發(fā)布時(shí)間：2020-06-30所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)很多傳統(tǒng)行業(yè)在這些技術(shù)的支持下順利完成了產(chǎn)業(yè)改革，并取得了較好的成績(jī)。在此大背景下，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局曾經(jīng)花費(fèi)了將近十年的時(shí)間，完成了地質(zhì)調(diào)查數(shù)字化改革。本次改革的重點(diǎn)是地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域和礦
摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)很多傳統(tǒng)行業(yè)在這些技術(shù)的支持下順利完成了產(chǎn)業(yè)改革，并取得了較好的成績(jī)。在此大背景下，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局曾經(jīng)花費(fèi)了將近十年的時(shí)間，完成了地質(zhì)調(diào)查數(shù)字化改革。本次改革的重點(diǎn)是地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域和礦產(chǎn)調(diào)查領(lǐng)域。其改革深度是前所未有的，基本實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的數(shù)字化改革。在本文中，筆者主要針對(duì)智能地質(zhì)調(diào)查體系與構(gòu)架及其相關(guān)問題進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞：地質(zhì)調(diào)查;智能化;體系;架構(gòu)
前 言
進(jìn)入信息時(shí)代后，越來(lái)越多的智能設(shè)備走進(jìn)了人們的生活當(dāng)中。而如何借助此次技術(shù)突破的東風(fēng)來(lái)完成智能化地質(zhì)調(diào)查體系的構(gòu)建則是當(dāng)前地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。能否將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、傳輸、建模等全部過(guò)程的智能化處理是行業(yè)內(nèi)所有人共同關(guān)注的問題。筆者認(rèn)為，地質(zhì)調(diào)查智能空間建設(shè)是智能地質(zhì)調(diào)查核心內(nèi)容，是從數(shù)字地質(zhì)調(diào)查向智能地質(zhì)調(diào)查的必經(jīng)之路。
相關(guān)期刊推薦：《中國(guó)地質(zhì)》(雙月刊)是由國(guó)土資源部主管、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局主辦的綜合性學(xué)術(shù)期刊，是在原《中國(guó)區(qū)域地質(zhì)》(季刊)內(nèi)容基礎(chǔ)上的延伸和拓展，是反映中國(guó)地質(zhì)調(diào)查和研究成果的重要載體。主要報(bào)道基礎(chǔ)地質(zhì)(包括地層、古生物、構(gòu)造地質(zhì)、巖石、礦物、區(qū)域地質(zhì)等)、礦床地質(zhì)、能源地質(zhì)、海洋地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)(含生態(tài)地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì))、遙感地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)信息等研究成果。
1地質(zhì)調(diào)查智能空間的基本定義和關(guān)鍵內(nèi)容
1.1 智能地質(zhì)調(diào)查的基本內(nèi)涵
地質(zhì)調(diào)查所做的工作是對(duì)自然界中一切地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行研究和分析，通過(guò)對(duì)各種地質(zhì)數(shù)據(jù)的比對(duì)、計(jì)算、管理來(lái)促進(jìn)人們對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知。而智能地質(zhì)調(diào)查則是借助各種智能化手段實(shí)現(xiàn)該研究過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，降低人工計(jì)算和研究的難度。所謂智能，必須具有以下幾個(gè)能力：認(rèn)知、理解、觀察和學(xué)習(xí)。可以說(shuō)地質(zhì)調(diào)查的過(guò)程是一個(gè)不斷探索和研究的過(guò)程。該過(guò)程是對(duì)數(shù)據(jù)采集與試驗(yàn)、模型推演、仿真模擬和數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的4個(gè)范式。從這個(gè)角度來(lái)看，智能地質(zhì)調(diào)查是地質(zhì)調(diào)查的基本內(nèi)涵。
1.2智能空間是智能地質(zhì)調(diào)查支撐技術(shù)體系的核心
智能空間是物理空間和信息空間的疊加。疊加后的智能空間具有感知、分析、推理、通信、自適應(yīng)和普適計(jì)算能力，能夠?yàn)橛脩籼峁└鞣N智能服務(wù)。智能空間將計(jì)算設(shè)備、信息設(shè)備以及其他傳感裝置進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并嵌入到工作、生活空間內(nèi)。其特征體現(xiàn)在交互接口具有明顯的便捷性，能夠支持人們方便地獲得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)。與之聯(lián)系十分緊密的另一個(gè)概念是普適計(jì)算，有關(guān)學(xué)者指出普適計(jì)算不是虛擬現(xiàn)實(shí)，也不是新的PDA或者PC技術(shù)，而是是一個(gè)強(qiáng)調(diào)和環(huán)境融為一體的計(jì)算概念，而不依賴計(jì)算機(jī)本身。在普適計(jì)算的模式下，人們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。普適計(jì)算將使計(jì)算和信息服務(wù)以適合人們使用的方式普遍存在于我們的周圍，以往相互隔離的信息空間和物理空間將相互融合在一起。國(guó)際上對(duì)智能空間的研究開展得相當(dāng)廣泛，表明了智能空間在普適計(jì)算研究中的重要作用。
2地質(zhì)調(diào)查智能體系架構(gòu)
地質(zhì)調(diào)查智能體系架構(gòu)由地質(zhì)調(diào)查智能空間層、基礎(chǔ)平臺(tái)層、應(yīng)用層和感知交互層、數(shù)據(jù)挖掘與分析層組成。
智能空間層：地質(zhì)調(diào)查信息空間是地質(zhì)調(diào)查智能空間的應(yīng)用主體內(nèi)容，涉及野外調(diào)查、數(shù)據(jù)集成、三維建模、綜合處理、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)挖掘、成果信息發(fā)布以及野外地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)管理全過(guò)程。該過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜的地球地質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述，形成地質(zhì)科學(xué)知識(shí)庫(kù)。地質(zhì)調(diào)查物理空間是以地質(zhì)調(diào)查信息智能空間結(jié)點(diǎn)為主構(gòu)成的天地空一體化的信息傳輸?shù)倪\(yùn)行環(huán)境。在智能空間體系建設(shè)中，在原中國(guó)地質(zhì)調(diào)查網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)建設(shè)的基礎(chǔ)上，基于通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，把網(wǎng)格提升到智能空間平臺(tái)。并同時(shí)發(fā)布詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有非結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)。集成發(fā)展數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和挖掘技術(shù)方法，提供認(rèn)識(shí)智能服務(wù)。
基礎(chǔ)平臺(tái)層：地質(zhì)調(diào)查智能基礎(chǔ)平臺(tái)基于云GIS、Hadoop生態(tài)體系和智能數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算等技術(shù)構(gòu)成天、地、空一體化云運(yùn)行環(huán)境，形成智能地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)采集、分析、建模和數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)知識(shí)鏈。智能地質(zhì)調(diào)查二、三維一體化GIS平臺(tái)主要為開發(fā)具有普適計(jì)算特點(diǎn)的地質(zhì)調(diào)查野外數(shù)據(jù)采集、三維地質(zhì)體建模和數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，提供免費(fèi)自主的基礎(chǔ)平臺(tái)。智能評(píng)價(jià)平臺(tái)以繼承傳統(tǒng)成熟的方法為主、創(chuàng)新方法為輔，目標(biāo)是建設(shè)具有普適計(jì)算特點(diǎn)的方法庫(kù)，形成“云”計(jì)算庫(kù)。
應(yīng)用層：該層時(shí)智能地質(zhì)調(diào)查服務(wù)的具體對(duì)象和應(yīng)用模式。智能地質(zhì)調(diào)查涵蓋了地質(zhì)調(diào)查本身、野外地質(zhì)調(diào)查管理和成果智能服務(wù)，支持天、地、空一體化下的數(shù)據(jù)采集、分析、建模和數(shù)據(jù)挖掘，提供泛在服務(wù)新模式。
感知交互層：實(shí)現(xiàn)從設(shè)備到云端的質(zhì)變。服務(wù)終端從PC端擴(kuò)展到移動(dòng)端、PAD 和智能手機(jī)端。同時(shí)支持北斗、天通一號(hào)應(yīng)用，為提高地理信息的應(yīng)用便利性，支持無(wú)信號(hào)地區(qū)，野外數(shù)據(jù)采集可動(dòng)態(tài)整合在線地理信息數(shù)據(jù)。在促進(jìn)地質(zhì)調(diào)查向智能空間過(guò)程的現(xiàn)代工作方式的轉(zhuǎn)變中，在主要地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)入具有情境感知、分析、推理、通信、自適應(yīng)和普適計(jì)算能力的智能空間的過(guò)程。
數(shù)據(jù)挖掘與分析層：數(shù)據(jù)處理的前提是具有足夠的數(shù)據(jù)量作為支撐。而數(shù)據(jù)挖掘與分析層首先需要做的是從海量的地質(zhì)資料中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。采用地質(zhì)領(lǐng)域本體庫(kù)和文本搜索框架 Lucene 對(duì)地質(zhì)文檔進(jìn)行分詞處理。然后在Mahout 框架中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。利用Mahout 可將機(jī)器學(xué)習(xí)中的多種算法有效地?cái)U(kuò)展到Hadoop 集群平臺(tái)上，通過(guò)與第二代Hadoop 系統(tǒng)中的資源管理與計(jì)算調(diào)度框架結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的快速挖掘和并行處理，從中獲取用戶所需的地學(xué)信息知識(shí)并進(jìn)行分析結(jié)果的可視化展示，為上層基于大數(shù)據(jù)環(huán)境支撐的地學(xué)信息綜合應(yīng)用提供決策支持。在大數(shù)據(jù)應(yīng)用層，依托大數(shù)據(jù)處理技術(shù)可對(duì)用戶提出的地學(xué)問題進(jìn)行智能化分析處理，將其轉(zhuǎn)化為地學(xué)問題求解任務(wù)，進(jìn)而在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中將地學(xué)問題求解任務(wù)轉(zhuǎn)化為并行任務(wù)執(zhí)行，最后將執(zhí)行結(jié)果返回給客戶。
3智能地質(zhì)調(diào)查架構(gòu)方法
根據(jù)地質(zhì)調(diào)查智能空間體系架構(gòu)，把體系架構(gòu)分解成兩條主線和3個(gè)支柱(理論與技術(shù)方法體系、自主基礎(chǔ)平臺(tái)、軟件產(chǎn)品)，把智能地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容關(guān)系緊密地連接在一起以野外調(diào)查數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成、三維建模、綜合處理、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)挖掘、成果信息發(fā)布業(yè)務(wù)工作為核心的一條主線。以野外地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)管理全過(guò)程和云服務(wù)為核心的天地空一體化地質(zhì)調(diào)查智能位置泛在服務(wù)，重點(diǎn)包括智能地質(zhì)調(diào)查物理空間和運(yùn)行環(huán)境的打造、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)的集成。 三個(gè)支柱是地質(zhì)調(diào)查智能空間關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容的核心點(diǎn)。
3.1地質(zhì)調(diào)查智能空間基礎(chǔ)平臺(tái)的開發(fā)。
(1)升級(jí)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查網(wǎng)格平臺(tái)為地質(zhì)調(diào)查智能空間平臺(tái)，集成融合云GIS和Hadoop生態(tài)體系，加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)化碎片化大數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)研究，提供多種層次的地質(zhì)語(yǔ)義智能位置服務(wù)。(2)地質(zhì)調(diào)查智能空間結(jié)點(diǎn)的建設(shè)與示范。集成網(wǎng)上高分辨地理信息數(shù)據(jù)，建設(shè)非結(jié)構(gòu)化碎片化大數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)，為地質(zhì)調(diào)查智能空間提供多源、異構(gòu)、海量、分級(jí)的地理、地質(zhì)信息資源和軟硬件資源，全面提升地質(zhì)調(diào)查普適計(jì)算能力和智成果集成與共享能力。(3)開展設(shè)備云端化、資源協(xié)同、資源共享、虛擬組織、內(nèi)容知識(shí)庫(kù)集成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的研究。
3.2地質(zhì)調(diào)查 GIS支撐平臺(tái)建設(shè)。
(1)智能地質(zhì)調(diào)查二三維一體化 GIS平臺(tái)。建設(shè)開發(fā)、擴(kuò)展和完善滿足智能地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的自主二、三維地質(zhì)調(diào)查底層GIS平臺(tái)和二次開發(fā)包，把更多的普適計(jì)算融入建模算法和成果綜合處理過(guò)程，使地質(zhì)建模過(guò)程智能化。
(2)三維建模算法的研究與開發(fā)。主要內(nèi)容是與業(yè)務(wù)流程一致的地質(zhì)填圖快速建模技術(shù)。
3.3地質(zhì)成礦定量化評(píng)價(jià)與智能分析基礎(chǔ)模塊的開發(fā)。
(1)開展基于云GIS架構(gòu)的評(píng)價(jià)分析方法的軟構(gòu)件庫(kù)開發(fā)。
(2)非結(jié)構(gòu)化地質(zhì)數(shù)據(jù)組織模型與挖掘算法。
(3)以云GIS平臺(tái)構(gòu)件倉(cāng)庫(kù)模式為礦產(chǎn)資源潛力動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)等提供云服務(wù)，并融合3D智能地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的空間信息評(píng)價(jià)與分析流程，形成云服務(wù)倉(cāng)庫(kù)。
3.4地質(zhì)調(diào)查智能軟件體系開發(fā)與應(yīng)用。
針對(duì)地質(zhì)調(diào)查需求，開發(fā)在智能空間框架下的野外調(diào)查、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)集成、三維建模、綜合處理、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)挖掘、成果信息發(fā)布相關(guān)內(nèi)容的具體軟件產(chǎn)品和服務(wù)。
結(jié) 語(yǔ)
地球的地質(zhì)環(huán)境處在不斷的變化之中，因此地質(zhì)調(diào)查工作將會(huì)一直持續(xù)下去。而對(duì)傳統(tǒng)的調(diào)查方式進(jìn)行技術(shù)變革以提升地質(zhì)調(diào)查的效率和準(zhǔn)確性是行業(yè)進(jìn)步的必經(jīng)之路。作為地質(zhì)調(diào)查人員，需要對(duì)智能地質(zhì)調(diào)查體系與架構(gòu)有足夠的理解，才能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到實(shí)際工作中。——論文作者：姚海
