大數據時代地礦數據資源服務的關鍵技術探討

陳 瑤

（江西省地質局第一地質大隊，江西 南昌 330000）

隨著網絡發展，地礦數據資源逐漸信息化，地礦服務數據信息量也在逐漸增加，在這種背景下，國家已經將大數據發展作為新的戰略[1]。地質調查工作不僅直接服務于國家，還對相關政府開展重大的地質工程合理決策有重要意義，也為維護社會利益提供服務保障。信息化的廣泛應用逐步促使地礦數據發展為國家大數據的重要組成部分，具備了國家大數據的應用特點和經濟社會廣泛應用屬性[2]。

在大數據背景下，各個資源整合的速度都非常高，礦產資源信息整合的速度也不例外，目前的增長速度已經達到傳統增長速度的三倍以上，面對這種情況，急需利用科學技術，構建集成地礦資源平臺，實現資源共享。除此之外，還需要根據目前地礦的發展狀況[3]，結合礦產資源勘探企業的需求，積極進行服務管理，在保證目前各個企業需求的情況下，進行各種深度的地礦綜合數據開發優化利用，根據現有的地礦數據信息資源，建立地礦數據資源共享服務渠道，提高數據資源信息的綜合利用率，拓展信息服務模式。

1 大數據時代地礦數據資源服務現狀

大數據時代，地礦資源服務數據的發展速度也越來越快，面臨越來越高的資源服務要求，需要根據信息資源服務原則，培養專有的服務理念，促進地礦數據資源服務的進步。經過智慧管理，我國的地礦數據資源服務已經得到了初步發展，逐漸實現了初級發展目標，進行智慧化服務管理是區域經濟發展、城市與社區基礎配套設施體系建設、產業結構合理布局和區域生態環境體系建設的重要依據，為制訂我國社會穩定發展總體規劃，實施我國區域經濟發展總體規劃戰略，需要優化我國礦產資源開發格局結構，為有效調控地礦資源，實現地礦資源綜合開發、供應和利用布局，制定地礦資源發展戰略規劃提供科學依據。

隨著找礦技術標準要求和深部找礦需求的增加，傳統技術已經無法滿足目前的找礦需求，需要應用電子信息技術，設計各種類型的找礦系統，如自動探礦系統，礦物信息勘測系統等，來提升找礦效率，滿足如今的找礦需求。除此之外，還可以利用人工智能技術，實時分析礦產資源的變化狀態，為設計礦產資源開采方案做基礎。除此之外，還可進行綜合研究，應用GIS進行三維礦層地質地理建模，根據建模情況，真實準確地還原地下礦區礦層地表、勘探地質線、勘查礦層工程、勘探礦層剖面、礦體、采空區等，科學地處理礦物信息，為找礦工作提供決策基礎。

由于礦產資源的開采難度較大，非常容易受到方案規劃和決策影響，因此在進行礦產資源勘探前，需要使用信息化技術進行實時決策，確保在地質動態變化中依然能準確探礦，除此之外，還需集中提高管理決策指導力，打破目前的決策窘境，提供及時、準確的地礦決策信息，提高地礦管理決策能力，推進綠色產業發展、循環經濟發展、低碳環保發展。除此之外，創新地礦管理模式，開展全國地礦企業社會化信息服務，實現全國地礦信息技術資源共享，可為地礦創新拓展提供信息平臺，推進萬眾企業創新、為創新提供政策支持。利用地礦信息服務宣傳環保知識，還可增強人民土地資源保護意識，促進全民節能環保，養成健康安全、綠色環保生活思維方式。

2 大數據時代地礦數據資源服務關鍵技術探討

2.1 一體化三維地質支持軟件

在進行地礦數據資源服務管理時，需使用相關技術增加服務管理效率，其中最有效的方式就是設計一體化三維軟件，搭建需要研究的數據轉換平臺，在該三維信息平臺中，不僅可清晰直觀地看到三位化的立體空間數據，還能根據三維立體結構狀態進行模擬，評估設計的地礦方案效果，分析信息展示狀態，同時對地上和地下的三維信息進行瀏覽。

空間三維動態可視化，是指直接在三維地質模型中進行各種地質力學問題量分析、礦產資源儲量計算，以及自然資源量估算，還可對多種地學物理模型進行矢量剪切分析，如切片測量分析、切割測量分析、虛擬地下開挖測量分析、推進測量分析、鉆井測量分析等，過程模擬三維動態可視化，是指直接在三維地質模型中，進行各種地質力學分析和空間模擬，如地下流動力分析模擬、成礦儲藏地理動態分析、應力場地理動態模擬、地質自然災害動態分析等，工程設計三維動態可視化，是指直接在三維地質模型中進行地下挖掘、隧道設計，實現決策三維可視化，可直接在三維地質模型中進行地質勘查、開發、設計地質勘察方案，進行多層次、多目標的評估和決策。除了上述的可視化，三維地理支持軟件還涉及多目標地質綜合模型對接集成算法，保證三維支持的可靠性。

2.2 多元空間數據融合

多元空間數據融合技術可構建理想的多空間管理數據庫，實現一體化管理。該技術可在小型空間數據庫中保存大比例空間，因此可使用計算機自動逐級綜合的處理方式獲得大型空間數據庫。由于多元空間融合時使用了多種自動化空間表示技術，因此在進行轉換時經常會出現比例尺混合問題。除此之外，地礦信息融合時會產生復雜的多維空間，需要使用人工干預，保證空間的統一才能實現數據儲存管理。多元空間數據融合還具有多尺度性，需要綜合編碼，保證數據載入平滑，實現高效數據融合。

對于不同尺度的空間數據，可設計統一的數據信息管理系統，實現多元空間數據融合，還可應用動態主體管理技術，記錄在變化狀態下的空間地理信息，轉變管理方式，實現動態管理。如果在融合數據中同時存在不同類型的空間數據，可采用動態坐標分析融合技術，統一進行分析管理，還可將數據集成，轉化成統一的參考目標，實現數據的標準化傳遞。在多元空間數據融合時，需要注意數據的變化狀態，由于數據來源不同，空間結構可能也具有較大差異，因此一旦底層數據發生變動，各個數據的變動方向也會發生改變，面對這種情況，需要采用動態轉化法，將所有的數據轉移到同一個空間，并利用同一空間坐標的變化，進行實時分析，在該坐標系上需要先標注出數據轉化后的初始位置，方便后續的數據動態改變。除此之外，所有數據分析和編輯處理的最終結果都需要按照原有的參考體系進行保存。

2.3 地礦大數據管理

在地礦數據資源服務管理中，地礦大數據管理技術也十分重要，由于結構化的時空數據、半具體結構化的時空數據和非具體結構化時空數據難以并存，因此，大數據管理技術提出了一個同時適用于所有具體結構化的時空數據儲存空間，在該儲存空間中，由半具體結構化時空數據和非具體結構化時空數據共同構建了技術框架，該儲存空間的建立為推進大數據發展提供了重要的理論基礎和實踐支撐，能實現大數據的實時融合、分析、挖掘和推廣應用，在地址框大數據管理時，需要建立一個符合數據管理邏輯的數據模型，使其不僅能兼顧各種地質空間數據的實時管理，還可同時支持多個地質傳感器觀測和地質信息的可視化表達，是一種面向地質動態管理的綜合時空數據模型，該模型的示意圖如圖1所示。

圖1 模型層次示意圖

如模型層次示意圖1所示，在數據模型的理論基礎上，從設計理論、技術手段到商業實踐都要進行綜合性的探討和系統構建。大量的遙感矢量影像空間數據、遙感影像處理數據、屬性點源綜合數據都應當以矢量集中分布式結合的手段來構建點源綜合數據庫，除此之外，還應當改變以圖幅和數字表格為管理單位的矢量數據管理方式，解決以往矢量數據管理工作復雜、數據安全性差的現實問題。

2.4 時空數據挖掘

時空數據挖掘技術主要通過建設數據倉庫進行數據挖掘來實現數據集成。建設地礦數據倉庫的目的是解決地質勘查數據采集管理中存在的問題，因此，需要在構建各類型地礦數據庫的基礎上，匯總并整合多區域的數據資源，建立一種多維度、多區域的地理空間數據分析管理模式，為礦產資源數據挖掘勘察、信息資源融合決策做基礎，時空數據挖掘在實現地礦資源評價時需要依靠數據管理平臺，搭建符合資源評價要求的數據管理模塊，為實現數據整合做基礎。

為實現信息共享，提供社會化服務，需要進行網絡連接，實現數據存儲，還需實現遠程數據交換，真正實現一站式集成服務、數據共享。為此，需要不斷創新，打破單技術學科、單技術主題的學科數據組成方式，進行多技術學科、多學術主題、多學科模式的數據協同，用全新的方式進行數據重組，在原來的數據基礎上不斷改進，實現學科數據有機融合。只有構建一個面向不同客戶、結構形式統一、語義一致、邏輯集中且易于分析的地礦數據倉庫或數據分析集市，才能實現基于數據倉庫或基于數據分析集市的多級別、多向數據查詢分析，應用地質數據挖掘技術，地質分析專家能更方便、快捷地進行不同形式的數據分析，做出更全面、科學的地質評價和分析決策。

3 結語

綜上所述，目前，信息化時代已經來臨，大數據信息技術的廣泛應用可為我國的地礦資源信息服務管理帶來新的時代變化，面對大數據背景，需各個企業積極采取信息化手段，研究新的資源服務技術，開發資源一體化的三維立體地礦管理軟件，實現多空間的數據資源融合和三維時空數據資源管理，更快地實現我國地礦資源數據共享，完善地礦社會化信息化服務。