全國地質調查工作部署系統建設與應用

屈紅剛，高延光，宋 越，張翠光，張開軍，劉 威，鄭文鑒

（1．中國地質調查局發展研究中心，北京100037；2．國土資源部地質信息技術重點實驗室，北京100037；3．中國地質調查局，北京100037；4．北京超圖軟件股份有限公司，北京100015）

地質工作是經濟社會發展的基礎性、先行性工作，服務于經濟社會發展的各個方面。地質工作部署是地質工作開展的第一步工作，是地質工作的“總指揮”，具有舉足輕重的作用。我國地域遼闊，地質條件復雜，各地地質背景差異較大，部署難度大；地質調查工作部署歷史悠久，積累了大量數據資料，完全依靠人為部署越來越難；尤其是近年來，隨著地質工作程度的快速提高，地質找礦難度的增大，城市地質、農業地質、水文地質、地質災害和環境地質等的迫切需求，年度經費投入增加（近十年增加了約10倍），承擔隊伍規模擴大等因素，使得地質調查工作部署難度更大，更加注重多要素、多專業、多層級的統籌協調，呈現出顯著的綜合化、精細化和協同化特征。為更好地組織實施好地質調查工作，統籌好中央、地方地質調查工作，提高部署的針對性和科學性，需要充分利用現代信息技術手段，優化地質工作部署方案，減少重復部署，提高地質工作部署效率。

從2010年8月開始在中國地質調查局的統一部署下，啟動了全國地質調查工作部署系統的開發和 建 設 工 作。 基 于 SOA （Service－Oriented Architecture，面向服務的體系架構）多層架構［1－3］，采用 GIS技術［4－5］、Oracle大型空間數據庫、Web Service技術［6］、工作流技術［7］、國家測繪局的天地圖等，開發建設了網絡化、便捷化、協同化全國地質調查工作部署信息系統，包括規劃部署方案協同編制、年度立項建議編制、立項論證、系統維護和數據更新維護等功能模塊，支撐地質調查工作部署全過程信息化。系統自2011年試運行、2012年正式運行以來，堅持邊建設、邊應用，在國家地質礦產調查評價專項2012年度、2013年度、2014年度部署工作中開展了實際應用，支撐完成了約200億元、近500個計劃項目、近8000個工作項目的立項、論證工作；支撐了國土資源部、中國地質調查局首次完成全國地質調查工作部署“一張圖”數據庫建設工作；支撐了中央地方地質調查工作部署的統籌。

1 系統需求分析與總體架構

1．1 需求分析

全國地質調查工作部署系統的建設，主要是支撐國土資源部、中國地質調查局組織實施好中央公益性地質調查工作的規劃和年度部署工作，同時也可為各省編制地質調查工作規劃和年度部署提供平臺。當前，中央公益性、基礎性地質調查工作主要以國家地質礦產調查評價專項的形式組織開展。

地質礦產調查評價專項由中央財政設立，主要用于加強基礎性地質工作和礦產資源勘查，包括青藏高原地質礦產調查與評價（含柴達木盆地及周邊重要成礦帶）。專項資金由財政部、國土資源部共同管理，中國地質調查局負責組織實施。中國地質調查局天津地質調查中心、沈陽地質調查中心、南京地質調查中心、武漢地質調查中心、成都地質調查中心和西安地質調查中心等六大區調中心項目辦、中國地質科學院項目辦、武警黃金部隊項目辦、中國地質調查局發展研究中心項目辦、中國地質環境監測院項目辦、中國國土資源航空物探遙感中心項目辦、中國地質調查局油氣地質調查中心項目辦為項目實施的二級管理單位。二級管理單位會同省級國土資源主管部門負責轄區內（或領域內）項目的立項論證、設計審查、監督檢查、野外驗收、成果評審等管理工作。專項按計劃項目、工作項目設置。項目負責單位分別稱為計劃項目實施單位、工作項目承擔單位。同時，還需要和省級國土資源管理部門（及其支撐單位）做好中央地方需求統籌和銜接，協同開展好地質工作部署。

全國地質調查工作部署系統的建設目標是，滿足以上全國－六大區調中心等二級管理單位－省級等各類用戶的需求，覆蓋地質調查項目部署全過程（圖1），為綜合工作部署及多層次工作部署提供輔助決策支持，提供部署工作信息處理、綜合展示、輔助決策等功能。

1．2 系統總體架構

全國地質調查工作部署系統基于SOA多層架構（圖2），在數據、知識、方法、軟件、標準等的綜合集成下，向地質調查工作部署管理人員和技術人員提供輔助支持。系統首先實現將地質調查工作部署所需要的多源數據進行集成統一展示，并在此基礎上，提供輔助支持工具，以及實現專家知識的融入和推理，打造面向中央和地方的統一規劃部署輔助支持平臺。系統主要包括全國地質調查協同部署平臺、中國地質調查局地質工作部署系統（立項、論證）、全國地質調查工作部署數據庫更新維護（重點是地質調查工作程度數據的更新維護）。具體包括以下部分。

1）數據層（地質調查工作部署“一張圖”數據中心）。涉及的數據主要包括三方面：一是基礎數據，包括基礎地理數據（地形數據、遙感數據、地理底圖數據等）和基礎地質數據；二是地質背景專題數據，包括工作程度數據、地質調查規劃數據、礦業權數據等；三是工作部署相關業務數據，包括人、財、物數據庫和年度項目數據庫。

2）工具層。包括GIS平臺，涵蓋二維模塊和三維模塊；以及基于GIS平臺的查詢檢索、統計分析、集成顯示等輔助工作部署工具。

3）模型方法層。模型方法包括知識庫和推理機組成的專家系統模塊，以及決策模型方法庫。

4）應用層。一是全國地質調查協同部署平臺，主要支撐中央、地方地質調查工作需求對接與部署方案協同編制工作。用戶包括國土資源部、中國地質調查局，大區地質調查中心等二級管理單位，省級國土資源主管部門及其支撐單位。平臺整合了全國基礎地質、地質礦產、地質災害、地質環境、地下水等各專業、各比例尺的工作程度數據，實現了各類基礎地質調查工作程度等多源數據的一體化耦合顯示、綜合分析、部署方案編制等功能。二是中國地質調查局地質工作部署系統，主要支撐地質礦產調查評價專項年度立項、論證工作。該系統主要面向中國地質調查局、六大區地質調查中心等二級管理單位，以及部分計劃項目實施單位。系統實現了項目計劃采集、統計、輸出、項目立項論證、輔助決策等功能。三是全國地質調查工作程度數據，是地質工作部署的一項重要基礎性數據，為了支撐工作程度數據的更新維護，開發了相關支持工具。

5）此外，還需要組織運行體系和標準體系作為系統建設運維的保障。

圖1 地質調查工作部署業務流程

1．3 系統建設總體思路

全國地質調查工作部署系統建設是一項系統工程，在推進工作中堅持以需求為導向，邊建設、邊應用，以應用促發展。系統建設采用敏捷開發的方式，先開發一個原型系統，然后通過該原型系統，進一步挖掘用戶的全面需求。系統建設采用成熟先進的技術，工程化管理，將近期目標與遠期目標有機結合起來，盡快拿出簡單實用的成果，先易后難，在應用中不斷豐富完善。注重與上下、左右相關系統的銜接。此外，在項目實施過程中，注重軟硬件、數據、人員、工作機制、標準等的統籌；注重與用戶方的及時溝通協調；注重研發過程質量控制。

2 系統主要功能

全國地質調查工作部署系統包括規劃部署方案協同編制、年度立項建議編制、立項論證、系統維護和數據更新維護等5個功能模塊（圖3）。

規劃部署方案協同編制模塊組成全國地質調查協同部署平臺。該模塊提供數據集成與顯示、部署方案建立與編輯、報表統計、圖形權限管理、空間分析、圖形展示與圖件輸出、部署成果的導入導出、三維圖形展示及輔助決策、高級分析統計等功能。

年度立項建議編制模塊和論證（評估）模塊組成中國地質調查局地質工作部署系統。立項建議編制模塊提供項目建議表編輯工具、建議編制的項目空間范圍檢查、項目建議編輯任務的多級分發、部署圖件輸出、三維圖形展示及輔助決策等功能。論證模塊支持線下論證和在線論證兩種方式。其中，線下論證模塊提供項目論證表格導出、導入、瀏覽、查詢、統計等功能；在線論證模塊提供在線論證項目分配、論證專家管理、論證資料下載、論證意見填寫、網上論證管理員審核論證、論證進度管理等線上論證等功能。

系統維護模塊提供數據維護、權限管理、數據字典維護、系統訪問使用日志維護等功能。

“一張圖”數據更新維護模塊提供新增工作程度入庫、以往工作程度數據清理、部署“一張圖”綜合數據庫的內容管理、“一張圖”數據庫的維護等功能。

圖2 全國地質調查工作部署系統體系架構

圖3 全國地質調查工作部署系統主要功能

3 系統技術體系

全國地質調查工作部署系統采用瀏覽器／服務器（B／S）和客戶端／服務器結構（C／S）混合架構。系統基于SuperMap GIS平臺、Oracle10g數據庫、及其它網絡環境，采用了工作流、基于Web服務集成、HTML 5等技術。系統整體技術體系架構如圖4所示。

圖4 全國地質調查工作部署系統技術體系

全國地質調查協同部署平臺采用B／S模式，前端使用HTML 5和GIS iClient for JavaScript地圖庫，服務端使用IIS7．0、Tomcat和GIS iServer地圖服務器。

中國地質調查局地質工作部署系統采用C／S模式，即客戶端通過安裝一個應用程序，實現和遠程數據庫的通信。系統提供網絡環境應用支持，用戶可以實現將本地項目信息直接報送到遠程數據庫，并在授權方式下，對項目信息進行修改編輯。

地質工作程度數據檢查處理模塊采用單機版模式，主要是考慮了系統具有大量圖形數據處理功能需要。

“一張圖”數據中心提供數據內容管理、數據入庫管理、數據編輯及備份與恢復等數據管理功能。數據層包含了部署綜合數據庫、論證專家庫等相關數據庫。

系統研發過程中，采用 Microsoft Visual C＃．NET、JavaScript作為開發工具。系統分析與設計采用面向對象的系統分析與設計（OOA＆OOD）方法。開發過程中采用RUP統一軟件開發過程。采用UML作為統一開發過程的可視化建模標準。

4 地質調查工作部署“一張圖”數據中心建設

地質調查工作部署“一張圖”數據中心是全國地質調查工作部署系統建設應用的基礎。該數據中心以基礎地理、基礎地質數據為基礎，以各類地質調查工作規劃部署專題數據、業務數據為核心，依托成熟的大型空間數據庫、GIS平臺和網絡系統，按照統一的規范標準，建立的具有數據采集、檢查、編輯處理、入庫、更新、備份還原、數據提取、數據更新和交換共享等功能為一體的規劃部署數據管理體系。數據中心的建設依托于SuperMap數據中心建設技術體系。根據系統應用特點，設計了數據庫的數據模型（圖5）。

通過標準化數據字典的設計和統一使用，進一步規范了地質調查部署工作。系統提供的數據字典包括項目類別、專業性質、實施地區及行政區劃、項目論證組織單位、項目批次、項目性質、項目分類、礦種組合、成礦區帶、成礦遠景區、整裝勘查區、單位、工作量、礦產等14類。

地質調查規劃部署作為一項綜合性工作，涉及的數據眾多，數據的集成顯得尤為重要。整個數據的管理集成思路（圖6）：按照“一張圖”的組織模式，規劃部署緊密相關的數據（核心數據），由本系統直接收集、處理、管理和更新，如地質礦產調查評價專項年度部署數據、規劃背景數據、工作程度數據；而規劃部署的相關背景數據，通過標準Web Services服務的方式，直接調用相關數據，數據的更新維護由原系統實現，如調用天地圖的基礎地理數據、調用中國地質調查數據網的基礎地質圖件數據。

地質調查工作程度數據是工作部署必要的基礎數據，其更新策略為：中央出資的地質調查工作程度依托本系統自動更新，地方出資的主要依托全國地質勘查成果直報系統建立的運行體系將數據收集后，由本系統進行處理和集成，整合形成總的數據庫。從全國地質勘查成果直報系統提取年度新增工作程度空間坐標和屬性數據時，利用填報的項目來源（中央、地方）、專業性質、比例尺、項目性質（續作／新開）實現增量部分的甄別。截至目前，建設了涵蓋7大類地質調查工作部署“一張圖”數據庫，包括55106個各專業、各比例尺的工作程度數據，未來3年、5年、8年的全國地質調查規劃數據，9288個2011～2014年地質礦產調查評價專項部署項目數據，全國整裝勘查區分布圖、全國重要經濟區分布圖等規劃基礎底圖數據，集成調用的“天地圖”地理數據，653家承擔單位數據，2548個專家信息。

圖5 全國地質調查工作部署系統數據庫模型

圖6 數據集成與更新思路

5 系統應用

全國地質調查工作部署系統已在“全國－大區等二級管理單位－省級”進行了三級安裝部署，并進行了實際應用（圖7），滿足了地質調查工作部署的需要。一是系統已在國家地質礦產調查評價專項2012年度、2013年度、2014年度立項、論證工作中得到實際應用，涉及經費200億元、計劃項目約500個、工作項目約8000個。二是完成了全國地質調查工作程度和地質調查工作358部署 “一張圖”數據庫建設，支撐了全國地質調查工作部署“一張圖”的首次建設工作。三是搭建了中央地方地質調查工作統一部署平臺，促進了全國地質工作“一盤棋”工作格局的實現。系統應用產生了明顯的經濟社會效益，并獲得了2013年度中國地理信息產業優秀工程金獎。

圖7 全國地質調查工作部署系統應用情況

1）提高了地質調查工作部署質量和經費效益。通過系統提供的查詢、統計、分析等功能，提高了地質調查工作部署的科學合理性，優化了經費投向，提高了經費使用的投入產出比。如在部署方案編制過程中，將工作區的各類基礎數據集成展示和分析研究，從而形成更加合理的部署方案；通過空間分析功能，計算重點地區基礎性地質調查完成情況，從而更加合理地安排年度工作。

2）提高了地質調查工作部署效率、降低了部署成本。系統實現了地質調查工作部署全過程信息化，提高了地質調查工作部署的效率，降低了部署成本。如以前需要一周時間完成的各類統計報表，現在可以在幾分鐘之內完成；之前部署方案編圖工作，往往在部署工作結束后幾個月后才能實現，現在隨著部署方案形成后，可同步實現制圖輸出。

3）減少了地質調查工作重復部署和立項。隨著全國地質調查工作程度數據的不斷完善，通過和工作程度數據比較，有效地避免地質調查項目的重復部署和立項。同時，通過系統提供的空間分析與輔助決策工具，篩選出一些條件艱險等地區不宜部署相關項目。地質礦產調查評價專項資金年度資金約70億元，如果按照系統在部署工作中查出交叉重復部署、不宜部署的比例為1%～2‰，則每年可間接節約國家地質調查資金約1000萬元。

4）減少了地質調查工作部署數據庫、信息系統的重復建設。通過系統在全國－大區中心等二級管理單位－省級的三級部署應用，提高了地質調查工作部署的基礎信息資源應用價值、降低信息化建設成本。

6 結 論

全國地質調查工作部署系統建設應用四年來，堅持了以需求為導向，緊密圍繞地質調查工作部署需要，推動信息技術和部署工作深度融合；采用了敏捷開發策略，邊建設、邊應用，在應用中不斷拓展完善、深挖需求，實現以應用促發展。系統具有以下特點。

1）技術方面。基于統一的SOA平臺框架，構建了“一張圖”思路下的全國地質調查協同部署系統，保證了系統的統一性、高效性和良好擴展性。基于Web Services空間數據集成技術，實現了將“天地圖”基礎地理數據、中國地質調查數據服務網基礎地質數據、規劃部署數據等多源信息的一體化耦合顯示和綜合應用。通過工作流技術，實現工作部署中不同用戶角色的靈活配置，有效支撐了地質工作的多層次部署。采用HTML5富客戶端開發技術，支持多終端、跨平臺、跨瀏覽器應用，擴大了系統的適用范圍，增強了用戶體驗。系統嚴格執行了有關國家、行業、地調局標準，具備良好的開放性和兼容性。

2）應用模式方面。縱向上實現國土資源部、中國地質調查局、區調中心等二級管理單位、省級國土資源管理部門及部分地勘單位的一體化三級部署。橫向上將地質調查工作部署數據，集成整合到了統一的“一張圖”框架下，并提供便捷的統一訪問操作。對部署業務流程進行了統一優化。系統建設形成的數據庫結構、數據字典等，為相關業務系統提供了重要參考，發揮了標準規范作用。通過應用模式創新，促進了地質調查工作部署的精細化和科學化。

下一步系統將圍繞以下三個方面進一步豐富完善：一是深入研究和開發輔助決策模型，開展地質調查工作部署的效果評估，進一步提高工作部署的科學合理性；二是加強三維可視化技術研究，提高系統在部署成果展示方面的效果；三是研究在大數據環境下，如何通過知識發現和深度挖掘，提高部署質量和水平。

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