工程地质信息全空间一张图数据展示系统
Ⅰ 一体化地质资料管理系统及数据中心初步设计
刘国华
(辽宁省国土资源厅信息中心)
摘要 本文设计了成果、原始、实物和重要钻孔数据库汇交和借阅的一体化全流程信息化管理，涵盖了汇交报盘、接收检查、电子阅览室、共享服务平台和地质资料数据中心建设等内容，对目前地质资料信息化应用存在的问题进行了初步分析，提出了相应的解决思路和办法。
关键词 一体化 地质资料 信息化 数据中心
0 引言
2002年国务院颁布了《地质资料管理条例》(国务院令第349号)，2003年国土资源部发布《地质资料管理条例实施办法》(国土资源部令第16号)，实施办法中明确指出：全国地质资料馆，省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门的地质资料馆和地质资料保管单位负责建立和维护地质资料信息服务系统。
从2002年起，围绕地质资料信息化管理基础工作，国土资源部陆续下发了《国土资源部关于开展成果地质资料电子文件汇交工作的通知》(国土资发〔2002〕93号)、《国土资源部关于印发＜实物地质资料管理办法＞的通知》(国土资发〔2008〕8号)、《国土资源部关于加强地质资料汇交管理的通知》(国土资发〔2010〕32号)、《国土资源部关于印发＜推进地质资料信息服务集群化产业化工作方案＞的通知》(国土资发〔2010〕113号)、《国土资源部办公厅关于进一步加强原始地质资料管理的通知》(国土资厅办发〔2012〕57号)和《国土资源部关于开展全国重要地质钻孔数据库建设工作的通知》(国土资发〔2013〕88号)。
在国土资源部的统一领导下，经过多年努力，全国地质资料信息化服务能力和管理水平大幅提升，已初步构建完成了以地质资料汇交监管平台、共享服务平台、电子阅览室、油气委托管理平台、钻孔数据库和管理信息系统为内容的“五平台一支撑”格局。但在深入开展以“五平台一支撑”格局的地质资料信息化管理体系建设方面，在执行部制定的地质资料汇交管理制度及相关标准、规范方面，省级层面还有许多问题需要解决：
一是成果、原始和实物地质资料目录数据库基础信息内容和标准需要统一。根据一个项目地质工作的不同阶段，成果、原始和实物地质资料反映的内容是截然不同的，但是该项目地质资料目录数据库的基础信息应该是统一和共用的。如项目名称、汇交人及联系方式、工作性质、工作程度、起始截止时间、工作区起始截止经纬度、项目编号或矿权许可证号、项目来源、原始资料保存单位和实物资料保存单位等。成果、原始和实物地质资料目录数据库应该以统一和共用的目录信息为基础，分别叠加不同的专用目录信息，进而形成前后一致、先后关联的成果、原始和实物地质资料目录数据库。
二是重要地质钻孔数据库建成后的更新与实物地质资料目录清单汇交衔接问题。《国土资源部关于开展全国重要地质钻孔数据库建设工作的通知》(国土资发〔2013〕88号)中要求，对于新汇交的电子类地质钻孔资料，汇交人应将地质钻孔“三图一表”转换生成规定格式电子文件，各省(区、市)国土资源主管部门应利用系统软件将新汇交的数字化后的地质钻孔“三图一表”和重要地质钻孔数据信息著录重要地质钻孔数据库，并及时更新和维护重要地质钻孔数据库及其服务平台。但是，在实际的工作过程中，由于馆藏机构大多不具备专业技术人员，著录重要地质钻孔数据工作难以得到很好的实施，并且重要地质钻孔数据库后期更新维护工作与实物地质资料目录清单汇交工作相脱节更会带来许多的麻烦。可以探讨的解决办法是，开发集实物地质资料目录清单与重要地质钻孔数据库后期更新于一体的实物地质资料汇交报盘系统，由汇交人组织填报实物地质资料目录清单、“三图一表”电子文件和重要地质钻孔属性数据，经馆藏机构检查验收后，直接导入实物地质资料数据库和重要钻孔数据库。
三是一体化电子阅览室建设问题。要扩展电子阅览室可以调阅的内容和调阅方法，在成果地质资料电子阅览的基础上，增加原始资料、实物资料和重要钻孔数据库的电子阅览。要在以项目为单元调阅的基础上，增加以区域范围为单元的调阅方法。
本文通过一体化的设计思路，面向建立完整的汇交、借阅工作流程和地质资料数据中心，探索解决目前地质资料管理过程中存在的问题。
1 一体化地质资料管理信息系统
1.1 一体化地质资料汇交验收
地质资料包括成果资料、原始资料和实物资料。从汇交的角度来说，实物资料的汇交主要以实物地质资料目录清单为主，按照2013年88号文件，重要钻孔数据库的更新也应纳入实物资料的汇交范畴，与实物地质资料目录清单一并汇交。因此，一体化地质资料汇交验收包括一体化汇交报盘、一体化汇交验收和一体化汇交凭证。
1.1.1 一体化汇交报盘
一体化汇交报盘是整个地质资料信息化管理的基础和起始原点，是解决汇交工作存在问题的核心，对于后续的电子阅览室建设、共享服务平台建设和数据中心建设至关重要。图1 为一体化汇交报盘数据内容。
图1 一体化汇交报盘数据内容
一体化汇交报盘系统以项目为单元，按照内容和标准统一的原则生产地质资料汇交的电子数据，充分体现资料的完整性和关联性。
(1)目录数据库
其中地质资料目录基础信息为成果、原始和实物地质资料目录数据库中共用的信息，如：项目名称、汇交人及联系方式、工作性质、工作程度、起始截止时间、工作区起始截止经纬度、项目编号或矿权许可证号、项目来源、原始资料保存单位和实物资料保存单位等。
成果地质资料目录信息为成果目录数据库的专用信息，原始地质资料目录信息为原始目录数据库的专用信息，实物地质资料目录信息为实物目录数据库的专用信息。通过专用目录信息叠加目录基础信息，即可产生相应成果、原始和实物目录数据库。
(2)资料信息
成果地质资料信息包括文字、图、表等7类信息和涉密情况登记表。
原始地质资料信息包括底、测、观、探、样、试、录、像、综、文等10类报告和涉密情况登记表。
实物地质资料信息包括实物地质资料目录清单和重要钻孔数据，重要钻孔数据包含三图一表、项目信息表、钻孔基础信息表、钻孔属性信息表、钻孔岩心属性信息表和涉密情况登记表。其中钻孔岩心属性信息表需标注实物资料保管的详细信息。
(3)汇交报盘标准
汇交报盘数据分为可编辑数据和不可编辑数据，可编辑数据包括目录数据信息、项目信息表、钻孔基础信息表、钻孔属性信息表、钻孔岩心属性信息表、涉密情况登记表，可编辑数据标准依据国家规范格式。不可编辑数据包括成果地质资料的文字、图、表等信息，原始地质资料的底、测、观、探、样、试、录、像、综、文等10类报告信息，重要钻孔数据的“三图一表”，不可编辑数据采用PDF格式。
(4)报盘数据合规性检查
报盘系统自动关联报盘数据，设置必填项，统一汇交资料的项目区域坐标系，对偏离项目区域的钻孔坐标进行自动告警。
1.1.2 一体化汇交验收
一体化汇交验收流程如图2所示。
图2 一体化汇交验收流程
(1)汇交接收和分发
馆藏机构前台受理接收汇交人提交的一体化报盘数据，按类别标注接收的数据，打印受理通知单，分发相关角色检查，启动办理时限控制。将接收的数据按类别标注是一个重要环节，标注分为“首次接收”、“再次接收”、“补正”、“合格”4种状态，“首次接收”、“再次接收”由前台人员标注，“补正”、“合格”由检查人员标注。通过状态标注，确保二次汇交时，前台人员只需导入补正修改的文件，同样，检查人员只需要检查补正修改的文件。
(2)资料检查和汇总意见
检查人员接收前台分发的报盘文件，对于检查通过的文件标注“合格”状态，未通过的文件标注“补正”状态，填写补正意见。检查意见经汇总后，由前台人员向汇交人发出补正通知，其中补正时间不计入办理时限控制。
(3)打印汇交凭证和数据入库
对于验收合格的汇交资料，一方面由前台打印汇交验收合格通知书，另一方面将网上报盘数据自动导入地质资料数据中心，并直接供电子阅览室调阅。
1.2 一体化地质资料电子阅览室
1.2.1 扩展电子阅览室的内容
现阶段电子阅览室以成果资料调阅为主，伴随原始、实物和重要钻孔数据库的一体化汇交，电子阅览室应完整反映和调阅成果、原始、实物和重要钻孔数据库资料。
1.2.2 统一报盘信息和电子阅览室的数据标准
统一报盘信息和电子阅览室的数据分类，报盘信息和电子阅览室采用相同的数据组织结构和数据标准，确保汇交检查合格的数据能直接为电子阅览室调用。
1.2.3 改进电子阅览室的调阅模式
1)提供成果目录数据库查阅方式。提供以档案号、项目名称、工作性质、工作程度、矿权许可证号、矿种等信息为索引的查阅方式。
2)提供按照勘查区块查阅方式。参照勘查区块管理方式，将行政辖区划分经纬度查阅区块，选择相应区块，即可调阅出该区块下的所有资料。
3)提供自定义范围查阅方式。通过在行政区底图上任意编辑区块，查阅该区块下的所有资料。
1.3 一体化地质资料共享服务平台
一体化地质资料共享服务平台依托互联网建设，内网可公开共享信息定期导入地质资料共享服务平台。一体化地质资料共享服务平台提供如下服务：
1)主动公开的地质资料发布服务。
2)成果、原始和实物地质资料目录数据库查询服务。
3)按照经纬度区块方式或自定义范围方式，提供地图检索查询服务。
4)馆藏机构和地勘机构实物岩心(标本、样品、光片、薄片等)保存管理系统。
5)实物筛选管理系统。
6)汇交服务，如汇交预订、补正通知、汇交查询、汇交公告、催交提示等。
7)微信查询服务。
2 一体化地质资料数据中心
按照全国国土资源“一张图”及其核心数据库建设要求，地质资料数据中心按照目录数据库、图文地质资料数据库和专题数据库三大类进行建设，空间数据采用1980西安坐标系、1985国家高程基准、高斯-克吕格投影。
2.1 数据内容
2.1.1 目录数据库
目录数据库包含成果资料目录数据库、原始资料目录数据库、实物资料目录数据库和重要钻孔目录数据库，各个目录数据库中的基础信息必须是统一和共用的，如项目名称、汇交人及联系方式、工作性质、工作程度、起始截止时间、工作区起始截止经纬度、项目编号或矿权许可证号、项目来源等。通过工作区起始截止经纬度和工作程度等信息，建立反映地质勘查区域特征的空间目录数据库，目录数据库中需要建立与成果图文数据库、原始图文数据库、实物数据库和钻孔数据库的索引，实现空间、目录、图文信息的关联。
2.1.2 图文地质资料数据库
图文地质资料数据库包括成果地质资料图文数据库、原始地质资料图文数据库和实物数据库等。
2.1.3 专题数据库
专题数据库包括重要钻孔数据库、地质工作程度数据库、矿产地数据库、1：20万地质空间数据库、区域重力数据库、区域地球化学数据库、1：20万自然重砂数据库、1：20万数字水文地质图空间数据库、矿产资源规划数据库、地质勘查规划数据库、矿产资源利用现状调查、矿产资源潜力评价、探矿权/采矿权核查、矿业权设置方案数据库和矿业权登记数据库等。
2.2 应用方式
地质资料数据中心主要提供通过空间属性查阅地质资料的功能，具体如下：
2.2.1 快速浏览
通过切片技术，提供对空间目录数据库和各种专题数据库的快速浏览，提供单一数据浏览、数据对比浏览(多窗口对比)、数据叠加浏览(在一个窗口中展现多层图形叠加效果并通过设置图层透明度实现对比)等3种浏览模式，且具备距离丈量、面积计算、属性信息查询等功能。
2.2.2 空间查询
通过区块或自定义范围，查询和展示该空间下的目录数据库和专题数据库，输出资料清单和属性信息报告。
3 系统技术框架
一体化地质资料管理系统及数据中心采取工作流和服务方式构建，工作流用于汇交管理和借阅管理，服务方式须符合国土资源“一张图”及其核心数据库建设要求(图3)。
图3 一体化地质资料管理系统及数据中心架构示意图
数据层：包括目录数据库、图文数据库和专题数据库，其中目录数据库和图文数据库为非空间数据库，专题数据库为空间数据库，需要将目录数据库配置空间属性。同时建立空间和非空间的数据服务管理平台，实现服务的注册、发布、授权和监控等功能。
平台层：提供工作流管理、表单管理、角色管理、权限管理、组件管理和图形分析等功能。
应用层：包括一体化地质资料汇交验收管理系统、汇交监管系统、借阅管理系统、电子阅览室、数据中心浏览查询展示系统和数据交换系统，其中数据交换系统一方面与外网共享服务平台进行数据交换，另一方面实现与全国地质资料馆的数据交换。
4 结束语
当前，地质资料管理工作任务繁重，既要进行历史资料的数字化和重要钻孔数据库建设，又要开展原始资料和实物资料的汇交工作。因此，应用现代信息技术对地质资料进行一体化管理是当前地质资料管理工作的必然选择。解决思路就是“立新补旧并举”，关键在“立新”，通过一体化地质资料管理系统及数据中心的建设和应用，避免产生新的“欠账”，为“补旧”赢得时间。但围绕一体化地质资料管理系统及数据中心的建设和应用，还有许多问题需要探讨，本文仅仅是在总体框架下进行了初步设计，希望从事地质资料管理工作的同行共同深入研究。
Ⅱ 可视化系统数据分析
( 1) 矿山作业场所地图数据分析
GIS 的数据组织主要分为两部分: 空间数据和属性数据。空间数据是指巷道和矿山各设备的分布等与地理位置有关的数据，属性数据是指对这些空间数据进行描述的数据，如巷道的类型、巷道的支护材料等。这样就能将所有相关的信息组织成为一个有机的整体，便于管理与分析。
本系统的矿山作业场所地图数据组织采用如下方式:
1) 以表 ( table) 的形式组织信息。系统通过表的形式将数据和地图有机地结合在一起，当用户为每一个数据文件创建一个表时，这个表至少由两个独立的文件组成，一个是包含数据结构的文件，另一个是包含原始数据的文件。一个典型的 MapInfo 表主要由* . tab ( 数据结构文件) 、* . dat ( 表格数据文件) 、* . Map ( 图形对象文件) 、* . id ( 交叉引用文件) 、* . ind ( 表格文件的索引) 、* . wor ( 工作空间文件) 等文件格式组成。
所有收集的数据最后都要转为 MapInfo 公司的 tab 表格式，详细解决方案如图 7. 5所示。
图 7. 5 可视化系统数据解决方案图
2) 地图图层化。系统将一幅地图分解为多个透明的图层，每个图层包含了具有相同属性的一组对象，共同组成整幅地图的一个方面。例如，巷道为一个层，采空区为一个层，水系为一个层，文本注记要素放在另一个层，它们叠加起来就形成一幅完整的地图。采用层组织对象能满足用户单层或多层浏览地图的需要，也可以更方便地创建主题图。MapInfo Professional 在创建图层的同时，建立一张表，并在图和表之间建立联系。
3) 巷道、矿山边界和网格等 MapInfo 表是公共数据，故特意将其剥离出来，作为专门的图层，在与其他图层叠加时可以用到。局扇、密闭和风门等设备根据特殊的主题也作为专门的图层分离出来，与巷道、矿山边界和网格图层叠加后，也能很方便地查看其地理位置的分布。
4) 图件快速导入 MapInfo。目前的矿图都是用 AutoCAD 绘制而成，系统提供了将 Au-toCAD 图转为系统可用图的方式，利用系统的数据转换工具 “Universal translator” 可以很方便地转换 AutoCAD 图。转换成功后，AutoCAD 中的每一个有数据的图层都被转换为一个 MapInfo 表。
( 2) 矿山安全评价信息系统
此部分主要是通过 VB 来实现的，因此系统数据将通过数据库保存，本系统采用 Mi-crosoft Access 2000 数据库来保存评价数据。
Ⅲ 天津滨海新区地质成果信息系统开发研究
马锋1李锁2阎勇2张惠生1雷培圣2
(1.天津市地质资料馆天津300042;2.天津市地质工程勘察院天津300191）
摘要天津滨海新区地质成果信息系统以MAPGIS-IMS基础地理信息系统软件为平台，以Visual Studio.NET 2003为开发工具，开展系统开发。本系统目标是用户通过Internet，访问置于公网中的WEBGIS服务器的系统软件和地质成果信息。通过该系统用户可开展基于图形的地质资料目录检索、地质资料信息（包括正文、附图、附件）检索；系统尝试采用在线实名制注册方式，注册用户可以通过互联网检索到比以前更多的地质资料信息，方便用户使用地质资料，以达到推动馆藏地质资料为天津滨海新区建设服务目的。
关键词天津滨海新区WEGGIS地质资料信息系统
1 前言
为了引导、促进、推动社会各领域充分利用地质资料，向社会提供丰富的地质资料信息，为人们的社会实践服务，充分地实现地质资料的潜在价值。天津市地质资料馆以为天津滨海新区开发建设服务为契机，开展天津滨海新区地质成果信息系统开发研究，拟通过此系统，搭建滨海新区地质资料发布平台，拓展用户利用地质资料渠道，以达到推动馆藏地质资料为滨海新区建设服务目的。
2 系统开发技术路径
本系统采用集成二次开发技术，以MAPGIS-IMS基础地理信息系统软件为平台，以Visual Studio.NET 2003为开发工具，进行本应用系统的开发。基于MAPGIS-IMS的Web GIS开发统一采用HTML语言和脚本语言编写用户接口，以Microsoft Visual Studio.NET 2003为基础，采用行业目前最为流行的.NET技术构建服务器端应用程序，通过引用MAPGIS-IMS组件向基于MAPGIS-IMS的开发体系结构请求空间地理数据在客户端显示地图数据回馈给用户。
3 系统运行体系
本系统目标是在广域网上，即用户通过Internet，访问置于公网中的WEBGIS服务器的系统软件和地质成果信息。
4 系统功能模块构成
本系统功能模块主要由四大部分组成：
图形与属性数据管理平台：主要是提供管理者对地质项目的入库更新，为用户通过网络浏览系统提供数据支持。
WEB GIS发布平台：通过系统所发布的地理信息系统，快速、便捷地浏览、检索滨海新区地质数据信息，主要包括地图浏览、地理范围检索、分类检索、条件检索、图件报告浏览、成果统计等。
数据输出平台：用户可以将检索得到的结果，通过本平台以表格的形式进行输出打印。
权限管理平台：系统管理员可通过本平台管理用户，为各级用户分配权限，针对不同用户开放不同权限，使地质资料数据服务于拥有不同权限的各户。系统功能模块如图1。
图1 系统功能模块结构图
5 系统安全与保密
根据用户权限不同，本系统将数据库的访问权限划分为3个层次：
管理员权限：拥有管理员权限的用户，可以对所有数据库记录进行读取和录入编辑，包括对空间数据和属性数据的读取和录入编辑、对用户权限数据的读取和录入编辑。
注册用户权限：拥有注册使用者权限的用户，考虑到地质资料的特殊性和开展地质资料在线检索的探索性质，设计采用实名制进行注册和管理。注册用户可以对数据库内的全部空间数据和属性数据进行读取。
一般用户权限：拥有一般用户权限的用户只可以对数据库内的部分空间数据和属性数据进行读取。
6 系统运行流程
本系统采用B/S(Brower/Server）结构，用户通过Internet浏览器登录本系统，经过系统权限判断，根据所属使用者组的权限，从数据库中读取检索相关数据。
7 系统功能
7.1 GIS基本操作功能
GIS基本功能就是能够完成地图在浏览器中的显示及在浏览器中实现对地图的基本操作，其中地图显示包括地理要素的显示和地质数据的显示。地图浏览操作功能包括地图的移动、放大、缩小、刷新、复位、距离量测、面积量测、图层控制等。
7.2 地质资料目录检索
该功能是基于天津滨海新区底图的地质资料目录检索，分为空间检索、分类检索、目录检索等方式。
空间检索：有点选检索、圆形检索、矩形检索、任意多边形检索等。点选检索：在地图上某一位置点击鼠标左键，系统对点击位置的地质数据信息进行检索；圆形检索：在地图上某一位置按住鼠标左键，拉出一个圆形，系统对圆形区域的地质数据信息进行检索；矩形检索：在地图上某一位置按住鼠标左键，拉出一个矩形，系统将对矩形区域的地质数据信息进行检索；任意多边形检索：在地图上通过点击鼠标左键，画出一个任意多边形，系统将检索出作画区域的地质数据信息进行检索。通过检索，在界面右侧显示检索范围内的地质资料目录，鼠标移到某一资料目录时，在界面中间地图上显示这些地质成果的空间位置信息。
分类检索：分类检索按基础地质、工程地质、环境地质、矿产地质、水文地质、地震地质、物化遥地质、地质科研8个专业类别，再结合浏览检索，检索所画定区域的该专业地质成果信息。
条件检索：条件检索是针对满足多个约束条件下的地质资料目录属性检索，适合对地质资料形成单位、编著者等信息比较熟悉的用户使用。
7.3 地质信息发布
该系统所发布的地质信息分为两个层次，地质资料目录信息和地质资料信息。
地质资料目录信息包括：资料档号、资料名称、专业分类、工作区域、编著者、形成单位、形成时间、工作程度、比例尺、报告内容简述。这些信息一般用户都可以阅读。
地质资料信息：包括正文、附图目录、附件目录。正文是从天津滨新新区范围内馆藏1010种地质资料中经专家选出的可公开的地质资料；该正文的附图、附件一般公开目录，对于可公开的附图、附件内容提供在线查阅。该部分内容为注册用户提供。
7.4 综合地质图件阅览
为加大对天津滨海新区地质资料服务的力度，按照前面划定的8个专业编制了45幅综合图件，如基础地质专业的基岩地质图、工地质专业的场地类别图、天然地基条件分区图、桩基条件分区图，水文地质的各含水组地下水水位等值线图、环境地质的地面沉降危害性综合分区图、地震地质的主要断裂地震危险性评价图、矿产地质的矿产分布图、开发利用现状图等。每一幅图件按照地质要素进行分层，用户既可以检索每一幅图的内容，同时也可以对多幅图的地质要素进行叠加，从而形成用户关心的新的图件，扩大了地质图件的分析内容，可更加便利地为用户服务。
7.5 统计功能
统计功能分为两种，一是对区域地质资料目录的统计，查阅者可以统计所关注地区内各专业地质资料的数量，也可统计某一时间段内各专业地质资料的数量，以柱状图、饼图、折线图等方式表达；二是对用户点击地质资料数量的统计，管理员可以通过地质资料点击数量的检索，了解用户关注那些地质资料，为系统维护和进一步加大地质资料服务提供依据。
8 结论
（1）《天津滨海新区地质成果信息系统》是基于WEBGIS的地质资料目录图形检索系统，针对用户对以前输入式条件检索不方便、不熟悉的特点，让用户在自己关注的区域内依靠鼠标点击就可以方便地进行地质资料目录检索；
（2）《天津滨海新区地质成果信息系统》本着扩大地质资料服务范围，尝试采用在线实名制注册方式，在系统中增加了地质资料正文、图件等内容，用户可以通过互联网检索到比以前更多的地质资料信息，方便用户使用地质资料；
（3）《天津滨海新区地质成果信息系统》结合2008年完成的涉密地质资料清理成果，对于该系统中涉及涉密资料的地方，通过警示方式提醒用户按照涉密地质资料利用程序开展工作。
（4）《天津滨海新区地质成果信息系统》设置了用户利用统计功能，使地质资料管理部门能够有的放矢地开展系统维护和提供地质资料服务工作。
Ⅳ 国土资源“一张图”工程建设的目的和意义是什么
国土资源“一张图”工程是以覆盖全国的高分辨率遥感影像为本底，以国土资源综合监管与应用服务为目标，以遥感、网络等技术手段为支撑，基于统一的基础地理空间参考，对土地、矿产、地质及管理等信息进行综合集成和展示的工作。它通过挂接国土资源管理相关业务数据库，形成了全国国土资源“一张图”基本框架，国土资源主要审批业务实现网上运行和在线电子申报。初步建立起覆盖土地“批、供、用、补、查”及矿业权、地质灾害等信息的综合监管平台。
“一张图”工程建设是国土资源管理的一次重大变革，它不仅对保持土地基础数据的现势性和真实性、维护国土调查成果的生命力、完善国土资源监管系统建设具有重大意义，同时为国家直接、及时、准确掌握全国国土资源现状和时空变化、加强监管、抑制和查处违法、保护资源、保障发展提供了综合平台。
Ⅳ 基于MAPGIS 平台的地质资料一张图管理信息系统建设
马 锋 刘玉超 杨书畅
（天津市地质资料馆）
摘 要 利用 MAPGIS 平台、ACCESS 数据库和 ORACLE 数据库，建立地理底图、原始地质资料、成果地质资料、实物地质资料信息的空间数据库和属性数据库，开发地质数据统计分析、地质图件绘制、三维地质体建模等功能，建成基于 MAPGIS 平台的地质资料一张图管理信息系统，实现地质资料的集成化，以促进地质资料的二次开发和社会利用工作。
关键词 地质资料 数据集成 信息系统 一张图管理
0 前言
在地质工作中形成的地质资料分为原始地质资料、成果地质资料和实物地质资料，由馆藏机构进行管理和提供利用。天津市地质资料馆馆藏天津地区资料近 3000 档，最早是 1931 年形成的《盘山附近地质》，馆藏地质资料信息庞大，但是信息分散。为了便于借阅者利用，近年来开展了大量的档案管理工作，建立了地质资料目录数据库，开展了地质资料数字化存储，开发了地质成果浏览系统。
随着城市建设的快速发展，对于地质资料的需求也日益迫切，以往提供地质资料时间长的现象难以满足新时期的工作要求。这就需要我们对以往地质资料进行整理、汇总和集成，以便能够及时、快速、准确地提供地质资料。基于此目的，结合目前地理信息系统的技术发展和天津市城市地质工作的成果，提出了天津市地质资料一张图管理信息系统建设的思路。即基于MAPGIS平台，实现地质资料信息的存储、浏览、提供利用的集成化管理。
1 地质资料的一张图管理信息系统结构
1.1 地质资料信息组成
建立地质资料的一张图管理信息系统，要集中馆藏所有地质资料的信息，主要分为 4 个方面：地理底图信息，包括地理底图和遥感影像；成果地质资料，包括成果报告和成图图件；原始地质资料，包括野外调查、钻探、试验、物探、化探、观测的所有地质工作基础信息；实物地质资料，主要是记录该实物的照片、影像等信息。这些信息通过建立属性数据库和空间数据库进行存储。地质资料的一张图数据结构见图 1。
1.2 地质资料信息专业分类
依据成果地质资料目录数据库著录要求中地质资料分类标准，并结合天津地质工作进展、地质资料利用的实际情况，在此系统中把地质资料按照地质专业分为十类：基础地质类、工程地质类、水文地质类、环境地质类、固体矿产地质类、地热地质类、地球物理类、地球化学类、遥感类及其他类。
图 1 地质资料的一张图数据结构
2 数据库建设
2.1 建库平台的选择
数据库分为属性数据库和空间属性库。属性数据库建设采用广泛应用的数据库软件 ACCESS 软件；空间属性库建设采用国内国土系统中使用最为广泛、专业人员使用熟悉、以往地质调查成果图形文件都采用的 MAPGIS 系统平台；形成的属性数据、空间数据在服务器中利用 ORACLE 数据库软件存储管理。
2.2 空间数据库建设
空间图形数据库包括基础地理空间数据库和地质成果信息空间数据库。
地理底图以天津市 1∶100 万、1∶5 万和 1∶1 万基础地理数据作为空间参考依据，按照地质地理底图编绘标准，用现势性数据进行补充，进行制图综合概括后，建立本系统基础地理图层。空间数据分为水系层、公路层、铁路层、居民地层、行政区划层。在系统运行中，底图采用分级显示方法，在不同比例尺下，显示不同的地理位置精度，实现视觉美观和工作精度的协调。
在地理底图基础上，在 MAPGIS 的图形编辑系统中，输入每个地质工作点的地理坐标，形成工作区域空间数据；输入各类地质图件的地质要素信息，形成地质成果空间数据。空间数据由 MAPGIS 系统文件点（*.WT）、线（*.WL）、面（*.WP）三种结构进行存储。空间数据库的图元、线型、颜色、图案依据相应的地质矿产制图标准编制，对于没有标准规范新添加的图元、图案进行统一的编号和备注。
遥感影像采用空间分辨率为 0.6 米的卫星相片。在系统中和地理底图叠加，互相对照使用。
2.3 属性数据库建设
属性数据库包括基础地理信息数据库、地质信息数据库。
基础地理信息数据库存放行政区域、行政界线、居民地、交通、河流、湖泊等自然要素和社会要素的属性信息。
地质信息属性库存放在地质调查中通过仪器、实验室分析或野外观察直接获取或收集的原始地学数据与信息。包括地貌调查观测原始资料，钻孔探槽的原始资料和各种测试数据，地质灾害调查中获取的地面沉降监测设施和原始数据，地下水监测原始数据资料，地热井监测原始数据，环境地球化学调查中获取的土壤、地下水、地表水采样原始资料；地球物理勘探原始数据，实物地质资料及汇交的成果资料。设计了一系列的 ACCESS 数据表，把基础地理信息和地质信息分解到每一个表中。如基础地质设计类，设计了基岩地质钻孔基本情况表、基岩地质钻孔分层表、新生界地质钻孔基本信息、新生界地质钻孔分层表、新生界地质钻孔孢粉数据表、新生界地质钻孔微体组合表、新生界地质钻孔测年成果数据表等，通过地质项目、钻孔等主键把对专业的 ACCESS 数据表进行有机的联系。
以工程地质专业为例，在勘查工作过程中形成的资料主要包括三方面：钻孔基本信息、钻孔原位测试信息和钻孔样本试验数据；工作最终提交工程地质勘查报告。依据天津市工程地质工作实际情况，初步建立了 15 个基于 ACCESS 软件的数据表，见图 2。通过这 15 个数据表来存储工程地质资料数据信息。
图 2 工程地质钻孔数据表结构图
在这 15 个表中，钻孔基本信息为主表，测试数据表和试验数据表中其他表为子表，钻孔基本信息表和水样水质分析表通过项目编号建立联系，钻孔基本信息表和其他表通过钻孔编号建立联系。
提交的勘查报告和附图、附件形成 PDF 格式文件，和钻孔基本信息表中的项目名称建立关联。
3 地质资料一张图管理信息系统功能
3.1 GIS 基本操作功能
能够完成地图在浏览器中的显示及在浏览器中实现对地图的基本操作。地图显示，包括地理要素的显示和地质数据的显示；地图浏览操作，要完成地图的移动、放大、缩小、刷新、复位、距离量测、面积量测、图层控制等。
3.2 成果信息查询浏览功能
信息查询就是通过点击查询、圆形查询、矩形查询、任意多边形查询等方式，由系统显示出所查询范围内符合要求的对象属性列表，并利用图形和属性的对应关系，实现数据的查询和地质点的快速定位；信息浏览是在查询的基础上，通过显示插件，可以快速浏览查看每一地质项目的成果报告及附图、附件。
3.3 数据的统计分析功能
按照数据统计的要求，对统计单元内的数据进行统计，统计的指标有样本数量、最大值、最小值、平均值、均方差、变异系数等，统计结果可以输出表格文件，见图 3。
通过统计分析功能，可以统计出用户指定区域或条件的地质资料分类统计信息，并生成相应的统计图表，表现形式有曲线图、直方图、散点图、饼图、三维直方图、三维饼图等，见图 4。
3.4 相应地质图件的绘制功能
钻孔位置平面图的绘制：通过工程地质数据库提取钻孔的位置和钻孔分类信息，把反映工作区域的钻孔信息投影到地理底图上，形成钻孔的平面位置图；
柱状图、剖面图的编制：根据用户选择的钻孔和预先制作好的模板，按照一定的标准样式出图，自动生成各专业钻孔柱状图；
图 3 工程地质土层物理力学参数统计输出图
图 4 各类地质资料信息统计分析输出图
等值线图的编制：根据数据库中的钻孔位置、层顶埋深、层底埋深、层厚或者其他的有关数据、钻孔数据，自动生成指定范围内的地层等值线图；
综合分析地质图的编制：例如对钻孔地下水的水质分析的计算，计算出每个点的腐蚀性强弱，按照等值线图的编辑办法，编制综合分析地质图。
3.5 三维模型的可视化功能
首先，在全区范围内建立一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案，系统对具有层序规律的地层模型采用“钻孔→剖面→地层实体”的自动构建技术，可根据钻孔、剖面等数据，快速、自动、动态建立指定范围内的三维地层结构模型；对于复杂的地质问题，计算机不能完全基于剖面等数据自动建立地质体或地质构造的三维模型，如断裂发育的基岩地质模型，采用基于交叉剖面的交互式建模方法，利用建模区域内多条交叉剖面将空间分割成多个单元格；建模的最小单元就是一个个单元格，利用单个单元格内一系列闭合轮廓线建立起曲面片，进而确定该单元格内所有地质体的空间几何形态，形成一个单元格地质块，最后将每个单元格的地质块进行合并形成完整的地质体模型。
形成的三维地质体可以进行平面剖切、水平剖切、斜切、折线垂直剖切、组合剖切等多种剖切方式，以展示切割面的地质情况；在三维地质体内，可以通过分析钻孔遇到的地层结构及属性并结合周围已知钻孔资料，创建虚拟钻孔，像钻探一样得到的地层结构和属性；对三维地质体进行隧道切割，系统按照用户设定的路径（任意起伏变化）和隧道截面（矩形、圆形、拱形）参数生成隧道模型的切割方式，通过隧道与地质体的切割，将隧道内地质体挖掉，只保留壁上带有岩性的隧道空腔；接下来，用户可根据路径和视角在场景中变化，可在隧道中漫游，查看隧道内地层分布变化情况，见图 5。
图 5 隧道漫游的效果图
4 结语
随着计算机技术和地理信息系统的快速发展，计算机辅助管理和决策的作用会越来越强。通过地质资料一张图管理系统的建设，地质资料管理不仅仅只是起到一个仓库的作用，而是紧密地把档案管理和地质成果管理联系在一起，实现了地质资料的有机整合和集群，对于地质资料的二次开发和利用具有重要的意义。
Ⅵ 大数据下的地质资料信息存储架构设计
颉贵琴 胡晓琴
(甘肃省国土资源信息中心)
摘要 为推进我国地质资料信息服务集群化产业化工作，更大更好地发挥地质资料信息的价值，本文针对我国现有的地质资料信息集群化共享服务平台存在的缺陷和问题，基于现有系统的存储架构，设计了一种大数据下的地质资料信息存储架构，以便于我国地质资料信息服务集群化产业化工作能够适应大数据时代的数据存储。
关键词 大数据 地质资料 存储 NoSQL 双数据库
0 引言
新中国成立60多年来，我国形成了海量的地质资料信息，为国民经济和社会发展提供了重要支撑。但在地质资料管理方面长期存在资料信息分散、综合研究不够、数字化信息化程度不高、服务渠道不畅、服务能力不强等问题，使地质资料信息的巨大潜在价值未能得到充分发挥。为进一步提高地质工作服务国民经济和社会发展的能力，充分发挥地质资料信息的服务功能，扩大服务领域，国土资源部根据国内外地质工作的先进经验，做出了全面推进地质资料信息服务集群化产业化工作的部署。
目前，全国各省地质资料馆都在有条不紊地对本省成果、原始和实物地质资料进行清理，并对其中重要地质资料进行数字化和存储工作。然而，由于我国地质资源丰富，经过几十年的积累，已经形成了海量的地质资料，数据量早已经超过了几百太字节(TB)。在进行地质资料信息服务集群化工作中，随着共享数据量的不断增大，传统的数据存储方式和管理系统必然会展现出存储和检索方面的不足以及系统管理方面的缺陷。为了解决该问题，需要设计更加先进的数据存储架构来实现海量地质资料的存储。
而大数据(Big Data)作为近年来在云计算领域中出现的一种新型数据，科技工作者在不断的研究中，设计了适合大数据存储管理的非关系型数据库NoSQL进行大数据的存储和管理。本文将针对我国现有的地质资料信息集群化共享服务平台存在的缺陷和问题，利用大数据存储管理模式的思想，提出一种海量地质资料存储架构，改进现有系统存储架构，以便于我国全面推进地质资料信息服务集群化产业化工作。
1 工作现状
1.1 国内外地质资料信息的存储现状
在美国，主要有两大地质资料公共服务平台，分别是地球科学信息中心(ESIC)、地球资源观测和科学中心(EROS)，其目的是通过为社会和政府提供更加便利、快速的地质信息服务。20世纪90年代初，澳大利亚出台了国家地球科学填图协议，采用先进的科学方法和技术进行数据存储，从而形成了第二代澳大利亚陆地地质图。
目前，我国地质资料信息服务集群化产业化工作刚刚起步，虽然国土资源部信息中心已经开发了地质资料信息集群化共享服务平台，并倡导各地方用户使用该系统。但由于各个地方早期的工作背景不一致，因此各地方所使用的存储系统也不尽相同，主要有Access、SQL Server、Oracle、MySQL等系统。本文以国土资源部信息中心开发的地质资料信息集群化共享服务平台的存储系统MySQL为例说明。该系统是基于关系数据库管理系统MySQL的一套分布式存储检索系统。该系统的部署使得我国地质资料信息服务集群化产业化工作取得了重大进展，同时也为我国建立标准统一的地质资料信息共享服务平台和互联互通的网络服务体系奠定了坚实的基础。然而，该系统的研发并没有考虑到地质资料信息进一步集群化以及在未来地质资料信息进入大数据时代的信息共享和存储管理问题，也没有给出明确的解决方案。
1.2 大数据的存储架构介绍
大数据是近年在云计算领域中出现的一种新型数据，具有数据量大、数据结构不固定、类型多样、查询分析复杂等特点。传统关系型数据库管理系统在数据存储规模、检索效率等方面已不再适合大数据存储。NoSQL(Not Only SQL)是与关系数据库相对的一类数据库的总称。这些数据库放弃了对关系数据库的支持，转而采用灵活的、分布式的数据存储方式管理数据，从而可以满足大数据存储和处理的需求。NoSQL基于非关系型数据存储的设计理念，以键值对进行存储，采用的数据字的结构不固定，每一个元组可以有不一样的字段，且每个元组可以根据自己的需要增加一些自己的键值对，可以减少一些检索时间和存储空间。目前，应用广泛的 NoSQL 数据库有 Google BigTable、HBase、MongoDB、Neo4 j、Infinite Graph等。
2 大数据下的地质资料信息存储架构设计
根据国土资源部做出的全面推进地质资料信息服务集群化产业化工作的部署，国土资源部倡导全国地质资料馆使用国土资源部信息中心开发的地质资料信息集群化共享服务平台，实现地质资料信息的存储和共享。该系统采用了数据库管理系统MySQL作为数据存储系统。
为了与现有系统和现有的工作进行对接，并为将来地质资料进入大数据时代后的存储工作做准备，本文设计了一种能用于海量地质资料信息存储并且兼容MySQL的分布式的数据存储架构(图1)。
整个系统可以根据不同的用户等级分为不同的用户管理层，由于图幅限制，在图1 中仅仅展示了3级：国家级管理层(即共享服务平台用户层)、省级管理层以及市级管理层(可根据实际需要延伸至县级)。
每级管理层的每个用户可以单独管理一个服务器。如国土资源部信息中心可以单独管理一个服务器；甘肃省国土资源信息中心可以单独管理一个服务器，陕西省国土资源信息中心可以单独管理一个服务器；甘肃的若干个市级国土资源局可以根据需要分别管理各自的服务器。
在服务器上分别安装两套数据库管理系统，一套是原有的MySQL数据库管理系统，另一套是为大数据存储而配备的NoSQL型数据库管理系统。在服务器上还专门开发一个数据库管理器中间件，用于进行用户层和数据库的通信以及两套数据库之间的通信。
由于各个管理层都各自维护自己的数据库和数据。当用户需要进行数据存储时，他所影响的数据库仅仅是本地数据库，存储效率较高；当用户需要从多个数据库读取数据时，顶层的共享服务平台会根据用户需求进行任务分解，将任务分发给下层的管理层进行数据库读取，由于各个数据库并行读取，从而提高了数据库读取效率。
图1 大数据下的地质资料信息存储架构框图
2.1 用户管理层
用户管理层根据权限范围，分为多层(本文以3层为例)。
位于顶层的国家级管理层(共享服务平台用户层)负责用户访问权限的分配、与其直接关联的数据库的访问、下级管理层任务的分配等工作。
用户访问权限的分配是指为访问本共享服务平台的个人用户和单位用户分配数据的使用权限、安全性的设计等。
与其直接关联的数据库访问是指直接存储在其本地数据库上的数据的访问。在该数据库中不仅要存储所需要的地质资料，还要存储注册用户信息等数据。
下级管理层任务分配是指如果用户需要访问多个下层数据库，用户只需要输入查询这几个下层数据库的命令，而如何查找下层数据库则由该功能来完成。例如某用户要查找甘肃、陕西、上海、北京的铁矿分布图，则用户只需要输入这几个地方及铁矿等查询条件，系统将自动把各个省的数据库查询任务分派到下级管理层。
同理，位于下层的省级管理层和市级管理层除了没有用户访问权限功能外，其余功能与国家级管理层是相同的。各层之间的数据库通过互联网相互连接成分布式的数据库系统。
2.2 MySQL和NoSQL的融合
MySQL是关系型数据库，它支持SQL查询语言，而NoSQL是非关系型数据库，它不支持SQL查询语言。用户要想透明地访问这两套数据库，必须要设计数据库管理器中间件，作为用户访问数据库的统一入口和两套数据库管理系统的通信平台。本文所设计的数据库管理器简单模型如图2所示。
图2 数据库管理器模型
服务器管理器通过用户程序接口与应用程序进行通讯，通过MySQL数据库接口与MySQL服务器通讯，通过NoSQL数据库接口与NoSQL数据库接口通讯。当应用程序接口接收到一条数据库访问命令之后，交由数据库访问命令解析器进行命令解析，从而形成MySQL访问命令或者NoSQL访问命令，通过相应的数据库接口访问数据库；数据库返回访问结果后经过汇总，由应用程序接口返回给应用程序。
两套数据库可以通过双数据库通信协议进行相互的通信和互访。此通信协议的建立便于地质工作人员将已经存入MySQL数据库的不适合结构化存储的数据转存到NoSQL数据库中，从而便于系统的升级和优化。
2.3 系统的存储和检索模式
在本存储框架设计中，系统采用分布式网络存储模式，即采用可扩展的存储结构，利用分散在全国各地的多台独立的服务器进行数据存储。这种方式不仅分担了服务器的存储压力，提高了系统的可靠性和可用性，还易于进行系统扩展。另外，由于地质资料信息存储的特殊性，各地方用户的数据存储工作基本都是在本地服务器进行，很少通过网络进行远程存储，所以数据存储效率较高。
在一台数据库服务器上安装有MySQL和NoSQL型两套数据库管理系统，分别用于存储地质资料信息中的结构化数据和非结构化数据。其中，NoSQL型数据库作为主数据库，用于存储一部分结构化数据和全部的非结构化数据；而MySQL数据库作为辅助数据库，用于存储一部分结构化的数据，以及旧系统中已经存储的数据。使用两套数据库不仅可以存储结构化数据而且还可以适用于大数据时代地质资料信息的存储，因此系统具有很好的适应性和灵活性。
2.4 安全性设计
地质资料信息是国家的机密，地质工作人员必须要保证它的安全。地质资料信息进入数字化时代之后，地质资料常常在计算机以及网络上进行传输，地质资料信息的安全传输和保存更是地质工作人员必须关注和解决的问题。在本存储架构的设计中设计的安全问题主要有数据库存储安全、数据传输安全、数据访问安全等问题。
数据库设计时采用多边安全模型和多级安全模型阻止数据库中信息和数据的泄露来提高数据库的安全性能，以保障地质信息在数据库中的存储安全；当用户登录系统访问数据库时，必须进行用户甄别和实名认证，这主要是对用户的身份进行有效的识别，防止非法用户访问数据库；在对地质资料进行网络传输时，应该首先将数据进行加密，然后再进行网络传输，以防止地质信息在传输过程中被窃取。
3 结语
提高地质资料数字化信息化水平，是国外地质工作强国的普遍做法。为推进我国地质资料信息服务集群化产业化工作，本文针对我国现有的地质资料信息集群化共享服务平台存在的缺陷和问题，利用大数据存储管理模式的思想，基于现有系统的存储架构，设计了一种大数据下的地质资料信息存储架构，以便于我国地质资料信息服务集群化产业化工作能够适应大数据时代的数据存储。该存储架构的设计只涉及了简单模型的构建，具体详细复杂的功能设计和软件实现还需要在进一步的研究工作中完成。
参考文献
[1]吴金朋.一种大数据存储模型的研究与应用[D].北京：北京邮电大学计算机学院，2012.
[2]吴广君，王树鹏，陈明，等.海量结构化数据存储检索系统[J].计算机研究与发展，2012，49(Suppl)：1～5.
[3]黄
Ⅶ 国土资源实物地质资料中心信息服务系统建设
彭秋月
(国土资源实物地质资料中心)
摘要 国土资源实物地质中心承担国家重要实物地质资料采集、管理、开发研究和利用，为政府主管部门提供决策与业务技术支撑，向社会提供公益性服务。其信息化服务体系的建设对于地质资料信息的有效管理和充分利用有着十分重要的意义。为此，本文从地质资料管理与服务平台、门户平台两个方面进行了深入的探讨。
关键词 实物地质资料 管理与服务平台 门户平台
0 引言
实物地质资料是进行地质工作的基础信息资源，是整个社会和经济的信息支撑。地质资料可循环使用，能够长期提供信息服务。新中国成立至今，我国已经拥有了大量的地质资料，它们中的大部分分布在全国和各省级地质资料馆、各类地质工作单位。随着我国地质工作的不断开展和深入挖掘，对地质资料的管理和服务提出了进一步的要求，当下更着重于能源资源增长需求、管理决策以及应用方式等诸多方面。实物地质资料从采集到对外输出社会化服务，在这个动态过程中，实物资料通过现代化技术包装、科技服务平台、数据库形式、网络平台，向社会提供便捷、高效的服务。在一定程度上解决了全国地质资料信息共享形式单一，信息管理分散问题，达到了通过信息化建设统一管理，统一输出服务的效果。为此，本文分别从地质中心信息化服务体系的组成管理与服务平台、网络平台、门户网站三个方面进行详细分析。
1 国土资源实物地质中心信息化服务体系
实物地质资料中心信息化建设过程中，根据单位层面的业务需求将信息化服务系统分为管理与服务平台、网络平台、门户平台三部分进行规划与建设。其中管理与服务平台由全国地质资料汇交监管平台、实物地质资料管理系统、实物地质资料服务系统组成；实物地质资料管理系统主要有单位业务层面的实物地质资料管理信息系统构成；实物地质资料服务系统由实物地质资料在线服务与专题地质资料服务组成。门户平台(中国实物地质资料信息网)——实物资料中心对外服务的信息化管理服务平台之一，为外界提供给一个便捷，快速获取资料服务的窗口。图1是实物中心信息化服务体系结构图。
中心信息化服务系统由管理与服务平台、网络平台、门户平台构成。具体通过一个服务平台、两个数据库、三个管理与服务系统实现。成为支撑实物地质资料信息化管理与服务的主体，初步形成了网络信息化的实物地质资料管理与服务系统。
其中，“服务平台”指实物地质资料管理服务信息化平台。它是通过全国实物资料信息网面向社会提供互联网关键字查询、馆藏实物资料信息查询、图形图像查询、空间查询、三维数字展厅、青藏高原实物资料专题服务等产品化公共服务。
“两个数据库”指实物地质资料数据库和全国重要地质钻孔数据库。截至2013年，实物中心实物地质资料数据库涵盖了实物地质资料管理工作的汇交、验收、整理、编录、库藏管理和服务等相关业务信息，以及到目前为止更新的全国重点成矿区带254 份实物资料的数据查询检索。全国试点钻孔数据库涵盖了地质矿产、媒体地质、水文地质、工程地质钻孔等相关数据信息，已经汇总整理包括山东、四川、江苏等多个试点钻孔单位的资料信息，并推出了钻孔数据库实用软件，在全国开展了试运行工作。
图1 实物地质资料中心系统结构图
“三个管理系统”指全国地质资料汇交监管平台、实物地质资料管理系统、实物地质资料服务系统。①全国地质资料汇交监管平台。作为实现地质资料汇交、监管工作的网络化和动态化系统，成为国家行政主管部门进行地质资料汇交与管理的一种手段和措施。实物资料管系统重点抓住了中心实物地质资料管理的各个环节，对工作中产生的数据，信息进行整理，提高工作效率。②实物地质资料管理信息系统。其主要是为了利用以计算机为核心的现代技术管理国家资料中心库，开展了实物地质资料管理信息系统的研究，即根据实物地质资料管理工作的各个环节：汇交、提交、验收、整编(偏重实物描述、背景资料整理)建档、入库、服务、维护等，建立以管理数据为主、实物说明数据为辅的实物地质资料数据库，用于保存国家实物地质资料中心库内的实物地质资料数据，并通过开发实物地质资料数据库管理系统，为国家实物地质资料中心库的正常运行，提供计算机管理平台。③实物地质资料服务系统。主要包括网站系统、内网、外网建设三方面，通过实物资料服务系统建设来提高实物地质资料的信息化管理水平，更好地服务于社会。内、外网采用物理隔离，每个办公室设置外网信息点1个、内网信息点1个、网络IP电话视频点1个。内网由实物地质资料中心办公主楼、资料库、行政楼组网连接构成，用于实物地质资料管理和日常办公。外网通过互联网、中国地质调查局骨干网，向社会提供实物地质资料信息服务。主要提供下列信息：①实物地质资料中心库保管的实物地质资料数据信息；②与实物地质调查资料产生、保管动态有关的信息；③与实物地质资料筛选、收集、入库有关的信息；④国家、行业颁布的法律法规、政策文件盒管理办法等。
Web在前台运行，针对用户的请求，Web服务器运行一个应答程序对数据库操作，把结果传送给客户机，客户机的浏览器将结果显示给用户。
后台数据管理的主要模块包括权限验证模块、实物数据检索模块、用户管理模块、信息统计模块、数据备份恢复模块等。数据库系统(SQL Sever)在后台运行，完成数据的安全存储和快速的检索(图2)。
数据库概念模型采用关系型数据库-行、列表格形式，利用软件Acess97、SQL Sever2000 建立数据库，进行数据存取、管理。数据库中主要存储实物地质资料信息、法律法规、技术标准、部门公告、政策文件、利用办法、管理动态、用户留言、友情链接等信息。
图2 后台数据管理
2 全国地质资料汇交监管平台
自2002年《地质资料管理条例》(国务院令第349号)、2003年《地质资料管理条例实施办法》(国土资源部令第16号)、2008年《实物地质资料管理办法》(国土资发〔2008〕8号)发布实施以来，实物地质资料的汇交、保管和服务取得明显成效。为了充分利用现代信息技术，实现成果、实物、原始地质资料的实时、在线的一体化汇交监管，全面、及时掌握地质工作项目进展和矿业权设置情况，国土资源部决定在全国部、省两级国土资源主管部门及其地质资料馆藏机构部署地质资料汇交监管平台。2011年6月16日，国土资源部下发了《国土资源部关于印发＜地质资料汇交监管平台建设工作方案＞的通知》(国土资发〔2011〕78号文)，对部、省任务分工、进度安排及整个监管流程涉及的文书进行统一规定。按照该通知要求，监管平台于2012年3月正式在全国范围内布置实施。
实物监管平台的监管范围：①依法取得的探矿权、采矿权形成的地质资料。②中央和地方财政出资开展地质工作形成的地质资料。③《地质资料管理条例》规定应汇交的其他地质资料。通过监管平台实现成果、实物、原始地质资料汇交的一体化管理，只有成果、实物、原始地质资料都依法汇交后，才能颁发汇交凭证。与以往只汇交成果地质资料即可获得地质资料汇交凭证不同，监管平台实施后，真正实现了实物地质资料与成果、原始地质资料的一体化汇交监管，相当于将实物原始资料的汇交监管间接纳入矿业权项目管理之中，不依法汇交实物地质资料的汇交人，将无法办理矿业权手续，无法申请项目评奖。因此，监管平台的成果有效地提高了监管力度与水平，实现了对地质资料汇交管理的科学化运行。
3 实物地质资料管理系统
实物地质资料中心的业务管理信息系统初步实现了实物地质资料全程业务流程信息化。根据中心层面业务流程实现单位的管理服务业务流程结构图见图3。
图3 管理业务流程结构图
在实物地质资料管理系统建设中，其核心内容主要涉及数据库的建设以及运行环境的建设。随着中心展开地质工作信息化的不断深入，大量矿产资源项目以及其他地质项目更多地涉及地质数据库的建设中，逐渐满足了单位馆藏实物地质资料中专业性强、种类多的特点，建立专门的实物地质资料数据库来提高数据的质量，进行数据集成，开展分类应用和专题应用并提供馆藏实物资料目录索引、青藏高原1：25万专题服务目录、典型矿山实物资料目录等。
实物地质资料数据库管理的对象为种类繁多的地质资料数据，其中利用率最高、使用价值对大的数据库是存储数万米钻孔信息的数据库以及实物资料目录数据库。这些数据库中包含①全国范围的区调以及固体矿产矿区的岩心(包括煤矿的岩心)、标本等数据；②区调化探扫面所留下的副样；③标准地层剖面的地层标本与薄片数据信息。
这些数据信息的二次开发具有重要的意义。根据实物地质资料社会需求和中心管理部分分类，将实物资料管理系统功能划分为实物地质资料汇交与验收、整理与建档、入库与管理、利用与服务这四个部分，此管理系统是基于单位业务管理层面开发的系统。系统数据库采用SQL Server 2000语言开发，基于Windows操作系统并分为三个界面、数据录入界面、数据查看编辑界面、信息搜索界面。系统涵盖了实物以及相关资料从进库保管到输出服务利用全过程。
实物资料管理系统主要功能为：
1)综合查询。通过网站综合查询，可以查找到用户所需的国土资源实物地质资料中心馆藏资料目录，以及相关的实物资料产地、资料类别；以及相关资料详细信息。
2)岩心图像。以全国地质调查的典型矿床为主，通过信息资源整合——以19个重点成矿区带和47个整装勘查区为单元，整合各类信息，包括地质背景、成矿模式、找矿模型、钻孔信息、岩心信息、岩心图像、标本信息、标本照片等。以图文形式通过网络载体呈现给用户端。截至2013年底，实物地质资料中心通过国土资源部门户网站向全国发布31个省(区、市)1165个单位馆藏的钻孔信息、钻孔总数618972个，其中信息完整的钻孔数496734个，在全国地质钻孔清查的基础上，开始启动全国重要地质资料数据库建设。提供信息详尽的部分钻孔目录80649个。
3)地图空间。地图空间是把全国地调项目信息、矿区、剖面、钻孔与卫星地图关联，通过在地图上点击相关项目地点，在检索界面中呈现出以省份划分为依据的馆藏全国各个项目地理分布图和相关实物资料信息。
4)数字展厅。数字展厅是通过三维立体成像技术，把部分馆藏的实物标本通过数码照相技术和显微成像技术等动态技术展现在展厅里。通过建立虚拟数字展厅，把实物在网络上立体化。不再是图片二维的形式，而是可以点击多个角度立体旋转展示实物。用户可以在网上远程直观立体的查看到馆藏的具有地学价值的大标本化石系列，如同身临展馆。
5)图幅系统。青藏高原1：25万区域地质调查实物地质资料信息集成。①发布资料目录(案卷目录)从整合区调实物资料出发。进入数据库，从建立的图幅信息表中，查询实测剖面信息(薄片信息等)。实测剖面目录(文件级目录)。②标本与薄片目录。发布标本描述和薄片鉴定报告。展示了青藏高原1：25万部分图幅资料数据集成”的数据成果，收集青藏高原冈底斯成矿区带1：25万图幅的成果、原始、实物地质资料，并在线提供数据服务。
4 实物地质资料服务系统
实物资料地质中心采用先进的信息技术，完善、更新实物地质资料服务系统——中国实物地质资料信息网，及时发布实物地质资料信息，向社会提供权威的查询服务，为用户提供在线浏览服务，保证网络的畅通、安全。到2013年实物中心通过信息化建设，以网络形式、目录形式等为社会公众提高馆藏资料在线服务，专题实物地质资料数据集成与服务，以及涉及地质项目的分类服务等。服务系统通过中国实物地质资料信息网cgsi.cn实现网上查阅功能。基于天地图的钻孔、剖面、矿区、项目信息的综合检索功能。完成了新增项目、钻孔等空间数据制作，以及新增钻孔岩心图像的连接、发布。
4.1 网络环境
实物地质资料中心网站由网络设备(包括局域网)和Web信息服务系统组成。系统架构采用分布式多层系统架构，并具高度的扩展性，以降低系统扩充的成本。外部端口采用DDN专线接入方式与地调局骨干网连接，并实现互联网的接入。内外网之间的通信采用异步高位加密机制，防止信息涉密，保证通信安全。
为防止服务器不可预测的故障，或者服务器的定期维护对整个业务造成的影响，使用两台服务器，两台服务器构成双机热备份，中间使用Watchdog电路，以保证整个系统能长时间不间断工作。
服务器应支持热插拔电源，并配备UPS(不间断电源)。为保证数据存储的绝对可靠，采用光存储器。服务器上禁止安装与支持网络运行无关程序，以减少程序的混乱或者程序的意外冲突。
操作系统采用Windows Server 2000服务器操作系统。后台数据库采用SQL Server 2000。网站安全采用软件、硬件相结合安全保障体系，防止病毒入侵和恶意攻击。
主要硬件设备包括刀片式服务器6台、核心业务路由器1台、硬件防火墙1台、入侵检测设备1台、核心交换机1台、汇聚交换机1台、楼层交换机40台、UPS电源和光盘阵列及其他配套设备。
4.2 系统页面
按照国土资源部《关于建立健全地质资料网络服务体系的通知》(国土资发〔2006〕98号)中要求提供的服务信息(资料目录、法律法规、政策文件、技术标准、办事程序、借阅利用办法、管理动态等)内容，实物地质资料信息服务网络系统主要栏目如图4所示。
图4 实物地质资料信息服务系统框图
4.3 门户网站建设
其实现如下功能：
1)实物地质资料中心网站整合信息资源，并进行地质信息科学分类，形成资料中心信息资源库。
2)政务专题栏目公开模块系统，网站(栏目)应同时向社会提供地质资料管理法律法规、政策文件、技术标准、办事程序、借阅利用办法、信息交换、资料管理动态等管理信息并体现实物资料中心队伍建设形象。
3)整合地质资料社会化服务项目，(7)工程地质信息全空间一张图数据展示系统扩展阅读中心门户网站功能，对社会大众提供资料在线服务。当前实物中心根据找矿突破战略行动，开辟了网站专题服务模块，其中包括原来已有的全国重点成矿区实物查询检索系统外，2013年新增“青藏高原区调图幅数据采集成果”及“服务找矿突破战略行动专题产品”，主要提供：①全国整装勘查区地质资料目录；②区调实物地质资料目录查询。
4)网络体系结构。实物地质资料服务体系网络将采用Web和数据库相结合的工作模式。通过数据库把网站的各种数据组织起来，自动生成动态的Web页面，并根据用户的请求显示不同的页面内容。总体结构包括用户层、网络通信层、数据管理与处理层、数据存储层(图5)。
图5 网络体系结构
5)网络维护。实物地质资料在满足中心管理服务系统网络环境正常健康运行的前提下，在日常运维方面，完成了网络基础交换设备更新换代工作，针对项目需求对新购服务器上架部署、配置操作系统、杀毒软件，数据库软件和KVM设备连接。通过部署流控设备、IDS、防病毒网关和抗分布式攻击等设备，动态调整安全控制策略等方式，实现了被动防护到主动防御的转变，为后期开展网络信息安全等级保护工作打下基础。在机房物理环境方面，新增艾默生(Adapt PM150 30KVA含主机柜、电池、通信模块等)替换故障UPS，应对市电不稳定环境对设备冲击，提高了机房配电安全。安装机房动力监控系统安之源AZY-2008，实现空调、UPS、漏水、温湿度、烟感、视频监控和门禁的全方位集中监控。升级机房空调为380V动力电、来电自启动基站空调，可与安之源监控系统实现实时监控。以上基础环境设施建设保障了中心网络系统正常运行，提升了安全保障能力。
6)客户端维护。及时解决中心各处室个人计算机、外围设备出现的软硬件问题，如网上办公软件、杀毒软件和硬件故障问题，以及财务系统软件故障维护和数据备份、恢复。对中国实物地质资料信息网进行了改版升级工作，网站布局更加合理、界面风格更加美观。在内容上更加注重实物资料信息的新闻时效性。在服务方式上为用户提供了更便利的资料网上查阅功能。
7)网站升级。到2013年底，对地图空间查询服务模块进行了升级，利用测绘局发布的天地图替换了原来的空间地图，重新设计开发了基于天地图的钻孔、剖面、矿区、项目信息的综合检索功能，完成了新增项目、钻孔等空间数据制作，以及新增钻孔岩心图像的连接、发布(图6)。
图6 全国实物地质资料信息网首页与服务界面
5 结束语
实物地质资料信息服务体系构建对于更好地管理和利用实物地质资料有着十分重要的意义。信息化的不断深入已经开启了实物地质资料管理与维护的新阶段。在配合国土资源部颁布相关政策法规推进地质资料实现“两化”建设的步伐中，国土资源实物地质资料中心不断加快网络服务体系建设，提高服务质量，并逐步提高了实物地质资料的现代化服务水平。
Ⅷ 地质图空间数据在线服务：网络版地质图
张宝林1胡雄伟2
（1.中国地质调查局发展研究中心，北京100037；2.中国标准化研究院，北京100037）
摘要 网络版地质图是互联网环境下地质图空间数据应用服务一种新形式，是地质图的服务产品，具有以下几个特点：①提供快速浏览、定位服务；②多比例尺无缝放大/缩小显示服务；③提供地理、地质属性的快速查询、检索和显示服务；④提供编辑、加工服务；⑤提供定制、订购服务等类型。地质图空间数据服务是一种综合性数据服务，涉及WEBGIS技术、IMS（互联网地图服务）技术、WEB服务技术和数据库等多项技术。基于MAPGIS7.0IMS搜索引擎开发的网络地质图服务软件（GeoMIS），已经在全国地质资料馆网站运行，提供了初步的地质图浏览查询服务。
关键词 数据服务；WEBGIS；地质图空间数据；网络地质图
1 引言
互联网（尤其是宽带网）的普及，改变了人类社会经济文化生活的方方面面，为科学技术的推广应用和传播提供了新的途径和方式，扩大了科研成果的应用领域和范围。互联网已经成为了包括专业技术人员在内的广大社会公众获取科学技术信息、知识的一个重要途径。随着我国社会经济的快速发展，工业化和城镇化进程对包括地质图在内的基础地质信息的需求日益增大，地质图被广泛应用于城市建设、环境调查、农业、能源、工程、旅游等领域。
借助于互联网技术，尤其是被大家熟悉和广泛接受的Google Earth方式，通过互联网提供形式多样、内容丰富的地质图服务，满足社会各界对基础地学信息的需求，尤其是社会公众对地质图件的需求，是地质学家和地学信息工作者的责任和历史使命，具有重要的科学意义、社会意义和经济意义。
美国、英国、加拿大、澳大利亚等地质调查局已经把通过互联网向公众提供地学信息服务作为地质调查机构的一项重要职责。USGS网站提供了丰富的地图查询服务，英国地质调查局和加拿大地质调查局开发了面向地质学家的专业编图系统（WEB Mapping），用户可以对地图空间属性进行选择、提取、显示、叠加等操作，实现在线动态编图。
为了提高中国地质调查局地学空间数据的在线服务的水平，我们在地质图空间数据在线服务方面作了初步尝试，开发了“网络地质图服务系统”（GeoMIS，GeoMap Internet Service），在全国地质资料馆网站提供了在线试运行服务，同时对网络地质图内容、形式以及相关技术进行了初步的讨论。
2 网络地质图：概念及特点
地质图作为地质信息的综合载体，地质编图是一项专业性、时效性、学术性非常强的复杂综合研究工作。区域地质学家在地质图编图方面积累了丰富的经验，在内容组织、图饰表达、出版发行等方面已经形成了一套非常完整的理论、技术方法和标准规范。地质图件都是二维平面图，受图面负担的限制，地质图图面所能承载的信息量是十分有限的，只能通过地质图说明书以及其他补充图件的形式予以补充和注解说明。
GIS技术的应用，大大提高了地质图编图、制图和数据管理的技术水平，减小了传统编图的工作量，逐步实现了编图、数据管理的规范化。
传统地质图和地质图空间数据库在推广应用方面受到了地理信息管理规定等限制。大量地质图无法提供公众服务，地质图空间数据库的主要直接用户还是GIS技术人员，地质学家和公众需要借助于GIS软件人员的帮助才能查询编辑和利用相关的信息和数据。从面向服务应用、扩大地质图数据服务领域角度出发，尤其是通过互联网技术提供地质学家和普通公众能够直接使用便捷有效的地质图数据服务的角度考虑，我们认为开发网络（版）地质图有利于改善地质图的公众服务。
网络版地质图以满足广大的地学/非地学专业以及社会公众通过互联网获取地质图服务的需求为目的，是一种地质图的一种新表现形式，是地质图空间数据库的应用服务产品，兼有传统纸质地质图和地质图空间数据库的优点。
（1）既符合传统的阅读习惯，又适合于互联网环境下的操作浏览习惯。
（2）能够快速在互联网环境发布，提供无缝放大/缩小、漫游、浏览、查询服务。
（3）具有多样化数据组织方式，包含丰富图形（矢量）、属性等地质信息，满足用户的不同需求。例如，可以将地质图说明书内容放到属性数据库中，并与图面属性关联，用户在浏览图面时就可以直接查阅诸如采样点的描述、标本照片、各种地质现象的描述说明等信息。
（4）具有多样化的表现方式，可以方便地展现多元、多比例尺、多层地质、地理等信息。
（5）可以提供深层次的信息提取、编辑与加工功能。
地质编图不但是一个基础地学信息综合研究整理的过程，同时也是一个基础地学信息服务产品加工和服务的过程。我们需要把服务的思想贯彻到编图的整个过程，在保证图件科学性、准确性的基础上，考虑不同的用户群和不同应用的需求，丰富应用服务内容和表达方式，尤其是面向非地质专业的内容。因此，整个编图过程可以成为一个地质图系列产品的生产过程，网络地质图是该过程的一个产物。
网络版地质图是一种公开版地质图。通过叠加DEM或公开航/卫片数据编制2.5维或3维地质图，可以解决目前因地理空间信息涉密而导致地质图无法公开推广利用的难题。
网络地质图的发行可以缩短地质图出版发行的周期、降低成本、扩大应用领域，大大提高地质工作的科学、社会和经济效益。
全国地质资料馆网站发布了全国地质图（1：500万，1：250万）、分省及重要成矿带地质图的网络版，作了多比例尺地质图空间数据的在线浏览、查询等服务的初步尝试，对于内容、形式等方面有待于深入研究。
3 在线空间数据服务及实现
OGC对WEB地图服务（WMS）作了严格而详细的规定，并建立了相应的服务标准或规范。IMS技术的进步使得地质图空间数据在线服务成为现实可能。Google Earth的推出是对GIS在线服务的推动和促进，成为被广大用户所接受的在线地图服务的一种规范化服务模式。普通用户更关心的是地质图空间数据服务网站可以获得的具体服务业务，包括以下基本服务和专业服务两个方面：
基本服务内容包括：①浏览服务：提供图件浏览、放大/缩小、区域漫游、图层选择、叠加显示等操作功能。除了图形浏览外，还包括地质图关联空间属性和地质属性查阅、浏览。浏览服务可以是以矢量方式提供（WEBGIS），也可以是以栅格图像形式，提供快速浏览。②查询服务：提供地理信息和地质属性的查询功能，按照查询方式，可以是关键词查询、图形化选择查询（矩形、圆形、线形、多边形）查询。查询结果的显示以及示踪。
专业服务内容包括：①定制加工服务：用户可以选择特定区域向服务器定制相关的图件或数据；②动态编辑服务：用户可以选择数据集、图层、特定的属性进行显示、编辑，形成新的图件；③数据转换、加工和互操作服务：提供不同格式数据的转换、加工和交换服务。专业服务是一种面向专业用户的深层次的数据服务。
网络版地质图的开发除了涉及地质编图和空间数据库建设所需的相关技术外，还需要有一个能够表示地质图空间数据丰富内容的浏览服务系统，以便用户能够获得必要的服务，涉及WEBGIS、IMS技术、ajiax、WEB服务等技术。采用MAPGIS 7.0 IMS搜索引擎技术开发了地质图服务系统（GeoMIS，GeoMap Internet Service）已经在全国地质资料馆网站提供试运行服务，其系统功能结构如图1所示。
图1 地质图在线服务系统结构示意图
4 结论
网络版地质图是一种地质图应用服务产品的新形式，是实现地质图空间数据在线服务的一种新途径。网络地质图的编制和开发有助于扩大作为重要地学信息载体—地质图的推广应用，提高地质调查和地学研究成果的社会化服务水平，扩大服务领域。网络版地质图的内容、格式和标准规范有待于深入探讨研究。