大數據時代礦產資源儲量動態監管關鍵技術探究

王桂春 劉建東 佘繼紅 丁亮 楊慶峰

1.江蘇省地質勘查技術院；2.江蘇省地礦勘查技術有限公司；3. 江蘇省國土資源信息中心

大數據作為新一代信息技術的重要組成部分，其本身技術創新和廣泛應用場景的優勢，促成大數據技術與各傳統領域的深度融合、發展。礦產資源儲量管理是礦產資源行政管理的重要組成部分，礦產資源的儲量和開發利用規模直接影響著國民經濟的發展。本文重點闡述礦產資源動態監管關鍵技術研究，借助大數據技術支撐，旨在提出解決礦產資源管理信息化建設存在的信息孤島、系統孤島和領域孤島的問題，以及提升礦產資源管理工作效率和數字化水平。

礦產資源是不可再生資源，礦產資源的保護和開發已成為自然資源管理部門關注的焦點。隨著科學技術的進步和業務管理模式創新發展，礦產資源管理手段逐步從粗放到精細、從分散到集中、從開環到閉環、從靜態到動態的方式轉變。礦產資源儲量資料的產生具有階段性、分散性（由不能生產單位提供），礦產資源儲量空間數據復雜性，以及傳統礦產資源儲量業務管理和服務模式，導致實際應用管理過程中數據質量不高、服務不精準、管理不高效，難以滿足現代礦產資源系統化、規范化管理的需要。信息技術的不斷創新發展，借助以大數據、云計算等新一代信息技術的有力支撐，將有效解決目前存在的突出問題，對礦產資源管理的數字化轉型和社會化服務有著重要的意義。

1 大數據技術融合支撐

1.1 大數據技術內涵

（1）大數據認識。集合IT行業專業數據就是大數據技術。要想讓大數據具備優化流程能力、洞察發現力、較強決策力，必須通過應用先進處理模式，使其成為信息資產，具有多樣形式、較高增長率，其特點主要包括低價值密度、高速、多樣、真實[1]。

（2）數據規模不可預見。數據量由TB級升至PB級，并仍在持續爆炸式增長，根據WinterCorp的調查顯示，最大的數據倉庫中的數據量，每兩年增加3倍（年均增長率為173%)，其增長速度遠超摩爾定律增長速度[2]。

（3）分析需求劇增。由常規分析轉向深度分析(Deep Analytics)，數據分析日益成為企業利潤必不可少的支撐點。根據TDWI對大數據分析的報告，企業已經不滿足于對現有數據的分析和監測，而是更期望能對未來趨勢有更多的分析和預測，以增強企業競爭力[2]。

（4）大數據融合支撐作用凸顯。隨著信息化作用的廣泛認可，社會各界對信息化應用和服務的質量要求不斷提升，傳統領域在“數據集聚、數據共享、業務和管理協同、價值再生、能力再造”等方面的信息技術支撐能力不足日益凸顯。大數據以大數據、云計算等為代表的新一代信息技術的飛躍式發展，大數據技術在海量數據管理、數據價值深度挖掘和應用場景全匹配等方面的技術支撐作用優勢明顯，大數據與傳統領域的深度融合已成趨勢。

1.2 儲量業務管理數據組成

基于國土資源業務管理特點，儲量綜合數據庫必須按照統一集中的模式建設，將各類國土資源數據整合，以統一的接口形式，為省-市-縣三級政務協同平臺和各業務應用系統提供服務，為各級國土管理部門的行政審批和決策支持提供數據支持。基于以上綜合考慮，儲量數據包括基礎地理數據、基礎地質數據、儲量登記數據、儲量年報數據、儲量現狀調查數據、礦業權數據、儲量統計數據、文件數據和其他數據共9大類數據。

1.3 基于大數據技術架構

儲量業務管理數據來源于省、市、縣三級自然資源主管部門，數據管理模式、數據存儲格式、數據分類均存在一定差異，為高效、有效管理多源異構數據服務自然資源儲量業務管理，結合當前大數據技術普及應用趨勢，運用融合大數據技術手段解決了如下數據管理難題：（1）打破信息孤島，助力多系統協同驅動，實現一張圖管礦；（2）以大數據管理技術手段，構建礦產資源儲量開發利用現狀數據與綜合數據庫整合共享機制，摸清礦產資源家底；（3）基于大數據服務組件，研制資源儲量動態監管平臺，解決礦產資源管理中存在的業務無閉環、數據難獲取、時效性滯后、協同性低等問題，提升行業管理水平。

整體采用基于大數據技術組件核心數據服務層，構建礦產資源儲量動態監管平臺，總體技術架構如圖1所示。

圖1 總體技術架構Fig.1 Overall technical architecture

2 關鍵技術研究和業務管理創新

2.1 礦產資源儲量數據庫體系研究

圍繞破解礦產資源管理信息化建設存在的信息孤島[3]、系統孤島和領域孤島的問題，需要研究制定符合處室業務管理數據規范，編制《江蘇省礦產資源儲量綜合數據庫規范》，將標準化機制引入礦產資源管理信息化建設全過程，全面統一數據標準及平臺建設各項基本要素。提出基于地質知識的多源數據融合方法，建立了異構地學數據轉換成同構地學空間數據模型的映射關系，實現礦產資源儲量統計庫、空間庫和登記庫“三庫”合一，形成了礦產資源儲量一張圖基本框架，構建數據動態更新和共享的技術體系，實時掌握江蘇礦產資源家底和動態變化情況。

礦產資源管理的數據基礎主要是礦產資源統計庫、空間庫和登記庫等。統計庫是對每年度礦產資源儲量登記、礦山企業開發利用統計等儲量變化及開發利用數據進行統計匯總的結果數據。空間庫以礦區儲量計算邊界（礦體邊界水平投影）為主要載體，反映我省礦產資源的空間分布情況，其數據由自然資源管理部門對礦區礦山空間信息進行及時調整完善，采用的是北京54坐標系。登記庫是礦產資源管理工作的基礎，包括了資源儲量登記和礦業權登記。儲量登記庫包括了礦產資源查明、占用、殘留和壓覆等儲量登記數據，礦業權登記包括了探礦權登記和采礦權登記，這些數據主要來源于勘查單位、礦山企業和建設單位等向國土資源管理部門提交的申請材料。隨著江蘇礦產資源利用現狀調查工作的開展，核查成果數據通過“兩庫銜接”的方式也逐步整合到儲量統計庫中。

本項研究成果突出體現在：

（1）研究、編制礦產資源儲量綜合數據庫規范性文件，按照統一要求、統一標準、統一空間參考解決數據融合基礎問題，建立了異構數據同構轉化空間數據模型的映射關系。

（2）構建基于地質知識的多源數據融合方法，實現對多源礦產資源儲量數據在位置、屬性和對應關系方面的有機統一，完整實現了礦產資源儲量統計庫、空間庫和登記庫“三庫”合一的礦產資源儲量綜合數據庫。

（3）基于省市縣三級應用體系，研發綜合數據庫管理平臺，實現對多源、異構、多尺度、多維度礦產資源儲量數據的集成化管理，保障礦產資源儲量業務和管理數據的規范性、完整性和現實性。

2.2 礦產資源儲量動態監督管理研究

建立江蘇礦產資源“全業務、全流程、全節點、全區域”服務與監管模式，基于“業務模型驅動、信息多維驅動、流程作業驅動”設計理念，研制了礦產資源動態監管平臺，構建了資源儲量登記、資源儲量年報管理、建設項目壓覆重要礦產資源審批、礦產資源補償費收繳等一系列業務支撐系統，高效支撐礦產資源管理部門和礦山企業在線申請及審批，以礦產資源“不見面審批”為抓手，推進“放管服”改革。

研究分析傳統技術條件下儲量動態監管面臨的難題，基于礦產資源儲量綜合數據庫構建了礦產資源儲量動態監管平臺，與省市縣三級政務管理平臺和一張圖核心數據庫無縫集成，實現對全省礦產資源管理業務的一體化管理，對全省礦產資源進行全生命周期監管，同時實現了對綜合數據庫有效的數據更新，保證了全省礦產資源儲量數據的準確性、完整性和時效性。平臺立足礦產資源儲量管理服務實際，集“登記、審批、監管”子模塊三位一體，具備一張圖開采監管、儲量監測、儲量登記、年報匯交、壓礦預審、統計分析等6大功能。平臺具有較強擴展性，可根據實際需要，延伸建立儲量綜合數據庫及新增業務功能，自適應礦產資源儲量管理工作的業務需求。

本項研究成果突出體現在：

（1）通過業務重構規范礦產資源儲量動態監管工作。借助聯網審批，優化了審批流程、壓縮了審批時間、共享了審批信息。聯網審批明確了行政審批受理要件，前置檢查條件明確了行政審批受理條件，平臺明確了行政審批流程，多管齊下，切實做到了礦產資源全業務“規范化辦理”。

（2）利用全流程化驅動使礦產資源行政審批更加“陽光透明”。礦產資源行政審批過程均通過全流程驅動在網上運行，紀檢、監察等相關部門可隨時查閱業務處理過程和結果，業務辦理進展可在線實時獲取，實現了陽光礦政，做到了礦產資源行政審批的全流程、全節點“透明辦理”。

（3）借助省市縣三級一體化手段提高了全區域礦產資源審批效率，有效支撐了我省礦產資源管理“簡政放權”及“不見面審批”工作。采用三級聯網電子審批前的壓覆礦產審批，大大縮短了審批時長。

（4）用信息化手段為服務對象創造了效益，促進了我省“3+1”區域性壓礦調查工作的“全域覆蓋”。實行三級聯網電子審批，礦山企業只需至縣級自然資源主要管理部門申報資料，后續過程均在網上運行，實現了“讓信息多走路,讓當事人少跑腿”。

2.3 礦山三維模型和儲量動態計算研究

針對礦山動態準確計算礦產資源儲量變化的問題，系統化提出了基于礦體三維模型的儲量動態監管技術方法，研制一套三維礦體模型局部動態重構與儲量動態計算方法，開發三維可視化儲量動態計算輔助系統，高效實現礦山勘探或開采階段對礦產資源儲量的動態實時計算，拓展了我省礦產資源服務與監管的空間維度，增強了動態監管輔助決策的能力。

通過對金屬礦山動態三維地質建模技術、礦石品位的空間插值技術、金屬礦山儲量計算技術的研究，提出了基于礦產資源多源數據耦合建模方法，建立金屬礦山儲量動態管理數據模型和儲量動態計算方法，開發礦產資源儲量動態監管平臺三維可視化儲量動態計算輔助系統。

本項研究成果突出體現在：

（1）建立“先面后體”的混合礦體建模方案。通過對模型局部重構，實現模型光滑、精細。將“正投影轉換法”應用礦體面模型的剖分，解決三維空間中射線與三角面片相交問題。這種混合建模方案擁有快速建模和高效儲量計算的優勢。

（2）形成三維礦體模型局部動態重構與儲量動態計算方法。在儲量動態計算有助于在礦山勘探或開采階段進行儲量實時計算，便于對礦產資源儲量的動態監管。

（3）基于大數據技術和開發模式。開發三維可視化儲量計算模塊，實現了對礦產資源儲量大數據量動態、高效計算和平滑展示。

3 結論

新形勢下，按照自然資源管理的新要求，立足解決礦產資源管理中業務關系復雜化、數據量大、信息碎片化嚴重等問題，以構建礦產資源儲量綜合數據庫和動態監管平臺支撐礦產資源服務與監管為核心，以“標準化、數據化、平臺化”為目標，在全國率先提出了礦產資源“三庫”合一理念，利用大數據技術建立礦產資源數據采集、清洗、整合和更新模式，全面掌握我省礦產資源數據家底，有力、精準支撐我省礦產資源管理“簡政放權”及“不見面審批”工作，也為全面提升礦產資源服務與監管水平提供了一種新思路。

引用

[1]姜慶梅.大數據技術支撐融合媒體建設思考分析[J].中國傳媒科技,2022(3):62-64.

[2]王珊,王會舉,覃雄派,等.架構大數據:挑戰、現狀與展望[J].計算機學報,2011,34(10):1741-1752.

[3]楊慶峰,楊雪松,何育楓,等.江蘇省礦產資源儲量綜合數據庫設計與實現[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2017(10):180-181.