什么是地质信息化

Ⅰ 地质信息社会化服务

一、服务对象

加拿大地质机构所开展的项目计划及其相关活动科技含量高，加速了加拿大经济、社会和环境可持续发展决策的信息化。加拿大地质信息的服务对象涉及到加拿大的每一个角落，有政府、企业、股东及社会公众等。概括起来包括以下几个方面:

( 1) 国际组织和社团 ( 用于制定和应用标准) ;

( 2) 协会和联盟 ( 用于制定和应用技术需求) ;

( 3) 联邦各级政府机构 ( 用于提供和利用数据) ;

( 4) 联邦各级政府机构代理 ( 用于建立数据库、服务、软件工具) ;

( 5) 国内外投资公司 ( 用于查询数据) ;

( 6) 军事机构 ( 用于查询数据) ;

( 7) 国家安全机构 ( 用于查询数据) ;

( 8) 中、小学老师 ( 用于地图和地质知识) ;

( 9) 大学的教师和学生 ( 用于研究和利用地质信息) ;

( 10) 私人企业 ( 用于增值服务) ;

( 11) 软件开发 IT 企业 ( 用于系统开发、增值服务) ;

( 12) 加拿大公民 ( 用于增值服务、查询数据) ;

( 13) 外国人 ( 用于查询数据) 。

加拿大地质信息的服务目标是为政府、企业、股东及社会公众提供实时、一流的地学与地球信息科学产品与服务，为提高加拿大人民的生活质量作出贡献。

二、服务的提供者

( 一) 服务提供者的范围

地质信息服务提供者的范围极为广泛，包括信息内容的提供者、经费的提供者、直接参与信息系统开发的开发者、服务渠道 ( 方式) 的提供者，其人员构成来自加拿大联邦、省、地区各级地质机构和它的合作伙伴，以及私人企业、联盟、大学和非盈利科学研究机构等诸多部门。他们往往直接参与加拿大国家空间数据政策的制定与信息化建设管理层的决策。

( 二) 服务提供者的类型根据加拿大人文地理的实际情况，将服务提供者按三个方面分类: 按组织机构分类、按服务提供的内容分类、按服务提供的方式分类。

1. 按组织机构分类

加拿大各类、各级组织是信息化服务的组织机构，是信息化建设的组织者、投资者、协调者、内容的提供者、系统的开发者、密切的合作伙伴，同时也是忠实用户，它们各自在信息化建设中扮演着重要角色。

( 1) 协会和联盟。空间信息协会和联盟鼓励各成员有效、协同工作，共享信息资源，分享各种涉及成员切身利益的信息和商业机会，制定信息服务的技术标准和政策以及执行过程。

各级政府在制定和实施信息化战略时，可以从协会和联盟得到技术的支持、信息共享的标准、信息化建设的政策和法规的建议; 同时，它们也是政府和信息服务用户联系的重要渠道，从中可以得到各种信息化建设的批评和建议。

( 2) 联邦政府。在信息化建设中，联邦政府主要起到以下作用: 领导和组织国家级的信息化建设项目; 协调联邦政府代理的各种信息化开发活动; 联络和协调国际地质空间信息技术的各类活动; 提供 ( 包括直接和间接地) 国家级的数据库; 提供国家级的电子网络，实现联邦数据库的存取; 并实现与各省、地区和市的连网; 制定和颁发各类法规和政策用于指导信息系统的建设和信息服务的实现。

联邦政府负责制定各类信息化服务的政策和法规，鼓励社区和公民使用信息化服务系统。联邦政府考虑各方面，包括下属单位、省和地区、城市、工业界、科研院所、公民对信息化建设的要求，制定统一的信息共享政策和安全保护政策，拆除它们之间的各种壁垒。联邦政府还负责建立各种国际合作关系，并负责扶持加拿大地质空间信息服务各类公司的发展和壮大。

提供地质空间数据的联邦政府部门主要包括自然资源部和它下属的两个部门: 加拿大地调局和加拿大地球空间信息部，具体负责提供加拿大海陆领域的地质信息库，以及提供专业的和实时的加拿大海陆领域的空间定位信息、测量信息、地图、遥感数据及其地理参照信息。

( 3) 省和地区政府。省和地区在信息化建设所扮演的角色主要包括: 在其所管辖的地域内，领导和协调各种地质信息化建设项目; 领导其下属执行信息化系统的建设，并提供各类数据和信息; 联络和协调下属城镇信息化服务体系的建设及各类活动; 提供 ( 包括直接和间接地) 省或地区级数据库; 授权国家在大数据库的建设和维护更新时使用这些数据。

省和地区政府是信息化服务的直接受益者，它们在制定政策和决策时，需要利用各类地质信息，另外，省政府直接鼓励各城镇的信息化服务体系建设，在信息服务数据提供各数据库建设中扮演极为重要的角色。省和地区政府的另一个角色是在国家级地质信息数据和服务体系建设中发挥重要作用，是数据主要的提供者。

( 4) 城镇政府。在信息化建设中，城镇政府主要起到以下作用: 在其所管辖的地域内，领导和协调各种地质信息服务体系的建设; 联络和协调省和地区的地质信息服务活动; 提供 ( 包括直接和间接地) 城镇级别数据库。

城镇政府需要加强对地质空间信息化建设的力度，共享空间信息，充分利用地质信息为社区服务。为了做到这一点，城镇政府应该加强与联邦、政府、地区政府的联系，以确保其对信息服务的贡献。

( 5) 大学和学术机构。加拿大的大学、科研院所与政府和私人企业有着密切的合作关系，通过这种联合研究产生各种地质信息，为信息服务提供了代理的研究数据、服务和经验。另外，通过信息服务体系和系统的建设，为加拿大信息化服务培养、培训了大量的人才。

加拿大政府始终如一地强调与大学、学术机构的合作，支持他们开展学术研究，鼓励把科研成果转换为商业产品和社会服务，为加拿大工业界提供更多的机会。大学和学术机构也是信息服务的核心用户，在他们的研究中不断地发现新的问题、创造新的思路、找到新的方法、提供新的服务。

( 6) 标准化组织。标准化组织是各国政府、企业、科研机构、大学联系的纽带，为地质空间信息服务提供各种服务标准和技术要求，这些技术标准是空间信息共享服务的重要保证。同时，通过这种密切的合作，标准化组织还为信息服务系统的开发和维护创建了开放的、可扩展的软件应用系统接口 ( API) 。

国际标准化组织 ( 例如 ISO 等) 将继续影响空间信息技术的发展和服务系统的建设，因此，保持和维护与国际标准化组织密切的关系，是加拿大政府的重要任务，这将有助于保证信息系统建设和服务的一致性。同时，通过采用标准组织制定的技术要求，可以保证系统的开放性和交互性。

( 7) 企业界。企业界为加拿大信息服务提供了各类产品和服务，以满足客户、开发者、专业人员、教育行业对地质空间信息的需求。企业界需要了解地质空间数据和服务的价值和开展信息服务的意义，利用这些数据和服务创建各类应用系统以满足终端用户的各种要求。在信息服务体系建设和发展中，也需要充分了解工业界的需求，为其发展提供各种商业机会。在加拿大，企业界是信息服务平台和终端用户之间的重要桥梁，为信息服务提供了更多的服务内容、方式和应用系统。

( 8) 公民。公民是信息化技术和信息直接或间接的提供者，他们直接影响服务系统和方式的决策。公民可以为系统提供数据、个性服务和应用系统，同时，他们在宣传和鼓励其他用户群体参加信息服务体系中扮演了一个重要角色。公民可以在信息服务系统中获益，并为信息服务增辉，但是，普通的公民对服务体系的建设，没有直接影响。

2. 按服务提供的内容分类

加拿大政府充分认识到内容是服务的核心，是信息化服务的一项长期、艰巨的任务。内容的数量、品种、质量决定了信息服务的质量和利润。下面是按提供的内容对服务提供进行划分。

( 1) 政策和法规。制定符合国际规范和国情的信息服务政策、法规是信息化建设的重要环节，加拿大有比较完备的法律体系。提供法律、法规和政策涉及国家的各级部门，一般来讲，信息服务法规的建设要服从国家的法律，例如私人财产保护法、隐私法、公共财产保护法等，在此基础上，联邦和省政府还制定了一些相关的法律和规范，加拿大的市政一级也可以制定相关的附加法，称 “By- law”，仅适用于该市。

( 2) 标准和规范。国际标准化组织、政府、大学、科研机构以及国际各种协会合作工作，制定了各种信息服务的规范、标准，开放的、可扩展的软件应用系统接口等。

( 3) 数据。提供数据的组织和个人可分为六类: 国际合作伙伴、联邦政府、省和地区政府、市镇政府、科研机构和公民。

( 4) 图书、资料、影像、音像、视频。除了以上机构外，还包括各类出版机构。

( 5) 组件和工具。各级政府的代理机构、私人企业。

( 6) 应用系统。各级政府的代理机构、私人企业和公民。

3. 按服务提供的方式分类

基于地质信息和技术服务的方式和渠道，可以将信息服务的提供者分为以下几类:

( 1) 图书馆。在加拿大几乎每个城市和社区都有自己的图书馆，大型企业的总部也有自己的资料室，它们提供了大量的图书、文件、图像、音频和视频的地质信息。

( 2) 专业书店。在地质特色比较明显的城市，如卡尔加里市有地质类的专业书店，但是规模很小。

( 3) 门户网站。随着信息技术的发展和应用的普及，基于因特网的信息服务体系得到了广泛的应用，网站和门户网站是获取数据和信息的重要通道，也是提供地质信息内容最丰富的地方。

( 4) 教育机构。一般大学都有大量的地质信息和图书馆，学校的教师也是直接向学生传授地质知识。同时，也是职业培训的重要地方。

( 5) 社区。加拿大重视社区建设，社区也是提供地质知识和地理信息的重要场所。

三、服务的内容

具体而言，加拿大地质信息网络在线产品主要包括地学图件、报告、当前研究、综合报告、公共文献、加拿大地质、论文、经济地质报告和论文集等，其数据资源涵盖农业和森林学、矿床地质学、能源、环境和气候变化、地球化学和地球年代学、地球物理学、土地测量和地理信息系统、水文和冰河学、遥感、交通和人口、土地利用和土地管理、地形和表层沉积学、海洋地质和海洋学、矿物学和经济地质学、古生物学等多个专业领域。

目前，加拿大地球科学部网络在线服务将上述产品和服务分为图书馆产品、出版物产品、数据产品、地图产品、图像收集产品、其他服务产品、面向儿童的产品、面向教师的产品 8 个方向，说明不同产品与服务的购买渠道，公布已核准的产品和服务价格清单，方便用户使用和购买。

目前，加拿大地质信息提供者提供的主要产品与服务见表 3-1。

表 3-1 产品与服务内容表

续表

购买渠道主要有: 加拿大地调局书店和销售渠道，加拿大地图办公室，加拿大空军和国家空中图片图书馆。

四、服务的方式

传统的信息服务方式，基于网络的在线服务，代理机构提供的服务是加拿大地调局的三种服务方式。

传统的信息服务方式，基本上是现场面对面服务，服务提供者与用户直接接触，或者通过信函、电话、电子邮件、传真等与用户联络。

随着高速互联网的飞速发展，基于网络的在线服务方兴未艾。地质信息提供者通过门户站点为用户提供在线地图、影像、图片等资源的访问，制图工具与服务，以及相关站点链接信息。用户可以通过互联网实现浏览、查询和下载空间信息的服务，或者进行网上定制服务。

此外，地质信息提供者也通过授权，由代理机构提供服务。

加拿大的很多省份都采用了政府授权由代理机构提供服务的机制，政府授权给相应的私有商业部门或者代理机构，由商业部门或者代理机构负责共同信息的服务。具体操作过程为，政府机构与商业数据生产部门之间签署正式的协议，政府机构给予商业数据生产企业对于公共数据的专有权 ( 版权、使用权、发布权等) ，允许其编辑、维护或数字化公众投资形成的空间数据。经营者对其销售的数字地图信息支付特许权使用费或以一定折扣价从加拿大地质机构购买常规地图产品。

这样，政府的零售职能大多数批发转移给私人经销商或地区销售商，并提供恰当的折扣。地区销售中心通常设在省级制图机构，它为经销商提供联邦和省级地图。

传统的信息服务方式、基于网络的在线服务方式是各国在地质信息社会化服务中广泛采用的两种方式。其中，基于网络的在线服务方式越来越多地得到用户的青睐，也是地质信息发布服务的未来发展趋势。授权代理机构提供服务的方式，是加拿大结合自身地域辽阔的特征发展出来的一种特有的服务方式，这种方式也被澳大利亚等同样地广人稀的国家所采用。加拿大政府与商业部门或代理机构共同组成加拿大地学产品的树状销售结构，既减少了政府的工作负担，又方便了用户对地质信息的获取，同时也给加拿大商业机构增加了商机。

Ⅱ 地质科技及地质资料与信息化 都包括哪些

一、区域地质调查资料，包括：各种比例尺的区域地质调查地质资料。

二、矿产地质资料，包括：矿产勘查和矿山开发勘探及关闭矿井地质资料。

三、石油、天然气、煤层气地质资料，包括：石油、天然气、煤层气资源评价、地质勘查以及开发阶段的地质资料。

四、海洋地质资料，包括：海洋(含远洋)地质矿产调查、地形地貌调查、海底地质调查、水文地质、工程地质、环境地质调查、地球物理、地球化学调查及海洋钻井(完井)地质资料。

五、水文地质、工程地质资料，包括：

(一)区域的或者国土整治、国土规划区的水文地质、工程地质调查地质资料和地下水资源评价、地下水动态监测的地质资料。

(二)大中型城市、重要能源和工业基地、县(旗)以上农田(牧区)的重要供水水源地的地质勘察资料。

(三)地质情况复杂的铁路干线，大中型水库、水坝，大型水电站、火电站、核电站、抽水蓄能电站，重点工程的地下储库、洞(硐)室，主要江河的铁路、公路特大桥，地下铁道、6公里以上的长隧道，大中型港口码头、通航建筑物工程等国家重要工程建设项目的水文地质、工程地质勘察地质资料。

(四)单独编写的矿区水文地质、工程地质资料，地下热水、矿泉水等专门性水文地质资料以及岩溶地质资料。

(五)重要的小型水文地质、工程地质勘察资料。

六、环境地质、灾害地质资料，包括：

(一)地下水污染区域、地下水人工补给、地下水环境背景值、地方病区等水文地质调查资料。

(二)地面沉降、地面塌陷、地面开裂及滑坡崩塌、泥石流等地质灾害调查资料。

(三)建设工程引起的地质环境变化的专题调查资料，重大工程和经济区的环境地质调查评价资料等。

(四)地质环境监测资料。

(五)地质灾害防治工程勘查资料。

七、地震地质资料，包括：自然地震地质调查、宏观地震考察、地震烈度考察地质资料。

八、物探、化探和遥感地质资料，包括：区域物探、区域化探地质资料；物探、化探普查、详查地质资料；遥感地质资料及与重要经济建设区、重点工程项目和与大中城市的水文、工程、环境地质工作有关的物探、化探地质资料。

九、地质、矿产科学研究成果及综合分析资料，包括：

(一)经国家和省一级成果登记的各类地质、矿产科研成果资料及各种区域性图件。

(二)矿产产地资料汇编、矿产储量表、成矿远景区划、矿产资源总量预测、矿产资源分析以及地质志、矿产志等综合资料。

十、专项研究地质资料，包括：旅游地质、农业地质、天体地质、深部地质、火山地质、第四纪地质、新构造运动、冰川地质、黄土地质、冻土地质以及土壤、沼泽调查、极地地质等地质资料。

Ⅲ 地质数据的信息化处理

一、内容概述

地质数据的信息化处理主要是利用计算机的快速运算功能，来实现各种数学模型的解算，达到压制干扰、突出有用信息的目的，并且对有效信息进行分析和综合。其内容包括物探方法模型的正、反演计算，化探及地质编录数据的统计分析，矿产储量的计算与统计，工程岩土力学和水力学计算，钻井（孔）设计等。此外，还包括大量日常工作的数据换算。随着以地质数据多元统计分析为基础的数学地质理论与方法迅速发展，以及矿产资源统计预测理论和方法的完善，已经涌现出大量的应用软件。

二、应用范围及应用实例

（一）成矿过程模拟

地质成矿过程计算机模拟也称为地质过程数学模拟或地质过程定量分析，它是近20年来在计算机地质应用领域里迅速发展着的一种仿真技术。地质工作者可以将概念模型及其相应的方法模型看作实验工具，通过改变各种条件和参数来观察它的反应，从而定量地揭示各种地质事件中影响因素的相互关系以及变化趋势和可能结果。

当前发展的最为迅猛的领域是石油天然气勘查领域的盆地模拟、油气成藏动力学模拟和油藏模拟，其已经进入了资源预测评价的实际应用阶段。所存在的主要问题是没有实现油气系统分析的信息化与定量化，缺乏油气成藏作用所依存物质空间的三维再造，未能顾及各地质作用之间的控制和反馈控制关系，难以描述油气运移聚集的非线性过程。

（二）数字油田

数字油田在经历了理论研究（1991～1999年）、探索实践（2000～2004年）、实际应用（2005年至今）等发展阶段之后，逐步演变为石油上游企业全面的信息化解决方案，并渗透到石油勘探、油藏评价、开发和生产各业务领域，对提高石油勘探开发效率和提高采收率发挥了越来越大的作用（许增魁等，2012）。

数字油田是油气田企业在互联网时代信息化建设的必然结果，并且伴随着IT技术快速发展和深入应用而不断提升、完善和发展。随着物联网（国际电信联盟于2005年正式确认物联网概念）技术广泛应用，为数字地球向智能地球、智慧地球发展创造了核心技术条件。在此背景下，智能油田、智慧油田概念也相继出现。

智能油田、智慧油田是数字油田发展的高级阶段，是在数字油田基础上提出并发展出的一对姊妹概念。IBM认为，智慧油田借助先进的计算机技术、自动化技术、传感技术和专业数学模型等建立覆盖油田各业务环节的自动处理系统、模型分析系统与专家系统，是能够全面感知、自动操控、预测趋势、优化决策的油田；智慧油田借助业务模式和专家系统，能够全面感知油田动态、自动操控油田活动、预测油田变化趋势、持续优化油田管理、虚拟专家辅助油田决策、智能管理油田。

事实上，IBM早在2005年就与挪威国家石油公司合作建设智慧油田，实现了以下主要目标：能实时无线感知地下油田运行的情况，现场“智慧”地管理，延长了油田寿命并提高了产量；将海上的油井监控和管理功能整合到岸上的岸基设施中，从而降低了成本，提高了生产效率；通过增强信息共享，加强了各业务领域之间的协作。沙特阿美石油公司（Saudi Aramco）提出了监测、优化、集成、创新4 个层次的智能油田建设方案，通过井下传感器、智能完井技术、自动化技术、数据整合、数据管理和挖掘、建模和分析以及一体化运营集成环境建设，及时掌握生产状况，提高井下作业效率，进行业务流程优化，利用远程监控与预警等手段，实现降低作业成本和提高油田油气采收率的目标。

（三）钻井模拟

钻井模拟技术可为降低钻井成本和施工风险、提高钻井速度提供有力的辅助决策支持，目前仍然是国外的研究热点，基于虚拟现实技术的钻井模拟系统是钻井模拟技术研究与应用的主导方向（孙旭等，2012）。

20世纪80年代，国外提出了开展钻井模拟研究和研制钻井模拟器的设想，美国的Amoco石油公司、Superior石油公司、Halliburton公司、加利福尼亚大学等多家公司、研究机构及院校对此进行了研究。Amoco石油公司于1983年建立了一套完整的钻井模拟系统，率先实现了钻井过程的高度模拟。1986 年，国外钻井模拟技术趋于成熟，钻井工艺流程操作训练培训模拟、钻井过程模拟、钻井技术经济评价模拟等3个主要研究方向上均形成了成熟的产品，并在钻井生产、培训等方面进行了应用，取得了可观的经济效益。

三、资料来源

孙旭，赵金海等.2012.国内外钻井模拟技术现状及展望.石油钻探技术，40（3）：54～58

许增魁，马涛等.2012.数字油田技术发展探讨.中国信息界，（225）：28～32

Ⅳ 城市地质信息化

一、地质勘察信息管理系统建设

（一）概述

深圳市城市地质勘察信息系统是由深圳市勘察研究单位自行投资和实施完成的一个大型GIS信息管理项目。项目开始于2002年10月，2003年12月基本完成，2005年在原系统基础上增加了Web发布功能。

系统采用深圳市1∶1000（特区外为1∶2000）地形图为地理背景底图，能实现对勘察项目、勘探点数据、原位测试和土工试验数据、水文地质试验数据、区域地层岩性空间分布数据、区域地质构造空间分布数据和其他特征性地质对象数据进行综合管理。

该数据库内的管理信息工作自1983年以来，包括所完成的各类勘察工程的全部信息，以及深圳特区1∶5万地质图所包含的地层岩性和地质构造空间分布数据。除此之外，还有部分罗湖区断裂带高层建筑物沉降监测项目数据和部分地质灾害和地质遗迹数据。

该系统被列为“2003年深圳市信息化重点工程”以及“2003年深圳市建设科研项目”。

系统建设的主要目的和意义为：

1）全面有序地管理、开发、利用城市地质勘察资源。

2）提供城市规划、国土资源开发、城市建设和城市管理等决策分析的地质信息依据。

3）为深圳社会经济建设的可持续发展提供基础性地质地理信息。

4）规范统一深圳市地质资源与工程地质勘察行业技术标准，实现网络信息共享。

5）为城市防灾减灾、城市地质科学研究、岩土工程设计和工程地质勘察等领域的发展提供服务。

（二）系统建设方法与实施技术

城市地质勘察信息系统的建设，需要采用地理信息系统（GIS）技术、数据库技术和网络技术进行开发。

地理信息系统（GIS）技术，提供了将空间数据及其属性数据进行关联整合，能以地图这一图形方式进行显示，并且提供各种层次的地图空间数据查询和表现功能。目前，主流的地理信息系统（GIS）平台软件，国外平台有Arc/Info、MicroStation GeoGraphics、MapInfo和AutoMap等，国内平台有MapGIS、SuperMap等。从网络运行环境来看，又分为客户端/服务器端（C/S）和浏览器/服务器端（B/S）模式，后一种方式又称为是互联网地理信息系统（WebGIS）。

深圳市城市地质勘察信息系统也分为两个版本，前期版本为客户端/服务器端（C/S）版本，采用国内SuperMap 2000软件为平台进行开发；后期版本为浏览器/服务器端（B/S）版本，主要采用MicroStation Geographics平台下的GeoPublisher作为服务器地图数据发布引擎，客户端则采用自主开发的控件完成。

由于地理信息海量数据特点，地理信息数据存储对数据库管理系统的并发响应速度等要求较高，数据存储主要有两种方式：一种是将空间地图数据及其属性数据，统一存放到一个数据库中的图属一体化存储方式；另一种则是将空间地图数据和其属性数据分别存储的方式，即地图数据以文件方式存储（一般以图幅为分割单位），而属性数据则存储到数据库管理系统中。前一种方式是具有维护管理方便、技术先进、响应快的优点，是目前的发展方向，但技术实现费用较高、系统不稳定，因此，深圳市城市地质勘察信息系统仍采用空间地图数据和其属性数据分别存储的方式，数据库管理系统采用的是M S SQL Server2000。

图3-3-1 系统基本对象

由于计算机网络和Internet技术的普及，越来越多的计算机软件已经摆脱了单机工作环境的局限，向联网协同工作的方式转化，深圳市城市地质勘察信息系统也是一个联网运行的软件系统，设计上采用了Internet软件技术来实现，目前主要面向于局域网内应用，但其技术上也已经完全满足Intcrnet环境下的应用需求（图3-3-1）。

（三）要素分类与编码

根据建设部《城市地理信息系统建设规范》的经验和成果，深圳市城市地质勘察信息系统内分为城市地理基本数据集和城市地质基本数据集要素两类，其中城市地理基本数据集主要是指地形、地物、地下管线和测绘标志等数据要素，城市地质基本数据则指城市地质工作与工程建设所涉及的地层岩性、地质构造等空间数据，以及地质测绘和勘探所获得的各类成果数据，如勘探点（钻孔）、原位测试数据等。

深圳市城市地质勘察信息系统城市地理基本数据集要素分类与编码，基本上参照原有测绘产品要素分类规范，如《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图要素分类与代码（G B 14804-93）》、《国土基础信息数据分类与编码》（G B/T 13923），而城市地质基本数据集由于项目建设时期国内尚没有可供遵循的规范标准，因此根据实际工作需要，系统建设者对各类要素进行了统一分类和编码，其成果已被《城市地理信息系统建设规范（C JJ100-2004）所采纳。

要素分类编码过程中，注重了以下原则：

1）唯一性：编码应唯一、无歧义。

2）扩展性：给定编码规则和扩充区间，以满足实际应用中编码扩展、增加的需求。

编号全部采用数字编码，共6位，第一位数字为主题类，第二位数字为大类，第三、四位数字为中类，最后两位数字为小类和扩充位。

下面对城市地质基本数据集作简要说明（表3-3-1～3-3-7）。

1.地层岩石

表3-3-1 地层岩石要素编码

2.地质构造

表3-3-2 地质构造要素编码

3.水文地质

表3-3-3 水文地质要素编码

4.地震地质

表3-3-4 地震地质要素编码

5.环境地质

表3-3-5 环境地质要素编码

6.地质资源

表3-3-6 地质资源要素编码

7.其他要素

表3-3-7 其他地质要素编码

续表

（四）数据组织

1.主要数据种类

系统数据主要包括基础地理数据（1∶1000地形图）、基础地质数据和工程勘察专题数据3类（图3-3-2）。

2.要素属性数据

系统主要要素的属性数据见表3-3-8～3-3-18。

表3-3-8 地层界线属性表

图3-3-2 系统管理建库的数据种类

表3-3-9 岩层属性表

表3-3-10 土层属性表

表3-3-11 勘探点属性表

表3-3-12 断层属性表

表3-3-13 地震震中属性

表3-3-14 滑坡体属性

表3-3-15 危岩体属性

表3-3-16 海水入侵带属性

表3-3-17 地质遗迹属性

表3-3-18 地面沉降区域属性

3.数据库结构

系统采用关系型数据进行组织，对于勘察项目与勘探点数据之间关系较为复杂，其各要素属性表与各辅助数据表之间结构如图3-3-3～3-3-5。

图3-3-3 勘察工程项目相关数据表及关联关系

图3-3-4 勘察工程场地（场区）相关数据表及关联关系

（五）系统功能

1.项目查询

系统提供根据关键字查询、组合信息查询数据库中的勘察项目的检索功能，或者根据地图位置点选、框选、不规则框选等功能实现对勘察项目的查询。

2.钻孔查询

系统提供点选、框选、给定坐标范围和绘制不规则区域等方式，选定数据库内的钻孔，供查询分析之用。

3.定位查询

该系统是一个标准的地理信息系统应用工程，可以实现地理信息系统所提供的各种定位查询功能。如根据坐标定位查询、根据地名定位查询、根据其他关键词定位查询、或者地图浏览定位等等。

4.区域数据提取

通过在地图上框选、或者绘制一个区域，实现选定该区域上的勘探点（钻孔），并将该部分勘探点以一个模拟“工程”的形式，将数据导出到勘察作业软件（“勘察e”软件格式），供进一步分析，如图3-3-6所示。

5.模拟钻孔生成

系统可以通过选择给定平面位置点上的周边钻孔，通过数据插值模拟手段，生成一个模拟钻孔，用于查询该点的推测地层和地层厚度。

6.报表和专题图输出

系统提供地质平面图、钻孔柱状图、钻孔剖面图、原位测试孔柱状图、地层简表、地层参数简表、土工试验和原位测试结果简表等报表和专题图输出功能。

图3-3-5 勘探孔和各类试验的数据表之间的关系

图3-3-6 W ebGIS版本下将选定钻孔输出为模拟工程数据文件

7.管理维护功能

系统提供有数据备份、访问权限控制、数据入库（数据手工录入和整体导入）等功能。

8.Web发布

系统建设初期采用了传统C/S模式，后期逐步扩展到B/S模式，通过Bentley GeoWebPublisher平台，将地理地图数据与钻孔数据以Web方式进行发布，摆脱了客户端繁琐的维护安装任务，使得网内终端，打开浏览器就能够实现对系统各种资源的访问和查找。

具体实现功能如下：

①地图的缩放、平移；②地图的查询定位；③对数据库中的勘察工程和勘探点进行各类交互式查询；④选定勘探点输出为模拟工程数据用于分析。

在客户端开发工程中，结合了Flash Active Script技术，解决了单纯采用Bentley GeoWebPublisher所提供的控件方式无法实现的大数据发布的快速响应与客户端地图操作的灵活性同时实现的问题，客户端界面更为友好和易于操作。

查询页面效果如图3-3-7所示。

图3-3-7 绘制不规则区域选定钻孔

（六）系统应用情况

系统建成后，先后在多个工程项目的地质信息收集、勘察前期准备、成果编制和周边地质信息补充等方面得到了具体应用，取得了很好的效果。这些工程包括：①深圳市轨道交通四号线二期工程；②深圳市防震减灾信息管理系统工程；③深港西部通道深圳侧接线工程；④深圳市东部沿海高速公路工程；⑤深圳市龙岗区土地储备开发中心北通道市政工程；⑥深圳和记黄埔观澜地产有限公司观澜低密度住宅发展项目。

随着项目中积累的勘探点数据和其他基础地质数据种类和数量的增加，深圳市城市地质勘察信息系统提供的信息将更为详细和准确，其管理应用价值将逐步得到提升。由于系统数据的基础性和代表性，系统所体现的公共服务价值也将逐步得到体现。

2006年，该系统被评为全国优秀地理信息系统工程。

二、“勘察e”数字化勘察作业系统

（一）建设思路

目前国内商业性工程勘察软件基本上在AutoCAD下二次开发完成，对国外软件依赖严重，用户运行成本较大，不利于软件正版化，也不符合国家支持民族软件发展的政策。另一方面，在AutoCAD下开发，所编制的软件必须牺牲很多定制特性，图属交互处理很难实现，不能满足发展的需要。随着近二十年来的技术发展，对工程勘察软件提出了更多、更新的需求，除满足常规的计算机辅助制图功能外，具备综合数据管理和分析能力、GIS应用接口、标准化程度高、可定制、扩展性强的勘察软件将是今后5～10年的主要发展方向。

针对这一形势，完全可以开发出一套有别于传统思路，以城市工程勘察为主要服务对象，通过内建自主知识产权的图形平台，能够完成勘察数据采集和处理，成果输出和管理的专业软件，“勘察e”数字化勘察信息处理软件就是这一思路的具体实现。

深圳市勘察研究单位独立开发的“勘察e”数字化勘察信息处理软件，其特点就是不依赖任何CAD软件，完全自主开发，用户一次性完成正版化，软件开发始于2003年，采用C⁺⁺Bulider与Visua1 C⁺⁺进行开发。软件于2004年被列为建设部“2004年重点信息化建设项目”，并于2004年通过建设部科技司组织的专家组鉴定，专家鉴定意见为“国内领先，国际先进”。

（二）“勘察e”CAD绘图平台

“勘察e”包含的自主开发二维CAD平台，是一个功能基本齐备的图形绘制环境（图3-3-8），能够满足工程勘察数据整理和图形输出的功能需求，也能为其他岩土工程应用提供基本的图形支撑环境。

1.绘制图形

“勘察e”CAD图形平台实现了类似于AutoCAD绘图操作的常用绘图功能。包括：绘制直线段、绘制多义线、绘制正多边形、绘制矩形、绘制圆弧、绘制圆、绘制椭圆、绘制样条曲线、绘制多行文本、生成块和填充。

2.编辑图形

“勘察e”CAD图形平台将实现AutoCAD常用编辑图形功能。包括：删除、拷贝、镜像、偏移、阵列、旋转、缩放、裁剪、延伸、分解和排列对齐。

3.浏览功能

“勘察e”CAD图形平台将实现AutoCAD常用的浏览功能，包括：图形窗口的放大、缩小和平移功能。提供多种放大缩小的浏览方式，包括窗口缩放、中心缩放等。

图3-3-8“勘察e”制图环境

4.辅助绘图功能

“勘察e”CAD图形平台提供捕捉、正交辅助绘图功能。捕捉点类型有：端点、中点、圆心、交点、切点、垂直点、象限点和最近点等。

5.交互式绘图

“勘察e”CAD图形平台提供命令行输入和画笔交互的方式绘图。键盘方式可以精确地输入世界坐标，弥补画笔绘图精度不足的缺点。可以ESC键取消当前的命令，也可以Enter键完成当前的命令；辅助绘图命令平移、实时缩放和滚轮缩放不中断当前的绘图、修改命令如：画直线、对象拷贝等；

6.图层管理

“勘察e”CAD图形平台提供图层管理功能。

1）建立多个图层：可以创建多个图层，每个层管理自己所拥有的实体。

2）锁定图层：将指定的图层锁定，无法编辑修改实体。

3）隐藏图层：将指定的图层隐藏，既看不到实体，也无法修改实体。

4）冻结图层：将指定的图层冻结。

5）删除图层：删除指定的图层，图层所拥有的实体也被删除。

6）实体改变图层：改变选择的实体的图层属性。

7.图形文件存取

“勘察e”CAD图形平台提供图形文件存取功能。

1）兼容AutoCAD的DXF文件格式：能够打开和保存DXF文件，暂不处理AutoCAD特有的线型、字体。

2）自定义文件格式“.CAD”：能够以文件流的形式保存为“.CAD”文件，也能够读取“.CAD”文件，并且能够兼容早期版本。

3）图源文件.wmf：能够保存为.wmf文件，但不能读取。

8.打印和打印预览功能

勘察CAD图形平台提供打印和打印预览功能。

1）能够显示当前局域网内共享、可用的打印机。

2）能够显示打印机的基本信息。

3）能够按照对象线宽和对象颜色预览和打印图形。

4）能够按照用户指定的打印样式打印和预览图形，如果同时指定了对象线宽和对象颜色，优先采用对象线宽和对象颜色。

5）能够编辑打印样式并保存为文件，以颜色值来表示打印样式，每个颜色值代表要打印的颜色、线宽和线型，最多能有256个颜色值。

6）能够指定是否按照打印样式预览和打印图形。

7）能够列出当前打印机支持的所有纸张类型。

8）能够指定打印方向：纵向、横向。

9）能够指定打印区域：图形界线、图形范围、当前显示的图形和窗选范围。

10）能够指定打印比例和打印份数。

11）能够指定按照偏移方式打印还是居中方式打印，偏移方式下可以输入相对于纸张左上角的X、Y方向上的偏移距离。

12）批量打印功能，能够批量打印输出。

（三）勘察作业功能

1.数据录入功能

提供各类勘察数据录入功能，及静力触探试验和部分土工试验软件数据直接导入系统的功能。录入界面如图3-3-9所示。

2.专题图生成功能

1）平面图布置图：可根据工程数据自动生成输出勘探点平面位置分布图，根据画笔的点击位置布置勘探点，拖拽勘探点，也可选择勘探点布置剖面线。

2）平面图：按照指定比例和原始录入参数，自动生成输出钻孔平面位置分布图。图面内容包括：钻孔、剖面线等，可叠加任意地形图及地物。

图3-3-9“勘察e”钻孔数据录入界面

3）柱状图：自动生成任意位置地质柱状图等。

4）剖面图：自动或人工划分土层，自动生成工程地质剖（断）面图，内容包括钻探数据，动、静探曲线等原位测试数据，设计标高，基础标高示意等；能够编辑处理多种特殊情况。

界面如图3-3-10所示。

5）等值线图、云图：按多种经典算法（三角网法、格网法等）自动生成地面等高线、各岩土层埋深等值线、各土层等厚线、基岩面等高线、地下水位等高线及其他等值线图等；以画线方式，自由绘制等值线图内外边界，过程直观简单。界面如图3-3-11，图3-3-12所示。

（四）模板定制

软件提供自定义模板功能，并根据模板自动生成图形。不同的单位或公司所绘制的地质勘察专题图的格式有所不同，但完全可以按照自己的要求定制模板；模板的尺寸符合国家图纸尺寸规范（图3-3-13）。

图3-3-10“勘察e”生成剖面图示意

图3-3-11“勘察e”生成云图选项对话框

图3-3-12“勘察e”等值云图生成效果

图3-3-13“勘察e”专题图模板定制示意

1.图形符号管理

系统提供自定义符号的功能。符号是有特定意义的图形块，用来生成专题图；除了系统自带的符号外，用户可以自由扩充自己的符号（图3-3-14）：

1）能够将本系统中的任何图形保存为符号，并可以将符号分类显示。

2）可以将任何符号以一定的比例直接拖拽到图形中。

3）可以编辑和删除符号。

2.勘察报告生成

提供自动生成工程勘察报告初稿，自动完成土工试验、水质分析、原位测试的统计与分析。

3.辅助工程设计

提供浅基础沉降计算、桩基承载力及沉降计算功能（图3-3-15）。

（五）三维可视化功能

系统采用OpenGL技术和三维格网插值算法，实现了对地层层面三维空间分布进行模拟显示的功能。并且能够通过鼠标控制地层层面模型进行缩放、旋转等观察，以及输出视图为图形文件等功能（图3-3-16）。

图3-3-14“勘察e”的符号管理功能

图3-3-15“勘察e”的辅助计算分析对话框

有关数据的导入导出，目前“勘察e”软件能够对勘察项目数据文件整体导入到深圳市城市勘察信息系统中，同时也能够接收和打开深圳市城市勘察信息系统导出的项目数据文件。

“勘察e”网络版和单机版勘察项目数据也能够以文件整体导入导出方式进行无损交换。

图3-3-16“勘察e”三维地层层面分布模拟

（六）系统应用

目前该软件已经广泛应用于深圳及国内多个地区和单位的勘察与内部作业的生产业务，经过了“深圳市轨道交通四号线二期工程”等大型勘察项目检验，取得了很好的应用价值。

该软件还不断根据应用中实际的需求，进行持续完善升级。

三、边坡工程三维可视化设计

1.概述

目前边坡支护工程设计普遍是采用二维图纸，按平面、立面加剖面的三视图设计表达的方式，由于边坡往往并不是一个空间上简单的“平面”，原始地形更是一个非常不规则的空间曲面。传统二维设计只能对上述问题进行粗略概念性的表达，无法准确地刻画支护前后的形态。不但工程量算不准确，造成预算与实际费用的偏差，也可能由于设计条件不准确，造成支护不足或过度，形成安全隐患或工程浪费。

另外，永久性边坡工程景观问题越来越得到重视，在确保安全的同时，建设工程要求边坡设计能环保美观，甚至起到景观装饰作用。用传统三视图方式，对于复杂边坡的坡面规划定位，不但费时费力，往往误差也非常严重。而且经常发现部分边坡坡面线条怪异，格构梁扭曲难看，很大程度上都是因为二维设计图表达不清、深度不够、定位不准、不能指导和约束施工的原因。

采用三维可视化边坡设计，是指采用三维空间建模技术，建立准确的边坡三维模型，在此基础上进行支护结构布置和计算分析的新一代设计方法。它可以消除传统二维设计用于复杂边坡的许多不足，深圳市勘察研究单位在这方面做了较多有效的尝试。

2.工作成果

在M icroStation平台下，开发完成了边坡三维可视化建模系统，具体实现功能如下：①通过地形图实现三维原始地形的建模；②通过钻孔信息，可以模拟三维地层空间发布规律；③模拟结构面空间产状和分布规律；④实现三维开挖模拟和土石方量算；⑤边坡支护结构的三维环境下的布设和工程量统计。

系统在空间建模基础上，还将逐步发展三维景观设计和展示、稳定性计算分析等功能。边坡可视化设计模拟效果如图3-3-17，18，19所示。

图3-3-17 钢筋砼格构梁支护方案三维建模效果

图3-3-18 锚杆钢筋砼格构梁系统三维模型（1）

图3-3-19 锚杆钢筋砼格构梁系统三维模型（2）

Ⅳ 地质信息技术的发展历程

地质信息技术的发展始于20世纪60年代初。最初是物、化探数据处理和模型正、反演的计算机应用，接着是20世纪70年代中期基础地质信息的RS技术和地质图件编绘的CAD技术引进，再接着是80年代初测试数据和描述性数据管理的DBS(数据库)技术引进，以及地质过程计算机模拟理论和技术的兴起，然后是90年代初用于空间数据管理和空间分析的GIS技术引进，随后是90年代后期野外地质测量的GPS技术和GPS、RS、GIS集成化概念的引进，最后是21世纪初用于地质数据分析二维、三维一体化技术及信息共享服务的云计算技术。这里需要着重指出，地球空间信息科学在地质信息科学近期发展中所起的促进作用。所谓地球空间信息科学是一个以系统方式集成所有获取和管理空间数据方法的学科领域，它是地球信息科学中较为成熟的分支学科，其技术体系由“GPS、RS、GIS——3S”及其集成化技术、计算机技术和网络通信技术等组成。地球空间信息科学为地球科学提供空间信息框架、数学基础和信息处理技术。由于地矿勘查对象都带有空间特征，地球空间信息科学从理论、方法和技术等方面深刻地影响着地矿勘查工作。上述3S及其集成技术一出现，便被引进地矿领域。由于地质科学和地质勘查对象及技术的特殊性和复杂性，所引进的各种信息技术成果都经过了改造和再开发，并与原有的技术融合和集成——“多S”集成，才成为今天的地质信息科学技术体系。

因此，地质信息科学的技术体系是在借鉴和引进遥感技术、数据库技术、计算机辅助设计技术和地理信息系统技术的基础上发展起来的。由于地质信息及其处理本身极端复杂，需要有“多S”结合与集成，另外缺乏专门的技术体系和方法论体系研究，因此，至今也没有形成一个如同“GIS”和“3S集成”对于地理信息科学那样完整的技术体系和方法论体系，多数地质信息技术的应用仍然是孤立和分散的。近几年，随着“数字地球”的提出，各国政府和地矿部门纷纷把地矿勘查工作信息化的构想付诸实施，大大促进了地质信息技术的发展。

Ⅵ 地质信息系统技术

一、内容概述

地质信息系统（GIS），产生于 世纪60 年代。它随着人们对自然资源和环境的规划管理工作的需要以及计算机制图技术的应用而诞生，是一种对大批量空间数据采集、存储、管理、检索、处理和综合分析并以多种形式输出结果的计算机系统。1965 年，W.L.Garrison首先提出了“地质信息系统”这一术语，开创了这一新技术的发展史。此后，美国、加拿大、英国、澳大利亚等国均投入了大量人力、物力和财力，并逐步确立了他们在这一领域里的国际领先地位（黄润秋，2001）。

二、应用范围及应用实例

1.GIS技术在地质灾害信息系统中的应用

随着人口的急剧增长，经济的迅速发展和自然资源的大量消耗，不仅生态环境恶化，而且导致自然灾害（包括地质灾害）频繁发生。美国、印度等国是世界上地质灾害较为严重的国家，地质灾害具有类型多、分布广和成灾强度高的特点。这些地质灾害大部分发生在承灾能力较低的地区，给当地的经济和社会稳定构成了严重的威胁。地质灾害是地质环境质量低劣的表现，它的频发不仅反映了自然地质环境的脆弱性，而且反映了人类工程经济活动与地质环境间矛盾的激化。要使人类工程经济活动与地质环境之间保持较为协调的关系，就必须对地质环境进行评价，以了解不同经济发展过程中区域地质环境的基本态势和变化趋势，为环境管理和城市规划等提供依据，但传统技术手段已不能完全应付迅速反应的地质灾害。地质信息系统作为当前高科技发展的产物，集图形、图像与属性数据管理、处理、分析、输入输出等功能为一体，应是当前地质环境评价与地质灾害预测的强有力工具（赵金平等，2004）。

GIS 技术的产生是计算机技术和信息化发展的共同产物。是管理和研究空间数据的技术系统。可以迅速地获取满足应用需要的信息，能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果（曹修定等，2007）。国外尤其是发达国家在GIS应用与地质灾害研究方面已做了很多工作。从20世纪60年代至今，GIS技术的应用也从数据管理、多源数据集数字化输入和绘图输出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS结合灾害评价模型的扩展分析，到GIS与决策支持系统（DSS）的集成，到网络GIS，逐步发展深入应用（黄润秋，2001）。

印度Roorkee大学地球科学系的R.P.Gupta和B.C.Joshi（1990）用GIS方法对喜马拉雅山麓的Ramganga Catchment地区进行滑坡灾害危险性分带。该项研究基于多源数据集，如航空像片、MSS磁带数据、MSS图像、假彩色合成图像及各种野外数据，包括地质、构造、地形、土地利用及滑坡分布。以上数据需要进行数字、图像等处理，然后解译绘制出专题平面图，包括地质图（岩性与构造）、滑坡分布图、土地利用图等。这些图件经数字化及有关数据都存储在GIS系统中，找出与滑坡灾害评价相关的因素，如滑坡活动与岩性的关系，滑坡活动与土地利用的关系，不同斜坡类型的滑坡分布情况，滑坡分布与主要断裂带的距离关系。经过统计及经验分析，引入一个滑坡危险系数（LNRF）。LNRF值越大，表示该地滑坡灾害发生的危险性越高。并且对LNRF的3个危险级别分别赋予0、1、2三个权重。考虑到滑坡的发生是多个因素综合作用的结果，故调用GIS的叠加分类模型，将各因素的权重叠加，得到综合图件，图上反映的是每个地区的权重总和。根据给定标准，即可在这张图上勾绘出滑坡灾害危险性分区图。

荷兰ITC的C.J.Van Westen和哥伦比亚IGAC的J.B.Alzate Bonilla（1990）基于GIS对山区地质灾害进行分析。他们在数据采集、整理方面做了大量工作，建立了一套完整的数据库。在此基础上，开发出了分析评价模型，如斜坡稳定性分析模型，其主要功能是计算斜坡稳定的安全系数。另外，两位学者还利用GIS所生成的数字高程模型（DEM），开发出了一部山区落石滚落速率计算模型，并据此绘出了研究区内落石速率分区图（黄润秋，2001）。

美国科罗拉多州立大学Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl（1994）在哥伦比亚的麦德林地区，用GIS进行地质灾害和风险评估（姜作勤，2008）。利用GIS对麦德林地区地质灾害进行了分析和研究，重点考虑了基岩和地表地质条件、构造地质条件、气候、地形、地貌单元及其形成作用、土地利用和水文条件等因素。根据各因素的组成成分和灾害之间的对应关系，把每一种因素细分为不同范畴等级，借助于GIS软件（GRASS）的空间信息存储、缓冲区分析、DEM模型及叠加分析等功能，对有关滑坡、洪水和河岸侵蚀等灾害倾向地区进行了灾害分析，并对某一具体事件各构成因素的脆弱性进行评价。

同样是美国科罗拉多州立大学Mario Mejia-Navarro博士后等人（1996）将GIS技术与决策支持系统（DSS）结合，利用GIS（主要是地质资源分析系统GRASS软件）及工程数学模型建立了自然灾害及风险评估的决策支持系统并应用在科罗拉多州的Glenwood Springs地区（姜作勤等，2001）。应用GIS建立指标数据库，并建立基于GIS的多个控制变量的权重关系式。对泥石流、洪水、地面沉降、由风引起的火灾等灾种进行了灾害敏感性分析、脆弱性分析及风险评估，辅助政府部门做出决策。

美国地质调查局（USGS）已把加强城市地质灾害研究列为21世纪初的重要工作，借助GIS编制美国主要城市地区多种灾害的数字化图件，这种做法与西欧国家的城市地质工作的总趋势一致。其中，美国科罗拉多州格伦伍德斯普林市的城市地质灾害评价项目最具代表性。由于该市位于山区河谷地区，崩滑流地质灾害制约着城市的发展，为此，城市规划部门委托科罗拉多州立大学，开展了GIS地质灾害易损性和风险评价编图研究，最终按14种土地利用适宜性等级，对评价区进行了土地利用区划，圈出了未来城市发展的适宜地段和高风险区，在此基础上建立了城市整体化决策支持系统。

综上所述，可以看出，国外尤其是发达国家将 GIS 应用于地质灾害研究起步较早（表1），研究程度已远远超过我们，此方面的应用也随着GIS技术的自身发展而深入（黄润秋，2001）。

2.GIS在地质矿产勘查中的应用

地质信息系统与现代地球及其相关科学日益增长的需求相适应，以处理地球上任何具有空间方位的海量信息为特征，具定量、定时、定位等优点，近10年来已在地质矿产勘查中得到广泛应用。一个区域各种地质资料（图形、图像、文字、逻辑、数值）的GIS分析实际上代表该区域现阶段较为客观的总认识。目前，野外收集资料、数据建库、GIS分析等尚存在规范化、标准化等问题，GIS本身解决诸多专业性较强地质问题的能力亦不足。但GIS的进一步发展与完善必将使地质矿产勘查进入一个数字化的新时期（周军等，2002）。

GIS因解决地质问题而产生，其雏形可以追溯到20 世纪60 年代。加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地质信息系统这一术语，建成世界上第一个GIS即加拿大GIS（CGIS）一并应用于资源管理与规划。1970～1976年间美国联邦地质调查局建成50多个信息系统并进行综合地质研究，德国在1986 年建成DASCH系统，瑞典、日本等国也陆续建有自己的GIS。GIS的发展与计算机科学的高速发展并行，主要发生在过去的20年中，而近10年来发展更快（周军等，2002）。

表1 国外GIS在地质环境与地质灾害研究中的应用

GIS因解决地质问题而产生，其雏形可以追溯到20 世纪60 年代。加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地质信息系统这一术语，建成世界上第一个GIS即加拿大GIS（CGIS）一并应用于资源管理与规划。1970～1976年间美国联邦地质调查局建成50多个信息系统并进行综合地质研究，德国在1986 年建成DASCH系统，瑞典、日本等国也陆续建有自己的GIS。GIS的发展与计算机科学的高速发展并行，主要发生在过去的20年中，而近10年来发展更快（周军等，2002）。

ArcInfo与ArcView GIS是当前最流行的两个软件包，为美国ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.）的重要产品，被许多国家官方确定为国土资源、地质、环境等管理、研究的主要地质信息系统。ESRI始建于1969年，由Jack Dansermond和Laura Dangermond用自己平时积蓄的1100美元起步，经过20世纪70年代的艰苦奋斗，1981年推出新型ArcInfo，1986年微机版的PC ArcInfo投入市场，1991 年又一力作ArcView GIS问世。1981年ESRI在其Redlands总部召开首次用户会议，仅18人到场，而1998年的用户大会有来自90个国家的8000多位代表。

ESRI的发展史反映了GIS从无到有、从弱到强、迅速成长壮大的发展历程，也从一个侧面显示出GIS巨大的市场潜力和难以估量的应用价值。

据悉，1995年市场上有报价的GIS 软件已达上千种，但主要占据市场的不过10 余种。除上述提到的ArcInfo与ArcView GIS外，国外的GIS代表作还有MapInfo、ErMapper、Idrisi Endas、Erdas、Genamap、Spans、Tigris等。

GIS已在地质矿产勘查中得到广泛应用，并取得许多瞩目成果。美国、加拿大、澳大利亚早在1985～1989年就将其应用于地质矿产调查和填图。目前，澳大利亚开始利用笔记本电脑以数字形式采集野外地质数据，建立有关数据库，借助ArcInfo与ArcViewGIS编制第二代地质图件。

三、资料来源

曹修定，阮俊等.2007.GIS技术在地质灾害信息系统中的应用.中国地质灾害与防治学报，18（3）：112～115

黄润秋.2001.面向21世纪地质环境管理及地质灾害评价的信息技术.国土资源科技管理，18：30～34

姜作勤.2008.国内外区域地质调查全过程信息化的现状与特点.地质通报，27（7）：956～964

姜作勤，张明华.2001.野外地质数据采集信息化所涉及的主要技术及其进展.中国地质，28（2）：36～42

赵金平，焦述强.2004.基于GIS的地质环境评价在国外的研究现状.南通工学院学报（自然科学版），3（2）：46～50

周军，梁云.2002.地理信息系统及其在地质矿产勘查中的应用.西安工程学院学报，24（2）：47～50

Ⅶ 区域地质调查的信息化

一、内容概述

区域地质调查是运用地质科学理论和技术，对一定区域的地层、岩石、构造、矿化等各种地质体和地质现象进行比较系统的观察研究，阐明区域内各地质体的基本特征、相互关系和地质发展史，并按照地质制图原理制成不同比例尺的区域地质图。区域地质调查是一项具有战略意义的综合性基础工作，是衡量一个国家地质工作水平的基本标志，是世界各国地质工作机构的一项基本职能和长期任务。因此，实现区域地质调查全过程的信息化是地质工作信息化战略的重要目标之一，是改变地质工作传统工作方式、提高现代化水平的关键。而区域地质调查全过程信息化是指以信息技术为手段，以标准为支撑，实现从野外数据采集，室内数据整理、解释到室内成果图件、报告编制和输出全过程的数字化、数据库化、标准化和集成化，从根本上改变使用纸质地图、记录本、笔、目视定位、人工解释和制图的传统工作方式，提高区域地质调查工作的现代化程度。

区域地质调查全过程信息化的实现能够提高整体工作的效率，改变传统的工作方式，提高地质工作的现代化水平。区域地质调查全过程的信息化是一场深刻的革命，涉及工作方式、观念、技术、工作流程、标准、管理等一系列变革。主要表现在下列几个方面（姜作勤，2008）：

（1）工作方式发生变化

从野外使用纸质地图、记录本、笔和目视定位的传统工作方式变成使用基于掌上计算机和手写笔的野外数据采集系统，进行文字和图形信息的交互式采集；从以人工解释和制图的方式变成使用基于GIS、数据库、数据处理软件和数字制图软件的计算机辅助的工作方式。传统的工作方式已经持续了100 多年，具有成熟的规范和已经成为习惯的工作流程，用笔在纸质笔记本上记录得心应手，一切都很自然。新的工作方式使这一切都发生了变化。这种变化对于不熟悉计算机系统操作的地质人员来说，同样的工作可能需要更长的时间。实际上，即使熟练操作，工作负担也不会比传统方式有太大的变化。野外数据采集系统的效果主要体现在地质填图后续的过程中，如室内整理、成果输出及信息服务。

（2）地质调查所依据的标准、规范发生变化

包括采用新技术需要的标准和相应的管理规范。标准包括数字地质图及相应的地质图空间数据库标准、地质描述用语（USGS称为科学语言）标准、空间定位标准、野外数据采集标准、地质信息的分类编码标准、数字制图标准、元数据标准等。管理规范包括新的填图规范，野外数据采集的质量检查规定，项目成果审查、验收及汇交规定，相关部门与人员的岗位责任及工作量的规定等。

（3）调查评价的质量管理发生变化

包括野外数据采集的质量控制、项目质量检查、项目审查、成果汇交的要求等。由于采用数字技术，需要完全不同的质量控制和检查、审查方法，要求对相关人员掌握与传统工作方式不同的技能。

（4）数字化成果的知识产权和产权的保护问题

与纸质报告和地质图不同，数字化的文字和图件是很容易被修改的。如何保障原始数据及成果数据不被修改、相应的知识产权不被侵犯是信息化面临的一项挑战。

（5）信息化对区域地质调查各个阶段的人力资源配置提出了新要求

野外填图的地质人员、项目管理人员、质量检查人员、成果验收人员都需要掌握新的技能。

（6）随着信息化的不断深入，要求对相应的管理机制进行调整

涉及组织制定新的规范、规定新的工作流程与质量管理（控制）体系、改变某些部门的职能、改变原有的人力资源配置、组织不可缺少的培训等。

区域地质调查全过程信息化是多种技术综合应用的结果：

1）野外数据采集的信息化是下列技术综合应用的结果：掌上或手持计算机技术（包括适用于野外工作环境的硬件、操作系统、显示和接口技术）、可以嵌入掌上计算机的GPS全球定位技术、非键盘输入技术（手写识别、语音识别等）、用于野外数据采集的图形交互式输入和处理技术、图像显示技术、与多种设备及室内处理系统的接口技术、数据质量的保证与评价技术、应用软件开发技术、相关标准等。

2）室内数据整理和解释的信息化是下列技术综合应用的结果：多源地学数据的集成管理、处理和综合分析的数据库技术、GIS技术、各种专业数据处理技术等。

3）成果表达与输出技术是下列技术综合应用的结果：计算机辅助制图技术、符合标准的数字化的字库、线型符号库和色标库、3D可视化技术、地质图空间数据库设计和建库技术、web服务技术、数字印刷技术等。

4）区域地质调查全过程信息化要求将上述过程的信息化进行统一协调，制定不同阶段的标准接1∶3，采用与新的工作方式相适应的工作流程和技术要求或规范。

二、应用范围及应用实例

从20世纪90年代初先后开始的美国、加拿大、澳大利亚三国的第二代地质填图计划都将建立基于GIS的数字地质图数据库作为重点目标之一。美国1992年的地质填图协定和1997年、1999年两次重新授权都要求在参加国家协作地质填图计划NCGMP的州地质调查所及其他单位的配合下，由USGS负责建立国家地质图数据库——NGMDB。推进数字填图技术是实施NGMDB的重要内容。自1997年开始每年都召开研讨会，来自USGS、GSC、美国各州的地质调查所、有关的大学和公司的专家们交流讨论数字填图的技术和应用并出版论文集，有力地推动了野外数据采集的信息化（姜作勤，2008）。

三、资料来源

姜作勤.2008.国内外区域地质调查全过程信息化的现状与特点.地质通报，27（7）：956～964

Ⅷ 国内外地质工作信息化现状与发展趋势

当今，人们已经广泛地运用信息。信息技术从来没有像今天这样，以巨大的生命力影响着人类的发展。我们清晰地看到，信息化把人类带进辉煌的21世纪，信息系统建设在地质工作的各个领域也起着越来越重要的作用。随着信息技术的快速发展，西方发达国家大多已经基本完成国家基础信息化体系的建设，并服务于政府、企业、商业等不同层面。地理信息系统、虚拟现实、海量网络数据仓库与互操作、知识挖掘等技术的广泛应用，迫切要求大量的基础信息和综合信息。而地质灾害防治工作，由于涉及国民经济建设诸多领域，其对基础信息的需求尤为明显。面对全球信息化的竞争格局，对于我国而言，最大限度地利用信息资源和现代信息技术，加快建设并实现数据信息化势在必行，其意义不仅在于促进国民经济的发展，而且还关系到国家的安全、现代化建设和经济全球化的战略。在国民经济信息化体系中，信息化工程是其中重要和不可缺少的组成部分。信息化工程对于我国21世纪的经济发展战略以及宏观决策具有重要现实意义。

地质灾害防治工作是一个信息高度集成、数据高速传递和需要综合分析的过程。随着工作的不断深入，这个过程将是一个循环往复的过程。在这个循环过程中，既有大量的历史信息汇集，也有不断产生的新的信息。这些信息来源于调查、监测工作的各个阶段和各个部门。因此，必须利用当今先进的信息技术，将地质灾害数据信息进行有效的集合及合理的部署，以达到信息的二次重组，充分发挥计算机技术对信息的综合处理能力，为地质灾害信息及其各类相关信息提供海量存储；为多源、异构信息的多目标综合分析和管理提供分布网络操作环境；为各级政府部门及广泛的专业单位的信息传输和共享提供高速有效的数据通道。

11.1.1 国外地质工作信息化现状

（1）各种信息技术已广泛应用于地质调查全过程

掌上计算机、手写识别技术、数字制图技术、数据库技术、地理信息系统技术、遥感信息处理技术等，已经在属性数据的描述管理、地质调查成果图件的出版、数据的一体化综合管理、野外数据采集等方面，得到了比较充分的应用。

（2）地质信息的综合应用已经得到比较广泛的应用

对于多源异构数据进行一体化管理，实现跨系统、跨平台的数据交换与共享技术，基本成熟。世界上多数发达国家的信息技术应用，已经从单一的数据库、简单的应用系统建设，逐步过渡到分布式大型数据库技术、大型地理信息系统技术、基于互操作的Web服务技术的综合应用。

（3）支持数据共享和数据互操作的标准化体系已经形成

国际标准化组织ISO，为统一对地理信息的理解、促进地理信息的共享所制定的地理信息描述、处理、管理、服务等方面的标准共有25项，已经基本形成了可以支持地理信息和地球空间信息共享和互操作的标准体系。

（4）基于数据、标准、网络及管理机制的各种应用体系正在形成

目前，英国、加拿大、澳大利亚、新西兰、荷兰、马来西亚、日本、韩国等国家先后开始实施国家空间数据基础设施（National Spatial Data Infrastructure简称NSDI）建设。美国联邦数据委员会提出了空间数据框架的概念，目的是要提供一个通用的基础，从便使各种信息可以在此基础上进行精确的采集、配准或集成。资源工作部门和资源工作信息对建立国家空间基础设施具有举足轻重的作用。事实上，建立NSDI已成为领域信息化的重要内容，并已成为地质工作信息化的重要基础。

（5）网络正在成为地质信息传输与获取的重要基础设施

随着信息技术的发展，特别是网络技术、元数据技术的开发和应用，信息服务的方式已发生了革命性变化。网络技术，特别是Internet的发展，为在世界范围内发布信息提供了基础设施。元数据技术已成为在浩如烟海的信息资源中有效地寻找、存取所需信息的重要技术手段。尤其在网络上不仅仅是提供简单的数据，而是更加注重对信息的二次开发，提供基于知识的深层次的应用。

（6）信息技术在地质灾害监测、调查、防治领域得到应用

目前，国外主要发达国家（美国、加拿大、日本、法国等）已经开展了地质灾害监测预警方面的工作，形成了一定规模的地质灾害监测预警体系，但是覆盖面积比较大的系统尚不多见。在部分地质灾害的自动监测、无线传输、信息发布的全过程实现了数字化和自动化。但是，只有少数国家建立了集监测、工程信息、预测与决策的综合性信息系统平台。在国外，这类监测系统一般都是以基于空间信息的专业数据库为主，配合以专用的数据库平台系统和监测系统而形成的专业监测网络。

11.1.2 国内地质工作信息化现状

（1）基础数据库建设全面开展，数据资源积累大幅度提高

在几十年的地质勘查工作中，积累了大量的地学空间数据和格式化地学文本与图件资源。近年来，围绕信息化建设总体目标，以地理信息系统技术、数据仓库技术等为基础，全面开展了地学基础数据库的建设工作。

（2）地质调查野外数据采集的数字化技术已经成熟

区域地质调查野外数据采集系统已经成熟，并开始推广应用。目前，由掌上计算机、GPS、地理信息系统等信息技术集成一体化的“数字区域地质调查野外采集系统”已经建成，是具有创新性的信息技术成果，该成果已经具备实用化。

（3）国家地质调查骨干网络系统初步形成

经过近几年的信息化工程建设，初步形成了分布全国六大区的地质调查骨干网络，通过2M数字通信电路，构成了地质调查Internet系统。为地质调查网络体系的全面建设奠定了基础。

（4）制定了一批信息化工作标准

通过各项工作的部署和实施，制定了一批指导数据库建设、网络建设及应用软件开发的标准。已经实施应用的标准包括：地质图空间数据库建设工作指南，矿产地数据库建设工作指南，固体矿产钻孔数据库工作指南，自然重砂数据库建设工作指南，地质调查元数据标准等。正在制定的标准有：地质调查数字制图技术规程，GIS在矿产资源评价中的应用指南，区域地质调查野外数据采集工作指南，国家地质调查网络系统建设技术规程，地质调查软件开发配置管理规程，地质调查软件开发测试管理及工作指南等。

（5）开发了一批应用软件

配合信息化建设及信息资源的利用，开发了涉及地质调查不同领域的软件系统，主要包括：地学常用算法工具包，地学可视化工具，区域矿产资源评价系统，西北地下水资源评价系统，地质数据安全发布系统，人力资源管理系统，公文运转系统等。

（6）建设资源环境空间信息共享与应用系统

配合国家“863”项目，基于空间信息栅格技术（SIG）的示范应用取得初步进展，正在构建基于SIG技术的国家地质空间数据共享服务体系。

Ⅸ 地质资料信息化建设浅析

苑丽华 邹淑芳 滕睿

（沈阳地质矿产研究所，沈阳110000）

摘要 新一轮国土资源调查工作的开展，对地质资料的数字化要求愈来愈高，迫切要求开展信息化服务工作，本文围绕地质资料信息化建设的诸多方面展开探讨。

关键词 地质资料；信息化建设

地质资料广泛应用于地球科学研究、矿产资源勘查、工程建设、地质环境保护、防灾减灾等国民经济建设和社会发展的方方面面，对国民经济建设和社会发展有着重要的作用。随着社会经济快速发展，对地质资料需求服务的日益增大，国务院2002年公布了《地质资料管理条例》，完善了地质资料的统一汇交制度、确立了地质资料的公开利用制度、强化了对地质资料汇交人权益的保护，指明了加快建立地质资料信息系统，提高资料信息的综合处理和服务水平意义。2006年《国务院关于加强地质工作的决定》又明确将“推进地质资料开发利用”作为新时期加强地质工作的六大任务之一，迫切需要加快利用现代信息技术，建设国家地质资料数据中心等，充分反映了新形势对地质资料工作的迫切需求。同时一系列相关地质资料管理制度、规范等的实施，都将大力推进地质资料信息化进程，开展地质资料在线服务建设，对加强地质资料的综合研究和开发，提高地质资料信息的管理、服务、利用水平具有重要的促进作用。

1 地质资料及其信息化的涵义

凡是在地质勘查、地质科学研究活动中所投入的各种实物工作量及研究、分析结果将全部转化为成果地质资料。包括文字、图件、表册、照片及底片、影片、光薄片、录音带、录像带和磁介质等，它是地质事业发展的历史记录，其载体形式正在由纸介质向电子数据产品转化。

地质资料信息化内涵深刻，首先它是一个长期的发展过程。在这一过程中，资料的管理模式要完成从以面向资料实体保管为重点，由资料实体数字化信息的形式向社会提供利用为重心的转变。其次，全面应用现代信息技术，不断地采用现代信息技术装备资料部门，使地质资料管理利用的现代化水平得以极大地提高，从而实现地质资料信息接收、传递、存储和提供利用一体化。再次，实现地质资料信息资源的数字化、网络化、标准化和系统化，达到地质资料信息资源的高度共享，满足社会发展对地质资料信息的需求。最后，地质资料信息化建设须由国土资源部信息化管理部门统一规划和组织。因为它是地质事业持续发展的大计，必须由上级主管行政部门统筹规划组织协调，统一实施和指导。

2 地质资料信息化建设的基本任务

从宏观方面讲，其基本任务是跟上国土资源信息化建设的步伐，实现各馆藏机构地质资料信息化建设与国家信息化建设同步。

2.1 保证电子资料完整、规范归档和安全利用管理

地质资料的汇交工作应严格按照2006年国土资源部《成果地质资料电子文件汇交格式要求》归档验收。现行成果地质资料的汇交制度的制定、汇交格式的统一是成果地质资料汇交管理工作的一大进步，地质资料数字化将是社会发展对地质工作成果的必然要求。

2.2 加紧地质资料目录数据库系统建设

地质资料目录信息服务系统建设是推进地质资料信息化进程的重要环节。该系统是建立全国范围内，按照统一的资料著录要求，对地质资料进行特征描述和重要信息存储的地质资料目录数据库，并提供基于互联网的检索查询服务。通过该系统的建设，能够简化查找利用资料的复杂过程，对提高地质资料的综合处理和服务水平，具有十分重要的社会效益。

2.3 开展地质资料图文数据库系统建设

将现有馆藏地质资料中的重要报告（包括区域地质调查报告、物化探报告、水文地质、环境地质勘探报告、典型地区、典型矿床的地质勘探报告等）以及急需抢救的珍贵资料等用扫描的办法进行数字化，编辑、处理存储在光磁盘中。

将图文地质资料数据库中的报告正文部分，建成地质成果报告正文全文献检索系统。涉密资料专项清理后，逐步将图文数据库中的公益性资料网上运行，以开展地矿资料信息的社会化服务。

2.4 搭建网络平台，加快数字化的公益性信息资源在网络上运行，实现安全共享

目前汇交的地质成果资料数字产品，应采用空间信息资源共享与操作技术、空间信息分析与处理技术、空间信息服务与应用技术，开发可实际运行具有分布式海量地质空间信息交换、处理、分发与服务的地质信息共享与服务系统，实现地质信息资源的统一描述、发现、集成的一站式服务。重点建立地质资料数据公共服务平台，建立地质资料数据公共服务电子网络，提供地质资料信息产品的在线服务。

综上，加强地质资料信息化建设的核心任务是，逐步使我们的资料馆藏机构变成数字地质资料馆。它是一种便于使用、没有时空限制的知识信息中心。

3 地质资料信息化建设遵循的原则

统一平台——实现信息共享：在整个平台上，通过建立包括用户、配置、权限、数据等，实现统一的信息抽取和查询等，充分实现互联互通、资源共享。

统一标准——实现数据集中：采用统一的成果地质资料电子文档的验收格式、目录数据库著录要求、图文数字化处理软件和开发标准、代码标准，使数据能够到统一的平台之上，形成数据集中和管理集中。

统一管理——实现维护便捷：通过统一的后台管理，实现统一信息管理、信息发布，实现集中授权，分层管理。

统一架构——实现高效开发：提供统一的技术架构和接口规范，各功能模块分工协作、松散耦合，为系统高效开发奠定基础。

统一安全——实现安全保障：采用统一的安全保障机制，实现数据的完整性、保密性。

4 地质资料信息化建设的重要意义

当今信息技术的迅猛发展和广泛应用，为数字资料信息资源的科学保管和开发利用创造了前所未有的契机；信息化建设是社会科学技术发展的必然选择，也是我国地质工作事业发展的需要；地质资料信息化建设是国土资源信息化建设工作内容的一个重要组成部分；资料管理程度的高低主要靠地质资料信息化建设工作来体现，是显示一个国家地质工作水平的重要标志。

5 地质资料信息化建设效益观分析

信息技术日新月异，应用方案层出不穷，而资料信息化建设的项目往往周期长，难以跟上技术前进的步伐，导致方案不够全面，应用不够先进，功能不够合理等，从而使信息化建设效益大打折扣。

地质资料的信息化建设需要人力、物力和财力的不断投入，而信息化建设往往没有固定经费的支撑，故谈不上投入“产出比”。资料信息化系统是个整体，一旦失败，所有投入都可能付之东流。所以，在做地质资料信息化建设的项目时，要加强项目经费的预、决算，聘请地质专家和信息技术专家作咨询顾问，需要其他单位协作的工作，必须预算外协费。

地质资料的信息化建设是个新生事物，从传统的手工管理、纸质资料的接收到数字资料的接收乃至计算机网络管理，开发研制的数据库软件等管理系统，应采用长远规划与阶段性相结合的办法，边建设，边评估，不断调整实施方案，及时吸收新技术，融入新应用。

减少地质资料信息化建设的重复项目。融合信息资源，集成信息系统，解决系统互联和信息、资源共享是当务之急，不可操之过急，避免为资料信息化建设后续项目造成障碍和经费的浪费。

信息化建设的效益观，就是用最短的时间建设项目，坚持建则必快，建则能用、边用边完善的原则，多快好省地建立地质资料信息化建设。

总之，随着我国地勘管理体制和矿业开发体制改革的不断深入，投资的主体日益呈现多元化，社会各界对地质信息资源全社会共享的呼声愈来愈高，尤其是加入WTO后，我国矿业的对外开放和招商引资工作不断增多，为适应“开拓两个市场，利用两种资源”，实施“走出去，请进来”的战略要求，必须加快地质资料信息化建设的步伐。

Ⅹ 地质资料服务与信息化

全国地质资料馆通过各种服务方式接待阅者43.6万人次，加工处理和复制地质图件4.7万幅内（按折合20万标准图幅容计算），数据量达495GB。

全国中比例尺区域地质调查及相关成果公开版数据产品形成。完成覆盖全国的公开版1∶20万地质图及其调查报告、1∶20万水文地质图及其调查报告、1:25万地质图及其调查报告、1∶25万建造构造图和1∶50万地质图的研制工作。

全国资料馆馆藏数据不断增加。完成340幅1∶5万区域地质图数字化及建库工作，全国累计完成4179个标准图幅1∶5万区域地质图空间数据库建设工作，馆藏单套数据量约40TB，全国资料馆地质资料累计近13万档，回溯性地质图数据库完成率达95%。全国各级资料馆藏机构已汇聚150万条地质资料目录，并提供在线服务。

全球矿产资源信息系统建设进一步完善。全球矿产资源信息覆盖到117个国家，加工处理和复制境外地质图件335幅，为107个单位提供了服务，数据服务量172GB。