支撑，为地矿经济可持续发展提供基础保障。

关键词：智慧地矿；矿产资源；信息共享

0引言

随着大数据时代的来临和“智慧山东”建设的推进，“智慧地矿”建设已列入山东省地矿局2016年的重点工作。近年来，山东省地矿局非常重视科技研发与信息化建设工作，曾先后建立了地质资料信息管理系统、地质环境监测信息系统、境外矿产勘查信息系统、矿业权信息管理系统、矿产资源三维可视化信息管理系统以及区域地质调查、地球物理、地球化学等数据库，对推动矿产勘查信息化、提高管理和决策水平起到了积极作用[1]。但是，随着信息化特别是GIS技术、云计算以及互联网+的发展，原有的地质数据库和信息管理系统已不能满足地质勘查和地矿管理的需求。因此，亟需建设“智慧地矿”，构建地矿综合管理平台。为此，本文详细阐述了智慧地矿的总体架构及建设内容[2-5]。

1智慧地矿总体架构

1.1建设原则

1.1.1标准化原则

智慧地矿不仅要服务于地质勘查和地矿管理，而且要为政府决策和公共服务等提供服务。因此，要在国家和地方关于信息化建设、地矿行业管理等标准规范的基础上，建立一套数据建设、系统设计、运行管理、信息服务等标准规范，保证智慧地矿的数据和功能便于用户使用。

1.1.2可扩展性原则

为了保护已有的投资以及不断增长的业务需求，必须充分考虑现有设备并留有一定的扩展空间；主要业务应用系统应采用开放结构，符合国际标准、工业标准和行业标准，适应技术的发展变化，即系统应具备良好的扩展能力[6]。

1.1.3先进性原则

在一定的资金条件下，建立性能价格比高、先进、完善的业务系统。所有软硬件的选型和配置要坚持性能价格比最优原则，同时兼顾与已有设备和系统的互联互通能力，以及与目前操作系统和应用系统的兼容性。系统建成后，不但能够满足当前应用需求，而且在未来一定时期内也不失其先进性。

1.1.4可靠性原则

系统要具有高可靠性及强大的容错能力。系统必须保证7×24小时全天候不间断地工作，核心设备如数据库服务器和存储设备要具备全容错结构，并具有热插拔功能，可带电修复故障而不影响整个系统工作[7-8]。

1.1.5易用性原则

智慧地矿的建设和应用，应充分考虑使用人员知识状况，使操作尽量简单，普通用户在熟悉业务的情况下能够尽量减少操作即可完成相应工作，且尽量采用业务习惯用语。对系统维护要考虑逻辑相关性，通过简单操作即可做好日常维护。

1.1.6安全性原则

严格按照国家关于信息安全的规定和要求，从运行、维护、管理安全等层面上，规划和部署中心机房的业务和备份系统；采用防火墙、安全服务器、内外网隔离、系统备份还原等技术，防止内外部的网络安全威胁和数据窃取威胁，确保系统和数据的安全。

1.2总体目标

按照“智慧山东”建设的总体要求，对山东省地矿局的地质、矿产勘查数据进行全面梳理和整合，建立完整、规范、统一的地质矿产数据中心和长效的数据更新体系，构建地矿业务内网、政务外网、互联网云服务平台；建设覆盖地质、矿产、测绘、遥感等多个领域的业务应用管理与基础研究评价体系，构建以“一个中心、一个平台、多个应用系统”为特征的智慧地矿信息化框架；利用空间分析、大数据挖掘、三维地质模型等技术手段，全面提高地矿资源有效开发利用的技术水平[9]，提升智能找矿能力，初步实现地矿资源“智慧发现、智慧管理、智慧服务”的目标，为建设资源节约型、环境友好型社会，为“智慧山东”建设提供有力的资源保障和地质技术支撑。

1.3基本架构

智慧地矿基本架构为：覆盖全局的业务涉密专网作为主要业务运行网络，开发整合业务管理系统，实现全业务、全流程的联网运行；通过建设全局数据中心，形成智慧地矿核心数据库，实现地质矿产数据资源的统一管理；通过门户网站体系建设为全局信息化应用提供统一的用户一站式登录与业务集成应用的终端界面。智慧地矿基本架构，见图1。

从性质和功能上可将智慧地矿划分为基础设施层、数据层、应用支撑层、业务层和服务层。

图1　智慧地矿基本架构Fig.1　The basic framework of smart geology and mineral resources

1.3.1基础设施层

基础设施层，即项目建设的业务涉密专网环境以及在此环境下构建的主机、存储等必要的数据中心硬件环境，是平台建设的必要支撑与保障。根据平台的建设需求，构建满足系统运行的软硬件环境，在消除现有物理基础设施和网络环境安全隐患的前提下尽量复用现有设施，利用虚拟化软件初步构建基础云设施来支撑整个平台建设以及日后扩展需要。

1.3.2数据层

主要包括系统运行所需的基础数据、专业数据、管理数据等。其数据来源主要包括：地质勘查项目的成果数据、原始数据、动态监测数据、遥感监测数据等。数据类型包括：文档、图件等非结构化数据和统计表、数据库表等结构化数据以及矢量、栅格空间数据等。

1.3.3应用支撑层

主要指各种应用的管理与服务，包括云GIS平台、三维地质平台、资源管理、数据服务、数据交换、公共服务和应用集成框架等。

1.3.4业务层

主要为各种业务管理系统，包括区域地质调查、专项地质勘查、地质矿产一张图、地质资料管理、协同办公综合管理、项目管理等应用系统。

1.3.5服务层

服务层为智慧地矿管理和信息服务的网上窗口，即业务内网服务门户、政务外网服务门户和互联网服务门户。

1.4技术路线

智慧地矿建设以云技术为基础，在数据采集、处理、建库、分析及信息挖掘、信息服务等业务过程均采用主流、成熟、可靠的技术。在数据采集阶段，采用多源异构数据ETL、比对、清洗技术进行数据整合，采用元数据技术建立数据编目；对地矿数据进行电子化、数字化、空间化加工处理后，进入地矿专题信息数据库，形成数据中心；在汇集全省地矿大数据基础上采用二维GIS空间分析、三维地质模型及应用评价模型技术进行数据挖掘，建立专题成果库；再利用WEB服务技术、空间信息检索、空间可视化展示、应用开发定制等技术实现数据资源及成果的检索、展示，最后利用Portal技术实现不同内容、面向不同用户的个性化服务。在互联网上，还可以提供基于Android移动终端的信息服务。总体技术路线，见图2。

图2　总体技术路线图Fig.2　The overall technical roadmap

2智慧地矿建设内容

“智慧地矿”建设的核心内容是：建立山东地矿信息资源采集、管理、汇交及服务的规范和标准，采用云技术架构，收集、整理、加工、整合地矿数据资源，形成全省统一的标准化、电子化、数字化、空间化的地质矿产数据中心，构建支撑数据发现、获取、处理、分析、挖掘、共享、可视化表达等服务的应用支撑平台与业务应用系统，即“一个中心、一个平台、多个应用系统”，并建立严密的信息安全防护体系，而后向地矿局、政府部门和社会公众等用户提供服务。

2.1数据中心建设

数据中心是地矿局数据存储和管理中心，将对各类地矿数据进行有效存储、管理、运行和维护，也是全局信息共享交换服务中心。它将地矿局资料中心及局属各单位用于业务管理和决策支持的数据，统一集中到数据中心，建立核心基础数据库。通过数据中心的技术环境建设，实现地矿局各类数据的“物理集中、逻辑分区”式结构，并根据应用需求建立业务数据库。对局内实现数据资源共享，支持地质勘查业务开展；对局外提供专题信息服务，支持政府管理与决策，支持社会化服务。

智慧地矿数据中心建设本着对地矿资源进行“一张图”管理的原则，将地矿局已有数据进行梳理、重组、合并、加工，并按照统一标准要求入库，利用遥感、GIS、二三维可视化等技术，实现对数据的查询、统计、分析、输出、展示等，并以图形、表格、文字、图像和数据模型相结合的方式，直观、准确、动态地展现地矿资源“一张图”各方面的信息。

数据中心建设的具体工作，主要是对地矿局近60年形成的地质矿产勘查成果、原始资料数据以及动态监测数据进行标准化、电子化、数字化、空间化处理，建立山东省地质矿产中心数据库，包括基础地质、矿产地质、区域地质、水文地质、地球物理、地球化学、基础地理、遥感影像、项目管理等各类数据，支持空间数据、结构化数据和非结构化数据3种数据类型。同时，建设数据交换管理平台，实现数据的统一汇交、管理、共享和服务。

2.2应用支撑平台建设

应用支撑平台作为“智慧地矿”建设的应用支撑系统，为各个业务应用系统的开发、网上运行和监管提供统一的基础技术平台和运行环境，以达到资源共享、互联互通的目的，并为各业务应用系统提供开放的API服务、公共组件服务、统一信息门户服务等。

应用支撑平台将按照全业务、全流程信息化管理思想搭建，利用云GIS、SOA、分布式计算、三维地质及大数据管理技术，建立应用服务运行框架、资源库和信息化运行环境，实现统一用户认证管理、统一工作流引擎、统一GIS应用服务、统一数据支撑，为智慧地矿全业务网上运行和监管提供统一的基础平台和运行环境。

2.3应用系统建设

围绕满足山东省地矿局开展综合研究、利用信息化手段支撑地质工作以及提供地质矿产信息共享服务为目标，建设综合管理、区域地质调查、专项地质调查和地质勘查等智慧地矿业务应用系统。智慧地矿应用系统，见表1。

表1　智慧地矿应用系统

3结束语

“智慧地矿”是一个巨大的信息工程，它涉及到计算科学、宽带网络、系统互操作、数据共享、多源异构海量数据的存贮与管理、卫星图像智能化处理、虚拟现实、云计算等先进技术。通过智慧地矿建设，可有效整合地质勘查大数据，为分析、研究各种地质信息之间的相互关系提供有力的技术支撑，它不仅能够利用GIS强大的对空间数据综合分析处理的功能，将各种不同来源的地质信息进行叠加、对比和综合，研究它们在解决某种具体地质问题中的作用，并从中找出规律性，而且能够模拟一定区域内各种地质现象随时间的演绎过程[10]，这对于矿产资源科学预测、地质灾害防治以及环境保护、资源合理开发利用等都具有非常重要的意义。

开展“智慧地矿”建设，有利于开拓地质工作新领域，延长工作链；有利于避免地质工作重复投入、减少社会投资浪费；有利于地质资料二次开发和综合利用，推动地质资料信息服务产业化。

项目建成后将大幅提升全省地质矿产勘查行业信息化应用水平，显著提高地质矿产勘查能力、地质工作社会影响力和公共服务水平，有效促进地矿事业的可持续发展，更好地服务经济社会发展大局。因此，要从国家和区域目标的战略高度统筹规划，遵循“局统一领导、各处室和事业单位分工协作、局属单位密切配合、各方共同参与”的原则，加快智慧地矿建设工作，在目前已建成相关信息系统及专业数据库的基础上，建立各类信息之间的共享机制，逐步实行地矿信息的综合化、系统化、网络化、实时化和智能化，为政府决策、矿产勘查、资源利用和公众服务提供基础保障。

[参考文献]

[1]潘宝玉，于广婷.数字地矿建设基本架构[J].地矿测绘，2014，30(1)：5-8.

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[10]潘宝玉.论测绘地理信息在地矿工作中的作用[J].地矿测绘，2015，31(1)：46-48.

Construction Framework of Smart Geology and Mineral Resources

PAN Bao-yu，YU Guang-ting，LIU Tong-wen

(ShandongInstituteofSurveyingandMappingofGeology,JinanShandong250002,China)

Abstract：In order to exploit rationally and utilize mineral resources effectively, there is an urgent need to build smart geology and mineral resources and a comprehensive management platform. The workflow, public data, application software, infrastructure and various standards are connected through the application of 3S, modern communications, internet, cloud computing and other advanced technologies. It removes the information solitary island, and achieves a seamless integration and information sharing between different application systems and data. It not only provides a technical support for government decision-making, mineral exploration, environment monitoring and public services, but also provides a basic guarantee for the sustainable development of geology and mineral resources economy by making the best use of big data for geology.

Key words：smart geology and mineral resources; mineral resources; information sharing

作者简介：潘宝玉(1957～)，男，山东曹县人，正高级工程师，国家注册测绘师，现主要从事3S技术应用研究及测绘技术管理方面的工作。

中图分类号：P 208

文献标识码：A

文章编号：1007-9394(2016)01-0005-03

收稿日期：2016-01-12

地矿测绘2016，32(1)：5～7

CN 53-1124/TDISSN 1007-9394

Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources