地质资料工作中的工匠精神

丁克永，许百泉，张明超，张 骞，王 磊

(1.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；2.全国地质资料馆，北京 100037)

2016年，我国《政府工作报告》中首次提出了培育精益求精的“工匠精神”，2017年《政府工作报告》中再次提到了要厚植工匠文化，大力弘扬工匠精神。 “工匠精神”本是制造业和国民实体经济等行业的热词，其核心内涵是敬业、精益、专注、创新等，鼓励各行各业开展个性化定制、柔性化生产，如工匠般专注产品，精益求精。随着“工匠精神”的不断流行，各行各业都开始倡导“工匠文化”，以“工匠文化”支撑“工匠精神”，不断推动我国经济发展进入质量时代。地质资料是人类在长期而曲折的地球探索过程中形成的客观记录和知识积累，对于合理利用地球资源，保护地球环境，满足人类社会对资源能源和生态环境的需求，推动地球科学创新具有重要的理论与实际意义。地质资料的内容包括各类地质矿产勘查和项目工作形成的地质报告、测试数据以及与其相关的各类记录、文献、图书、档案、知识、数据和信息等。本文通过对当前地质学的发展现状及趋势进行概述，结合新时代新形势下的“工匠精神”的核心内涵，提出了以“工匠精神”为指导，以现代化信息技术为依托，不断挖掘地质资料的科学价值，开展地质资料的专业化数据库建设及集成化模型分析，为我国地质资料和数据的管理与服务不断向前发展提供科学依据。

地质资料；工匠精神；数据；信息

18世纪60年代，以机器取代人力，大规模工业化生产取代手工生产的第一次工业革命在英格兰发源，以满足人类社会对石油、煤炭、金属、非金属等资源能源的需求为标志的近代地质科学由此诞生，地质科学是近代科学知识体系重要的组成部分，被列为人类探求赖以生存的地球奥秘的基础性学科之一。地质学的科学使命就是深刻了解人类生存的地球，揭示地球形成和演化的自然规律，并将地质科学知识和技术为经济社会发展服务。20世纪40年代中叶，伴随着计算机问世和世界各国“信息高速公路”的建设，信息革命对人类社会产生了空前的影响。信息技术的不断发展更是催生了地质学各个分支学科的飞速发展，以信息存储和数据挖掘技术为驱动力，形成了数学地质学、天体地质学等交叉学科。21世纪初，随着云计算和大数据的高速发展，人类社会正由IT时代(信息技术时代)开始走向DT时代(数据技术时代)，这对社会和经济的发展提出了更多新的挑战，基础科学的发展也面临着极大的机遇和挑战，地质科学的研究技术和领域也不断拓展，地质学的研究方法和性质逐渐由定性分析向定量统计转变。数据，作为一种重要的基础性资源，已经被越来越多的学者称为信息时代的石油[1-2]，未来国与国之间的核心竞争将在很大程度上依赖将数据，特别是大数据转化为信息和知识的速度和能力。地质资料中海量的地质数据将成为未来地质学科学价值的表现载体，地质科学的研究也将更多的以这些数据为基础进行汇总、处理、解译和分析，地质学的研究内容也将由传统的区域研究转变为全球范围的统计分析和区域间的对比研究，反映某个地质分支学科整体进展、时间跨度更大、去除主观因素反映客观主体更强的数据或者客观地质学研究将越来越多[3-10]。

2011年5月，麦肯锡公司发布的《大数据：创新、竞争和生产力的下一个前沿领域》[11]指出，大数据已经渗透到了社会生活的各行各业，已经成为社会发展重要的生产因素，人类对大数据的利用将产生新的生产力增长和消费方式。2012年3月，美国奥巴马政府推出“大数据研究与发展战略计划”[12]，提出信息化时代的知识和创新的获取将极大程度的依赖大数据的收集、处理和分析手段，并从国家政策和制度层面规划了其大数据的发展。我国在2015年9月，由国务院印发了《促进大数据发展行动纲要》[13]，系统地部署了我国大数据发展的工作。在《促进大数据发展行动纲要》提出之后，2016年度“政府工作报告”中从改善产品和服务供给的角度首次提出了使用“工匠精神”促进产业升级[14]，深入推进信息化时代的“中国制造”，实施“智能制造”示范项目；2017年度“政府工作报告”再次提出提升“中国品牌”质量水平的保障措施是大力弘扬“工匠精神”[15]，厚植“工匠文化”，培育“中国工匠”，推动中国经济发展进入质量时代。本文通过对“工匠精神”的理解，探讨地质资料工作中基于“工匠精神”使用大数据相关技术对地质资料中的数据进行管理与利用，从而充分挖掘地质资料数据中的科学价值。

1 地质资料

1.1 地质资料的理解

地质资料是人类在探索地球的过程中，开展地质工作所形成的文字、图表、声像、样品等不同形式存在的地质信息和实物，是人类探索地球的事实描述和知识积累。计算机出现之前，地质资料基本上以图书、报告、文献和档案等实物的形式进行保管，随着计算机的不断应用，这些构成信息和知识的资料逐步变成了计算机可以加工和处理的数据信息。Chaim Zins[16-17]指出数据是在计算机使用过程中的记录或者编码中的记录，更广范围地应用于统计记录或证据档案，同时，数据也是信息和知识的原材料。所以，我们在研究地质资料的过程中，应该更多的关注地质资料中的数据及其承载的信息和知识。

《地质资料管理条例》(国务院令第349号)(2002)指出[18]，地质资料是指在地质工作中形成的文字、图表、声像、电磁介质等形式的原始地质资料、成果地质资料和岩矿芯、各类标本、光薄片、样品等实物地质资料。国务院曾在2015年[19]、2016年[20-21]和2017[22]年四次对《地质资料管理条例》进行修正，但是修正的内容重点在行政审批和行政许可，对于地质资料的基础定义仍沿用资料这个词，未能从地质数据的角度进行重新规划。美国2006年开展国家地质与地球物理数据保存计划时指出[23]，地质资料中的原始地质资料是数据，成果地质资料是信息，实物地质资料是实体[24]。这种分类适应了信息化时代社会和经济发展对资料的信息化需求，从实体、数据和信息三个层面给出了地质资料的分类方法，地质资料的科学知识挖掘和传播任务则由美国地质调查局具体承担。

因此，在地质资料的定义方面，我们应该从数据和信息方面重视地质资料的内涵，地质资料中的原始数据是最基础的资料，地质数据不仅描述着地球的组成、结构和构造等，更承载着深层次的关于地球本身产生和演化的知识和信息，最终延伸到探索外太空与地球类似的客体组成和性质，对于今后地质工作的开展和地质知识的挖掘有着决定性的意义。

1.2 地质资料的数据属性

地质资料中的数据包括所有通过客观仪器或设备得到的对于地球最原始的记录信息，这些数据作为对地球的原始客观描述，可以被认为是原始地质资料。原始的记录数据经过专业的人员进行定义、分类和处理之后才能被广泛的用户使用和研究，经过加工处理后形成了成果地质资料(编译信息)，以数据为载体，记载着人类认识地球和探索地球的知识积累和信息演化。此外，地质资料中还包括一类重要的实体样本，称为实物地质资料，实物地质资料除作为档案保管之外，样品经过科学测试和记录之后，变成了重要的原始和成果地质资料(数据)。因此，地质资料中除实体样本外，将以地质数据的形式保存下来，其中一部分是原始记录信息，具有极其重要的科学价值，另一部分是成果编译信息，具有一定的知识传播功能。

目前，我国国家保管的地质资料中，大致分为4类：①区域地质填图野外观测数据；②自然专题研究图件和报告；③与矿产资源分布与储量等信息相关的矿产勘查报告和钻孔数据；④石油勘探数据。地质资料的保管工作受到各种条件的制约，具备以下特点：物化探、水工环等各专业性的工作方法和手段形成的地质资料类型多种多样，在载体的形式和文件的格式上种类也十分繁多；航空遥感、区域地质填图、石油物探等技术方法形成的地质资料在储存容量上要求十分巨大；对某一地区或者样品的各种测量也会因为时间和仪器的变化而产生很大的差异；许多地质科研工作产生的数据和资料也会收到时间和技术的限制，形成的数据库或者数据集多数是个人或者小团队通过合作形成的，造成了地质资料的综合利用程度较低。以上地质资料在数据的特点上，具有类型种类多、储存体量大、处理速度快、变化能力强、价值密度低等多“V”特点[25]，并且使用的过程中会留存数字记录(digital trace)[26]。因此，地质资料中的数据可以作为一种大数据，并可通过大数据的手段、技术和方法进行处理与分析。

交通规划、医疗教育、经济发展、城市建设中的数据更多地涉及到人类生活，是一个开放的复杂巨系统，地质资料中的数据则相对较为封闭，它客观地记录了地球的原始状态和演化历史，人类社会干扰的因素相对较少。一个封闭的数据系统，不能完全按照开放数据进行动态更新、监测和预测等进行管理。但是，一个封闭的地质数据系统，将会为人类奠定认识地球的基石。美国能源部于1987年提出，1990年正式启动的人类基因组计划[27]，是一项规模宏大、跨国跨学科的科学探索工程，其宗旨是测定并破解组成人类染色体的基因密码，绘制出人类基因的图谱。基因组计划首次在分子层面为人类提供了一份生命“说明书”，推动了生命与医学科学的革命性进展，同时为全人类的健康带来了福音。基因组计划的核心就是对相对封闭的基因密码建立数据库，并对数据库进行分析和破译。地质数据对应的客体是地球，通过建立类似人类基因组计划的地质数据大计划，可以帮助人类在数据层面建立地球的“说明书”，推动地球科学的进展，并为人类的发展提供科学依据。

1.3 地质资料的科学价值

现代科学界，某一学科的科学资料特别是科学文献在多数时间内是呈现爆炸式增长的，资料发表之后，引用量却并没有想象中的那么高，甚至已经引用过的资料，在一段时间之后就会被新的资料所替代甚至淹没。科学注重的就是知识的不断创新，多数资料不能被重复引用或者再次利用，表明资料中的知识要么已经被新的思想和理念替代，要么就是已经成为了科学中无需证明的常识了。地质资料如何发挥其特有的价值，不被替代或者淹没将成为今后地质资料管理工作的重点。

在大数据时代，对于地质资料中原始数据的理解和分析，可以在短时间内被大量编译为新的成果、知识、常识等信息，但是这些信息的更新速度太快，专注于狭窄领域内的常规研究成果更有可能会被误判，造成信息垃圾。随着地质科学的不断发展，地质学家需要将发现的新现象和地质历史上相应的划时代成果及其思想进行对比，重新加以诠释才能从中得出对新现象的说明，进而产生新的知识和思想。因此，原始地质数据在未来将是地质科学进一步发展的灯塔和坐标，一切新的理论和发现都将建立在原始数据的积累和重大突破的基础上。在传统科学时期，人类通过对经典著作和文献中记录的现象和思想进行理解，发现新的理论。数据信息时代，人类地质科学新的发现和知识的积累将越来越依赖于原始数据的产生、储存、处理和分析，对于地球的理解和认识也会更多地建立在对原始数据的重新理解和诠释。

因此，通过客观仪器采集的地球最原始的记录数据将是地质资料科学价值的最重要载体，公众对原始数据的知悉权利和网络的共享功能也使得越来越多的社会公众参与到地质数据的重新理解和诠释中来，同时极大地促进地质数据的科学价值体现。

2 “工匠精神”

2.1 “工匠精神”的理解

2016年我国《政府工作报告》中提出，我国要鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神，增品种、提品质、创品牌[14]。“工匠精神”不仅体现了对产品精心打造、精工制作的理念和追求，更是要不断吸收最前沿的技术，创造出新成果。当今社会，各行各业在生产中热衷于追求即时利益或者短期效益，从而忽略了产品的品质灵魂，在长期的竞争中很难获得成功。而坚持“工匠精神”的行业，依靠执着的信念，不断改进和完善产品，最终通过高标准严要求历练之后，成为了众多用户的骄傲。无论成功与否，这个过程中的“工匠精神”是完完全全的享受，是脱俗的、也是正面积极的。概括起来，工匠精神就是追求卓越的创造精神、精益求精的品质精神和创建品牌的服务精神。

工匠曾经是一个和中国老百姓日常生活息息相关的职业，木匠、铜匠、铁匠、石匠等各类手工匠人用他们精湛的技艺服务传统的生活。随着时代的发展，一些与现代生活不相适应的老手艺、老工匠逐渐淡出日常生活，但工匠精神永不过时。工匠精神是一种专注、坚持和创新精神，其核心是不仅仅把工作当作赚钱的工具，而是树立起对职业的敬畏、对工作的坚持、对产品的专注、注重细节、追求完美和极致。

2.2 地质资料工作中的“工匠精神”

地质资料是地质工作者通过大量的体力和智力劳动取得的，凝结着工作人员在野外的艰苦踏勘和在室内的默默测量，是地质工作者辛苦工作的结晶。地质资料的管理工作首先要认识到地质资料的珍贵性，要用敬畏的心去整理、用坚持的态度去保管，用创新的精神去开发。

每一份地质资料都是珍贵的，地质资料工作者要怀有工匠之心，在态度上认真，在工作中仔细；地质资料也是专业性极强的，地质资料工作者要耐心琢磨，在专业上负责，在工作中坚持；地质资料同时具有极高的科学价值，地质资料工作者要精心摘录，做好数据的管理与利用。地质资料工作在传统意义上是枯燥的，工作人员面对着多样、量大、易变、烦乱的地质资料，需要有很大的耐心对这些资料进行收集、整理、分类、著录、编译和提供利用工作。地质资料工作的整个流程已经基本确定，粗放型保管、卡片式检索和到馆查阅已经与信息化时代生活渐渐不相符不匹配，逐步开始退出地质资料的管理与服务工作，不断转换为数字化、信息化、网络化的办公和管理。但是，地质资料工作仍然需要对资料进行耐心的整理，提升对资料信息细节的重视，对资料准确性和完整性的坚持，不断结合新的工作手段和技术方法开展资料管理与服务创新。

传统的地质资料管理工作中，“工匠精神”表现在资料检索卡片的精细制作、资料实体的细致摆放、资料信息的精准提供等方面；信息化时代，地质资料将以地质数据为主，“工匠精神”具体的表现就是在地质数据的管理与服务中使用的大数据采集、存储、管理、分析、洞察等技术和能力，通过信息技术和方法实现地质数据全面完整、细致无误、流程优化、及时高效的数据集成和信息挖掘。

3 “工匠精神”对地质资料工作的启示

工匠精神是一种专注、坚持和创新精神，信息化时代需要地质资料工作者对地质资料用专注的精神去管理，保证地质资料的准确性和客观性，同时要坚持不懈的对地质资料进行整理、编辑和分析，在地质资料的开发利用工作中，不断创新出新的方法和技术对地质资料进行流程化、专业化和科学化的管理和服务。“工匠精神”对地质资料工作启示，其核心是对地质资料工作形成一种荣誉感和自豪感，在工作中树立起对地质资料的珍惜、对日常繁杂工作的坚持、对资料编辑加工的专注、在地质资料服务产品开发中注重细节、追求完美和极致。

3.1 保障国家权益，重视原始数据

伴随着我国综合国力的增强，越来越多先进的测试仪器和观察调查技术被引入到了地质科学领域中，各种全球性国际地质研究计划中出现的中国地质学者越来越多，地质学界普遍建立了地球系统科学的新理念，地质科学也开始突破了传统“将今论古”和“逻辑实证”等的局限，运用了“系统论”、“信息论”、“耗散结构论”等现代科学认识方法和技术。“信息化”和“数字地球”将地质学长期积累的海量数据和地球信息系统及计算机技术等高新技术不断汇聚、融合与集成，极大地推进了地质学在基础理论和研究方法领域的创新。

我国地质工作者在长期从事地质工作的过程中，获取了大量具有重要价值的地球观察和测试原始数据，这些原始数据经过科学的组织和分析，以附件的形式发表在了各种各样的国际期刊论文，国际出版集团整理这些原始数据之后，纷纷建立起各自的知识数据库[28-29]，并且掌握了对数据的出版权和标准制定权。我国针对原始地质资料开展统一的汇交与管理工作始于2012年[30]，可以说，在之前很长一段时间内，地质资料的管理工作中忽略了对原始数据的汇交、积累和应用，很多在我国自行开展的地质工作得到的原始数据没有得到应有的重视，因此，在国际上对地质数据没有足够的发言权，很多标准和政策的制定上没有跟上国际的步伐。

因此，建议我国在今后的地质工作中，重点针对地质资料所涉及的原始数据开展集中的汇交与开发利用，在期刊论文的出版上要求科研论文发表应提供相关的原始数据；在资料的汇交中坚持规范原始数据的整理与审核；在信息的服务上保护原始数据的版权和所有人、开发者的权益。这样才能充分保障我国对本土地质数据的国家权益，更好地为地质工作和国民经济服务。

3.2 树立品牌意识，开展科学研究

大数据时代，地质工作中产生的地质数据是海量的，现代地质学的研究也不仅仅局限于某个地区或者某个专业的狭窄领域，更多的向数据集中处理和及时更新方向发展。地质科学渐渐成为智能化的地球系统科学，地质资料的大数据融合与集成逐渐变成各国对地质学科发展的共识，专业化的数据库建设和大范围的地质数据集成成为国家级和国际组织的发展战略中重要的工作之一[23,31-34]。在各国的地质数据融合发展中，美国国家科学基金会2011年启动了地球立方体(Earth-Cube)计划[33]，旨在通过发展社区引导网络基础设施整合、同化和解译整个地球科学信息和数据，结合不同学科的科学家们提供的数据集模拟地球的自然条件变化，预测地球生态系统会发生怎样的改变。同时，Earth-Cube结合相关的数据集创建出各类模型，用于预测或最小化灾变事件引发的危害。Earth-Cube不仅将引发地球科学研究方式变革，而且也将极大地促进地球科学知识的传播。英国地质调查局正在开展的三维地质学研究[35]，基于全尺度数字地图及北爱尔兰表层地质勘测图、地下、海域及勘测记录、地图以及等高线和等厚线图、现有的模型及地表数据、相关地球物理数据、专业分类及术语数据库等关键数据库，对地下地质构造进行三维模拟并动态可视化。基于三维地质学研究，英国地质调查局正在构建“英国国家地质模型(NGM)”[36]，旨在建立一整套精确的、多尺度的全英岩石及沉积物地下分布的地质空间模型，为决策者制定未来规划提供更为明晰可靠的信息支持。三维地质模型不仅将实现地质学专业信息的易解读性，而且将促进新知识的创造。国际原子能机构(IAEA)已经建立了全球地下水数据库[34]，通过近万条氚同位素测量的分析，为人类提供了地下水在起源和循环等方面的知识和信息，为世界各国在水资源的过渡开采、水污染和水资源供应等方面的提供政策支持和科研数据。

因此，建议我国在今后的地质资料管理与服务工作中，重点针对地质资料中的原始数据开展地球化学、大地构造、地震监测、矿物学、地下水资源和城市地质等专业性的地学数据集，在数据的基础上开展整合利用，创建有针对性的科学模型，建设有品牌效应的地质数据服务产品，为国民经济建设提供科学决策支持，为地质科学研究提供专题性数据和基础性模型。

3.3 利用信息技术，鼓励科技创新

随着信息技术的不断发展，数据的存储、整理、分析等都取得了飞速的发展，地质工作者已经可以通过计算机技术对海量的地质数据进行整合与分析，所以地质科研人员的工作重点不能集中在地质勘探等提供事实或数据上，应该更多的专注在数据的处理与利用上，为政府宏观决策和地质科学发展提供解决方案和知识积累。目前，世界各国和国际组织都在积极的构建大范围的地质数据集和数据库，作为新时代的地质工作者，应该努力掌握并充分利用先进的信息技术对地质数据进行科学化、专业化的处理与分析。

Nisi,et al.(2016)通过整合意大利托斯卡纳地区复杂的区域地下水数据库，结合相关的地质、水文、化学等科学数据[37]，研究了地下水在时间和空间上的演化、地下水化学组成变化的控制因素等，创新地发展了成分基准面(Compositional baseline facies)的概念，为政府高效管理地下水资源提供科学保管依据，同时也为地方政府地下水资源的管理提出了现实的补救策略。在地质历史上，元素和矿物的转变、演化和生命的出现是密切相关的，近年来，地质学家通过对元素和矿物建立完整的数据库和数据集，相继证明了矿物晶体化学和地球化学特征趋势，并阐明了矿物存在、发生和多样化的控制原理和机制[9]；科学家也通过材料科学、医学等科学技术，对元素和矿物的数据库进行分析和解译，提出未来人类社会发展中关键材料的替代及循环利用、疾病示踪和癌症诊断等科学建议[38-39]。

计算机技术开启了自纸质印刷之后又一次重大的信息革命，大数据技术颠覆了传统地球科学依靠经验和想法对地质现象的定性描述，地球科学正在向着实验方法和数据计算相结合的方式对地质现象进行定量化的计算和分析。地质科学中越来越多的分支学科开始建立各自的数据集和数据库[3-10,23,31-34,36]，在不断获取新的观测数据的同时，也正积极地开展与计算研究相结合的“大数据”计划。

4 结 论

1) 数据将成为未来国与国之间的核心国家竞争的新体现，特别是大数据转化为信息和知识的速度和能力。地质资料中海量的地质数据是地质学科学价值的表现载体，地质科学的研究也将更多的以这些数据为基础进行汇总、处理、解译和分析工作。地质资料中的数据特别是通过客观仪器采集的地球最原始的记录数据将是地质资料科学价值的最重要载体，越来越多的社会公众将会通过网络参与到地质数据的重新理解和诠释中来，极大地促进地质数据的科学价值体现。

2) “工匠精神”是一种敬业、精益、专注、创新的精神，地质资料工作者对地质资料保存与管理的专注、对地质资料整理和编辑的坚持、对地质资料开发和利用的创新就是“工匠精神”在地质资料工作中的具体表现。地质资料工作者要时刻保持着荣誉感和自豪感，在工作中树立起对地质资料的珍惜、对日常工作的坚持、对资料编辑加工的专注、在地质资料服务产品开发中注重细节、追求完美和极致。

3) 地质资料工作在地质工作中具有极其重要的地位，在资料的汇交中，要坚持原始数据整理的规范性和审核的科学性；在行业期刊的管理中，要重视论文中原始数据的收集与整理，建立原始数据知识库；在信息的服务上，要保护数据提供者的版权或所有权和数据开发者的权益。只有重视地质资料中的数据，才能在大数据时代掌握对数据的出版权和标准制定权，进而在地质数据的标准和政策制定上具有一定的发言权，保障国家对地质数据的国家权益，更好的为地质工作和国民经济服务。

4) 地质数据，特别是原始地质记录数据，是一个封闭的数据系统。地质资料工作在不断获取新的观测数据的同时，也要积极地开展与计算研究相结合的“大数据”计划，开展地球化学、大地构造、地震监测、矿物学、地下水资源和城市地质等专业性的地学数据集，对地质数据进行科学化、专业化的处理与分析，创建有针对性的科学模型，建设有品牌效应的地质数据服务产品，为国民经济建设提供科学决策支持，为地质科学研究提供专题性数据和基础性模型。

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