黄石市城区地质资料信息服务集群化试点工作的初步探索

刘忠明，韩培光，李 红，姚 燕，王 英，余石琴

（湖北省地质科学研究所，湖北，武汉， 430034）

黄石市城区地质资料信息服务集群化试点工作的初步探索

刘忠明，韩培光，李 红，姚 燕，王 英，余石琴

（湖北省地质科学研究所，湖北，武汉， 430034）

黄石市是一个典型的矿业城市，矿业经济活跃。实现黄石市城区地质资料信息服务集群化，将提升地质资料服务水平和服务质量，为城市建设和城市发展提供可视化技术支撑。为了制定地质资料信息服务集群化技术标准，总结工作经验和集群化模式，本文从集群化工作过程出发，探讨了黄石市城区地质资料信息服务集群化的技术路线、技术方法，初步实现了对地质资料、地质数据、图形、模型的有效管理。地质资料信息服务集群化和产业化工作是一项长期的、系统的复杂工程，需要不断地进行试点探索和研究。

地质资料；信息服务；集群化；黄石市

加强地质资料深度开发，提升地质资料信息服务水平，是当今和今后地质资料管理的一项重要的工作。2006年国务院在 《关于加强地质工作的决定》中明确要求："建立健全地质资料信息共享和社会化服务体系，加快利用现代信息技术，建设国家地质资料数据中心和全球矿产资源勘查开发投资环境信息服务系统"。

2009年1月15日徐绍史部长在全国国土资源厅（局）长会议上又明确提出了"推进地质资料信息服务集群化和产业化工作"的要求。自2009年6月以来，国土资源部积极推进地质资料信息服务集群化和产业化工作，先后召开了多次会议。上海模式已经得到了国土资源部的充分肯定[1]。2010年国土资源部印发了《推进地质资料信息服务集群化产业化工作方案》的通知（国土资发[2010]113号），进一步推进了地质资料信息服务集群化产业化工作。目前国土资源部已将地质资料信息服务集群化和产业化工作纳入十二五规划的重要工作内容之一。

黄石市是一个矿业城市，已被国家正式列为资源枯竭型城市。古代有铜绿山，近代有黄石港，现代有黄石市，三者是矿业发展史上的典型缩影[2-7]。黄石市被国土资源部列为地质资料信息服务集群化和产业化试点工作城市之一。项目组在地质资料信息服务集群化方面作了大量的尝试。

1 地质资料信息服务集群化的意义及其内涵

长期以来，矿业城市地质资料分散、综合研究程度不够、数字化信息化程度不高，严重制约了地质资料服务水平、服务质量和服务效益。矿业城市地质资料信息服务集群化就是将某一区域所有的地质资料集中起来，在统一的平台下进行管理和开发，形成地质资料信息服务产业链。城市地质资料的社会化服务工作是我国加强地质资料管理工作的重要组成部分,是建设国家地质资料数据中心的重要分支和构成基础,体现了《国务院关于加强地质工作决定》的精神[8]。黄石市城区地质资料信息服务集群化和产业化试点工作，最终目的是要建立黄石市地质资料数据中心，充分挖掘地质资料及其信息的潜在经济价值。矿业城市地质资料信息服务集群化是产业化之基础，对于创新服务机制、提高服务水平和服务质量具有十分重要的意义。

通过矿业城市地质资料信息服务集群化产业化试点工作，有利于探索地质资料信息服务工作方法、技术路线，初步建立一套技术标准体系，建立一支地质资料信息服务集群化产业化队伍，为全国大规模开展矿业城市地质资料信息服务集群化产业化提供借鉴和支持。

地质资料信息服务集群化和产业化是“数字地质”的一个过程，是“数字地球”的重要组成部分，其最终目的是要建立和完善数字地质资料馆（地质资料数据中心）。十二五期间，我国将加快国家级、省级和专业地质资料数据中心为主体的网络服务与信息共享体系建设，建立健全原始资料、实物资料和成果资料数据库，实现对地质资料、数据、图形、模型的有效管理与开发。随着地质资料信息服务集群化和产业化的技术不断成熟，地质制图将变成地质数字成图。

城市地质资料信息服务集群化和产业化的一个重要目的就是为城市建设提供高质量的地质资料信息服务。将城市地质钻孔全部或者大部分反映在地质三维模型中，地下地质体结构、地下空间结构则一目了然，为城市规划和城市建设提供了一双透视的“眼睛”，大大节约城市勘探投资，缩短建设周期，促进城市建设又好又快地发展。

随着地质资料信息服务集群化产业化试点工作的不断推进，集群化的涵义在不断地丰富和完善。

姚华军等[9-10]指出，地质资料信息服务集群化，就是通过构建共享机制搭建共享平台，汇集、整理、挖掘地质资料信息产品，延伸产品链、提高服务集中度、提高服务规模效益的过程。张志业、卓文飞等将档案文献信息集群分解为系统、资源、技术和服务的统一集成[11-12]。王永生、高兵[13-14]认为，地质资料信息服务集群化属于信息产业中信息服务业的重要组成部分，强调从地质勘查、资料汇交、资料开发、信息服务四个方面进行集成。朱卫红等[15]强调地质资料档案信息、地质数据库、地质图、（针对不同应用行业部门）专项服务产品的集成。郑晓光则强调对馆藏地质资料的分类、统计、编研，集成不同类型的产品[16]。

根据国土资发 [2010]113号文件精神的理解，地质资料信息服务集群化，就是将同类功能的地质资料通过信息化技术开发有机整合在一起，形成相应完整的信息产品，即将地质资料所反映的信息按内在联系或地质规律加工而成的信息产品，且可提供服务利用的信息集合体。

黄石市城区地质资料信息服务集群化和产业化试点工作已进行了两年，在国土资源部的统一部署下，在湖北省国土资源厅的指导下，项目组对集群化有了较为深刻的理解。

地质资料信息服务集群化是将同类功能的地质资料通过信息化技术开发有机地整合在一起、从而形成可提供服务利用的信息集合体的一个过程，即是对某一区域已形成的地质资料进行全面系统的收集和汇交，在地质资料分类和地质数据分类的基础上，按照一定的技术标准、规范将分布式多层次的海量数据进行整理和标准化，建立高度集中、相互关联的不同类型数据库，在同一软件平台下，实现对地质资料、数据、图形、模型的有效管理和分析评价的一个过程。

2 黄石市城区地质资料信息服务集群化的现状和存在问题

2009年下半年，湖北省国土资源厅、黄石市人民政府成立了项目领导小组，湖北省地质科学研究所和黄石市国土资源局成立了项目工作组，结合湖北省黄石市地质资料信息化建设现状，分为资料收集与整理小组、数据标准化和录入小组、数据库管理及软件平台应用小组。项目组落实技术人员17人，人人分工明确。项目组完成了项目工作方案，并报国土资源部批复。完成了项目工作设计。

2010年，项目组选择了软件平台，组装了8个工作节点，开展大规模收集黄石市城区地质资料和地质资料目录。初步对黄石市城区地质资料和地质数据进行了分类。对纸质地质资料进行了扫描，提出了试点数据库的数据，初步实现了黄石市城区地质三维可视化，提交了年度工作报告。

2011年上半年，进一步对黄石市城区地质资料和地质数据进行了分类。在继续收集地质资料和地质资料目录的基础上，增加了试点数据库的建设。进一步清理和完善了地质资料目录、地质资料。补充、完善了工作流程和工作方法。增加了钻孔数据录入工作量。

两年来，项目组完成了项目年度工作目标和工作任务。主要工作量如下：调查地质资料单位50家，收集地质资料目录7800档，收集地质资料655档，整理地质资料60份，录入地质钻孔1500组数据、采空区3个、地球物理数据3443点、地球化学数据1359点、灾害地质数据100处、水文地质数据25点、矿产资源数据库46处、矿业权数据66处、储量数据38处，拼接遥感图（1：500）25幅，地质资料扫描8000页，数字化地质图210张，建立试点数据库20多种。

两年来，项目组取得了以下成果和认识：第一，经过反复的试验，初步探索出了一套工作流程和技术方法。第二，加大了地质资料和地质资料目录收集、整理、扫描力度，初步实现了地质资料的有效管理。第三，对地质资料和地质数据进行了分类。第四，建立了试点数据库。第五，初步实现了黄石市城区部分地区地质三维可视化。第六，初步实现了黄石市城区灾害地质（环境地质）查询管理。第七，初步实现了数字化地质图的有效管理。第八，进行了阶段性系统总结，提交了阶段性成果。提交了《地质资料信息服务集群化产业化试点研究 （湖北）2010年度报告》、《地质资料信息服务集群化产业化试点研究（湖北）技术规范和技术标准（初稿）》和起草了《矿业城市三维可视化城市地质信息服务和管理系统建设技术指南（初稿）》。第九，不断深化对地质资料信息服务集群化的理解。

通过两年来的试点工作，项目组在地质资料收集和数据库建设等方面取得了一定的成绩，也存在一些问题，主要有：第一、面对大量的地质资料，类型多，时间跨度长，资源来源广，内容复杂，规范不一致，地层、岩性、坐标、计量单位等不统一，需要进一步探索。第二，地质数据的组织和数据库结构设计比较困难。第三，由于钻孔资料稀少和软件平台的功能限制，资料数据录入、导入到系统平台，空间不能自动封闭，模型失真。第三，所有资料、数据、图形、模型进入平台并实现有效管理，还存在大量的技术细节要做，和技术难题要解决。目前的管理水平较低，试点工作过程中经常遇到一系列技术难题和瓶颈问题。

3黄石市城区地质资料信息服务集群化试点方法

3.1 健全组织机构

湖北省国土资源厅成立了以副厅长为组长、相关处室参加的工作领导小组，黄石市人民政府成立了以市长为组长、多职能部门参加的工作领导小组，项目领导小组下设项目推进办公室。为试点项目的顺利开展提供了有力的组织保证。

随后由湖北省地质科学研究所和黄石市国土资源局共同组成工作项目组。根据工作需要，工作项目组下设地质资料收集与整理小组、数据标准化和录入小组、数据库管理及软件平台应用小组。经过长期的调研和平台选型，最终选择了武汉中地数码科技有限公司的MapGISK9平台。

3.2 分步集群化

结合黄石市城区地质资料和地质需要实际，项目组对地质资料信息服务集群化进行了总体部署。工作全面铺开，即在收集部分地质资料目录和地质资料的基础上，进行地质资料和地质数据分类、编码、标准化，建立试点数据库，初步建立三维地质模型。

同时，工作分步骤、分阶段实施和完成，主要工作阶段划分如下：

（1）地质资料目录收集齐全：从2009年7月到2010年12月，项目组全面系统地调查了储存黄石市城区地质资料的绝大部分地质勘查单位和资料保管单位，在列出地质资料收集单位和目录清单的基础上，对地质资料目录进行了系统的收集。目前主要地质资料保管单位的地质资料目录做到了应收尽收。剩下的地质资料目录已为数不多，预计到2011年地质资料目录基本可以收集齐全。

（2）地质资料收集、汇交齐全：分两步实施。第一步，地质资料类型收集齐全，便于地质资料、地质数据分类，便于建全试点数据库；黄石项目组已于2010年6月底收集齐了不同类型的地质资料。第二步，地质资料收集、汇交齐全，形成海量的原始地质数据，这将是一个长期的过程。待地质资料汇交、收集机制理顺后，将会加快这一进程。

（3）建全试点数据库：分两步实施。第一步，黄石项目组计划于2011年底，基本建全不同类型的试点数据库（含图形库），供大规模开展地质资料信息服务集群化工作借鉴和学习。第二步，待国土资源部初步制定出地质资料信息服务集群化产业化技术标准和规范后，建实不同类型的数据库，实现对海量数据的有效管理，这也是一个长期过程。一旦技术方法成熟可靠，也会加快这一进程。

（4）建好地质三维模型：分两步实施。第一步，黄石项目组计划于2011年，初步建立黄石市城区地质三维模型。第二步，随着海量数据的录入和建库，建实地质三维模型，不断地提高模型的精度，实现模型的真实表达。随着黄石市地质资料数据中心的建立和完善，将会加快这一进程。

（5）地质资料、数据、图形、模型的管理和分析评价：在地质资料、数据、图形、模型的管理的基础上，实现对地质资料、数据、图形、模型的初步统计、分析和评价。随着集群化工作的深入，数据库二次开发功能将得到加强。

3.3 集群化技术路线

通过项目组全体技术人员的共同努力，经过两年的反复的试验，初步探索出了一套总体思路、技术路线和技术方法。

技术路线可概括为：地质资料收集→地质资料分类→地质资料整理、编码→数据标准化和录入→地质三维建模和可视化→地质资料、数据、图形、模型的管理、统计、分析、评价（图1）。

3.4 集群化技术方法

不同的工作阶段和工作内容，技术方法各有特点。

3.4.1 地质资料的收集方法

在全面了解地质资料单位的情况下，列出地质料收集单位和所需要收集的地质资料清单，进行逐一收集；分武汉片和黄石片多次收集，资料目录和地质资料类型收集力求齐全；先收集地质资料目录，后收集地质资料，根据地质资料目录再收集所需要的地质资料；对于涉密地质资料的收集，按国家规定办理相应的手续，与有关单位签订保密协议。

收集来的纸质地质资料进行扫描成电子文档资料。电子资料让地质资料信息服务更加方便快捷[17]

3.4.2 地质资料的分类方法

根据地质不同专业和地质资料管理要求，结合黄石市城区的地质特点，项目组详细研究了收集到的地质资料目录，对地质资料进行分类，主要分为区调、勘查、地质综合研究、国土资源管理、其它5大类别。在此基础上又分为区域地质矿产调查、区域物化遥调查、区域水工环调查、其他专项区域调查、矿产勘查、水工环勘察、物化探勘察、地质理论应用研究、矿政管理、土地管理和其它11大类。在11大类的基础上，又进一步分为区域地质调查、区域矿产调查、区域物探调查、区域化探调查、区域遥感调查、区域水文地质调查、区域工程地质调查、区域环境地质调查、其他专项区域调查、矿产勘查、水文地质勘察、工程地质勘察、环境地质勘察、地球物理勘察、地球化学勘察、理论研究、应用研究、方法研究、矿政管理、土地管理、测绘、论文等22类，作为地质资料分类的基本层次。

3.4.3 地质数据的分类方法

根据地质资料信息服务集群化的要求，结合黄石市城区地质特点，以地质专业为基础，将历史地质资料中的地质数据分为基础地质数据、矿产地质数据、地球物理数据、地球化学数据、遥感数据、水文地质数据、工程地质数据、环境地质数据、矿政管理数据、土地管理数据、测绘数据等11大类，在此基础上将地质数据分为岩性数据、岩矿鉴定数据、矿产分布数据、矿区钻探数据、矿床工业指标、物性测试数据、土壤地球化学数据、重砂测量数据、遥感识别数据、水文钻孔数据、岩土工程钻孔数据、水环境监测数据、地面沉降数据、探矿权数据、地形测量数据、地物测量数据等100多种类型。

3.4.4 地质资料的整理、编码方法

第一，在分类的基础上，对地质资料的可靠性进行分析，初步选取可靠性高的地质资料进行整理、编码。详细研究区域地质、工程地质等资料，尤其是对多个钻孔、勘探线剖面进行对比分析，按照地质规范和湖北省地层划分标准，结合黄石市区域地质特征，确定黄石市城区地层、岩性等标准，共涉及30多个地质标准单元，作为地质编码和钻孔分层的依据，初步建立地层、岩性等标准。

第二，按照统一的地层单元和岩性划分标准，对不同时代、不同提交单位的地质资料进行分层对比划分。对近二十年的城市工程地质资料，按照工程地质规范要求，对不同提交单位的工程地质资料进行岩性对比划分。

图1 黄石市城区地质资料信息服务集群化工作流程Fig.1 Workflow of geological data andinformation services cluster in HuangshiCity

3.4.5 数据的标准化方法

第一，数据坐标的标准化。黄石市城区的地质资料有几种坐标系统，有北京54坐标系、西安坐标系、黄海坐标系、黄石地方坐标系。在工作过程中，将这些坐标系全部统一到国家大地坐标系上。湖北省地质科学研究所负责北京54坐标系、西安坐标系、黄海坐标系等的标准化工作，黄石市国土资源局负责黄石地方坐标系的标准化工作。

第二，数据单位的标准化。不同的地质报告，同一对象，所表述的单位不一，在整理数据时，统一到同一单位。

第三，比例尺的统一。在整理钻孔剖面时，同一勘探线剖面上的钻孔比例尺应一致。在从图上读起数据时，应在同一比例尺上进行；如果不在同一比例尺的图上读起，应注意数据之间的换算关系。

3.4.6 数据的录入和建库方法

湖北省地质科学研究所负责数据的提取与组织，提出数据建库要求；武汉中地科技数码有限公司负责提供数据的录入格式和建库标准。

地质资料目录库建立：在系统整理、分析地质资料目录的基础上，建立了不同类型地质资料目录库。资料目录选项分别为序号、存放单位、原始编号、资料名称、编制单位、工作程度、编制时间、存放状态、资料类别、收集情况和备注。

原始数据库的建立：在系统收集地质资料的基础上，建立了11大类、22类地质资料原始数据库。每档资料有序号、档案编号、资料名称、资料分类、资料状态、编制单位、备注（文、图、表）等内容。每档地质资料对应一个文件夹。对纸介质地质资料进行扫描，转成电子文档格式。

标准数据库的建库标准：根据地质、信息化建设的国家标准和行业标准，结合黄石市城区地质特点，不同的标准数据库有不同的建库标准，主要有字段名称、字段别名、字段类型、字段长度等内容。标准数据库的数据选择：一是所选的资料必须是可靠的；二是所选的数据一定要有空间坐标系，坐标系应为国家大地坐标系，或数据可以转为国家大地坐标系的；三是数据要带有属性。

地质数据录入与建库：根据武汉中地数码科技有限公司提供的MapGISK9数据库格式（表格）和地质人员的判读和编码，在软件公司技术人员的指导下由信息化工作人员填制表格。

3.4.7 地质三维建模和可视化的方法

项目组目前采用的是系统数据自动建模法，是上海基础建模方法的推广。这种建模是建立在建库的基础上的数据建模，代表着地质三维建模的发展趋势。具体做法是：对地质钻孔数据进行地层、岩性、坐标、计量单位等标准化，录入、导入到系统中，只需在底图上输入建模范围，然后进行插值算法、遥感影像贴图等必要的参数选择和输入，系统即可按照建模区域内整体地层层序规律和钻孔分层情况自动建立起三维地质模型。目前建模方法还在修改完善之中。

三维地质模型应反映出三个层次：地上三维景观（如建筑物）、地表景观（如铁路、山脉、水系、灾害地质体）和地下结构（如地质体、隧道、城市地下管网）。

3.4.8 地质资料、数据、图形、模型的管理、分析评价的方法

可对地质资料目录和地质资料进行检索查询，对地质数据进行统计、归类分析、信息提取，对已建的三维模型进行了功能展示和功能的开发，如钻孔柱状图、钻孔剖面图、统计曲线图、直方图等地质图件的生成与编辑，模型的切割、爆炸等。

地质数据管理：不同的数据类型，有不同的管理方法。空间数据，按图层（如地层、构造等）、分图幅进行管理。栅格数据（如遥感影像数据）做到逻辑上无缝连接。属性、文档数据通过外挂数据库管理，并建立与相应空间数据的动态关联。总之，要实现图形库和属性之间的关联，数据库与数据库之间的关联，系统平台间的兼容。

数据转换：一般有三种形式。（1）数据交换：即不同系统矢量空间数据格式（点、线、面等）的空间数据交换；（2）导入转换：即Excel、ACCESS存储格式数据的导入；（3）坐标投影转换：不同坐标系之间的数据坐标系及投影方式的转换。

数据维护、更新、统计：数据维护包括数据库更新（历史数据、过程数据、现实数据的高度集成）、资料点数据维护和资料统计数据维护。对数据库进行不同的算法、统计，生成可视化的图形。

数据安全管理：系统的建立应确保数据安全下运行。目前集群化阶段数据限制在项目组内部分开管理，在局域网下进行，数据不准外传。待有关部门建立起产业化保密制度和措施后，实现地质数据有偿服务。

数据分析评价：有两方面内容。（1）数据质量控制，在数据检查的基础上，通过系统自身对数据进行纠错处理，逐步达到数据可靠。（2）数据的展示功能，主要有数据查询、数据统计、数据生成、图表生成、影像数据的提取与处理、图形的无级缩放和地质可视化。

数据应用：是建立在海量数据展示功能的基础上的。数据展示功能强大，数据应用性越强，越有针对性。

4 结语

地质资料信息服务集群化和产业化试点工作是一项庞大系统复杂的工程，时间较长，涉及地质、资料管理、计算机、信息化建设等领域。必须成立强有力的领导小组，建立多领域技术的工作组。在工作组的基础上划分工作小组，即分工明确，又相互协作。确保组织管理、经费、软件平台、技术人员、设备、后勤服务到位。工作开展只能在局域网下进行，要加强地质资料的保密工作。

地质资料信息服务集群化应分步骤实施。从地质资料收集到地质资料、数据、图形、模型的管理和分析评价，存在着许多技术问题和技术瓶颈问题，存在着系统平台研发问题，因此集群化工作应分步骤、分阶段实施。在已有地质、信息、资料等标准规范的基础上，创造性地开展工作。建立健全不同类型的数据库，实现数据库、地质模型的动态管理，是集群化的关键所在。

黄石市城区地质资料信息服务集群化和产业化试点工作具有探索性、前瞻性、指导性和示范性。通过试点工作，逐步摸索出一套适合于矿业城市地质资料信息服务集群化和产业化的工作方法和工作机制，逐步探索出建立地市级地质资料数据中心的工作方法和工作机制，为全国大规模开展地质资料信息服务集群化和产业化工作提供方法与经验；逐步解决工作过程中的一个又一个技术瓶颈问题和技术难点问题，逐步建立、完善矿业城市地质资料信息服务集群化和产业化的技术规范、标准、工作指南等，为全国大规模开展地质资料信息服务集群化和产业化工作提供技术标准；逐步建立、完善地质资料信息服务产品和产品体系，完善服务机制，提升服务水平，为全国大规模开展地质资料信息服务集群化和产业化工作提供地质资料信息服务模式。

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ExperimentalW ork on Geological Data and Information Services Cluster in Huangshi City

LIU Zhong-Ming,HAN Pei-Guang,LIHong,Yao Yan,WANG Ying,YU Shi-Qin
(Hubei Institute of Geosciences,Wuhan 430034,China)

Huangshi is a typicalm ining city with activem ining economy.The realization of geological data andinformation services cluster in Huangshi city w ill enhance the geological data service level and quality for urban construction and visualization technology support.In order to develop technical standards of geological data information services cluster,the experience and the clustermodel are summed up,including technology rounte and technicalmethods,which can used to manager geological data,geologicalmaterial, geologicalmapsand geologicalmodels.Geological data information services cluster andindustrialization is a long-term,complex engineering systems,needing to keep the pilotexploration and research.

Huangshicity；geologicalmaterial；information service；cluster

TP391

A

1007-3701(2012)01-084-07

2011-07-23；

2011-09-06

刘忠明（1964—），男，教授级高级工程师，构造地质学博士，从事地质资料信息化研究等工作. E-mail:liu_zhongm ing1@yahoo.com.cn