美国地质资料信息服务发展研究

芦书文，朱卫红

（中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安710054）

当今社会，随着人类社会的不断进步，经济发展的快速增长，生活水平的日益提高，资料信息逐渐成为服务于社会的重要资源。作为与人类生活密切相关的地质资料信息，特别是在环境保护，资源开发，灾害预防等方面，也越来越受到社会各界广泛的关注。

在过去的几十年间，我国地质资料信息的开发不断地取得进展，通过对地质工作不断地投入，累积了丰富的地质资料与数据，并且在地质，矿产，能源等相关产业得以应用。然而，当前我国地质资料信息相对分散，服务面窄，产业链短，集成化程度较低，不足以应对当今快速增长的资源供给、环境保护、工程建设和防灾减灾等工作的需求。所以，如何能够更为有效的开发利用地质资料信息，逐渐地成为一个值得深思的课题。

相比之下，由于对地质资料信息应用的开拓比较早，西方社会早已建立了一系列关于地质资料信息较为成熟的服务体系。通过对该服务机制的不断创新，推进了地质资料信息服务集合成社会承认的规模程度、从而完成从量的集合到质的激变、真正成为国民经济中信息服务产业重要组成部分。

本文将重点介绍美国的地质信息服务系统的相关实例，分析其对地质资料信息的开发利用模式，服务体制及实例分析，集成服务的管理机制等，为我国地质资料信息服务机制的建立及优化提供参考。

1 美国地质资料信息现状

所谓地质资料信息服务集群化，是对已形成的地质资料信息进一步的开发和利用，对已形成的地质资料信息进行提炼、加工、整合，并用相同的标准把二次开发的信息产品整合在一起，借助信息技术平台和管理系统，组成服务集群，并通过网络提供给相关用户，延伸产品链、提高服务集中度和提高服务规模效益[1]。地质资料信息在当今的美国，正是通过这样的途径，将收集到的地质资料信息通过网路提供给公众。用户可以在网路上轻松地获得自己所需要的地形地质图，以及有关环境健康，自然灾害，自然资源，气候与土地使用变化等方面的信息。

美国现存的地质资料信息相当丰富，种类繁多，大致可以分为：气候及土地利用变化类信息，包括有关酸雨、气候变化、全球变暖、温室效应、降水量、风暴等数据信息以及数字化地形图，地质图，水文图，行星图，航空图，卫星影像，州、郡、本国乃至世界地图等图形类信息；生态系统类信息，囊括生物多样性、生物地理学、生态过程、生态系统、栖息地、动物、濒危物种保护、外来物种入侵、微生物、植物、植被、野生动物、陆地、淡水、海洋环境，动态地形信息等；能源及矿产资源类信息，包含了有关能源资源、渔业资源、矿产资源、资源勘探、资源开采、水资源等数据信息以及来自国家实验室的实测资料；环境卫生类信息，包括污染和公害、健康与疾病、人类活动的影响、土地利用、矿井排水、石油泄漏、再生资源、水质处理等；自然灾害类信息，包括森林火灾、地震灾害，滑坡灾害，火山灾害、飓风灾害，洪涝灾害，山体滑坡，海啸灾害等信息，并建立了对地球磁场的监控以及全球地震观测网络平台；水生资源类信息，包括河流、湖泊、水库、地下水、地表水、水性特质、水质量、水资源的供应和需求、水资源利用等。美国地质资料信息分类及内容见表1。

表1 美国地质资料信息分类及内容

作为较早实行地质资料信息集群化的国家之一，美国如今已拥有较为完善的地质资料信息查询系统。不仅包含了一些纸质出版物，而且也涵盖了以光盘及新媒体的电子数据、地震海啸等地质灾害的预警信号等。特别是对于很多复杂多样的信息查询建立了电子数据库，便于信息的检索查询。

2 美国地质资料信息服务的发展历程

美国地质调查局成立于1879年3月，主要研究美国的地形、自然资源和自然灾害与其的应对方法，并一直致力于为公众提供服务和促进科学发展。在美国，最早的地质调查是为了支持该国在19世纪初叶的支柱产业—农业。当美国东部及南部的土地开始失去足够的生产能力，大量的农民不得不背离家乡而开始向拥有更为肥硕的土地的美国西部移民。为了减轻移民潮所带来的压力，美国政府开始提供基金去鼓励地质调查项目以在改善农业方面提供援助。在19世纪后期，随着工业的不断发展，对自然资源的需求猛增。为此，美国开始对矿产资源的公共领域进行评估，并将对国家地质特征及矿物资产的研究作为全国最为关注的事业。随着科技的不断进步，美国地质调查开始了更为深刻的变革以应对日新月异的社会。在20世纪最初的30年里，美国已然成为一个城镇工业强国，不仅人口较30年前增长将近一倍，在1910年达到92.2百万人，其制造业工厂及工业产品的数值更是成倍增长[2]。同时，经济及社会的改革也是与日俱增，联邦政府的角色也得以发展，整个美国的社会结构都发生了变革。在这种背景之下，相当多的史学家开始关注在这段时间的改革与自然资源之间的相关性。他们认为，无论是对能源使用的变化造成了美国社会的变革，还是美国社会的进步影响了自然资源的发展，特别是对于化石能源和水资源，都导致了整个地质科学的革新。于是，地质资料信息也随之在一次次的变革中不断地进取，以满足社会瞬息万变的需求[3]。

地质资料信息开始对地球科学研究提出文献贡献可以追溯至1887年。北美地质文献在当年出版，一些期刊被系统的归纳并被分为三个层次化模式，至此，地质资料信息系统的雏形逐渐形成。第二次世界大战之后，地质调查在美国被赋予了新的使命。尽管当时只对33%的国家土地进行了符合现代测绘标准测绘，但是由于持续发展的更精确的仪器和方法，首次实现了使用航空拍摄以及摄影方法制作地形图。并且，因为可以通过直升机将测绘工程师送往步行无法前往的山区以及偏远地区，使地形测绘成果有了显著进步。1956年，美国开始利用地球化学勘查技术去调查化学元素的分布对公众健康的影响。同时，也启动了地质灾害调查以预防及保护公民免受自然灾害的困扰。例如，美国开始在夏威夷建立火山观测站并进行研究，为预测火山喷发引发灾害提供了帮助，以保护当地民众的生命财产安全。1962年，随着科技的不断发展，电子计算机和与其相兼容的电子排版设备的问世，美国地质资料信息从此开始实现自动化储存与检索。对于已经出版的期刊资料的检索，可以通过使用通用信息处理系统（GIPSY）在现有的出版程序中实现[4]。1964年8月，美国开始设计收集国家水资源数据的网络信息系统，使所需的水资源信息可以被有效的管理以及开发，方便公众可以及时的获取最新的信息。同时，美国成立了地质调查局水数据协调办公室以及密集的培训方案，以确保能够更为有效的处理跨学科的水文研究。9月3日，美国国会通过“荒野保护法案”，910万英亩的国家林地因此受到了针对商业利用以及道路建筑设立的永久保障。同年10月美国成立国家地震研究中心开始对地震的成因、结构以及影响进行研究，并且开始开发预测地震时间、地点、破坏性影响的方法以减少公众生命和财产的损失。在之后的十几年里，因为不断地开发先进的制图技术和系统，美国地质资料信息系统得以持续，并成功建立了国家数字地图数据库，数字地图数据的规范也得以发展。在1989年，美国主要的地图覆盖范围已达到全国面积的97%。并且，从20世纪90年代开始，美国开始运行新的测绘技术，并采用全自动电脑方法将前期所搜集到的地图数据数字化，使地图信息可以很容易地进行更新并按需求印制相应的图形产品。

总的来说，美国地质资料信息产业的发展与美国社会的发展息息相关。在经历了一百多年社会变迁的同时，美国地质调查事业也得到了突飞猛进的提升。通过不断地创新与变革，美国地质资料信息也不断地调整以适应日新月异的社会，为社会的发展及公民的安全提供更进一步的服务以及更为深入的保障。

3 美国地质资料信息的来源

经过超过百年的工作积累，美国已经拥有了相当全面的地质资料信息数据，并且一直致力于将这些资料信息更好的服务于公众，为社会的进步提供帮助。为了更为有效地获取更为全面的地质资料信息，美国地质调查局下设很多相应的机构以开展一系列的调查工作。在气候及土地利用变化方面，美国成立地球资源观测和科学（EROS）中心以及心国家气候变化和野生动物科学中心，并开展了气候与土地利用变化研究发展计划（R＆D）、土地遥感计划、土地变化科学计划、碳封存计划。通过支持基本的在处理与气候和土地利用变化相关的复杂问题所必须的多学科研究，这些计划增加了预测模型的准确性，使科学家们更好的了解地球系统的成分，并且清晰了它们是如何被气候和土地利用变化所影响。在生态系统方面，美国地质调查局下设生物资源部及国家自然资源机构，并开展外来入侵物种计划、渔业计划、环境计划、现状与趋势计划、野生动物保护计划等项目以确保全国生态系统的稳健。另一方面，美国积极与国家自然资源机构、大学、野生动物管理研究所等全国40个合作研究单位对于可再生的自然资源问题联合进行研究，并参与大学研究院对研究生的培养。同时，在自然资源问题上提供技术援助和咨询并提供天然资源专业人员的继续教育。在能源及矿产资源方面，美国下设美国地质调查局科学和决策中心及国家实验室等，并开展矿产资源计划（MRP）、能源资源计划等项目研究和评估资源开采和利用对经济和环境造成的影响。在环境卫生方面，美国与世界卫生组织（WHO）、美国兽医医疗协会（AVMA）等机构达成合作关系，通过开展污染物生物学计划、有毒物质水文计划等项目以应对自然和人为灾害对环境的影响以及相关的对人类健康造成的威胁。在自然灾害方面，美国下设全球地震台网（GSN）、美国地质调查局应急管理机构、天文台、火山观测站等机构，并展开沿海和海洋地质计划、国家地震减灾计划（NEHRP）、地磁计划、滑坡灾害计划、火山灾害计划、科学应用的风险降低（SAFRR）等项目，对各种各样的自然灾害进行监测、评估，并进行有针对性的研究，使政府和公众能够更好地了解灾害的成因以及带来的影响，从而加强防备，反应和应变的能力。在水生资源方面，成立了美国地质调查局水科学中心并与美国地质调查局水科学学院等机构建立合作关系，继而展开了水资源合作计划、全国径流信息计划 （NSIP）、国家水质评估计划 （NAWQA）、地下水资源计划、水文研究和开发、国家水资源研究所计划、水文网络分析（HNA）等项目来收集与传播可靠、公正、及时的水生资源信息，使科学家及公众能够更好地理解并合理的利用国家的水资源。表2列出美国地质资料信息各个领域的相应机构，项目以及产生的数据及信息类产品。

4 美国地质资料信息的管理状况

当通过各式的途径收集到丰富的地质资料信息之后，如何适当并有效的收藏及储存这些珍贵资料，成为美国政府当务之急的议题。为了缓解来自美国地质资料信息管理的压力，美国政府于2005年通过了新的能源政策法。相较于1992年颁布的能源政策法案，新的法案成立了“国家地质和地球物理数据保存计划（NGGDPP）”，以实现存储地质，地球物理和工程数据，地图，测井和样品等以及建立国家地质资料信息存档材料目录的目标。该计划将建立一个涵盖地球科学材料和数据存储库的独立运作的全国性合作网络，并遵循通用的标准，程序以及协议。用户可通过一个基于互联网的国家数字目录浏览这些资料库。通过整合这些存储库，提供一个来源广泛的地球科学数据和资料库来满足整个国家的需求。

在美国，“国家地质和地球物理数据保存计划（NGGDPP）”通常通过以下的程序来维护数据：①通过数据保全系统来实现地质资料数据储存库的协调。其中，每一个数据库都会建立一个咨询委员会以帮助开发那些与国家标准不一致的设施。②建立并维护国家数据目录，该目录可以在数据档案系统中实现数据及样本的识别。③建立技术及资金援助项目以满足在实行中需求。④通过国家地质测绘合作项目联邦咨询委员会（NCGMP－FAC）建立所必须的工作小组，以在各种类型的样本及数据的储存及优先性方面提供专业的意见，并为物理样本和电子数据的储存提供合理建议。同时，该小组会对进行业绩评估以保证整个项目能够成功并有效地完成。

为了维护“国家地质和地球物理数据保存计划（NGGDPP）”并使计划能够得到有效地运行，美国一直坚持提供财政及技术援助来鼓励更多组织的参与，并积极与具有资质的机构开展合作。但是一般在这些项目中，来自国家的财政支持份额不会超过总费用的50%，其他则来自合作者自己或是其他私营企业。

依靠“国家地质和地球物理数据保存计划（NGGDPP）”完善的运营机制，美国拥有了良好的地质资料信息管理体系，使得便捷、广泛地提供地质资料的社会化服务成为可能。

5 美国地质资料信息服务产品的获取方式

通过对地质资料信息不懈的收集及妥善的管理，当今美国地质调查局已拥有完善的数据信息。为了方便的向公众提供比较详细的地质资料信息，美国地质调查局提供了多种途径供公众获取资料。

如地图类信息的获取，美国地质调查局开通了免费途径供公众在线阅览或者下载。公众可以根据其需求，通过网站链接由Google Earth加载信息库，选择他们所需要的地图，卫星图，或者是以上混合的地图信息。

除了一些实时的地形图，美国地质调查局还提供一些免费的历史地形图，来回顾过去的地图信息。因为过去的地图的储存都比较有限，较难提供，他们建立了国家地理空间计划（NGP）来将历史的影印版地图转化成电子格式。这种对影印地图的扫描及处理不仅为这些珍贵的历史资料在美国地质调查局地图图书馆建立了主目录和电子档案副本，同时使得这些地图可以在网路商店里浏览以及下载。

除此之外，美国地质调查局对公众还提供一些特定的服务。用户可以在网站上的数据库里，通过选择相应的地理信息在浏览平台上来组建用户所需要的地图。除此之外，用户也可以通过在之前的地图上添加新的图层，来创建他们所需要的地图。

除了以上这些免费的产品外，美国地质调查局对一些收费产品进行分类在网路商店中销售，包括一些收费数据，印刷品地图及出版物。大多数详细的数据都是收费产品，只有一些全国范围的地图为免费产品。除此之外，特殊的地图也均为收费产品，如地质灾害地图等。网站可以根据客户需要定制相应的地图出版。除了地图，美国地质调查局还将数据整理并出版一些相应的地质书籍以及报告，均在网路商店上出售。并且，美国地质调查局和很多国家的地质公园建立了合作关系，在其网站上出售各种优惠门票。

和地形图一样，美国地质调查局还提供一些卫星影像，同样也需要用户通过网路USGS Store网路商店或者是其他美国地质调查局旗下的机构订购。像航拍照片和图片等信息，用户可以通过浏览国家航空摄影计划（NAPP）、国家高空摄影（NHAP）、数字正射影像图（DOQs）、光探测和测距（LIDAR），由Earth Explorer加载影像，或者直接点击网站上所提供的上述组织的链接，进入该组织网站了解更为详尽的信息。另外关于一些卫星图像，用户也可以通过USGS提供的商业伙伴的详尽信息与之取得联系，获得自己所需要的资料。

表2 美国地质资料信息及相应机构、相应项目、可提供的产品关系

总之，公众可以在美国地质调查局获得各种他们所需要的资料信息。大多数由他们所提供的信息都可以通过由第三方提供的插件在线免费阅览以及下载。一些特殊的详尽信息，通过地质调查局的整理汇总，由他们的网络商店向公众出售。除此之外，美国地质调查局还提供很多他们旗下的组织以及商业合作伙伴的链接或联系方式，以便公众获取更为详尽的信息。

6 美国地质资料信息管理及服务对中国的启示

中国的地质资料信息服务产业发展较晚，相较于美国成熟运营机制，地质资料信息服务产业在中国正处于起步的阶段。当前中我国地质资料信息相对分散，集成化程度低，服务面窄，所提供的服务方式也比较单一，不能满足社会快速增长所带来的需求。在这种情况下，学习西方先进而成熟的管理体系迫在眉睫。

总的来说，值得我国学习与借鉴的美国地质资料信息服务产业化的成功经验可以归纳为以下几个部分。

1）建立广泛的地质资料信息范畴。相较中国较为分散及单一的地质资料信息范畴，地质资料信息在美国囊括了包括气象信息、地球特性、生态系统、环境问题、地理分析、地质过程、水文过程、自然灾害、自然资源、海洋及海岸线、行星、动植物、科技应用、水生资源等多个方面，不仅满足了社会公众对地质资料信息广泛的需求，也简化了多种跨学科项目的实施。

2）建立较为快捷的数据获取途径。由于完善的信息管理体制，美国较早地完成了对地质资料信息数据库的开发，大部分的地质资料信息数据用户可以通过网络检索轻易地获取。一些地图类的数据，用户可以直接通过浏览器浏览，他们甚至可以根据自己的需求，通过网络订购获取自己所需的地图产品。根据对地质资料信息网络获取率的调查，美国用户已经可以通过网络可以获取27%的数据，而这一数字在中国仍然处于很低的水平[5]。

3）通过多种机构合作来提供社会服务。为了获取更多更为广泛的数据，美国下设多种机构并通过各种合作的项目来加强各种机构之间的联系。同时，依靠这些合作，美国也吸引了商业机构对地质资料产业的关注，使得地质资料信息产业有了足够的资金及技术支持。

7 结语

作为社会发展的重要一环，地质资料信息的集群化、产业化至关重要。特别是在最近的几年里，地质资料信息开发取得了飞跃进展，而因为之前我国对资料信息服务机制起步较晚，如何更好的利用现有的信息则成为举足轻重的课题。相比之下，借鉴西方成熟的服务运营机制，有利于我国地质资料信息服务建设的迅猛发展，缩小与之期间的差距。通过学习，建立并完善地质资料数据信息库，提供免费的社会公益性信息，推广地质资料的科普宣传并积极投入教育事业，使我国的地质资料信息充分发挥其真正的价值。

[1]高兵，王永生.地质资料信息服务集群化产业化政策问题讨论[J].资源与产业，2010，12（S1）：67－71.

[2]United States Census Bureau，Resident Population Data[EB／OL]（2013－2－22）[2013－5－14].http：∥ www.census.gov／2010census／data／apportionment－pop－text.php.

[3]C.M.Nelson.The United States Geological Survey 1879－1989[EB／OL]（2009－10－1）[2013－5－16].http：∥www.usgs.gov／aboutusgs／who＿we＿are／history.asp.

[4]D.W.Moody，O.Kays.Development of the U.S.Geological Survey Bibliographic System using GIPSY[J].Journal of the American Society for Information Science，1972，23（1）：39.

[5]周进生.关于成果地质资料社会化服务的理性思考[J].资源与产业，2007，9（6）：119－121.