二连盆地铀资源多元信息数据库构建及服务发布

李晓翠， 朱鹏飞， 孔维豪， 刘琳莹， 刘武生

（核工业北京地质研究院 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室， 北京 100029）

砂岩型铀矿在我国铀矿资源中占有重要地位。 因其具有大矿量、 低成本、 开采污染小的特点， 近年来成为我国主攻的铀矿勘查类型， 根据全国铀矿资源潜力评价的成果，砂岩型铀矿资源量占全国预测铀矿资源总量的三分之一以上， 居四大类型铀矿之首。 自20 世纪90 年代以来， 我国在北方中新生代沉积盆地寻找可地浸砂岩型铀矿取得了一系列重大突破［1-8］。

二连盆地作为我国北方重要的砂岩型铀矿产铀基地， 具有巨大的找矿潜力， 其铀矿地质工作始于20 世纪80 年代， 相继落实了一批铀矿床， 发现了一批铀矿产地， 铀矿勘查和研究取得了重大进展。 通过大量找矿实践和研究， 积累了涵盖地质、 物探、 化探、遥感、 水文、 钻探、 测绘等学科领域的科研数据 和 成 果［1，4，6，9-12］。 然而， 这些数据多来自于不同渠道的项目， 往往散布在不同单位。目前的使用方式主要是通过资料馆进行成果资料借阅， 而项目中间过程数据主要通过项目组之间的数据拷贝， 缺乏共享机制， 数据、专家知识及计算资源处于孤岛应用状态， 数据利用效率低。 基于此， 初步构建了二连盆地铀资源多元信息数据库， 依托铀矿地质云平台应用示范系统 （简称 “铀矿地质云平台”）， 进行数据库的服务发布， 以期实现地质矿产信息管理的规范化、 网络化和云化，支持地质矿产信息共享服务和协同工作， 助推二连基地全面数字化、 信息化和智能化工作模式的发展， 为全面推动核工业系统地质信息化进程， 转变地质业务工作模式， 提供一定的借鉴意义和技术积累。

1 二连盆地铀资源多元信息数据库

二连盆地所积累的资料繁多， 大致包括石油、 煤田、 水文、 铀矿等部门的资料， 结合工作实际， 构建了二连盆地铀资源多元信息数据库。 该数据库主要由钻孔数据库、 图件数据库、 文档数据库及元数据库等构成（表 1）。

钻孔数据库： 钻孔资料是地质调查、 资源评价最重要的原始成果， 是直接反映勘查地区深部地质信息的第一手资料， 属于岩心不可缺少的属性说明， 是成果地质资料中主要来源的基础性资料［13-14］。 利用钻孔资料数据库将分散于各报告中的钻孔资料单独整理形成钻孔数据库， 主要包括钻孔基本信息表、钻孔方位测量表、 综合编录表、 测井记录表和矿化信息表等。

表1 二连盆地铀资源多元信息数据库基本构成Table 1 Basic composition of the multi information database of uranium resources in Erlian Basin

图件数据库： 二连盆地现存的电子图件主要包括矢量数据 （MapGIS、 ArcGIS shp、AutoCAD dwg 格式等） 和栅格数据 （jpg、 bmp等图片， 遥感卫星影像等）， 在图件数据库建设中， 主要按专业类别进行存储， 主要包括区域地质图、 地球物理图、 地球化学图、 放射性图、 遥感图和水工环地质图等。

文档数据库： 文档数据库建设需将各类原始资料转换为 pdf、 kdh、 doc、 excel 等常用文字处理格式， 按资料所属类别进行存储。文档所属类别主要包括报告、 原始地质资料、文献和技术标准等。

元数据库： 主要包括钻孔、 图件、 文档及其他相关资料元数据， 在建立的铀矿地质云平台中， 元数据库作为结构型数据库保存在传统的关系数据库中， 用户可以通过元数据信息快速查询到相关的数据， 而具体的钻孔、 图件、 报告、 原始数据、 文献、 技术标准等则分布式存储在铀矿地质云平台中。

2 铀矿地质云平台

为实现数据库的服务发布， 需要依托铀矿地质云平台。 该平台实现了集成管理、 可视化表达、 查询检索、 专题图制作、 统计分析、 历史数据管理、 元数据管理和安全管理等方面的功能， 是 “快速存储、 方便查询、灵活调用、 共享发布、 动态更新、 分析应用”的数据资源管理和服务共享平台， 初步实现对铀矿勘查、 预测等多元信息数据的管理、共享的目标。

2.1 铀矿地质云平台架构

紧密围绕铀矿地质勘查业务需求， 在统筹规划、 统一设计的原则指导下， 铀矿地质云平台的建设充分利用云平台、 分布式计算、地理信息系统等综合技术优势， 采用 “分布式数据中心、 一站式服务门户” 模式， 实现“数据分而自治， 主数据中心统筹管理” 分布式数据共享应用。 铀矿地质云平台整体架构由基础设施层、 数据服务层、 平台服务层与应用服务层组成（图 1）。 基础设施层（IaaS）以华为公司的FusionSphere 为依托， 负责对物理资源和虚拟化资源的统一管理和调度， 提供勘查业务的数据捕获、 传输和存储等基础保障条件； 数据服务层（DaaS）构建物理上的分布式 “主-分中心”， 逻辑上工作库、 成果库、共享库的管理办法， 实施对铀矿勘查的地、物、 化、 遥等多源数据组织关联与综合管理；平台服务层（PaaS）构建基于开源技术的地质信息云服务建设、 云平台运维管理、 统一服务门户等内容， 提供产研协同工作的虚拟化平台， 共享基础设施、 数据资源； 应用服务层（SaaS）依托平台的支撑能力， 直接对应于所有具体的铀矿数字勘查应用业务系统。

2.2 铀矿地质云平台应用

铀矿地质云平台采用灵活的布局方式，可布设在中国铀业有限公司本部或成员单位。中国铀业有限公司本部及成员单位间可通过平台的综合数据库管理系统实现本地数据库与平台的对接， 利用平台的门户系统快速查询检索相关数据。 此外， 通过该平台还可实现同一单位内的数据有效管理， 降低存储成本和高冗余度， 提高共享性与安全性； 不同单位之间、 不同地域之间在允许范围内可实现数据资源共享和应用服务。 从长远看， 将逐步实现资源的整合、 发现及统一管理， 实现铀矿地质信息高效共享和精准服务。

2.3 用户访问控制机制

铀矿地质云平台向各单位提供数据服务是有一定范围的。 因此， 需要识别和解决数据的访问权限问题。 根据不同的数据服务需求， 铀矿地质云平台的用户划分为普通业务用户、 业务数据维护用户、 数据中心管理用户三个类型。

图1 铀矿地质云平台整体架构Fig. 1 Overall structure of uranium geological cloud platform

普通业务用户主要包括中国铀业有限公司总部及成员单位和数据分中心的业务部门领导、 档案管理人员、 应用服务人员和项目组外技术人员等； 业务数据维护用户主要包括中国铀业有限公司总部及成员单位开展铀矿地质勘查或研究任务过程中的项目负责人和数据分中心的数据负责人、 质量检查人员等； 数据中心管理用户主要包括铀矿地质云平台主中心的公共数据维护人员、 平台运维人员。 各类用户需要在授权范围内执行相应的数据操作、 维护及服务功能。

2.4 数据安全保密管理

对于二连盆地铀矿资源多元信息数据库中的涉密数据， 其数据的保存和使用需遵循国家相关保密管理规定， 不在此平台中存储。数据库中涉及的敏感业务数据都必须经过减项和加密处理， 提取出可公开、 共享的部分才能存储在元数据库中； 在数据库的服务发布过程中， 该部分数据仅仅提供相应元数据的查询检索功能， 有效保护相关数据， 合理开发利用。

2.5 铀矿地质云平台运维管理

铀矿地质云平台采用 “分布式数据中心、一站式服务门户” 的模式构建， 根据垂直细分业务类型、 组织机构、 地理位置等因素，设计构建 “主-分中心” 相结合的数据中心，实现铀矿地质资料物理上的分布式存储和逻辑上的集中管理。 按照 “谁生产、 谁管理、谁更新、 谁维护” 的原则， 建立分布式、 开放式的数据更新维护模式， 确保各单位、 各专业的信息资源数据的持续更新与维护。 同时， 针对三类不同用户， 可定期开展研讨会，针对实际使用过程中存在的问题及改进建议进行探讨， 从而不断完善系统， 保证数据产品持续、 稳定、 高效地输出利用， 最大限度地盘活、 用活各类数据， 逐步形成规模化和权威有效的铀矿地质信息服务窗口。

3 数据服务发布

二连盆地铀资源多元信息数据库的服务发布， 是将用户的本地数据资源， 以服务的形式发布到平台中， 可对平台用户提供使用。本数据库服务发布依托平台为铀矿地质云平台， 通过该平台的门户系统相关功能模块，可实现的数据库信息服务包括但不限于数据查询检索、 数据浏览、 数据上传、 数据下载、数据共享和数据更新维护等。

数据查询检索： 实现数据毫秒级快速检索查询， 精确定位。

数据浏览： 实现元数据、 数据集的在线浏览， 可浏览数据的信息和快视图。

数据上传： 用户可以将本地数据上传至云端。

数据下载： 用户可根据权限进行数据的下载。

数据共享： 用户可以根据权限将数据共享给部门/单位内部或到其他部门/单位。

数据更新维护： 数据模型与数据的定期、不定期的动态更新维护。

3.1 数据服务发布流程

图2 数据服务发布流程图Fig. 2 Flow chart of data service publication

以数据源为起点， 数据使用为终点， 二连盆地铀矿资源多元信息数据库服务发布流程如图2 所示。 选择所要发布的数据资源，通过服务注册， 填写数据服务发布的基本信息， 依托铀矿地质云平台进行数据服务共享发布， 用户根据铀矿勘查工作需求， 可通过申请的方式主动拉取数据， 也可通过订阅的方式自动获取所需数据， 实现提供一次订阅，主动推送获取数据的服务， 帮助数据使用者定期获取所关注的主题数据。

3.2 钻孔数据服务

通过钻孔数据服务， 可在线浏览钻孔相关信息， 用户可查看钻孔基本信息、 钻孔方位测量信息、 综合编录信息、 测井记录信息和矿化信息等， 并实现钻孔按所选钻孔种类等信息将该类钻孔叠加显示在底图上。 钻孔数据服务功能同时提供基于空间位置和属性信息的查询， 通过钻孔基本信息查询检索功能， 用户可以通过在地理底图上划出矩形等空间范围或通过输入搜索条件， 查询出此空间范围内或该条件下相应的钻孔基本信息（如钻孔号、 位置）列表， 同时在底图上显示查询结果空间位置。

3.3 图件数据服务

通过图件数据在线服务功能， 用户可以在统一的基础地理范围内， 在线浏览平台提供的区域地质、 地球物理、 地球化学、 放射性、 遥感、 水文地质和工程地质等专业图件，同时提供用户图件服务调用功能。

图件数据服务列表显示本平台所有已发布的地图服务， 用户可通过关键字和图件分类搜索所需地图服务。 服务列表可按名次、发布时间、 浏览次数等进行排序。

3.4 文档数据服务

根据用户的不同权限实现资料正文、 附件和附图在线全文阅读与下载。 平台管理员上传相应文档， 系统自动生成可在线阅读的文档。 授权用户可在线浏览资料正文， 同时可收藏感兴趣的在线资料， 可下载相应资料正文。

3.5 元数据服务

元数据服务提供钻孔、 图件、 文档及其他相关资料的元数据发布、 查询检索和在线浏览等功能， 元数据是对钻孔、 图件、 文档及其他相关资料数据特征的概括和抽象， 通过该功能便于用户了解数据特征和相关资源的描述性信息， 快速、 便捷地获取自己需要的数据资料信息。

3.6 数据服务发布效果

按照数据服务发布流程， 对二连盆地铀资源文档数据库中参考文献进行了服务发布（图 3）。 用户通过上传相应文档并进行服务发布， 系统自动生成可在线阅读的文档， 授权用户实现在线全文阅读与下载（图 4）。

图3 二连盆地铀资源文档数据服务发布图Fig. 3 Interface of document data service publication of uranium resources in Erlian Basin

4 结语

通过资料收集、 综合研究、 调研咨询、需求分析等， 历经两年初步构建了二连盆地铀资源多元信息数据库。 在此基础上， 依托铀矿地质云平台， 探索了数据库的服务发布技术， 实现了数据与服务共享， 便于科研管理与生产人员进行检索、 查询、 数据分析、信息提取和成图等， 同时解决了大量数据的重复采集和处理的问题， 节省了宝贵的人力和物力资源， 进而为二连盆地的铀矿地质科研生产提供数据支撑， 为全面推动核工业系统地质信息化进程， 转变地质业务工作模式，提高工作效率， 提供一定的借鉴意义和技术积累。