大数据时代矿产资源储量动态监管关键技术探究

王桂春 刘建东 佘继红 丁亮 杨庆峰

1.江苏省地质勘查技术院；2.江苏省地矿勘查技术有限公司；3. 江苏省国土资源信息中心

大数据作为新一代信息技术的重要组成部分，其本身技术创新和广泛应用场景的优势，促成大数据技术与各传统领域的深度融合、发展。矿产资源储量管理是矿产资源行政管理的重要组成部分，矿产资源的储量和开发利用规模直接影响着国民经济的发展。本文重点阐述矿产资源动态监管关键技术研究，借助大数据技术支撑，旨在提出解决矿产资源管理信息化建设存在的信息孤岛、系统孤岛和领域孤岛的问题，以及提升矿产资源管理工作效率和数字化水平。

矿产资源是不可再生资源，矿产资源的保护和开发已成为自然资源管理部门关注的焦点。随着科学技术的进步和业务管理模式创新发展，矿产资源管理手段逐步从粗放到精细、从分散到集中、从开环到闭环、从静态到动态的方式转变。矿产资源储量资料的产生具有阶段性、分散性（由不能生产单位提供），矿产资源储量空间数据复杂性，以及传统矿产资源储量业务管理和服务模式，导致实际应用管理过程中数据质量不高、服务不精准、管理不高效，难以满足现代矿产资源系统化、规范化管理的需要。信息技术的不断创新发展，借助以大数据、云计算等新一代信息技术的有力支撑，将有效解决目前存在的突出问题，对矿产资源管理的数字化转型和社会化服务有着重要的意义。

1 大数据技术融合支撑

1.1 大数据技术内涵

（1）大数据认识。集合IT行业专业数据就是大数据技术。要想让大数据具备优化流程能力、洞察发现力、较强决策力，必须通过应用先进处理模式，使其成为信息资产，具有多样形式、较高增长率，其特点主要包括低价值密度、高速、多样、真实[1]。

（2）数据规模不可预见。数据量由TB级升至PB级，并仍在持续爆炸式增长，根据WinterCorp的调查显示，最大的数据仓库中的数据量，每两年增加3倍（年均增长率为173%)，其增长速度远超摩尔定律增长速度[2]。

（3）分析需求剧增。由常规分析转向深度分析(Deep Analytics)，数据分析日益成为企业利润必不可少的支撑点。根据TDWI对大数据分析的报告，企业已经不满足于对现有数据的分析和监测，而是更期望能对未来趋势有更多的分析和预测，以增强企业竞争力[2]。

（4）大数据融合支撑作用凸显。随着信息化作用的广泛认可，社会各界对信息化应用和服务的质量要求不断提升，传统领域在“数据集聚、数据共享、业务和管理协同、价值再生、能力再造”等方面的信息技术支撑能力不足日益凸显。大数据以大数据、云计算等为代表的新一代信息技术的飞跃式发展，大数据技术在海量数据管理、数据价值深度挖掘和应用场景全匹配等方面的技术支撑作用优势明显，大数据与传统领域的深度融合已成趋势。

1.2 储量业务管理数据组成

基于国土资源业务管理特点，储量综合数据库必须按照统一集中的模式建设，将各类国土资源数据整合，以统一的接口形式，为省-市-县三级政务协同平台和各业务应用系统提供服务，为各级国土管理部门的行政审批和决策支持提供数据支持。基于以上综合考虑，储量数据包括基础地理数据、基础地质数据、储量登记数据、储量年报数据、储量现状调查数据、矿业权数据、储量统计数据、文件数据和其他数据共9大类数据。

1.3 基于大数据技术架构

储量业务管理数据来源于省、市、县三级自然资源主管部门，数据管理模式、数据存储格式、数据分类均存在一定差异，为高效、有效管理多源异构数据服务自然资源储量业务管理，结合当前大数据技术普及应用趋势，运用融合大数据技术手段解决了如下数据管理难题：（1）打破信息孤岛，助力多系统协同驱动，实现一张图管矿；（2）以大数据管理技术手段，构建矿产资源储量开发利用现状数据与综合数据库整合共享机制，摸清矿产资源家底；（3）基于大数据服务组件，研制资源储量动态监管平台，解决矿产资源管理中存在的业务无闭环、数据难获取、时效性滞后、协同性低等问题，提升行业管理水平。

整体采用基于大数据技术组件核心数据服务层，构建矿产资源储量动态监管平台，总体技术架构如图1所示。

图1 总体技术架构Fig.1 Overall technical architecture

2 关键技术研究和业务管理创新

2.1 矿产资源储量数据库体系研究

围绕破解矿产资源管理信息化建设存在的信息孤岛[3]、系统孤岛和领域孤岛的问题，需要研究制定符合处室业务管理数据规范，编制《江苏省矿产资源储量综合数据库规范》，将标准化机制引入矿产资源管理信息化建设全过程，全面统一数据标准及平台建设各项基本要素。提出基于地质知识的多源数据融合方法，建立了异构地学数据转换成同构地学空间数据模型的映射关系，实现矿产资源储量统计库、空间库和登记库“三库”合一，形成了矿产资源储量一张图基本框架，构建数据动态更新和共享的技术体系，实时掌握江苏矿产资源家底和动态变化情况。

矿产资源管理的数据基础主要是矿产资源统计库、空间库和登记库等。统计库是对每年度矿产资源储量登记、矿山企业开发利用统计等储量变化及开发利用数据进行统计汇总的结果数据。空间库以矿区储量计算边界（矿体边界水平投影）为主要载体，反映我省矿产资源的空间分布情况，其数据由自然资源管理部门对矿区矿山空间信息进行及时调整完善，采用的是北京54坐标系。登记库是矿产资源管理工作的基础，包括了资源储量登记和矿业权登记。储量登记库包括了矿产资源查明、占用、残留和压覆等储量登记数据，矿业权登记包括了探矿权登记和采矿权登记，这些数据主要来源于勘查单位、矿山企业和建设单位等向国土资源管理部门提交的申请材料。随着江苏矿产资源利用现状调查工作的开展，核查成果数据通过“两库衔接”的方式也逐步整合到储量统计库中。

本项研究成果突出体现在：

（1）研究、编制矿产资源储量综合数据库规范性文件，按照统一要求、统一标准、统一空间参考解决数据融合基础问题，建立了异构数据同构转化空间数据模型的映射关系。

（2）构建基于地质知识的多源数据融合方法，实现对多源矿产资源储量数据在位置、属性和对应关系方面的有机统一，完整实现了矿产资源储量统计库、空间库和登记库“三库”合一的矿产资源储量综合数据库。

（3）基于省市县三级应用体系，研发综合数据库管理平台，实现对多源、异构、多尺度、多维度矿产资源储量数据的集成化管理，保障矿产资源储量业务和管理数据的规范性、完整性和现实性。

2.2 矿产资源储量动态监督管理研究

建立江苏矿产资源“全业务、全流程、全节点、全区域”服务与监管模式，基于“业务模型驱动、信息多维驱动、流程作业驱动”设计理念，研制了矿产资源动态监管平台，构建了资源储量登记、资源储量年报管理、建设项目压覆重要矿产资源审批、矿产资源补偿费收缴等一系列业务支撑系统，高效支撑矿产资源管理部门和矿山企业在线申请及审批，以矿产资源“不见面审批”为抓手，推进“放管服”改革。

研究分析传统技术条件下储量动态监管面临的难题，基于矿产资源储量综合数据库构建了矿产资源储量动态监管平台，与省市县三级政务管理平台和一张图核心数据库无缝集成，实现对全省矿产资源管理业务的一体化管理，对全省矿产资源进行全生命周期监管，同时实现了对综合数据库有效的数据更新，保证了全省矿产资源储量数据的准确性、完整性和时效性。平台立足矿产资源储量管理服务实际，集“登记、审批、监管”子模块三位一体，具备一张图开采监管、储量监测、储量登记、年报汇交、压矿预审、统计分析等6大功能。平台具有较强扩展性，可根据实际需要，延伸建立储量综合数据库及新增业务功能，自适应矿产资源储量管理工作的业务需求。

本项研究成果突出体现在：

（1）通过业务重构规范矿产资源储量动态监管工作。借助联网审批，优化了审批流程、压缩了审批时间、共享了审批信息。联网审批明确了行政审批受理要件，前置检查条件明确了行政审批受理条件，平台明确了行政审批流程，多管齐下，切实做到了矿产资源全业务“规范化办理”。

（2）利用全流程化驱动使矿产资源行政审批更加“阳光透明”。矿产资源行政审批过程均通过全流程驱动在网上运行，纪检、监察等相关部门可随时查阅业务处理过程和结果，业务办理进展可在线实时获取，实现了阳光矿政，做到了矿产资源行政审批的全流程、全节点“透明办理”。

（3）借助省市县三级一体化手段提高了全区域矿产资源审批效率，有效支撑了我省矿产资源管理“简政放权”及“不见面审批”工作。采用三级联网电子审批前的压覆矿产审批，大大缩短了审批时长。

（4）用信息化手段为服务对象创造了效益，促进了我省“3+1”区域性压矿调查工作的“全域覆盖”。实行三级联网电子审批，矿山企业只需至县级自然资源主要管理部门申报资料，后续过程均在网上运行，实现了“让信息多走路,让当事人少跑腿”。

2.3 矿山三维模型和储量动态计算研究

针对矿山动态准确计算矿产资源储量变化的问题，系统化提出了基于矿体三维模型的储量动态监管技术方法，研制一套三维矿体模型局部动态重构与储量动态计算方法，开发三维可视化储量动态计算辅助系统，高效实现矿山勘探或开采阶段对矿产资源储量的动态实时计算，拓展了我省矿产资源服务与监管的空间维度，增强了动态监管辅助决策的能力。

通过对金属矿山动态三维地质建模技术、矿石品位的空间插值技术、金属矿山储量计算技术的研究，提出了基于矿产资源多源数据耦合建模方法，建立金属矿山储量动态管理数据模型和储量动态计算方法，开发矿产资源储量动态监管平台三维可视化储量动态计算辅助系统。

本项研究成果突出体现在：

（1）建立“先面后体”的混合矿体建模方案。通过对模型局部重构，实现模型光滑、精细。将“正投影转换法”应用矿体面模型的剖分，解决三维空间中射线与三角面片相交问题。这种混合建模方案拥有快速建模和高效储量计算的优势。

（2）形成三维矿体模型局部动态重构与储量动态计算方法。在储量动态计算有助于在矿山勘探或开采阶段进行储量实时计算，便于对矿产资源储量的动态监管。

（3）基于大数据技术和开发模式。开发三维可视化储量计算模块，实现了对矿产资源储量大数据量动态、高效计算和平滑展示。

3 结论

新形势下，按照自然资源管理的新要求，立足解决矿产资源管理中业务关系复杂化、数据量大、信息碎片化严重等问题，以构建矿产资源储量综合数据库和动态监管平台支撑矿产资源服务与监管为核心，以“标准化、数据化、平台化”为目标，在全国率先提出了矿产资源“三库”合一理念，利用大数据技术建立矿产资源数据采集、清洗、整合和更新模式，全面掌握我省矿产资源数据家底，有力、精准支撑我省矿产资源管理“简政放权”及“不见面审批”工作，也为全面提升矿产资源服务与监管水平提供了一种新思路。

引用

[1]姜庆梅.大数据技术支撑融合媒体建设思考分析[J].中国传媒科技,2022(3):62-64.

[2]王珊,王会举,覃雄派,等.架构大数据:挑战、现状与展望[J].计算机学报,2011,34(10):1741-1752.

[3]杨庆峰,杨雪松,何育枫,等.江苏省矿产资源储量综合数据库设计与实现[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2017(10):180-181.