“境外礦產資源勘查開發信息服務平臺”的設計與實現

陸 婧， 董少春， 王麗娟， 金 鑫

(1.江蘇省地質調查研究院，南京210018;2.南京大學地球科學與工程學院，南京210046)

0 引言

礦產資源是人類社會賴以生存和發展的物質基礎，是不可再生的一次性資源，其儲量是有限的［1］。因此各個國家都很重視礦產資源的勘查和開發工作。隨著國內礦產資源供應保障能力的下降，推進境外礦產資源合作，實施境外礦產資源的勘查和開發利用成為緩解我國資源瓶頸制約和供需矛盾的必然選擇，也是經濟全球化形勢下參與全球資源配置的重大舉措，因此越來越多的礦產資源勘查單位開始從事境外礦產資源的勘察開發活動［2-5］。特別是習近平總書記提出了“一帶一路”的國家戰略后，在“一帶一路”沿線國家從事礦產資源勘查開發成為很多地礦單位的涉外工作重點。目前提供礦產資源勘察開發相關資訊并提供基礎數據共享和下載的網站相對較少，主要有國土資源部等相關部門主辦的中國國土資源報(http://www.gtzyb.com/);專業協會或報社主辦的中國礦業網(http://www.chinamining.org.cn/)、中 國 有 色 網(http://www.cnmn.com.cn/);也有民間資本主導的中國有色金屬網(http://www.cbcie.com/)、中國礦產資源網等。這些網站的特點在于資訊專業性強、更新速度快，但各網站側重點不同，提供的資訊范圍也不盡相同。此外，這些網站都缺乏與投資、勘察、開采等活動相關的境外法律法規、投資環境、風土人情、合作商機和采礦背景等內容，無法為希望“走出去”的企事業單位提供必備資源。而由國土資源部主導發布的全球地質礦產信息系統雖然提供境外基礎地質數據的瀏覽和下載，但是對用戶身份的識別和審查甚嚴，限制了數據在較為廣泛的公眾群的共享和利用。因此即便用戶逐個網站瀏覽或利用搜索引擎也無法搜集到所需的所有資訊。正是由于缺乏境外礦業政策法規、境外基礎地質條件、找礦前景等基礎信息，導致盲目投資、無法進行有關礦產勘查的信息交流、缺乏技術支持等問題，嚴重限制了境外礦產資源開發利用的投資規模，造成國際競爭力不強的局面，沒有取得突破性的找礦成果或產生重大的經濟利益［5-7］。因此在響應“一帶一路”國家戰略的背景下，急需建立一個“境外礦產資源勘查開發信息服務平臺”，主要用于發布和共享與全球礦產資源相關的專業資訊;提供“一帶一路”沿線國家基礎地質、礦產地質數據及有關法律法規、勘查規劃資料;分享礦產資源勘查與開發單位已經“走出去”的成功案例和經驗教訓;并為希望“走出去”的地勘單位提供發布合作信息的窗口。

1 需求分析

信息服務平臺以全球礦產資源數據為核心，服務于境外礦產資源勘查開發。在內容上，需要體現境外礦產資源勘查開發信息多樣化的特點，集成宏觀和微觀各種尺度的專業類和技術類資訊信息，涵蓋基礎地質數據，行業動態信息，技術類信息，相關法律法規，商業合作信息等不同來源、不同格式的數據，形成內容豐富的境外礦產資源勘查開發信息資源庫。

在功能上，要求提供信息發布、瀏覽、更新、檢索和維護管理等一系列功能，并能區分不同級別的用戶，提供個性化的服務，體現平臺的友好性和易用性，使之不僅成為發布、瀏覽專業資訊的平臺，而且要能共享礦產資源勘查與開發的成功案例和經驗教訓;并提供發布合作信息的窗口，真正成為礦產資源勘查與開發單位提供經驗交流、資源共享和技術服務的開放互動平臺。

在操作界面上，除了提供基于網頁形式的常規瀏覽以外，還需要針對礦產資源基礎數據的空間特性，提供信息的地圖可視化輸出，允許用戶自動加載圖層，動態生成專題地圖，并降低平臺對用戶的專業要求，做到操作簡單，界面友好，增強用戶的體驗度和交互性。

2 數據庫設計

信息服務平臺收集整理的數據和資料可分為空間數據和非空間數據兩大類。其中空間數據盡管格式不一，來源不同，但都可以歸類為矢量數據和柵格數據兩種類型，其內容主要和“一帶一路”沿線國家重要的礦產資源(礦種)空間分布，重力、磁法、地球化學、鉆孔等專業數據有關。這部分數據擬通過WebGIS進行發布和共享，這也是目前地質基礎數據網絡共享與可視化的主要途徑［8-12］。其數據庫概念設計如圖1所示。

圖1 空間數據庫概念設計圖(E-R圖)

非空間數據(屬性數據)按內容可分為資訊類、地區分類、法律法規、礦產資源、勘查單位及其他信息(例如信息服務平臺的公告、友情鏈接、訪問統計信息、用戶權限等)，這部分數據擬采用關系型數據庫的方式進行存儲和管理。其數據庫概念設計如2所示。

圖2 非空間數據庫概念設計圖(E-R圖)

3 關鍵技術

3.1 技術原則

信息服務平臺的設計與開發遵循平臺化、組件化的設計理念，堅持以礦產資源數據為核心，以服務境外礦產資源共享和開發決策支持為基礎，面向地勘單位、科研單位、公眾等不同用戶人群，實現統一的數據交換、接口標準和安全保障，兼顧先進性與成熟性，確保平臺運行的可靠性與穩定性，實現信息平臺的標準化和規范化，便于平臺功能的擴展與維護。

3.2 技術路線

信息服務平臺采用B/S架構，技術路線如圖3所示。瀏覽器端(客戶端)界面采用 HTML、CSS與JavaScript技術實現靜態頁面，所有的動態數據均通過接口與服務端進行交互。服務器端采用Java+Apache Tomcat的框架實現后臺業務邏輯，遵循“高內聚低耦合”的思想設計接口與模塊層次劃分，實現業務邏輯層與界面的分離。

圖3 技術路線示意圖

為實現不同來源的空間數據的集成和統一框架下的可視化操作，對空間數據的坐標系進行了統一轉換，規定了數據采集入庫的格式，結合Dublin Core和地礦類國家標準對數據的元數據信息(包括數據的來源、精度或比例尺、采集時間等)進行采集存儲，以方便數據的集成和可視化地圖操作。矢量數據統一以shapefile格式保存，方便數據的加載和在不同GIS平臺之間的轉換。柵格數據使用img或geotif格式保存，利用 GeoServer和 Openlayer的開源架構實現基于WebGIS的空間數據的發布和瀏覽。

非空間數據(屬性數據)采用開源的MySQL數據庫進行存儲，具有體積小、速度快和成本低的特點，主要通過人工整理、基于互聯網的信息自動爬取技術以及人工審核相結合的方式采集入庫。

3.3 信息自動爬取技術

信息服務平臺以發布全球礦產資源動態資訊為特色，內容涵蓋面廣，資訊量大，更新速度快。手動添加的方式工作量大、效率又低，難以滿足資訊快速及時更新的要求，因此本系統采用基于互聯網的信息自動爬取技術(又稱“網絡爬蟲”)自動完成特定主題的提取。

“網絡爬蟲”根據設定的一系列關鍵詞和分配的權重，從一個或若干初始網頁的URL開始，根據一定的算法過濾與主題無關的鏈接，不斷從當前頁面上抽取有用的鏈接放入隊列中進行抓取［13-14］。所有被爬蟲抓取的網頁將會逐一進行內容分析，并建立索引，以富文本的格式保存到臨時數據庫中。這種格式方便用戶對內容和格式進行再編輯，經過人工審核后即可更新至資訊庫中實現資訊的正式發布。

3.4 地圖緩存技術

由于信息服務平臺基于開源WebGIS架構集成了大量“一帶一路”沿線國家或地區礦產資源(礦種)空間分布，重力、磁法、地球化學、鉆孔等地圖數據，圖層多，數據量大，容易造成加載時間過長，影響用戶體驗。為了縮短地圖響應時間，提高瀏覽速度，采用了地圖緩存技術，即按照一定的規則，事先把地圖切成一定規格的“瓦片”，保存在硬盤中［15-16］。當用戶通過瀏覽器訪問地圖服務時，服務器直接返回當前坐標區域內所對應的“瓦片”，從而達到降低服務器負擔，提升瀏覽速度的效果。用戶在客戶端獲得相同顯示效果的同時，等待時間將大大縮短，最終提升用戶體驗。

4 主要功能模塊

信息服務平臺以一個統一的門戶系統對外發布和共享信息，提供豐富的境外礦產資料的發布、瀏覽、更新、檢索以及用戶管理和內容審核等服務，其整體功能模塊示意圖如圖4所示。其核心模塊主要包括資訊信息的瀏覽與檢索、空間數據的地圖可視化瀏覽與檢索以及后臺管理3個模塊。

圖4 信息服務平臺主要功能模塊結構圖

4.1 資訊的瀏覽與檢索

為方便用戶瀏覽，信息服務平臺對資訊進行了分類和整合，提供6個特色欄目(圖片資訊、礦業動態、合作信息、案例分析、案例分析、境外項目和風土人情)和兩個專題信息的在線瀏覽(見圖5)。所有資訊類信息按照特色欄目進行歸類，法律法規和礦產資源資料以地區和國家進行分類，并按目錄進行管理，提供基于關鍵詞的全文檢索和模糊檢索。

其中“圖片資訊”和“礦業動態”主要用于發布與全球礦產資源相關的資訊和信息，供從事境外礦產資源開發的地勘和企事業單位獲取、檢索行業動態和商業資料。“圖片資訊”和“礦業動態”內容略有交叉，前者側重于新聞類宏觀信息，后者側重于境內外急需礦種、特色礦種、礦業市場價格波動等微觀資訊;“案例分析”主要用于發布已經“走出去”的礦產資源勘查與開發企事業單位的經驗教訓，以做他山之石。“合作信息”和“境外項目”主要服務于希望“走出去”的礦產資源勘查與開發企事業單位，為其提供對外合作和發展的資訊;“風土人情”主要介紹境外風俗情況和注意事項等，便于希望“走出去”的礦產資源勘查與開發企事業單位熟悉當地環境和特殊規定。專題信息(法律法規和礦產資料)主要發布和共享“一帶一路”沿線國家礦產資源專業數據及相關法律法規等資料。

4.2 空間數據的地圖可視化瀏覽與檢索

該模塊利用全球矢量化地圖作為底圖，各地區各國家的礦產資源相關專業數據以圖層的形式疊加在地圖上(見圖6)，提供礦產資源分布、基礎地質專業數據的空間可視化瀏覽與檢索。用戶可選擇需要疊加顯示的圖層，利用鼠標放大縮小地圖，擴大或縮小數據的顯示窗口。在該模塊下，允許用戶利用鼠標的拖拽劃定檢索的空間范圍，并將該范圍內符合條件的數據高亮顯示出來，或者輸入關鍵詞定位符合條件的數據在地圖上的分布，動態定制專題地圖。用戶不僅可以直觀的了解基礎地質信息和礦產資源專題數據的空間分布特征，同時還可以點擊高亮顯示的區域進一步查看詳細數據，增強用戶體驗度和交互性。該模塊與主流智能地圖以及同類型專業網站的功能設計與操作相近，增加了平臺的親和度，方便用戶操作和接受。

圖5 信息系統平臺首頁截圖

圖6 基于WebGIS的空間信息可視化模塊

4.3 后臺管理

后臺管理功能，提供數據標準化入庫、動態更新、資訊內容審核、用戶注冊審核等管理機制，方便管理員和各欄目授權用戶對欄目設置、欄目內容、界面風格、友情鏈接等進行更新、審核和自主管理，實現信息服務平臺的可持續運行和發展。

信息服務平臺出于多用戶服務以及安全性考慮，對用戶進行分級管理，主要分為匿名用戶、注冊用戶和管理員三種類別。其中，匿名用戶不需要注冊，只能瀏覽普通信息，對于設置了保密級別的數據則無法訪問。注冊用戶除了瀏覽一般的信息以外，可以在自己權限范圍內瀏覽專題數據、按權限下載，并可提交合作信息或合作意向，待系統審核后即可發布。注冊用戶需由管理員進行信息審核，并且分配合適的權限后方可登錄。而管理員級別的用戶由后臺管理模塊指定，不能注冊申請。管理員不僅可以瀏覽所有數據，同時還可以對數據進行管理，并負責審核用戶提交的請求。

5 結語

圍繞實施國家“一帶一路”戰略和利用“兩種資源、兩個市場”(即國內國外兩種資源、國內國外兩個市場)戰略對地質礦產信息的重大急迫需求，以重要礦產資源信息為核心，設計并實現了“境外礦產資源勘查開發信息服務平臺”，實現了境外礦產資源勘查開發環境和基礎數據的集成與共享，具有定位明確、風格鮮明、集成度高、可擴展性強的特點。該信息服務平臺將境外礦產資源的展示形式由平面、靜態、單一的文字和圖表，變為基于地圖服務的交互式的空間在線展示;使分散的資源實現了集中共享與發布;使得區域的地礦供需雙方資訊變為了雙向無地域界限的信息交流與共享;并能及時反映最新的礦產資源探查、開發與合作資訊，使得該平臺真正成為基礎地勘信息的可視化資源庫;地勘單位和企業之間交流分享、向公眾普及地礦資訊的開放和共享的窗口，填補了該領域綜合信息服務平臺的空缺。該“信息服務平臺”自2015年12月上線運行以來，已經在服務政府、科研機構和涉礦企事業單位等多層次不同用戶方面發揮了重要作用。

信息服務平臺的資源建設和功能擴展將是一個長期的過程。隨著專題資訊和數據種類與數量的不斷擴充，在提供靈活多樣的瀏覽、檢索和下載服務的基礎上，對各類數據進行深度挖掘和分析，使得該平臺真正成為基礎地勘信息的可視化資源庫;地勘單位和企業之間交流分享、向公眾普及地礦資訊的開放和共享的窗口，為政府、相關涉礦企事業單位的決策支持提供更為有力的支撐將成為下一步的工作重點。