全国地质调查工作部署系统建设与应用

屈红刚，高延光，宋 越，张翠光，张开军，刘 威，郑文鉴

（1．中国地质调查局发展研究中心，北京100037；2．国土资源部地质信息技术重点实验室，北京100037；3．中国地质调查局，北京100037；4．北京超图软件股份有限公司，北京100015）

地质工作是经济社会发展的基础性、先行性工作，服务于经济社会发展的各个方面。地质工作部署是地质工作开展的第一步工作，是地质工作的“总指挥”，具有举足轻重的作用。我国地域辽阔，地质条件复杂，各地地质背景差异较大，部署难度大；地质调查工作部署历史悠久，积累了大量数据资料，完全依靠人为部署越来越难；尤其是近年来，随着地质工作程度的快速提高，地质找矿难度的增大，城市地质、农业地质、水文地质、地质灾害和环境地质等的迫切需求，年度经费投入增加（近十年增加了约10倍），承担队伍规模扩大等因素，使得地质调查工作部署难度更大，更加注重多要素、多专业、多层级的统筹协调，呈现出显著的综合化、精细化和协同化特征。为更好地组织实施好地质调查工作，统筹好中央、地方地质调查工作，提高部署的针对性和科学性，需要充分利用现代信息技术手段，优化地质工作部署方案，减少重复部署，提高地质工作部署效率。

从2010年8月开始在中国地质调查局的统一部署下，启动了全国地质调查工作部署系统的开发和 建 设 工 作。 基 于 SOA （Service－Oriented Architecture，面向服务的体系架构）多层架构［1－3］，采用 GIS技术［4－5］、Oracle大型空间数据库、Web Service技术［6］、工作流技术［7］、国家测绘局的天地图等，开发建设了网络化、便捷化、协同化全国地质调查工作部署信息系统，包括规划部署方案协同编制、年度立项建议编制、立项论证、系统维护和数据更新维护等功能模块，支撑地质调查工作部署全过程信息化。系统自2011年试运行、2012年正式运行以来，坚持边建设、边应用，在国家地质矿产调查评价专项2012年度、2013年度、2014年度部署工作中开展了实际应用，支撑完成了约200亿元、近500个计划项目、近8000个工作项目的立项、论证工作；支撑了国土资源部、中国地质调查局首次完成全国地质调查工作部署“一张图”数据库建设工作；支撑了中央地方地质调查工作部署的统筹。

1 系统需求分析与总体架构

1．1 需求分析

全国地质调查工作部署系统的建设，主要是支撑国土资源部、中国地质调查局组织实施好中央公益性地质调查工作的规划和年度部署工作，同时也可为各省编制地质调查工作规划和年度部署提供平台。当前，中央公益性、基础性地质调查工作主要以国家地质矿产调查评价专项的形式组织开展。

地质矿产调查评价专项由中央财政设立，主要用于加强基础性地质工作和矿产资源勘查，包括青藏高原地质矿产调查与评价（含柴达木盆地及周边重要成矿带）。专项资金由财政部、国土资源部共同管理，中国地质调查局负责组织实施。中国地质调查局天津地质调查中心、沈阳地质调查中心、南京地质调查中心、武汉地质调查中心、成都地质调查中心和西安地质调查中心等六大区调中心项目办、中国地质科学院项目办、武警黄金部队项目办、中国地质调查局发展研究中心项目办、中国地质环境监测院项目办、中国国土资源航空物探遥感中心项目办、中国地质调查局油气地质调查中心项目办为项目实施的二级管理单位。二级管理单位会同省级国土资源主管部门负责辖区内（或领域内）项目的立项论证、设计审查、监督检查、野外验收、成果评审等管理工作。专项按计划项目、工作项目设置。项目负责单位分别称为计划项目实施单位、工作项目承担单位。同时，还需要和省级国土资源管理部门（及其支撑单位）做好中央地方需求统筹和衔接，协同开展好地质工作部署。

全国地质调查工作部署系统的建设目标是，满足以上全国－六大区调中心等二级管理单位－省级等各类用户的需求，覆盖地质调查项目部署全过程（图1），为综合工作部署及多层次工作部署提供辅助决策支持，提供部署工作信息处理、综合展示、辅助决策等功能。

1．2 系统总体架构

全国地质调查工作部署系统基于SOA多层架构（图2），在数据、知识、方法、软件、标准等的综合集成下，向地质调查工作部署管理人员和技术人员提供辅助支持。系统首先实现将地质调查工作部署所需要的多源数据进行集成统一展示，并在此基础上，提供辅助支持工具，以及实现专家知识的融入和推理，打造面向中央和地方的统一规划部署辅助支持平台。系统主要包括全国地质调查协同部署平台、中国地质调查局地质工作部署系统（立项、论证）、全国地质调查工作部署数据库更新维护（重点是地质调查工作程度数据的更新维护）。具体包括以下部分。

1）数据层（地质调查工作部署“一张图”数据中心）。涉及的数据主要包括三方面：一是基础数据，包括基础地理数据（地形数据、遥感数据、地理底图数据等）和基础地质数据；二是地质背景专题数据，包括工作程度数据、地质调查规划数据、矿业权数据等；三是工作部署相关业务数据，包括人、财、物数据库和年度项目数据库。

2）工具层。包括GIS平台，涵盖二维模块和三维模块；以及基于GIS平台的查询检索、统计分析、集成显示等辅助工作部署工具。

3）模型方法层。模型方法包括知识库和推理机组成的专家系统模块，以及决策模型方法库。

4）应用层。一是全国地质调查协同部署平台，主要支撑中央、地方地质调查工作需求对接与部署方案协同编制工作。用户包括国土资源部、中国地质调查局，大区地质调查中心等二级管理单位，省级国土资源主管部门及其支撑单位。平台整合了全国基础地质、地质矿产、地质灾害、地质环境、地下水等各专业、各比例尺的工作程度数据，实现了各类基础地质调查工作程度等多源数据的一体化耦合显示、综合分析、部署方案编制等功能。二是中国地质调查局地质工作部署系统，主要支撑地质矿产调查评价专项年度立项、论证工作。该系统主要面向中国地质调查局、六大区地质调查中心等二级管理单位，以及部分计划项目实施单位。系统实现了项目计划采集、统计、输出、项目立项论证、辅助决策等功能。三是全国地质调查工作程度数据，是地质工作部署的一项重要基础性数据，为了支撑工作程度数据的更新维护，开发了相关支持工具。

5）此外，还需要组织运行体系和标准体系作为系统建设运维的保障。

图1 地质调查工作部署业务流程

1．3 系统建设总体思路

全国地质调查工作部署系统建设是一项系统工程，在推进工作中坚持以需求为导向，边建设、边应用，以应用促发展。系统建设采用敏捷开发的方式，先开发一个原型系统，然后通过该原型系统，进一步挖掘用户的全面需求。系统建设采用成熟先进的技术，工程化管理，将近期目标与远期目标有机结合起来，尽快拿出简单实用的成果，先易后难，在应用中不断丰富完善。注重与上下、左右相关系统的衔接。此外，在项目实施过程中，注重软硬件、数据、人员、工作机制、标准等的统筹；注重与用户方的及时沟通协调；注重研发过程质量控制。

2 系统主要功能

全国地质调查工作部署系统包括规划部署方案协同编制、年度立项建议编制、立项论证、系统维护和数据更新维护等5个功能模块（图3）。

规划部署方案协同编制模块组成全国地质调查协同部署平台。该模块提供数据集成与显示、部署方案建立与编辑、报表统计、图形权限管理、空间分析、图形展示与图件输出、部署成果的导入导出、三维图形展示及辅助决策、高级分析统计等功能。

年度立项建议编制模块和论证（评估）模块组成中国地质调查局地质工作部署系统。立项建议编制模块提供项目建议表编辑工具、建议编制的项目空间范围检查、项目建议编辑任务的多级分发、部署图件输出、三维图形展示及辅助决策等功能。论证模块支持线下论证和在线论证两种方式。其中，线下论证模块提供项目论证表格导出、导入、浏览、查询、统计等功能；在线论证模块提供在线论证项目分配、论证专家管理、论证资料下载、论证意见填写、网上论证管理员审核论证、论证进度管理等线上论证等功能。

系统维护模块提供数据维护、权限管理、数据字典维护、系统访问使用日志维护等功能。

“一张图”数据更新维护模块提供新增工作程度入库、以往工作程度数据清理、部署“一张图”综合数据库的内容管理、“一张图”数据库的维护等功能。

图2 全国地质调查工作部署系统体系架构

图3 全国地质调查工作部署系统主要功能

3 系统技术体系

全国地质调查工作部署系统采用浏览器／服务器（B／S）和客户端／服务器结构（C／S）混合架构。系统基于SuperMap GIS平台、Oracle10g数据库、及其它网络环境，采用了工作流、基于Web服务集成、HTML 5等技术。系统整体技术体系架构如图4所示。

图4 全国地质调查工作部署系统技术体系

全国地质调查协同部署平台采用B／S模式，前端使用HTML 5和GIS iClient for JavaScript地图库，服务端使用IIS7．0、Tomcat和GIS iServer地图服务器。

中国地质调查局地质工作部署系统采用C／S模式，即客户端通过安装一个应用程序，实现和远程数据库的通信。系统提供网络环境应用支持，用户可以实现将本地项目信息直接报送到远程数据库，并在授权方式下，对项目信息进行修改编辑。

地质工作程度数据检查处理模块采用单机版模式，主要是考虑了系统具有大量图形数据处理功能需要。

“一张图”数据中心提供数据内容管理、数据入库管理、数据编辑及备份与恢复等数据管理功能。数据层包含了部署综合数据库、论证专家库等相关数据库。

系统研发过程中，采用 Microsoft Visual C＃．NET、JavaScript作为开发工具。系统分析与设计采用面向对象的系统分析与设计（OOA＆OOD）方法。开发过程中采用RUP统一软件开发过程。采用UML作为统一开发过程的可视化建模标准。

4 地质调查工作部署“一张图”数据中心建设

地质调查工作部署“一张图”数据中心是全国地质调查工作部署系统建设应用的基础。该数据中心以基础地理、基础地质数据为基础，以各类地质调查工作规划部署专题数据、业务数据为核心，依托成熟的大型空间数据库、GIS平台和网络系统，按照统一的规范标准，建立的具有数据采集、检查、编辑处理、入库、更新、备份还原、数据提取、数据更新和交换共享等功能为一体的规划部署数据管理体系。数据中心的建设依托于SuperMap数据中心建设技术体系。根据系统应用特点，设计了数据库的数据模型（图5）。

通过标准化数据字典的设计和统一使用，进一步规范了地质调查部署工作。系统提供的数据字典包括项目类别、专业性质、实施地区及行政区划、项目论证组织单位、项目批次、项目性质、项目分类、矿种组合、成矿区带、成矿远景区、整装勘查区、单位、工作量、矿产等14类。

地质调查规划部署作为一项综合性工作，涉及的数据众多，数据的集成显得尤为重要。整个数据的管理集成思路（图6）：按照“一张图”的组织模式，规划部署紧密相关的数据（核心数据），由本系统直接收集、处理、管理和更新，如地质矿产调查评价专项年度部署数据、规划背景数据、工作程度数据；而规划部署的相关背景数据，通过标准Web Services服务的方式，直接调用相关数据，数据的更新维护由原系统实现，如调用天地图的基础地理数据、调用中国地质调查数据网的基础地质图件数据。

地质调查工作程度数据是工作部署必要的基础数据，其更新策略为：中央出资的地质调查工作程度依托本系统自动更新，地方出资的主要依托全国地质勘查成果直报系统建立的运行体系将数据收集后，由本系统进行处理和集成，整合形成总的数据库。从全国地质勘查成果直报系统提取年度新增工作程度空间坐标和属性数据时，利用填报的项目来源（中央、地方）、专业性质、比例尺、项目性质（续作／新开）实现增量部分的甄别。截至目前，建设了涵盖7大类地质调查工作部署“一张图”数据库，包括55106个各专业、各比例尺的工作程度数据，未来3年、5年、8年的全国地质调查规划数据，9288个2011～2014年地质矿产调查评价专项部署项目数据，全国整装勘查区分布图、全国重要经济区分布图等规划基础底图数据，集成调用的“天地图”地理数据，653家承担单位数据，2548个专家信息。

图5 全国地质调查工作部署系统数据库模型

图6 数据集成与更新思路

5 系统应用

全国地质调查工作部署系统已在“全国－大区等二级管理单位－省级”进行了三级安装部署，并进行了实际应用（图7），满足了地质调查工作部署的需要。一是系统已在国家地质矿产调查评价专项2012年度、2013年度、2014年度立项、论证工作中得到实际应用，涉及经费200亿元、计划项目约500个、工作项目约8000个。二是完成了全国地质调查工作程度和地质调查工作358部署 “一张图”数据库建设，支撑了全国地质调查工作部署“一张图”的首次建设工作。三是搭建了中央地方地质调查工作统一部署平台，促进了全国地质工作“一盘棋”工作格局的实现。系统应用产生了明显的经济社会效益，并获得了2013年度中国地理信息产业优秀工程金奖。

图7 全国地质调查工作部署系统应用情况

1）提高了地质调查工作部署质量和经费效益。通过系统提供的查询、统计、分析等功能，提高了地质调查工作部署的科学合理性，优化了经费投向，提高了经费使用的投入产出比。如在部署方案编制过程中，将工作区的各类基础数据集成展示和分析研究，从而形成更加合理的部署方案；通过空间分析功能，计算重点地区基础性地质调查完成情况，从而更加合理地安排年度工作。

2）提高了地质调查工作部署效率、降低了部署成本。系统实现了地质调查工作部署全过程信息化，提高了地质调查工作部署的效率，降低了部署成本。如以前需要一周时间完成的各类统计报表，现在可以在几分钟之内完成；之前部署方案编图工作，往往在部署工作结束后几个月后才能实现，现在随着部署方案形成后，可同步实现制图输出。

3）减少了地质调查工作重复部署和立项。随着全国地质调查工作程度数据的不断完善，通过和工作程度数据比较，有效地避免地质调查项目的重复部署和立项。同时，通过系统提供的空间分析与辅助决策工具，筛选出一些条件艰险等地区不宜部署相关项目。地质矿产调查评价专项资金年度资金约70亿元，如果按照系统在部署工作中查出交叉重复部署、不宜部署的比例为1%～2‰，则每年可间接节约国家地质调查资金约1000万元。

4）减少了地质调查工作部署数据库、信息系统的重复建设。通过系统在全国－大区中心等二级管理单位－省级的三级部署应用，提高了地质调查工作部署的基础信息资源应用价值、降低信息化建设成本。

6 结 论

全国地质调查工作部署系统建设应用四年来，坚持了以需求为导向，紧密围绕地质调查工作部署需要，推动信息技术和部署工作深度融合；采用了敏捷开发策略，边建设、边应用，在应用中不断拓展完善、深挖需求，实现以应用促发展。系统具有以下特点。

1）技术方面。基于统一的SOA平台框架，构建了“一张图”思路下的全国地质调查协同部署系统，保证了系统的统一性、高效性和良好扩展性。基于Web Services空间数据集成技术，实现了将“天地图”基础地理数据、中国地质调查数据服务网基础地质数据、规划部署数据等多源信息的一体化耦合显示和综合应用。通过工作流技术，实现工作部署中不同用户角色的灵活配置，有效支撑了地质工作的多层次部署。采用HTML5富客户端开发技术，支持多终端、跨平台、跨浏览器应用，扩大了系统的适用范围，增强了用户体验。系统严格执行了有关国家、行业、地调局标准，具备良好的开放性和兼容性。

2）应用模式方面。纵向上实现国土资源部、中国地质调查局、区调中心等二级管理单位、省级国土资源管理部门及部分地勘单位的一体化三级部署。横向上将地质调查工作部署数据，集成整合到了统一的“一张图”框架下，并提供便捷的统一访问操作。对部署业务流程进行了统一优化。系统建设形成的数据库结构、数据字典等，为相关业务系统提供了重要参考，发挥了标准规范作用。通过应用模式创新，促进了地质调查工作部署的精细化和科学化。

下一步系统将围绕以下三个方面进一步丰富完善：一是深入研究和开发辅助决策模型，开展地质调查工作部署的效果评估，进一步提高工作部署的科学合理性；二是加强三维可视化技术研究，提高系统在部署成果展示方面的效果；三是研究在大数据环境下，如何通过知识发现和深度挖掘，提高部署质量和水平。

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