基于業(yè)務(wù)流程的地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

陳忠良，胡海風(fēng),2，戴圣潛，劉麗利，江學(xué)蓮

（1. 安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥 230001；2. 合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009）

地質(zhì)資料信息是地學(xué)工作者的主要成果，提供地質(zhì)資料信息服務(wù)是進(jìn)入21世紀(jì)后發(fā)達(dá)國(guó)家地質(zhì)工作的一個(gè)顯著變化，成為各國(guó)地質(zhì)工作的戰(zhàn)略重點(diǎn)[1]。同時(shí)，在地上地下一體化理念之下，更加關(guān)注地下地質(zhì)體情況的地質(zhì)資料信息服務(wù)將成為我國(guó)“數(shù)字城市”及國(guó)土資源信息化建設(shè)的主要內(nèi)容之一[2,3]。

各國(guó)地調(diào)機(jī)構(gòu)強(qiáng)調(diào)采用所有可能的信息技術(shù)，保證及時(shí)（實(shí)時(shí)）、有效、連續(xù)的為用戶提供信息服務(wù)[1,4～6]。充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)建設(shè)服務(wù)平臺(tái)，將面臨如何看待信息技術(shù)應(yīng)發(fā)揮的作用及如何把握信息技術(shù)與業(yè)務(wù)流程的融合等問(wèn)題。當(dāng)信息技術(shù)與業(yè)務(wù)流程相融合時(shí)，才有可能進(jìn)一步激發(fā)業(yè)務(wù)需求，以使平臺(tái)的功能更貼近地學(xué)工作者的需要，形成需求與應(yīng)用的良性互動(dòng)。

本文將從對(duì)比學(xué)者論及的地質(zhì)調(diào)查信息化業(yè)務(wù)流程開(kāi)始，分析信息化技術(shù)支撐下的地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)如何與業(yè)務(wù)流程關(guān)聯(lián)。緊扣信息化技術(shù)支撐下傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程重組這一主線，結(jié)合國(guó)內(nèi)外在野外數(shù)據(jù)采集、多源數(shù)據(jù)集成、三維可視化及數(shù)據(jù)共享與發(fā)布等方面的實(shí)踐，分析地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)的定位、架構(gòu)及體系結(jié)構(gòu)。并通過(guò)對(duì)平臺(tái)中的核心要素（人員、數(shù)據(jù)和功能）的描述，詳細(xì)介紹地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)業(yè)務(wù)子流程中各要素間關(guān)聯(lián)關(guān)系及關(guān)鍵技術(shù)等。

1 信息化業(yè)務(wù)流程

曼紐爾·卡斯泰爾(Manuel Castells)在他所著的《信息化城市》中認(rèn)為信息技術(shù)是社會(huì)重組進(jìn)程所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。借助網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)及時(shí)有效地為各種用戶提供集成的、客觀和持續(xù)的地質(zhì)資料信息服務(wù)被各國(guó)各級(jí)地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)所重視。

英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(BGS)正構(gòu)建基于業(yè)務(wù)流程的包含知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、交換與開(kāi)發(fā)的地學(xué)知識(shí)框架[1]。框架中的信息化基礎(chǔ)設(shè)施(Cyber-infrastructure)包含地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目管理系統(tǒng)(Project Management System, PMS)、野外數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)(System for Ιntegrated Geosciences Mapping, SΙGMA)和地學(xué)空間模型(Digital Geosciences Spatial Model, DGSM)。DGSM中的簡(jiǎn)單地質(zhì)體建模使用三維地質(zhì)調(diào)查工具(The Geological Surveying and Ιnvestigation in 3-Dimensions software tool, GSΙ3D)[4]，而較復(fù)雜的建模則會(huì)使用Gocad地質(zhì)建模軟件(Geological Object Computer Aided Design)。框架涵蓋項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)采集、集成管理、數(shù)據(jù)處理、成果綜合等方面。

國(guó)內(nèi)學(xué)者業(yè)已開(kāi)展地質(zhì)調(diào)查信息化的研究與實(shí)踐，提出“地質(zhì)調(diào)查全過(guò)程信息化”、“地質(zhì)調(diào)查主流程信息化”[7]、“地礦勘查信息化”[8,9]及“城市地質(zhì)信息化工作模式”[10]等等概念，并對(duì)與之相關(guān)的理論框架、技術(shù)體系（包含關(guān)鍵技術(shù)）、方法論展開(kāi)討論。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局也正持續(xù)研發(fā)數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)[11]，并參與“OneGeology計(jì)劃”[12]，上海市地質(zhì)調(diào)查研究院持續(xù)開(kāi)發(fā)的上海城市三維地質(zhì)信息平臺(tái)功能也在不斷優(yōu)化之中[2,10,13]。

以上各平臺(tái)應(yīng)用已貫穿立項(xiàng)、編制設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、集成管理、數(shù)據(jù)處理、成果綜合、社會(huì)化服務(wù)等地質(zhì)工作的全過(guò)程。地質(zhì)資料信息服務(wù)過(guò)程中，對(duì)立項(xiàng)、編制設(shè)計(jì)等前期工作關(guān)注較少，本文暫不考慮。后五項(xiàng)在本平臺(tái)中被整合為數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)處理與成果綜合、社會(huì)化服務(wù)三個(gè)業(yè)務(wù)子流程。如圖1所示為從數(shù)據(jù)流角度對(duì)前述三個(gè)業(yè)務(wù)子流程主要處理數(shù)據(jù)的概念性流程，即采集與管理原始地質(zhì)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)規(guī)范化處理成為專(zhuān)題地質(zhì)數(shù)據(jù)，再由專(zhuān)業(yè)地質(zhì)人員綜合分析評(píng)價(jià)得到成果數(shù)據(jù)，成果數(shù)據(jù)在具備產(chǎn)品化條件后將進(jìn)入產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程，成果及產(chǎn)品數(shù)據(jù)均為社會(huì)化服務(wù)流程的重要數(shù)據(jù)資源。

圖1 平臺(tái)數(shù)據(jù)概念性流程Fig.1 Conceptual data fl ow chart

2 平臺(tái)定位與架構(gòu)

在平臺(tái)業(yè)務(wù)流程中，與之關(guān)聯(lián)的軟件既有野外數(shù)據(jù)采集軟件，也有后續(xù)的與本平臺(tái)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，以及類(lèi)似于B2B(Business to Business)的第三方應(yīng)用系統(tǒng)。同時(shí)，本平臺(tái)也將需要使用第三方資源，如基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。而由于地質(zhì)資料種類(lèi)繁多，具體每一類(lèi)地質(zhì)資料處理的專(zhuān)業(yè)軟件也是各有優(yōu)劣，作為一個(gè)集成性的軟件平臺(tái)，需要界定其與業(yè)務(wù)流程上下游各系統(tǒng)（或工具）之間的關(guān)系或關(guān)聯(lián)，并在研發(fā)過(guò)中借鑒已有信息技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查信息化中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并利用已有成熟的軟件成果。

2.1 平臺(tái)定位

經(jīng)過(guò)近些年的不斷發(fā)展，在地質(zhì)信息化流程中，已有相當(dāng)?shù)囊徊糠中畔⒓夹g(shù)得到應(yīng)用[7]。如中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局自行研制的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)RGMAP已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，平臺(tái)在數(shù)據(jù)采集與管理方面將關(guān)注各類(lèi)館藏資料的數(shù)字化與建庫(kù)管理，并支持野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，如DGSM項(xiàng)目中即已考慮SΙGMA數(shù)據(jù)的導(dǎo)入接口設(shè)計(jì)。由于各類(lèi)數(shù)據(jù)形式和格式的多種多樣，還需要考慮各類(lèi)地質(zhì)資料的標(biāo)準(zhǔn)化處理。如在工程地質(zhì)勘察資料收集與管理中，不同來(lái)源的工程地質(zhì)勘察資料其地層劃分不盡相同，需要系統(tǒng)根據(jù)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查資料及收集的工程地質(zhì)勘察進(jìn)行統(tǒng)一地層劃分。對(duì)建成的某一地區(qū)的工程地質(zhì)專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)分發(fā)給巖土公司和工程地質(zhì)勘察單位可實(shí)現(xiàn)本地區(qū)的地層劃分的逐步統(tǒng)一，保障勘察質(zhì)量。這種思路在加拿大地質(zhì)調(diào)查局開(kāi)展的城市地質(zhì)項(xiàng)目中已有所體現(xiàn)[14]。

數(shù)據(jù)分析與綜合方面，需要考慮平臺(tái)與各專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理工具之間的分工，不可也不可能成為大而全的處理平臺(tái)，應(yīng)以滿足專(zhuān)業(yè)人員的數(shù)據(jù)提取需求為基礎(chǔ)，方便其進(jìn)行專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理，并能對(duì)各專(zhuān)業(yè)軟件處理后的成果數(shù)據(jù)集成管理。對(duì)于規(guī)范化的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程才可考慮納入平臺(tái)之中，以提高某類(lèi)專(zhuān)業(yè)成果隨著數(shù)據(jù)的更新進(jìn)行快速編制與發(fā)布的效率。其中，作為傳統(tǒng)地質(zhì)工作成果——地質(zhì)圖件需要支持專(zhuān)業(yè)人員定制圖件模板，提高地質(zhì)專(zhuān)業(yè)圖件制作的效率。作為成果集成的有效表達(dá)方式——三維地質(zhì)模型，需要平臺(tái)在提供簡(jiǎn)單地質(zhì)體交互建模的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體自動(dòng)建模，應(yīng)支持隨著地質(zhì)資料信息的更新，模型數(shù)據(jù)做相應(yīng)的部分更新，避免小數(shù)據(jù)量的更新引起大范圍的模型重建。

社會(huì)化服務(wù)方面，需基于基礎(chǔ)地理信息服務(wù)提供基本的地質(zhì)資料信息在線瀏覽、查詢檢索等功能。如何借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地質(zhì)資料信息的發(fā)布與共享是社會(huì)化服務(wù)需要考慮的問(wèn)題，這方面在BGS出版的報(bào)告中有所體現(xiàn)。而“OneGeology計(jì)劃”則是通過(guò)發(fā)布基于開(kāi)放地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)(OGC)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并將接口注冊(cè)到OneGeology門(mén)戶網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的共享[12]，這一思路對(duì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)社會(huì)化服務(wù)提供了借鑒。而對(duì)地質(zhì)資料信息的主要使用對(duì)象地勘單位、巖土公司、礦業(yè)公司等，將基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口形式支持B2B第三方應(yīng)用系統(tǒng)的接入。

綜上所述，建設(shè)的目標(biāo)是通過(guò)收集各類(lèi)地質(zhì)資料，利用地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及三維可視化等技術(shù)，建立滿足地質(zhì)資料的數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)分析與綜合、社會(huì)化服務(wù)等過(guò)程業(yè)務(wù)需要的地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)，為政府部門(mén)、企事業(yè)單位及社會(huì)公眾提供專(zhuān)業(yè)服務(wù)。

2.2 平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)的核心是數(shù)據(jù)的積累與管理——建立地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心[15]，從而在數(shù)據(jù)有效管理的基礎(chǔ)上衍生出各種應(yīng)用需求，擴(kuò)大平臺(tái)的應(yīng)用。在其架構(gòu)之中，地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心將作為基礎(chǔ)，整體架構(gòu)主要由三個(gè)層次構(gòu)成，分別為：數(shù)據(jù)層，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)采集與管理；應(yīng)用層，即數(shù)據(jù)分析與綜合；服務(wù)層，即社會(huì)化服務(wù)，包括查詢、檢索、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享與交換等。平臺(tái)框架如圖2所示。

數(shù)據(jù)層關(guān)注數(shù)據(jù)的采集與管理，通過(guò)地質(zhì)資料匯交、共享等途徑匯聚各種地質(zhì)資料信息。建立和管理各類(lèi)地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，如目錄與元數(shù)據(jù)庫(kù)、原始數(shù)據(jù)庫(kù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)、成果數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)等，組成地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的規(guī)范采集處理、合理存儲(chǔ)、科學(xué)管理和有效使用。

應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料信息的數(shù)據(jù)分析與綜合。一方面，借助數(shù)據(jù)檢索、查詢統(tǒng)計(jì)、專(zhuān)題圖件編制等功能，通過(guò)二維圖形/圖像、表格、直方圖、曲線圖等方式顯示地質(zhì)資料信息，進(jìn)行交互式應(yīng)用分析；另一方面，實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)體建模及分析應(yīng)用，即實(shí)現(xiàn)從專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)中提取三維地質(zhì)建模所需要使用的各專(zhuān)業(yè)鉆孔、剖面等數(shù)據(jù)，用于三維地質(zhì)模型的生成，分析應(yīng)用，以及多種模型的一體化耦合顯示，并能將三維模型和分析應(yīng)用的成果數(shù)據(jù)保存到成果數(shù)據(jù)庫(kù)中。

服務(wù)層是面向給類(lèi)用戶提供社會(huì)化服務(wù)。在實(shí)際操作中，由于“地質(zhì)資料信息的共享與交換”和“基于Web的地質(zhì)資料信息服務(wù)”在服務(wù)對(duì)象、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境、安全技術(shù)要求和地質(zhì)資料密級(jí)管理等方面均不在一個(gè)層次，故需要將其區(qū)別對(duì)待，并劃分為兩類(lèi)服務(wù)需求。

圖2 平臺(tái)框架圖Fig.2 Framework of the platform

2.3 體系結(jié)構(gòu)選擇

目前流行的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Client/Server)和瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Browser/Server)。

C/S結(jié)構(gòu)可以充分利用服務(wù)器端和客戶端的資源，服務(wù)器端主要是按照客戶端請(qǐng)求完成大量的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)等功能，并將查詢、統(tǒng)計(jì)結(jié)果返回客戶端，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求并根據(jù)服務(wù)器端返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，生成最終結(jié)果。其主要優(yōu)點(diǎn)在于：交互性較強(qiáng)是這種方式的固有特點(diǎn)，因?yàn)樵诳蛻舳擞幸徽淄暾膽?yīng)用程序，在出錯(cuò)提示、在線幫助等方面都有強(qiáng)大的功能；易于大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)傳輸；運(yùn)算速度較快；技術(shù)比較成熟。其缺點(diǎn)是維護(hù)量較大、結(jié)構(gòu)不夠靈活、用戶界面可能不統(tǒng)一，并且不利于遠(yuǎn)程訪問(wèn)和系統(tǒng)更新維護(hù)等。

B/S結(jié)構(gòu)則是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展的主流，它將所有的數(shù)據(jù)處理都集中在服務(wù)器端，減輕客戶端的資源需求壓力，客戶端是獨(dú)立的，且可較少的受到硬軟件限制。客戶端使用瀏覽器向服務(wù)器端發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器端完成所有處理，將結(jié)果顯示給用戶。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于：客戶端界面統(tǒng)一、簡(jiǎn)潔，只需安裝通用的瀏覽器軟件，維護(hù)簡(jiǎn)單；簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的更新和維護(hù)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)靈活；特別適合網(wǎng)上信息發(fā)布和信息查詢。其主要缺點(diǎn)是交互能力不強(qiáng)、運(yùn)行速度較慢、大數(shù)據(jù)量網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高、安全性較差等。

還有一種需要考慮的是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(Service-Oriented Architecture, SOA)，其作為一種 ΙT 體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，可支持將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換為一組相互鏈接的服務(wù)或可重復(fù)業(yè)務(wù)任務(wù)，并可在需要時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)這些服務(wù)和任務(wù)[16]。

根據(jù)B/S和C/S結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，基于Web的服務(wù)以B/S結(jié)構(gòu)較合適；而數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)生產(chǎn)、三維地質(zhì)建模，交互能力強(qiáng)，C/S結(jié)構(gòu)較合適。鑒于這種情況，為使平臺(tái)更好的為用戶服務(wù)，平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)將采用C/S和B/S相結(jié)合的混合體系結(jié)構(gòu)，并且不同的功能采用不同的體系結(jié)構(gòu)。地質(zhì)資料信息服務(wù)采用B/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)生產(chǎn)、三維地質(zhì)建模采用C/S結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

對(duì)于SOA體系結(jié)構(gòu)，平臺(tái)的地質(zhì)資料信息共享與交換部分以滿足OGC規(guī)范的服務(wù)接口形式呈現(xiàn)，其某種意義上可視為SOA架構(gòu)，但在體系結(jié)構(gòu)中暫以B/S結(jié)構(gòu)表述。

圖3 體系結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of the architecture

3 平臺(tái)核心要素

本平臺(tái)理論上屬于地理信息系統(tǒng)的范疇，GΙS的組成部分（硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員、模型）均是平臺(tái)的核心要素。在本文中，將人員、數(shù)據(jù)以及與數(shù)據(jù)共生的功能視為平臺(tái)的核心要素，模型和軟件融于功能之中闡述，硬件暫不作為本文的論述內(nèi)容。

在業(yè)務(wù)流程中除傳統(tǒng)的地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員和數(shù)據(jù)使用方以外，將增加平臺(tái)管理人員。平臺(tái)各核心要素在業(yè)務(wù)流程中的組合關(guān)系見(jiàn)圖4所示。下面主要對(duì)數(shù)據(jù)、功能等要素依次進(jìn)行詳細(xì)解析。

3.1 平臺(tái)數(shù)據(jù)要素

在傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程之中，“數(shù)據(jù)”更多的是紙質(zhì)形式并以館藏形式保存。隨著信息技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)將從紙質(zhì)走向電子格式，并集中存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)之中，還有可能組成數(shù)據(jù)云等形式。

平臺(tái)數(shù)據(jù)來(lái)自地學(xué)工作者的野外數(shù)據(jù)采集工作，是地學(xué)工作者對(duì)地質(zhì)體信息的表現(xiàn)形式。地學(xué)工作者對(duì)地球的認(rèn)知可以分為三個(gè)類(lèi)型[1]：顯性知識(shí)(explicit know ledge)，地質(zhì)人員通過(guò)記錄、交流等方式明確表達(dá)的知識(shí)；半隱知識(shí)(implicit knowledge)，有可能被地質(zhì)人員明確表達(dá)，但尚未通過(guò)某種形式確切表達(dá)的知識(shí)；隱性知識(shí)(tacit knowledge)，地質(zhì)人員無(wú)法表達(dá)，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累獲得的知識(shí)。

已經(jīng)被記錄可通過(guò)文獻(xiàn)交流的這部分知識(shí)，在平臺(tái)業(yè)務(wù)流程中，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集與管理子流程中。將由平臺(tái)管理人員數(shù)字化已館藏的文獻(xiàn)，或?qū)?shù)字填圖系統(tǒng)的野外數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入平臺(tái)數(shù)據(jù)中心管理。

而在數(shù)據(jù)分析與綜合業(yè)務(wù)子流程中需要將地質(zhì)人員的顯性知識(shí)，即采集管理的基礎(chǔ)與專(zhuān)題地質(zhì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可向使用方提交的數(shù)據(jù)。這一業(yè)務(wù)子流程關(guān)注點(diǎn)主要在于如何在信息技術(shù)的支持下，有效地將地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員的半隱知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)。表達(dá)的形式可以是二維的，也可以采用三維立體形式展現(xiàn)揭示地質(zhì)體三維空間分布；可以是地質(zhì)專(zhuān)題圖件的傳統(tǒng)表達(dá)方式，還可以通過(guò)構(gòu)建三維地質(zhì)模型進(jìn)行綜合展現(xiàn)。

成果和產(chǎn)品數(shù)據(jù)將在社會(huì)化服務(wù)業(yè)務(wù)子流程中，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以快捷的方式提供給使用者。使用者首先獲得的將是關(guān)于地質(zhì)人員顯性知識(shí)的目錄與元數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而再通過(guò)查詢、瀏覽、下載、服務(wù)接口調(diào)用等多種途徑獲取所需要的地質(zhì)數(shù)據(jù)。

3.2 平臺(tái)功能要素

與數(shù)據(jù)要素同步的“功能”，其發(fā)展軌跡大致從掃描數(shù)字化到數(shù)據(jù)庫(kù)管理，及至大數(shù)據(jù)量分析綜合與互聯(lián)互通。

在前述“平臺(tái)”框架的三個(gè)主要層次，即數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和服務(wù)層中，每個(gè)層次均包含特定功能需求，其功能需求與業(yè)務(wù)子流程緊密關(guān)聯(lián)，功能的定義就是為了解決主要人員在此子流程中的具體業(yè)務(wù)工作需要。數(shù)據(jù)層的功能對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)采集與管理，應(yīng)用層的功能對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分析與綜合，服務(wù)層的功能對(duì)應(yīng)社會(huì)化服務(wù)。另外平臺(tái)運(yùn)行還需要相應(yīng)的管理與維護(hù)工作。

平臺(tái)功能需求劃分為以下相互關(guān)聯(lián)的功能組合，即：地質(zhì)資料目錄與元數(shù)據(jù)管理；地質(zhì)資料管理與維護(hù)；地質(zhì)資料查詢與檢索；地質(zhì)資料專(zhuān)業(yè)分析評(píng)價(jià)；地質(zhì)模型構(gòu)建與發(fā)布；地質(zhì)資料信息服務(wù)；地質(zhì)資料共享與交換；平臺(tái)維護(hù)與管理。每個(gè)功能組合又可細(xì)分為多項(xiàng)功能點(diǎn)，本文不作詳述。

圖4 平臺(tái)核心要素在業(yè)務(wù)流程中的組合關(guān)系示意圖Fig.4 Sketch map of the combination relation between multi-features in the platform

3.3 各要素間組合關(guān)系

在圖4所示的要素組合關(guān)系中，數(shù)據(jù)和功能在某一業(yè)務(wù)子流程之中是輔助業(yè)務(wù)參與人員在此子流程中的具體業(yè)務(wù)工作需要而組合的。在業(yè)務(wù)子流程中，組合了人員、數(shù)據(jù)和功能等要素。

在數(shù)據(jù)采集與管理業(yè)務(wù)子流程中，處理的是地質(zhì)人員的顯性知識(shí)，這部分的地質(zhì)認(rèn)知被以館藏或電子形式保存。子流程中平臺(tái)的功能是提供平臺(tái)管理人員將這部分地質(zhì)人員顯性知識(shí)存儲(chǔ)于地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心之中，保障數(shù)據(jù)的可持續(xù)更新，包括地質(zhì)資料目錄與元數(shù)據(jù)管理和地質(zhì)資料管理與維護(hù)。在圖4中所示的數(shù)據(jù)集成、資料更新維護(hù)等功能點(diǎn)是其關(guān)鍵功能。

在數(shù)據(jù)分析與綜合業(yè)務(wù)子流程中，關(guān)注的是地質(zhì)人員的半隱知識(shí)。為實(shí)現(xiàn)有效的將地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員的半隱知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)，需要此子流程提供地質(zhì)資料查詢與檢索、地質(zhì)資料專(zhuān)業(yè)分析評(píng)價(jià)和地質(zhì)模型構(gòu)建與發(fā)布等功能。如在專(zhuān)業(yè)分析評(píng)價(jià)功能中，將對(duì)專(zhuān)業(yè)人員在諸如鉆孔柱狀圖編制、剖面圖編制、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等進(jìn)行制作流程和評(píng)價(jià)模型自動(dòng)與半自動(dòng)化；在地質(zhì)模型構(gòu)建與發(fā)布方面，將對(duì)地質(zhì)人員對(duì)地質(zhì)體三維空間分布的半隱知識(shí)，通過(guò)三維可視化方式展現(xiàn)在屏幕之上，提供各地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員之間交流的工具，方便非地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員形象的理解地質(zhì)體的空間分布情況。

在社會(huì)化服務(wù)業(yè)務(wù)子流程中，則是已經(jīng)完成的地質(zhì)人員的顯性知識(shí)，如成果數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等，借助網(wǎng)絡(luò)等媒介向使用者的分發(fā)與共享。即可提供在線數(shù)據(jù)的查詢和瀏覽，也可通過(guò)服務(wù)調(diào)用方式，集成公益性的地質(zhì)資料信息，服務(wù)于第三方的應(yīng)用服務(wù)之中。

4 關(guān)鍵技術(shù)

在已有的地質(zhì)資料信息化處理技術(shù)體系中，諸多學(xué)者均提出了諸如海量數(shù)據(jù)管理、三維地質(zhì)建模、誤差與不確定性評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)面臨需求與實(shí)際應(yīng)用之間的差距[17～20]。而本文則是側(cè)重從地質(zhì)業(yè)務(wù)流程中，地質(zhì)資料信息化處理對(duì)數(shù)據(jù)集成（多源異構(gòu)數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)處理與綜合（專(zhuān)題圖表的編制）、數(shù)據(jù)共享（地質(zhì)資料目錄與地質(zhì)圖服務(wù)接口）等需求方面展開(kāi)說(shuō)明。

4.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成

地質(zhì)資料涉及基礎(chǔ)地質(zhì)、水工環(huán)地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害等多種專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)介質(zhì)可能是紙質(zhì)或磁盤(pán)（磁帶、光盤(pán)等）形式；其表現(xiàn)形式可能是文字（文字報(bào)告）、表格（Excel、文本文件格式等）、數(shù)據(jù)庫(kù)（Access、SQL Server、Oracle等）、圖形圖像等。數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多、離散性大、來(lái)自不同行業(yè)部門(mén)，且存在著數(shù)據(jù)采集技術(shù)手段、水平上的差異，這些因素造成地質(zhì)資料信息的異構(gòu)現(xiàn)象，形成諸多信息“孤島”，為數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)分析與綜合帶來(lái)一定難度。解決多源、異構(gòu)是地質(zhì)資料信息集成面臨的挑戰(zhàn)之一。

解決多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的方式之一是通過(guò)互操作實(shí)現(xiàn)對(duì)信息“孤島”數(shù)據(jù)的調(diào)用，在規(guī)范基礎(chǔ)之上完成此項(xiàng)工作。這在本平臺(tái)數(shù)據(jù)向外提供時(shí)，同樣是需要考慮的，以避免成為“孤島”，后文將在這方做進(jìn)一步說(shuō)明。

最基礎(chǔ)的集成方式則是提供轉(zhuǎn)換工具，將諸如交換數(shù)據(jù)（VCT和E00格式數(shù)據(jù)為主）、ArcGΙS數(shù)據(jù)（shp格式數(shù)據(jù)為主）、MapGΙS數(shù)據(jù)（MapGΙS6X系列數(shù)據(jù)為主）、AutoCAD數(shù)據(jù)（dxf格式為主）轉(zhuǎn)換為平臺(tái)集中管理的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行集成管理。

4.2 專(zhuān)題圖表制作

地質(zhì)專(zhuān)題圖表是傳統(tǒng)的地質(zhì)工作成果表現(xiàn)形式，雖然目前也出現(xiàn)比地質(zhì)圖表更形象的三維地質(zhì)模型的表現(xiàn)形式，但地質(zhì)圖仍然是地質(zhì)工作成果的重要表現(xiàn)載體。作為地質(zhì)資料處理平臺(tái)，如何快速高效地生成和更新地質(zhì)圖件是必須考慮的，在城市地質(zhì)圖編圖方法中也已提及此點(diǎn)[21]。

對(duì)地質(zhì)人員日常業(yè)務(wù)中的地質(zhì)專(zhuān)業(yè)圖表提供基于模板技術(shù)的圖表生成功能，可將專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形信息有機(jī)結(jié)合，形成一系列具有可定制與更新的專(zhuān)業(yè)地質(zhì)圖表生成機(jī)制。同時(shí)，需要提供人工交互編輯工具進(jìn)行再編輯，以達(dá)到修正和美觀的需要。

4.3 地質(zhì)資料目錄與地質(zhì)圖服務(wù)接口

地質(zhì)資料信息的目錄與元數(shù)據(jù)作為外界了解和二次開(kāi)發(fā)利用地質(zhì)資料的窗口，其內(nèi)容需要遵循《地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):DD2006-05)》和《地質(zhì)資料檔案著錄細(xì)則(中華人民共和國(guó)檔案行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):DA/T 23-2000)》等規(guī)范。目錄與元數(shù)據(jù)的服務(wù)以網(wǎng)站和接口方式提供較多，如“OneGeology計(jì)劃”。地質(zhì)資料目錄服務(wù)接口在參考OGC制定的元數(shù)據(jù)目錄服務(wù)接口(Catalogue Services Ιnterface Standard)、OGC CSW(Catalogue Service for Web)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且其傳輸協(xié)議采用XML或KML編碼標(biāo)準(zhǔn)。在一些面向大眾的信息發(fā)布系統(tǒng)中，掛接Google Earth 和 NASA World Wind時(shí)，均已采用Keyhole Markup Language (KML)[22]。地質(zhì)圖服務(wù)接口需遵循Web地圖服務(wù)(Web Mapping Service)、Web要素服務(wù)(Web Feature Service)等規(guī)范。遵循共同認(rèn)可的規(guī)范，提供滿足規(guī)范的服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)接口，是實(shí)現(xiàn)共享和互操作的有效途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

本文側(cè)重于數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)分析與綜合、社會(huì)化服務(wù)等階段，分析地質(zhì)資料信息化處理流程對(duì)地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)的功能需求。詳細(xì)說(shuō)明了平臺(tái)的定位與架構(gòu)。通過(guò)對(duì)比分析各種可選的體系結(jié)構(gòu)，認(rèn)為采用C/S和B/S相結(jié)合的混合體系結(jié)構(gòu)較適合平臺(tái)的運(yùn)行。

面向業(yè)務(wù)流程的地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)各核心要素之間互相關(guān)聯(lián)，本文依次說(shuō)明了數(shù)據(jù)、功能、人員在各業(yè)務(wù)子流程中如何實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型地質(zhì)人員知識(shí)的傳遞，從而依據(jù)流程中數(shù)據(jù)流的知識(shí)內(nèi)涵，點(diǎn)明各功能需要滿足的基本業(yè)務(wù)流程需求。

平臺(tái)研發(fā)應(yīng)以承認(rèn)平臺(tái)功能需求的迭代性與漸進(jìn)性為基礎(chǔ)，其不可能在短期內(nèi)得到完美解決，通過(guò)基于業(yè)務(wù)流程的分析，讓具體功能在業(yè)務(wù)應(yīng)用之中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以期實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料信息服務(wù)平臺(tái)的不斷完善，故其開(kāi)發(fā)周期也將漫長(zhǎng)，對(duì)研發(fā)工作提出了非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從應(yīng)用角度帶動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用，平衡信息技術(shù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)和專(zhuān)業(yè)服務(wù)之間的關(guān)系，將是后續(xù)平臺(tái)研發(fā)持續(xù)不斷需要面對(duì)的問(wèn)題。

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