膠東地區(qū)金礦地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)研究

韓 健，鄒國強(qiáng)，崔政軍，劉義明，馬卓敏

(山東省國土資源資料檔案館，山東 濟(jì)南 250013)

為進(jìn)一步提高地質(zhì)工作服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的能力，充分發(fā)揮地質(zhì)資料信息的服務(wù)功能，國土資源部把上海、安徽、山東、湖北、湖南、青海六省(市)列為試點(diǎn)省份，開展地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化工作。地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化是指地質(zhì)資料的集聚、深度開發(fā)、資料信息化、服務(wù)集群化、服務(wù)社會(huì)化，地質(zhì)資料信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)化是將地質(zhì)資料信息服務(wù)作為一個(gè)服務(wù)業(yè)分工對(duì)待，其發(fā)展方向是形成地質(zhì)資料信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)，其服務(wù)的對(duì)象是社會(huì)主體[1]。

金、鐵、煤是山東省三大重要優(yōu)勢礦種，其中金礦尤為重要，總儲(chǔ)量占全國的1/3，主要集中分布在膠東地區(qū)，山東焦家金礦是“焦家式”破碎帶蝕變巖型金礦典型性產(chǎn)地，是地質(zhì)學(xué)家研究的重點(diǎn)礦床。通過多方分析和論證，最終選定膠東地區(qū)金礦為試點(diǎn)，進(jìn)行山東省地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化研究。

1 膠東地區(qū)金礦地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)

此次試點(diǎn)工作的研究范圍為經(jīng)度119°56′00″～120°10′00″，緯度37°24′00″～37°27′00″，通過對(duì)海量地質(zhì)資料的整合集成，建成基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫、鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、資源儲(chǔ)量空間數(shù)據(jù)庫、物化探數(shù)據(jù)庫[2]等，建立地質(zhì)資料服務(wù)產(chǎn)品體系框架。

1.1 數(shù)據(jù)整合技術(shù)路線

數(shù)據(jù)整合主要包括準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)源分析、數(shù)據(jù)源質(zhì)量檢查、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)入庫、整合數(shù)據(jù)庫成果等步驟[3]，主要技術(shù)路線流程如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線流程

1.1.1 準(zhǔn)備工作

主要包括人員、設(shè)備環(huán)境、軟件、數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)備等。

1.1.2 數(shù)據(jù)源分析

利用原始數(shù)據(jù)采集軟件，對(duì)膠東地區(qū)金礦地質(zhì)資料原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取試點(diǎn)研究區(qū)域內(nèi)各個(gè)點(diǎn)位的大地基準(zhǔn)坐標(biāo)、高程基準(zhǔn)與投影方式、比例尺、要素分層、要素屬性結(jié)構(gòu)及內(nèi)容、通過國家審核時(shí)間等情況。

1.1.3 數(shù)據(jù)源質(zhì)量檢查

在數(shù)據(jù)源分析的基礎(chǔ)上同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，包括各要素的空間相互關(guān)系，是否存在自相交、打折點(diǎn)、重疊、懸掛線和偽節(jié)點(diǎn)等情況。

1.1.4 質(zhì)量控制

質(zhì)量控制包括圖形編輯、屬性編輯、投影轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。圖形編輯主要是對(duì)點(diǎn)、線、面進(jìn)行編輯、修改以及拓?fù)溴e(cuò)誤檢查；屬性編輯是參照原始數(shù)據(jù)建庫時(shí)所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)或指南對(duì)整合數(shù)據(jù)的屬性結(jié)構(gòu)、屬性內(nèi)容等進(jìn)行修改完善；投影轉(zhuǎn)換是將所有坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成以度為單位的地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，大地坐標(biāo)參照系為1954北京坐標(biāo)系；數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換是將檢查合格的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ArcGIS Personal Geodatabase格式數(shù)據(jù)。

1.1.5 數(shù)據(jù)入庫

將上述形成的數(shù)據(jù)成果，經(jīng)過檢查無誤后逐一導(dǎo)入到最終成果數(shù)據(jù)庫中。

1.1.6 整合數(shù)據(jù)庫成果

包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫、鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、資源儲(chǔ)量空間數(shù)據(jù)庫、物化探數(shù)據(jù)庫。其中，空間數(shù)據(jù)格式為ArcGIS Personal Geodatabase格式數(shù)據(jù)；非空間數(shù)據(jù)格式(表格)為ACCESS mdb。

1.2 數(shù)據(jù)整合內(nèi)容

根據(jù)數(shù)據(jù)庫建設(shè)指南，地理坐標(biāo)系以度為單位，大地坐標(biāo)以54北京坐標(biāo)系為準(zhǔn)，空間數(shù)據(jù)格式為ArcGIS Personal Geodatabase格式數(shù)據(jù)；非空間數(shù)據(jù)格式(表格)為ACCESS mdb。最終形成膠東地區(qū)金礦地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫，主要包括：基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫、鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、資源儲(chǔ)量空間數(shù)據(jù)庫、物化遙數(shù)據(jù)庫、航磁數(shù)據(jù)庫、重力數(shù)據(jù)庫等。具體如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容列表

2 膠東地區(qū)金礦地質(zhì)資料集群管理與應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

2.1 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)組織模式，遵循三層架構(gòu)體系，包括數(shù)據(jù)層、邏輯層和應(yīng)用層三個(gè)不同的應(yīng)用層次，邏輯層又包括GIS服務(wù)層、系統(tǒng)功能層。針對(duì)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)，為用戶提供山東省地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)、物化探數(shù)據(jù)、鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量空間數(shù)據(jù)等對(duì)外服務(wù)的功能。系統(tǒng)以ArcGIS作為GIS開發(fā)平臺(tái)，Oracle為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，結(jié)合WebServices技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)山東省各類地質(zhì)資料數(shù)據(jù)的展示、查詢、定位、統(tǒng)計(jì)、分析決策、更新等功能，為省國土廳檔案館的管理工作提供軟件支撐。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.2.1 實(shí)用性和排他性

系統(tǒng)操作界面簡潔、清晰、明了，層次清晰，操作性強(qiáng)，能夠有效提高工作效率。

2.2.2 可靠性和安全性

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，同時(shí)又具有保密性。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效是我們?cè)O(shè)計(jì)本系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。

2.2.3 系統(tǒng)的開放性與可擴(kuò)充性

系統(tǒng)應(yīng)具備良好的功能模塊化設(shè)計(jì)，開放式平臺(tái)函數(shù)庫，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的系統(tǒng)信息編碼、系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充，并可在其基礎(chǔ)上發(fā)展其他相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

膠東地區(qū)金礦地質(zhì)資料集群管理與應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了查詢、瀏覽、檢索等常規(guī)功能，還實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源壓覆分析和金礦賦存度分析功能，為礦政管理和礦山企業(yè)開發(fā)提供必要的依據(jù)和服務(wù)。

2.3.1 地圖基本操作功能

地圖基本操作包括：矩形放大、矩形縮小、地圖漫游、地圖居中、刷新、前一視圖、后一視圖、全圖顯示、比例尺縮放、鷹眼顯示等功能；除了在菜單欄設(shè)置這些功能選項(xiàng)外，為了方便操作，系統(tǒng)在工具條上也設(shè)置的同樣的操作選項(xiàng)，方便進(jìn)行視圖管理。

2.3.2 數(shù)據(jù)疊加展示功能

通過拖拽控制列表服務(wù)的形式控制每個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)的顯示和隱藏，同時(shí)可以調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)服務(wù)圖層的透明度，實(shí)現(xiàn)多個(gè)圖層信息精準(zhǔn)疊加。針對(duì)單個(gè)圖層可以利用圖層控制列表資源控制選項(xiàng)卡分類顯示各種數(shù)據(jù)信息。

2.3.3 數(shù)據(jù)查詢功能

針對(duì)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)、資料點(diǎn)數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、物化探數(shù)據(jù)等空間數(shù)據(jù)信息，分別應(yīng)用點(diǎn)擊查詢、矩形查詢、圓形查詢、多邊形查詢、復(fù)合條件查詢等多種查詢方式查找并顯示符合條件的信息，同時(shí)可以保存查詢結(jié)果到Excel表格，鼠標(biāo)點(diǎn)擊某條查詢結(jié)果，系統(tǒng)在地圖服務(wù)上自動(dòng)定位到相關(guān)位置，并高亮顯示，鼠標(biāo)經(jīng)過此位置時(shí)將鏈接相關(guān)pdf文檔資料、多媒體信息等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

2.3.4 地圖定位功能

實(shí)現(xiàn)按坐標(biāo)定位、按行政區(qū)定位、礦產(chǎn)地定位、資料點(diǎn)定位等多種數(shù)據(jù)信息定位，并高亮顯示定位點(diǎn)位置。定位輸入框支持模糊查詢、自動(dòng)填充功能，方便用戶操作。

2.3.5 報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能

分析業(yè)務(wù)需求，將統(tǒng)計(jì)類別分為儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)和個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)兩大類。在區(qū)域上又將其分為全省儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)、全省個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)、區(qū)域儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)、區(qū)域個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)等。針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，主要有礦產(chǎn)地個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)、資料點(diǎn)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)、鉆孔信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)量信息統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，系統(tǒng)可根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果生成各類圖形報(bào)表。

2.3.6 礦產(chǎn)資源壓覆分析功能

為了更好的保護(hù)礦產(chǎn)資源，避免壓覆已探明的礦區(qū)，系統(tǒng)提供礦產(chǎn)資源壓覆分析功能，讓我們?cè)陂_展建設(shè)項(xiàng)目之前預(yù)先進(jìn)行分析，查看是否會(huì)壓覆重要礦床。

2.3.7 金礦賦存度分析

通過分析耙區(qū)的地質(zhì)圖、物化探資料和重力重磁異常，根據(jù)專家模型，計(jì)算出耙區(qū)金礦賦存度情況，生成不同等級(jí)金礦賦存度和可能性專題圖，專題圖可以保存成SHP、DXF輸出，或保存為本地.mdb，從而為地勘單位找礦提供成礦預(yù)測。

3 主要成果

3.1 實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)資料的可視化管理，全面提升地質(zhì)資料服務(wù)水平

此次試點(diǎn)研究工作首次將ArcGIS和Oracle大型數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺(tái)應(yīng)用到地質(zhì)資料管理中，匯總膠東地區(qū)海量金礦地質(zhì)資料，將山東省基礎(chǔ)地質(zhì)和膠東地區(qū)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查等方面的多個(gè)數(shù)據(jù)庫集群到“山東省地質(zhì)資料集成管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)”中，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)資料的可視化集群管理，充分挖掘了地質(zhì)資料潛在價(jià)值，提升了地質(zhì)資料的服務(wù)水平。

3.2 實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的一張圖管理

運(yùn)用多源地質(zhì)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行疊加分析，全面簡捷地反映出山東成礦地質(zhì)背景、礦產(chǎn)資源分布特點(diǎn)等，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)資料的一張圖式管理，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性和實(shí)用性，方便管理者更全面更便捷的進(jìn)行管理，符合山東省“一個(gè)平臺(tái)，兩個(gè)市場”的建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)內(nèi)容[4]。

3.3 為整裝勘查、找礦突破和礦政管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持

通過不同數(shù)據(jù)圖層的疊合，運(yùn)用地質(zhì)找礦專家模型分析計(jì)算得出鉆孔周圍富含金礦等礦產(chǎn)資源的品位和可能性大小，生成不同等級(jí)金礦賦存度和可能性專題圖，進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測。筆者將根據(jù)此次試點(diǎn)工作的成效，分礦種分地區(qū)建成一系列數(shù)據(jù)庫和專家模型，為山東省整裝勘查和深部找礦提供有力的依據(jù)和服務(wù)[5]。

礦產(chǎn)資源壓覆情況調(diào)查是經(jīng)濟(jì)、工程建設(shè)必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要的前期工作，系統(tǒng)可以根據(jù)不同工作需求，以點(diǎn)狀或線狀為參數(shù)劃定半徑，分析出調(diào)查區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源壓覆情況，節(jié)省工作時(shí)間，減少工程重復(fù)投入，為礦政管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和管理依據(jù)。

3.4 制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一

在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，建立了數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)管理)以及管理系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)指南，為項(xiàng)目的組織實(shí)施提供標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整理的標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)的統(tǒng)一融合。

3.5 利用豐富多源數(shù)據(jù)服務(wù)，建立地質(zhì)資料的分布式管理

為了解決數(shù)據(jù)存放地的差異性，特預(yù)先與數(shù)據(jù)提供單位建立專線聯(lián)網(wǎng)，僅提供服務(wù)而不用拷貝數(shù)據(jù)，從而解決了無法直接獲取數(shù)據(jù)到本地的難題，山東省利用山東省國土資源資料檔案館地質(zhì)資料數(shù)據(jù)、遙感中心遙感底圖數(shù)據(jù)統(tǒng)一到廳政務(wù)管理平臺(tái)上，從而建立地質(zhì)資料的分布式管理。

3.6 實(shí)現(xiàn)壓覆分析功能，促進(jìn)政府管理水平

為了更好的保護(hù)礦產(chǎn)資源，讓我們?cè)陂_展建設(shè)項(xiàng)目之前預(yù)先進(jìn)行分析，查看是否會(huì)壓覆重要礦床，系統(tǒng)的壓覆分析功能提供了點(diǎn)狀、線狀和面狀工程半徑范圍內(nèi)對(duì)礦區(qū)的壓覆情況，從而為政府進(jìn)行兩權(quán)管理提供有力的依據(jù)和服務(wù)。

3.7 地質(zhì)找礦模型為找礦突破服務(wù)

綜合分析膠東試點(diǎn)地區(qū)金礦成礦規(guī)律及成礦模式的基礎(chǔ)上，建立了綜合找礦模型，通過分析計(jì)算圈定金礦靶區(qū)，生成不同等級(jí)金礦賦存度和可能性的分地市、分礦區(qū)、分礦種等多層次的專題圖，為礦山企業(yè)找礦提供技術(shù)依據(jù)，服務(wù)于找礦突破。

3.8 應(yīng)用ArcGIS開發(fā)平臺(tái)和Oracle大型數(shù)據(jù)庫，保持技術(shù)先進(jìn)性

系統(tǒng)以ArcGIS作為開發(fā)平臺(tái)， Oracle為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器， 結(jié)合WebService技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)了山東省和

膠東地區(qū)各類地質(zhì)資料的管理，并能根據(jù)坐標(biāo)在地圖上進(jìn)行標(biāo)注，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的可視化管理，增強(qiáng)與用戶的互動(dòng)，方便查看和操作。

3.9 首次將山東省基礎(chǔ)地質(zhì)和膠東地區(qū)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查等方面的多個(gè)數(shù)據(jù)庫集群到“山東省地質(zhì)資料集成管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)”中，進(jìn)行集中管理和應(yīng)用服務(wù)

近年來，山東省開展的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查工作，取得了大量的地質(zhì)礦產(chǎn)成果資料。山東國土資源資料檔案館利用豐富的館藏資料優(yōu)勢和分管山東省礦產(chǎn)資源登記統(tǒng)計(jì)的優(yōu)勢，首次將1∶50萬地理圖數(shù)據(jù)庫1∶50萬地質(zhì)礦產(chǎn)圖數(shù)據(jù)庫成果地質(zhì)資料目錄數(shù)據(jù)庫重力原平面等值線圖數(shù)據(jù)庫航磁原平面化極等值線圖數(shù)據(jù)庫金(銀)元素地球化學(xué)圖數(shù)據(jù)庫1∶50萬遙感構(gòu)造解譯圖數(shù)據(jù)庫1∶5萬地理底圖數(shù)據(jù)庫1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫鉆孔數(shù)據(jù)庫礦山開發(fā)利用數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)量數(shù)據(jù)庫航磁等值線圖數(shù)據(jù)庫金(銀)元素地球化學(xué)圖數(shù)據(jù)庫試點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)資料檔案數(shù)據(jù)庫集群到“山東省地質(zhì)資料集成管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)”中進(jìn)行管理和應(yīng)用，促進(jìn)礦政管理的科學(xué)化和精細(xì)化。

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