华北大区地质资料数据中心设计方案探讨

周小希 陈安蜀 张良军 邓凡 王心华

(中国地质调查局天津地质调查中心)

摘要 地质资料是地质工作取得的重要信息资源，随着信息化建设的发展及社会对服务需求及服务质量的不断提升，通过建设地质资料数据中心，实现数据资源的集群化管理，服务系统集成及数据共享，提供多元化的服务，从而提升管理及服务水平是十分必要的。本文提出了华北大区地质资料数据中心设计方案，阐述了数据中心框架设计及采用的关键技术。

关键词 地质资料 数据中心 虚拟化

1 建设背景及定位

地质资料是地质工作取得的重要信息资源，是地质工作服务社会的主要载体，其作为社会信息的组成部分，已日益成为经济建设的重要信息资源。随着经济发展和社会信息化的全面推进，社会各界对生存环境、地质灾害、基本资源情况等地质知识与信息的需求日益增强。2006年1月发布的《国务院关于加强地质工作的决定》(以下简称《决定》)正式提出了“地质资料数据中心”概念。《决定》明确要求：“建立健全地质资料信息共享和社会服务体系，加快利用现代信息共享技术，建设国家地质资料数据中心”和“全面公开地质资料目录，向社会提供有效快捷的地质资料信息服务”。在信息化建设面临“挑战越来越严峻、需求越来越迫切”的新形势下，构建地质资料数据中心，实现信息资源的集群化管理，提供多元化的社会化应用服务，已成为当今国内外地质信息服务的主流。

天津地质调查中心作为华北地质资料管理和服务机构，在中国地质调查局地质信息共享服务体系中定位为区域性服务结点，主要负责集成整合区域内地质信息提供区域性地质信息的共享服务，建设并维护本区域地质信息服务平台，发布区域性地质调查成果服务产品。中心多年来积累了大量的华北地区地质资料数据资源及地质资料数据库，并开发建设了地质资料全文服务系统、空间数据服务系统及地质调查资料服务平台等服务系统。随着信息化建设的发展及社会对服务需求及服务质量的不断提升，通过构建华北地质资料数据中心，实现数据资源的集群化管理及数据共享，提供多元化的服务，从而提升管理及服务水平是十分必要的。

2 数据中心框架设计

华北地质资料数据中心的建设指导思想应以汇集、建立华北地质资料数据共享资源，坚持以需求为导向，从地质资料数据应用效益及现实情况出发，确定重点建设内容，注重数据共享应用。坚持采用现代信息技术中的先进成熟技术，保证系统的安全性、可靠性、可扩充性、易维护性及开放性。

数据中心系统设计参考原则：①先进性、标准性。采用先进成熟的技术和技术规范，保证系统稳定高效运行，选用符合国际标准的技术和产品，以保证系统的一致性。②经济型、实用性。选择适合的性价比高的设备，既能满足业务系统的应用需求，又能适应应用需求的扩展。③开放性。采用符合OSI(开放系统互联)标准的技术和通信协议，采用国际和国家标准的网络规范，并充分考虑与软硬件兼容性，使符合标准的不同厂商的商品可以无缝添加到数据中心中。④可扩展性。采用标准化的实现技术和产品，系统结构应易于扩展，使系统具有良好的可持续性及可扩展性。⑤结构的合理性。采用合理高效的系统结构，系统应能合理安排冗余和负载，实现有效流量控制和负载均衡，确保系统的正常、畅通运行，并能适应数据中心业务发展的需求。⑥高可靠性。关键节点设计中应选用高可靠性设备及产品，并有合理的冗余和可靠的系统备份策略，确保系统可靠运行。⑦高性能性。保障服务器、网络及设备的高吞吐能力，保证数据的高质量传输。⑧安全性。数据中心系统应具有足够的安全性，能够防止来自系统内部及外部的恶意攻击，能有效地防止因人为误 *** 作带来的影响。应采用有效的安全防范措施和安全手段，保证系统的完整性和机密性。应能提供有效的容灾、容错等保障机制，对雷击、火灾、盗窃等意外问题有良好的预防和恢复措施。

按照上述指导思想及设计原则，华北地质资料数据中心的总体框架设计采用4层结构：基础设施层、信息资源层、应用支撑层、应用层。另外还需要信息技术标准、安全防护、运维管理所组成的支撑体系予以支撑，保证数据中心运行及地质资料信息服务规范持续开展。数据中心框架设计图见图1。

图1 华北地质资料数据中心框架图

21 基础设施层

主要指数据中心运行的软硬件基础环境，包括机房设施、网络架构、服务器配置、系统软件配置等。机房环境具有防尘、防静电、防雷、防震、防火、恒温等特点，并可实现对视频设备、门禁、配电、温湿度、消防等进行管理和监控，机房供电采用双路电源冗余供电方式，同时采用市电、UPS电双电源并机供电形式，以满足机房设备双电源供电要求。从数据集成管理，满足多层次服务需求及信息安全角度考虑，数据中心网络划分为中心内网、涉密网、局广域网(地调局专网)及外网(互联网服务区)，网络内部按逻辑功能划分为主功能区、核心存储备份区、涉密区、数据交换区、服务发布区5个功能逻辑分区。从信息数据安全角度出发，涉密区以物理隔离方式独立部署，其中主功能区、核心存储备份区及数据交换区部署在中心内网，服务发布区部署在互联网服务区，局广域网区域进行局属单位之间的数据交换，网络架构示意图见图2。数据中心在统一网络管理基础上，采用服务器虚拟化技术、负载均衡技术、统一交换技术(FCoE)及存储备份技术等建立起应用服务器与存储体系及信息安全防护体系。

图2 网络架构示意图

22 信息资源层

信息资源层主要包括数据中心的各类数据、数据库，负责整个数据中心的数据存储和交换，为数据中心提供统一的数据交换平台。中心地质资料数据已达到TB级别，从表现形式划分，包括成果资料、原始资料；从地质专业划分，包括区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质、地球物理、地球化学等；从数据形式划分，包括纸质档案、图文数字化资料、数据库、软件等；从共享方式划分，包括涉密数据、保护数据和公开数据。中心现存馆藏数据库包括华北地区数字地质图空间数据库、同位素地质测年数据库、地质工作程度数据库、区域地球化学数据库、1：20万自然重砂数据库、1：20万重力数据库、航磁数据库、矿产地数据库、专题图件空间数据库、华北平原地下水资源空间数据库等。

在信息资源层实现对中心各种地质数据及数据库进行集成管理，在数据中心内网核心存储备份区建立核心数据库。另外在局广域网及外网建立交换数据库，根据业务及服务需求，通过建立数据更新机制及数据更新同步工具在数据交换区完成从内网到局广域网、外网的数据交换。

23 应用支撑层

应用支撑层构建应用层所需要的各种服务组件及数据交换平台，包括地质资料数据管理、数据交换、元数据管理、数据分析、GIS资源服务发布、GIS空间分析、全文检索等其他业务支撑服务组件。

24 应用层

应用层为数据中心定制开发的应用系统，按照地质资料数据管理及服务需求，在数据中心内网建设中心地质资料数据管理系统实现对馆藏成果地质资料、原始地质资料数据资源的统一管理，在内网建设华北地质资料阅览室系统及借阅系统，实现地质资料内部浏览及借阅业务处理，在外网部署华北地质资料服务平台作为华北地质资料对外服务一站式窗口，在互联网上面向社会提供地质资料目录查询、地质资料全文服务、空间地质数据服务。

3 采用的关键技术

31 云计算技术

云计算就是IT整体资源的“按需分配”与服务交付。由于数据中心的集中化、整合特性，传统的烟囱式系统建设方式会导致资源难以共享、利用率低、标准程度差，建设和扩容成本难以控制。云计算技术的出现，可以云化数据中心需要承载的IT系统。云计算系统具有低成本、大规模特点，以低成本运算单元取代传统大型IT系统设备，降低IT系统的建设和扩容成本，同时通过软件技术实现大量低成本IT硬件单元协同工作，保证高可靠性。云计算系统具有平滑扩展能力，具备高度的扩展性和d性，可以方便、快速地增加或减少资源。云计算系统具有资源共享能力，可提供多种形式的计算、存储、网络能力资源池，可为多种上层应用提供服务，同时实现资源的自动分配与管理。利用云计算技术和模式，数据中心将成为云计算数据中心，形成私有云、公有云或混合云。云计算的IaaS、PaaS和SaaS服务模式成为数据中心业务模式创新的源泉。基于IaaS，数据中心可以升级传统的资源类出租业务，提供d性资源出租，实现按需服务；基于PaaS，数据中心可以在传统增值服务基础上，提供有特色的能力服务；基于SaaS，数据中心可以深化服务内容，进一步提高收益水平，打造差异化竞争能力。

32 服务器虚拟化技术

新一代的数据中心的发展方向是私有云，而私有云以虚拟化技术为核心。所谓服务器虚拟化，指的是通过一台服务器的设置，使其能够同时运行多种 *** 作系统，并且实现其相互之间的独立性。引入服务器虚拟化软件，能够把在物理上唯一的服务器进行逻辑上的划分，使之能够以多个虚拟机的模式运行。服务器虚拟化的信息系统部署模式能够有效提升服务器的利用率，降低信息化成本。计划选择VMware vSphere作为数据中心服务器虚拟化软件，其是业界领先且可靠的虚拟化平台，vSphere 是VMware公司推出一套服务器虚拟化解决方案，目前的最新版本为55。vSphere5主要包含ESX Server、vCenter Server和vSphere Client三部分，其中ESX Server直接部署于物理服务器上，作为基础架构全面虚拟化服务器、存储，虚拟机运行在ESX Server上，vCenter Server能够快速部署虚拟机，监控物理服务器和虚拟机的性能。vSpher Client用于管理配置ESX Server，对VMware虚拟化环境进行集中管理。

33 数据交换平台

数据交换平台是数据中心数据与其他应用系统沟通的桥梁，是进行数据交换的基础。数据交换平台负责从各个业务系统或数据库中采集数据，对数据进行整合，按照数据标准规范，形成核心数据库，并提供其他应用系统使用。数据交换平台功能由支撑功能与应用功能组成，支撑功能是数据交换平台的基础，主要由数据采集、元数据管理、数据交换服务总线、平台监控机安全管理子功能组成；应用功能主要为具体业务系统服务，应用系统通过数据交换服务总线，以数据交换服务的形式为各个应用系统提供数据共享服务。

4 结语

本文提出了华北大区地质资料数据中心的设计方案，主要阐述了数据中心的框架设计，介绍了框架中基础设施层、信息资源层、应用支撑层、应用层的建设内容，以及各层之间的协作关系，并对建设采用的关键技术进行了介绍。地质资料数据中心的建设，将有效提高华北大区地质数据资源的积累速度，并大幅度提升地质资料的利用率，改善地质资料服务环境，全面推进地质资料的现代化管理和社会化服务工作。另外随着IT技术发展，如绿色数据中心技术及大数据技术等的快速发展，还可以从数据中心能耗降低、数据整理挖掘等方面对方案进行进一步的优化。

参考文献

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[3]黄河清，严正伟国土资源数据中心服务器网络存储虚拟化解决方案[J]国土资源信息化，2013(3)：47～52

（一）数据处理环境

由于AGEIS系统的数据源格式不一致，原则上使用各自的软件平台进行前端数据处理，如GeoMDIS2000、MapGIS65、ArcGIS83等，并将空间数据转换为ArcGIS的Cov67erage、Shape格式。

（1）GeoMDIS

GeoMDIS是中国地质调查局开发研制的，主要用于区域地球化学数据管理、处理、分析、成图，鉴于该软件对于地球化学数据的处理、分析的优势，农业地质环境调查项目之区域地球化学调查数据主要利用GeoMDIS进行地球化学元素的全量、有效态、有机质等数据网格化及地球化学等值线图的前期成图工作。

（2）MapGIS

MapGIS是国内应用最广泛的国产地理信息平台之一，在投影转换、格式转换、图形编辑、打印输出等方面具有方便、灵活等优势。在农业地质环境信息系统的数据库建设过程中空间图形库和属性库建立，以及数据的投影转换、数据格式转换都是在MapGIS平台之下完成。此外，利用MapGIS提供的函数库在统计、制图、属性挂接等方面进行二次开发，大大提高了工作质量和效率。

（3）ArcGIS83

ArcGIS是目前全球最先进的地理信息系统平台软件之一，不仅易学易用，而且功能强大，具有地图生产、高级特征建构工具、动态投影、将矢量和栅格数据存储在数据库管理系统中等强大的空间数据处理和分析功能，能满足本系统所有的数据处理要求。农业地质环境数据库空间数据均转换为ArcGIS的Coverage、ShapeFiles格式，利用ArcToolBox工具进行数据格式转换，最终以GeoDatabase（简称GDB）数据模型存储，并能实现多用户对数据库数据的并发更新。

（二）系统开发环境

集成开发工具（DevelopTools）采用VisualBasic60，三维组件的开发选用VisualStudionet平台，二维功能的开发包（DevelopKit）采用MapObject22（缩写MO22）组件。ESRI公司开发的MapObjects产品体系由嵌入的地图组件组成，能够创建强大的客户端和桌面应用程序，是目前集成地理信息系统开发的主流工具之一。

1VisualBasic60简介

1991年，微软公司开发出新产品VisualBasic，采用事件驱动，QuickBasic的语法和可视化的IDE。从VisualBasic50版本开始就支持用户开发自己的ActiveX控件，进程内的COMDLL组件，进程外的COMEXE组件，以及在浏览器中运行的ActiveX文档。Vis67ualBasic发展到60版本，在数据访问方面有了很大的改进，新的ADO组件让对大量数据快速访问成为可能。VisualBasic可借助COM/COM强大的功能，开发具有N层结构的分布式应用程序（陈惟斌等，2001）。

总之，VisualBasic可视化、部件编程、面向对象编程、事件驱动的特点使VB具有了相当完善的功能，并可节省程序开发时间，另外建立在类的基础上的，其通过类的封装而使源程序更加便于维护。

2VisualStudionet简介

VisualStudionet是微软公司提供的一套完整的开发工具，用于生成ASPWeb应用程序、XMLWebServices、桌面应用程序和移动应用程序。VisualBasicnet、VisualCnet、VisualC＃net和VisualJ＃net全都使用相同的集成开发环境（IDE），该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。

VisualStudionet使开发人员能够快速创建下一代面向任何设备并与任何平台集成的Internet应用程序。通过现代化的、功能丰富的开发环境，VisualStudionet向开发人员提供了用于在 *** 作系统之间和语言之间集成解决方案的工具。利用VisualStudionet，开发人员可将现有的业务逻辑方便地转换为可重复使用的XMLWeb服务、封装进程并使它们能够用于任何平台上的应用程序。开发人员可方便地包含任意数量的、可被编录并可用于许多独立的通用描述、发现和集成（UDDI）目录的XMLWeb服务，并为应用程序提供强大的服务和业务逻辑基础。

3MapObjects简介

（1）MapObjects的结构

MapObjects是建立在微软的对象链接和嵌入（OLE）20基础之上的。OLE是当今得到最广泛支持的面向对象的软件集成技术。用户像用砖块盖房子一样利用OLE组件开发和集成Windows应用。

MapObjects是一个提供制图与GIS功能的OLE控件，它包含了超过45个可编程OLE对象。MapObjects地图控件可以直接插入到许多标准开发环境的工具集中，可以通过属性页 *** 纵地图。这些属性页是在诸如VB之类的开发环境中建立的，或者通过其他程序化相关对象来控制地图。这些对象为应用开发人员提供了有力的制图与GIS功能支持。

（2）MapObjects的特点

1）广泛的数据格式支持。支持ArcInfoCoverage、ESRIShapeFiles、ArcSDE图层；支持AutoCAD13、14和AutoCAD2000的DXF、DWG格式数据；支持矢量产品格式（VPF）数据；支持大量的栅格图像格式；支持影像目录（ImageCatalog）管理。

2）支持ODBC和ADO访问数据库表格数据源。

3）支持扩展的图形数据及 *** 作。

4）支持投影。一个Shape文件、ArcInfoCoverage或SDELayer作为一个MapLayer被添加到MapObjects中的时候，一些有关它们如何被投影的详细信息也会被保存下来。对于ESRIShapeFiles和ArcInfoCoverage来说，这个信息被保存在磁盘上的一个投影文件（prj）里。对于SDELayers来说，这个信息被保存在层定义表里面。ShapeFiles使用的投影文件仅仅是可被MapObjects进行写 *** 作的投影元数据的格式，而Coverages所使用的投影文件必须由ArcInfo产生（韩鹏，2004）。

5）增强的GPS功能。MapObjects支持对点、线和多边形目标对象的追踪。

6）空间分析功能。

7）支持数据库版本管理。MapObjects2x支持ArcSDE83的版本管理，允许根据许可权限，连接到ArcSDE空间数据库版本树中的任一指定版本。

（3）MapObjects的基本组成

MapObjects由一个名为MapContro的ActiveX控件和46个功能对象组成（韩鹏，2004）（图3-3）。其中MapControl中包括15个消息、24个方法和40个属性设置函数，而这46个对象按功能可为六大类，主要如下。

图3-3MapObjects组成图

1）数据访问对象：存取地图数据库的一组对象。提供了对Arc/Info、ArcSDE、Arc67View的Shape等空间图形数据和多种图像数据的访问支持，借助空间数据库访问对象，用户程序可成为客户端的空间数据浏览器。并提供了外部数据库连接访问对象，如Dbase、ODBC等；

2）地图显示对象：用来显示电子地图和符号化地图要素的一组对象，包括定义了控件视图窗口的消息响应函数（如各类鼠标事件，利用该类对象可以实现热区查询、坐标显示等软件功能）和当前图层、前景颜色、背景颜色、滚动条、鼠标指针等属性，并定义了空间数据对象的符号、线型、颜色、标注的字体、尺寸等属性，使得空间数据对象能以规定的属性在控件视图窗口显示出来；

3）几何对象：提供了点、线、面3类表示图层要素互 *** 作的空间数据对象；

4）投影对象：为地图或图层定义坐标系统和进行投影变换的一组对象；

5）地址匹配对象：提供了对地址的模糊查找、图形定位、地址匹配等功能；

6）实用对象：包括一个特殊的字符串对象Strings。

（三）系统测试与运行环境

1C/S端硬件环境

客户端推荐配置：PⅢ450以上的CPU，内存128M、硬盘10G以上。

服务器端推荐配置：PⅣ18G以上的CPU，内存512M、硬盘80G以上。

2软件环境

（1） *** 作系统

服务器端推荐使用Windows2000Server；客户器端推荐使用Windows2000或WindowsXP。

（2）数据库平台

AGEIS系统采用ArcSDE与SQLServer2000共同管理数据的模式。

1）SQLServer2000

关系数据库平台——SQLServer2000具有从小的部门网络到企业级网络的可伸缩性，采用客户机/服务器体系结构，满足系统数据存储、安全性以及功能性能的可扩展性等优点，是当前应用最广泛的数据库平台，与VB开发工具有很强的耦合性，是最适合的数据库平台。

SQLServer虽然没有扩展对空间数据类型的支持。但是它的二进制类型，即所谓的Image字段，可以完全管理复杂的二进制数据流。在GIS应用中，都需要这些二进制流来表达复杂的空间矢量要素及非空间数据。实践证明，SQLServer的二进制类型同其他企业级RDBMS一样，具有稳健、灵活和高效的优点。

SQLServer具有技术完整性、灵活性和开放性特点。对数据的查询、分类、汇总是直接进行的，提供了其他方式所无法比拟的查询效率。

2）ArcSDE83

ArcSDE（空间数据库引擎）是ESRI公司针对空间数据的存储问题推出的一套空间数据库管理软件。通过ArcSDE，用户可以将多种数据产品存储于商用数据库系统中，并获得高效的管理和检索服务。

ArcSDE作为空间数据的引擎，充当了客户端和服务器端的中间件，可以屏蔽不同 *** 作系统和数据库系统的差异，使面向特定领域（如空间数据管理及应用）所需的技术得以实现，供不同的客户端高效地共享和互 *** 作。

地质信息管理和地学信息系统所涉及的内容包括地学数据库、地理信息系统和多媒体的应用、地学模拟、计算机辅助矿产勘查评价、矿产资源评价、钻孔编录、信息系统、国际互联网在地学中的应用、地学文献和图书馆问题等。

1）数据的集成与综合

对多源地学信息进行综合分析解释是目前地学研究发展的重点。人们经过近30年的努力，现已建立了各种地学数据库和信息系统。但由于这些数据库是由不同用户、为不同目的、在不同时间建立的，因此在数据的内容、质量、所采用的标准和数据格式等方面都存在着差异。如何利用这些现有的数据资源，对多源地学信息进行综合分析已成为目前必须解决的问题。

2）多媒体与网络

多媒体系统是把正文、图形、图像、视频和语言等五种传播信息的媒体综合运用在一个系统中。由系统对这些媒体的信号进行综合处理和传输，是当前计算机工业的热点之一。在地学领域，由于研究对象本身的复杂性，使得这个领域中虽然定量研究的程度不断提高，但定性分析仍占主导地位。因此，有必要用多种技术手段对所获取的信息进行对比、分析，并用以推断未知。因此，在地学领域内，多媒体技术在信息表达、成果展示和辅助教学等方面都有着广阔的发展前景。从90年代开始不少发达国家已将多媒体技术用于地学研究。

计算机网络是计算机技术与通讯技术相结合的产物。国际互联网INTERNET已成为国际重大地学研究项目如1989年开始的全球变化研究等和许多国家地质调查机构发布信息的主要途径。美国地质调查局于1993年6月在INTERNET上开通了它的>

3）地质统计学

地质统计学方法以空间数字信息为处理对象。它萌芽于20世纪40年代，发展于60～70年代，而完善于80～90年代。传统的统计学不考虑观测点的空间关系，而地质学研究的恰恰是各种观测点的空间关系。为此，地质统计学发展了变差函数、体积－方差关系和克里格法等自己的基本工具。80～90年代，地质统计学迅速从单变量领域进入多变量领域。

现代地质统计学最重要的组成部分包括DGKrige创立的克里格法，De Wijs提出的体积－方差关系，GMatheron建立的地质统计学理论，DMyers在多元统计学方面的重大贡献，以及AGJournel对非线性地质统计学的实用性研究等。80年代，地质统计学方法被广泛计算机化。我国推出的KPX矿产普查评价系统包含有完善的地质统计学软件（李裕伟，1998）。

北斗卫星定位与通讯技术正逐步应用于我国地质调查领域，针对在高海拔区、无人区、森林覆盖区或手机信号盲区从事野外地质工作而言，采用北斗卫星技术可使野外一线工作模式发生变革，尤其体现在应急救援、安全保障、态势管理和信息推送等方面，但由于北斗一号卫星位于赤道面上空，受地球表面弯曲、山体或障碍物遮挡等因素制约而导致通讯报文的收发存在盲区，因此，建立北斗卫星至地球表面任意点间的视域方程可为盲区圈定或卫星捕获提供解算依据。

一、“北斗一号”卫星通讯盲区形成的原因

“北斗一号”地球同步卫星位于赤道面静止轨道，由东星（140°E 、1和2 波束）、西星（80°E、3和4波束）和一颗在轨备份星（11050°E、5和6波束）组成，具备有源定位、报文通信和授时服务功能，其水平定位精度通常为100m（经标校可达20m），短报文单次传输可达77个字节，卫星距地高度约为35766922m，如图7-28所示。

图7-28 北斗一号卫星运行轨道示意图

由于北斗一号卫星位于赤道面静止轨道上空，受地球表面弯曲、山体或建筑物遮挡等因素制约而导致通讯报文的收发存在盲区（图7-29、图7-30），为获取最佳信号强度需使接收设备处于视域窗口范围内并按一定的倾角和方位直对卫星方向，在常规作业中均采取实地目估的方式对接收设备进行人为调整，致使视域范围无法预知、卫星位置难以确定、天线摆放随机性大。基于此因，推导地球同步卫星视域方程可为“北斗一号”的广泛应用提供解算手段和量化依据。

图7-29 地球弯曲对视域的影响

图7-30 山体遮挡对视域的影响

二、“北斗一号”卫星视域方程的建立

为便于推算视域方程，椭球参照系选用W GS84系统，相关常量的取值、视域参数的几何意义、辅助变量的厘定如图7-31所示。

椭球长半轴a＝6378137m；椭球短半轴b=63567523142451793m:G为万有引力常数；m为地球同步卫星质量；M为地球质量；地球自转周期 T=2 h356min4s；圆周率π＝31415926535897932；第一宇宙速度v=79km/s：卫星s距地高度为H；卫星s的经度为ω；地面任意点p的海拔高度为h; p点经度为λ；p点纬度为φ；p点至卫星s的视域仰角为β；p点至卫星s的方位角为α。

选定xoy平面为赤道面，x轴指向起始经度；z轴与旋转椭球体自转轴保持一致；e点为p点沿法线方向投影至椭球切平面处的交点；g点为过p点的法线向量与赤道面的交点；r为e点至原点o的距离；过p点的法截面与切平面的交线为ef；过p点且平行于切平面与os相交与q点；t 为切平面与过p点的子午面交汇处。为便于建立统一的数学模型，暂将大地水准面用椭球体切平面代替，两者差异（垂线偏差）对视域参数的计算结果影响不大。

图7-31 参考椭球与视域参数几何关系图

为便于排版，中间推导过程省略，直接给出计算公式：

1）地面点到卫星的视域仰角β（若h=0，则纬圈81°1 6'0172 6＂以上均为绝对盲区） ，其中：

基于3S技术的野外地质调查工作管理与服务关键技术研究及应用示范

当β≤0 时视为绝对盲区：当β＞0 时，若地面点与卫星连线之间有障碍物遮挡，该点便视为盲点。

2）地面点到卫星的距离s

基于3S技术的野外地质调查工作管理与服务关键技术研究及应用示范

3）地面点到卫星的真北方位角α（±由λ－ω的正负号决定）

基于3S技术的野外地质调查工作管理与服务关键技术研究及应用示范

式中±当λ－ω＞0时取正，否则取负。

三、“北斗一号”卫星视域方程解算与接口函数

为便于采用上述公式对地面任意点进行视域解算或盲区分析，特提供C＃语言编写的函数源代码，运行结果以XM L格式返回。

XElementSynchronousSatellite（

double longitude,/指定点的经度（弧度制）

double latitude,/指定点的纬度（弧度制）

double elevation,/指定点的海拔高度（米制）

double a,/长半轴可取W GS84:6378137 m

double b,/短半轴可取W GS84:63567523142451793m

double satellitelongitude,/卫星经度（弧度制）

double height）/卫/星距地高度，可取35766922 m

{double r=1/M athSqrt（M athPow（M athCos（latitude）/a,2）+M athPow（M athSin（latitude）/b,2））;

double sin _get_1=M athSqrt（1+M athPow（b/a,4）/M athPow（M athTan（latitude）,2）;//正弦函数的倒数

doubleeg=doubleIsInfinity（sin_egt_1）？a:rM athSin（latitude）sin_egt_1;/当地面点位于赤道线时

doubleog=doubleIsInfi itny（sin_egt_1）0:rM athCos（latitude+M athAtan2（M athPow（b/a,2）,M athTan（latitude））sin_egt_l;

double et=egMathTan（latitude）MathPow（a/b,2）;

doublegt=eg/M athSin（M athAtan2（MathPow（b/a,2）,M athTan（latitude））;

doublogs=MathSqr（MahtPow（og,2）+M athPow（a+height,2）-2og（a+height）M athCos（longitude-satellitelongitude）;

double angle_pgs=M athAcos（r（a+height）M athCos（latitude）M athCos（longitude-satellitelongitude）-rogM athCos（latitude）-og（a+height）M athCos（longitude-satellitelongitude）+ogog）/MatbSqrt（M athPow（a+height,2）+ogog-2og（a+height）M athCos（longitude-satellitelongitude）（r r+og og-2 rog MathCos（latitude））））;

double ps=M athSqrt（M athPow（eg+elevation,）＋2gsgs-2gs（eg+elevation）M athCos（angle_pgs））;//p点到卫星的距离，返回米制

double delta=MathAsin（eg+elevation）＊MahtSin（angle_pgs）/ps）;

double beta=M athPI/2-angle_pgs-delta;//p点到卫星的仰角，返回弧度制

doubleangle_ogs=MathAcos（ogog+gsgs-M athPow（a+height,2）/）（2oggs）;）

if（doubleIsNaN（angle_ogs）angle_ogs=M athPI;/当/卫星、地面点、地心、旋转轴在同一平面时

double alpha=M athPI+M athSign（longitude-satel tellongiitude）M athAtan2（gtMathTan（M athPI-angle_ogs）,et）;//p点到卫星的方位角，返回弧度制

feilds=new XElemen（t”beta”，beta180/MathPI）;s eallitetAdd（fields）;

XElement satellite=new XElemen（t〝satellite〞）;

XElementfields=new XElemen（t〝alpha〞，alpha180/M athPI;）satelliteAdd（fields）;

fields=new XElemen（t”distance”，ps）;satelliteAdd（fields;）

returnsatellite;）

中国地质调查局西安地质调查中心服务器提供了该函数REST模式调用接口，地址为：>

典型地域视域参数计算见表7-3。

表7-3 典型地域视域参数计算表

四、视域方程的应用与结论

通过在不具备常规通信（手机、对讲机、卫星电话等）条件的区域（如：无人区、高山峡谷、森林覆盖区等）对北斗一号卫星手持终端设备进行实地测试并针对西安地质调查中心承担的区域地质调查、矿产远景调查和地质灾害详查、区域物化探扫面等野外项目进行多次示范，结果表明北斗一号卫星导航与通信能否在野外地质工作人员之间、野外人员与项目组驻地之间、野外人员与管理机构之间建立起“星级”服务通道取决于卫星终端设备是否处于视域范围之内。

事实上，北斗一号卫星在地球表面形成的通讯视域窗口是东星、西星和备份星视域空间的合集（图7-32）。若设海拔高度等于零，经视域仰角公式计算得出每颗卫星沿赤道线在地表的视域跨度约为162°35'28＂，还可得知受地球曲率影响使得纬度±81°16'016＂、西经°17 '4395＂和东经221°17'439＂5 围范以外的区域均为绝对盲区。

图732 北斗一号卫星视域窗口

经实地验证，北斗一号卫星通讯盲区在山地和丘陵地貌单元中普遍存在。很显然，星下盲区的圈定仅通过野外测试或目估是无济于事的，推荐的做法是编制相应的计算机软件，利用视域方程对目标区域内DEM（数字高程模型）逐点计算其仰角，然后判断该点与卫星连线之间所有像素的海拔高度是否低于该仰角视线，从而确定该点是否为盲点。由此可见，视域方程数学模型的建立为解决此类问题提供了理论依据和实现手段。

利用视域方程，现已完成秦岭局部地区（东星）盲区分布图的圈定工作，如图7-33所示。

图7-33 秦岭局部地区盲区分布图

李英康 张铁奎 米胜信 戴葳葳 彭秋月

（国土资源实物地质资料中心）

摘要 本文通过对实物地质资料服务方式、服务内容、服务对象和应用范围的调查，分析了实物地质资料的服务现状。针对当前实物地质资料服务面临的“管理体制不顺、资金投入不够、组织机构不健全、人才队伍不配套、服务设施落后”等问题，浅析了实物地质资料服务体系的建设框架。

关键词 实物资料；服务体系；建设框架

一、前言

为全面贯彻落实《国务院关于加强地质工作的决定》的精神，建立健全地质资料信息共享和社会化服务体系，提高地质资料社会化服务水平，开展实物地质资料服务体系建设研究工作是十分必要的。

实物地质资料的服务体系是一种对实物地质资料实行规范化、系统化社会服务的工作体系。它包含组织管理机构、人员、管理服务的办法、法规、技术标准、工作制度，还包括服务方式、途径、服务系统、运行机制和保障措施，以及服务组织机构、客户服务系统的运行管理规范与服务过程的质量评价。建设实物地质资料服务体系的目的是为全国实物地质资料的社会化服务提供技术支撑和保障措施。

实物地质资料服务体系的研究工作刚刚起步，面临的首要问题是先弄清楚实现实物地质资料社会化服务，要做哪些基础性的工作？为此，我们针对实物地质资料的服务方式、服务内容、不同服务对象的需求，进行了调研和考察工作，初步了解了现存实物地质资料保管单位的服务现状和存在的问题。基于实物地质资料的服务方式，进行了实物地质资料服务体系建设的需求分析，从服务组织结构、服务管理标准化、服务数据标准化、服务网络系统建设、服务设施建设、服务设备配备、人员与机构设置和服务产品开发8个方面，探讨了实物地质资料服务体系建设框架方面的问题。

二、服务需求分析

作者在以往对全国地质资料管理部门和相关地勘单位发放“实物地质资料管理与社会化服务需求调查问卷”的基础上，通过统计分析，得出以下结论：

1提供目录查询服务是服务的主要方式

在实物地质资料服务方式方面，多数调查者认为应在三个方面提供服务，分别是目录查询服务，馆际信息交流服务，实物观察、取样和测试服务。

首先，提供目录查询服务。希望全国各级实物地质资料保管机构、单位，尽快地提供实物地质资料目录查询服务。

其二，加强馆际信息交流。在全国实物地质资料服务网络系统未建立起来之际，为了方便全国各地用户查询实物地质资料，实物地质资料馆藏机构应加强馆际间、单位间的信息交流工作，以便就地就近查询实物地质资料信息。

其三，提供实物资料的观察、取样和测试服务。就目前的情况而言，多数实物地质资料管理机构，特别是基层地勘保管单位，缺少实物观察、测试的场地、设施和设备，以及相关的管理规定。所以，在近期内难于开展广泛的实物资料观察、取样和测试服务。

2以矿产资源评价和区域地质调查产生的实物地质资料为主要服务内容

在实物地质资料服务内容方面，多数用户需要获取在矿产资源评价和区域地质调查中所产生的实物地质资料。实物的主要类型是岩矿心、岩矿石标本及矿石光片、岩石薄片。这与目前各级实物地质资料馆藏机构保存的实物地质资料主体情况基本一致。

此外，还需要实物地质资料的综合分析研究成果，就目前实物地质资料管理状况来看，因缺少这方面的研究工作，很难在短时间内提供服务。

3不同用户需求不同类型的实物地质资料

在用户方面，主要是从事矿产资源勘查、评价、开发和区域地质调查、地下水勘察工作的地矿勘查企业与开发商、科研单位和政府管理部门。

政府管理部门不但需要实物地质资料生产种类与数量、保管状态、利用情况方面的统计信息，也需要管理、服务中存在的问题和遇到困难方面的信息，以便政府管理部门通过对全国实物地质资料管理服务信息的分析，进行宏观预测，制订规划与政策，解决存在的问题，提高管理水平。

科研单位需要地学前沿、热点问题（地球动力学、新成矿理论、环境评价、灾害预警、科学钻探、新能源）方面的实物地质资料。

矿产资源开发企业、开发商需要能够反映能源矿产规模、储量、品位方面的实物地质资料和矿区勘探情况的综合研究成果，确定矿产资源开发目标。

高等院校需要能够反映特殊地质现象、具备教学范例、普及地学知识方面的基础地质实物地质资料，以提高教学水平。

地质矿产勘查单位需要矿产资源评价和区域地质调查工作产生的实物地质资料，类型包括岩矿心和岩矿石标本及矿石光片、岩石薄片等。通过已有的实物地质资料分析、测试，降低勘探成本。

三、服务体系建设框架

为解决当前实物地质资料管理服务工作面临的“管理体制不顺、资金投入不够、组织机构不健全、人才队伍不配套、服务设施落后”等不能满足国家经济建设需求的问题。

首先，实物地质资料服务体系必须建立在配套法规的基础上，通过理顺管理体制，使服务管理机构遵章守则、规范服务，才能改变目前无章可循、职责不明、标准不一、基础设施落后、人才缺乏的现状。

第二，通过依法进行监督管理，建立符合社会化运行的新机制，强化社会化服务准入制，更好的兑现服务。

第三，运用现代技术，提升管理服务水平，减少办事环节、手续，依靠网络技术提供在线目录服务。

第四，整合社会资源，加强各行业部门的交流合作、优势互补，共同构建实物地质资料社会化服务平台。

1体系的构成

向社会提供服务的实物地质资料，包括国家出资的公益性和商业性地质工作完成后提交给国家的实物地质资料，实物地质资料的公益性社会化服务是指政府组织各级馆藏机构，为社会提供不以盈利为目的的服务。

实物地质资料服务体系建设是一个系统工程，它由一系列子体系构成，包括服务组织、管理制度、技术标准、库藏资料、服务产品、服务机构、服务系统及支撑服务的人员队伍、设施设备等子体系构成。

2工作内容

现阶段实物地质资料主要分管在不同行业的地勘单位或项目及个人手中，其保管环境落后，管理办法、制度、规程不规范和不统一，缺少必备的管理服务设备、设施和人才队伍，很难提供服务利用，其解决办法是通过建立实物地质资料服务体系，使实物地质资料的服务和服务管理过程规范化、制度化，让管理机构有法可依，依法监管，服务机构有章可寻，照章办事。

实物地质资料服务体系建立的主要工作内容如下：

1）制定编写技术规定、 *** 作规程、管理办法、保障措施。

2）研究实物地质资料的信息采集、信息加工、信息存储、信息传送和质量控制的方法。

3）开展实物地质资料服务信息数据库和管理服务系统研究，开发实物地质资料服务信息网络系统。

4）开展实物地质资料的整理、建档、著录，建立实物地质调查资料信息服务基础数据源。

5）建立实物地质资料管理服务体系的组织结构，包括管理机构与服务机构、管理细则与规范原则（统一配备服务软件、统一标准规范、统一管理服务办法）、服务方式与服务队伍、服务措施与保障措施、服务网络与共建规定、服务设施与服务设备。

6）明确实物地质资料馆藏机构的设置、职责，完善国家馆、省（大区）馆、行业馆、单位库网的建设。

7）研究中国地质构造、成矿规律与特征，建立实物地质资料库藏体系，挑选、收集入库重要的实物地质资料。

3子体系建设

为了加快实物地质资料服务的步伐，围绕实物资料查询、取样、观察、测试等服务方式，开展服务技术标准化、服务数据源、服务系统、服务设施建设、服务设备配备、人才队伍和建立服务组织等方面的研究工作，才能完成实物地质资料服务支撑体系的建设。

（1）服务组织管理

服务组织体系包括中央级和地方级服务体系。中央级包括中央政府地质资料职能管理部门、国土资源部委托的地质资料保管单位和有关地质资料生产与服务单位。

国土资源部负责全国地质资料，包括实物地质资料的汇交管理工作，负责保护和提供利用的监督管理工作。

中国地质调查局为全国地质资料馆及国土资源实物地质资料中心的主管单位，负责地质调查资料的接收、保管和服务工作，接受国土资源部的指导和监督。

中国地质调查局所属全国地质资料馆、国土资源实物地质资料中心，天津、沈阳、南京、宜昌、成都、西安地质调查资料馆承担全国地质资料和区域地质调查资料的接收、保管和服务工作。油气、核工业、有色冶金等地质资料保管机构受国土资源部委托，承担本行业的地质资料接收、保管和服务工作。这些单位总体构成了中央级地质资料保管和服务的组织体系。

地方级服务组织体系包括省（自治区、直辖市）级人民政府地质资料职能管理部门和委托的地质资料保管单位及有关地质资料生产和服务单位。

地质资料管理制度的发布分为5个层次：国务院、国土资源部、中国地质调查局、国土资源部委托的其他地质行业管理机构及中国地质调查局发展研究中心和中国地质调查局所属6个大区中心。

（2）服务管理标准化

主要工作内容是编制与实物地质资料服务有关的技术规范、 *** 作规程和规章制度。

出库：编制出库暂行管理办法，以及用户信息登记表、出库申请审批单、样品出库单、资料借阅单等。

取样：编制取样暂行管理办法，加工处理技术规范（切割、钻柱、磨片）、取样设备 *** 作规程、加工处理收费暂行办法，加工设备登记表、加工处理通知单、加工质量验收单等。

观察：编制观察设备（显微镜）使用登记表、设备使用收费暂行办法、观察记录描述表。

测试：确定不同级别馆藏机构配备的实验室规模、测试鉴定项目范围，编制鉴定测试技术规范，仪器设备配置的技术指标，测试鉴定仪器 *** 作规程，残渣处理规定等。

（3）服务数据标准化

为在网上、电子阅览室向用户提供服务和实现馆际信息交流，需要进行与实物目录、属性信息有关的数据库文件格式（数据流分析、数据字典、数据库结构设计），数据采集著录标准研究，开展数据库与数据库管理系统建设（信息加工、数据存储、质量控制方法、运行环境等）。

（4）服务网络共享平台

建立以实物地质资料服务信息、属性信息为数据资源的数据交换、数据更新、数据共享服务运行体系，包括信息网络建设、数据库建设、数据中心建设、业务管理信息系统、综合事务管理系统、信息服务系统建设等几个方面（表1）。

表1 实物地质资料服务运行体系表

信息服务系统包括信息网站建设，以及其他信息发布查询系统等综合事务信息系统办公自动化、政策法规、执法监察、信访、人事教育、党建、财务、档案、外事、交流信息管理。业务管理信息系统包括全国实物地质资料库网、机构信息管理，数据信息、服务信息管理，服务管理业务统计分析，电子阅览室。数据库包括实物地质资料服务信息、属性信息存储。数据中心包括国家、省（大区）行业、地勘单位数据存储、交换体系。软件平台包括 *** 作系统、各类服务平台、基础数据库管理平台。硬件、信息网络包括服务器等硬件设施；局域网、广域网等。信息服务系统以实物地质资料数据库和相关信息为基础，以内外网为主要传播介质，以信息发布、信息查询、多媒体演示等信息服务为内容，通过信息网站、触摸屏、电子大屏幕等形式，向内部和社会提供信息服务。

在实物地质资料服务门户网站上，建立信息发布、信息查询、决策支持等信息服务系统。

整个服务系统上连国土资源部、中国地质调查局，下连省（大区）、行业实物地质资料服务部门，省（大区）、行业服务部门下连基层地勘单位实物地质资料保管部门，构成先进、完整、安全、高速、大容量的实物地质资料信息交换、服务网络系统，向管理部门和社会提供内容丰富、实时快捷的信息服务。

国家、省（大区）、行业馆藏机构分别建立各自的局域网网站和服务信息网站，下属实物保管单位作为上级局域网成员，不单独在互联网上建站，其实物地质资料数据信息按要求提交到上级网络管理中心，由上级网站统一发布，减少维护工作量和运行成本。

（5）服务设施建设

为保证未来10～20年有效的保存、利用实物地质资料，需要进行实物地质资料服务设施建设，包括实物保管库房（金属架、岩心箱），整理区、检测区（工作台、设备架），实验室。

库房容量：按存放岩心长度计算，国家库40×104～50×104m，省（大区）、行业库容量5×104～20×104m，基层单位容量05×104～1×104m，主要包括实物库、文本资料库、电子文档库等。

整理区面积：国家库1500m2，省（大区）、行业库1000m2，基层单位300m2，用于建立实物资料临时存放、资料整理、取样、岩心扫描工作区。

观察检测区面积：国家库200m2，省（大区）、行业库200m2，基层单位80m2，用于实物观察、检测工作区。

实验测试区面积：国家库3000m2，省（大区）、行业库2000m2，用于建立样品实验、测试工作区。

服务区面积：国家库1500m2，省（大区）、行业库1000m2，用于建立资料查询、阅览、扫描、照相、复印、电子阅览、接待、会议、休息室和网络控制机房、数据处理中心、配线间。

服务设施建设需要投入大量的人力、物力，如果某些省（直辖市、自治区）存在实物地质资料相对较少、严重缺少管理人才、资金投入确实困难等问题，可以考虑以几个相邻省（直辖市、自治区）联合建立大区实物地质资料馆藏机构的方式解决。

（6）服务设备配置

服务设备包括库房管理设备、取样设备、数字化设备、办公设备、网站设备、鉴定测试设备等。

管理设备包括电子拣拾机、堆垛机、插车、液压托盘车、温湿度控制设备、监控预警设备等。

取样设备包括剖切机、钻柱机、磨片机、碎样机、切片机等。

数字化设备包括数字化仪、扫描仪、岩心图像扫描、绘图仪。

办公设备包括计算机、电子触摸一体机、打印机、复印机、传真机、彩色激光打印机、卡片条形码打印机等。

网站设备包括服务器、交换机、路由器、UPS电源、机柜、防火墙等，以及系统运行环境、安全防护软件系统。

鉴定测试设备包括：①X荧光光谱仪，可承担各种材料定性定量分析，固体、粉末、液体均可，分析元素范围宽从元素周期表第6 号元素6C、8O、9F—92U共86 种，几乎涵盖了所有常见元素；②Niolet 710 红外光谱仪，根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断有机化合物的功能团及结构特征，测定有机化合物结构；③电子探针，可承担矿物成分分析，无机元素分析，图像分析（微小物体的微观形貌），元素分布状态，元素分析范围为5B—92U；④X射线衍射仪，可承担定性物相分析、定量物相分析、晶脆参数精密测定、结晶度分析、精粒尺寸和晶格畸变测定；⑤核磁共振波谱仪，可研究有机化合物结构，推断出物质的分子结构、立体构型等；⑥色谱－质谱联用仪，可承担色谱分离、质谱鉴定，测量分子量及分子式，推断物质结构；⑦XJG-05 金相显微镜，可承担黑色金属材料金相显微组织分析；⑧其他小型常规测试分析设备。

（7）人员与机构设置

服务机构与人才队伍建设是做好实物地质资料社会化服务的根本保障。国家级、省（大区）、行业级实物地质资料服务的内设机构和人员配备如下：

1）内设机构，包括：库房管理室，负责库房维护管理、办理进出库业务；样品加工室，负责样品加工处理、库房设备维护、 *** 作；资料管理室，负责资料借阅、管理，电子阅览室；信息服务中心，负责网站、服务系统、数据库维护；综合研究室，负责整理、编录、研究，信息交流；实验室，负责样品测试鉴定、设备维护。

2）人员配备：服务管理、库房维护人员2人；样品加工、设备维护人员4人；整理、编录、综合研究人员4人；资料管理、借阅、电子阅览室人员2人；服务系统、网站、数据库维护人员3人；测试鉴定人员30人；合计45人。

（8）服务产品开发

馆藏机构指南：编制本馆、全国馆藏机构介绍、用户须知、借阅程序、开馆时间、交通位置等。

实物储藏信息：重要实物地质资料（岩矿心、标本、样品、光片、薄片等）的筛选、收集、入库、保管信息。

相关资料：编制实物资料目录、摘要、管理档案、测试鉴定报告、汇总统计报告、成果分析报告，建立数据库。

技术文档：收集、整理、制定与实物地质资料管理、利用有关的政策法规、技术标准、 *** 作规程、管理制度、暂行办法等。

4服务体系成员

1）国家馆服务体系，只包括国土资源实物地质资料中心。

2）中国地质调查局服务体系，包括国土资源实物地质资料中心、天津地质矿产研究所、成都地质矿产研究所、宜昌地质矿产研究所、南京地质矿产研究所、西安地质矿产研究所、沈阳地质矿产研究所。

3）全国地质行业联合共建服务体系，包括国土资源部、冶金、黄金、核工业、建材、有色、油气、院校和中国科学院。

5服务体系建设原则

国务院关于加强地质工作的决定明确指出：“中国地质调查局统一部署、组织实施中央政府负责的基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作，强化相关技术、质量、成果管理和社会化服务。”

实物地质资料服务体系建设将在中国地质调查局“统一领导、统一规划、统一标准、面向社会”的方针指导下，国土资源实物地质资料中心将通过调研和实地考察完成实物地质资料服务的需求分析，并针对实物地质资料在服务方面存在的问题和遇到的困难，提出实物地质资料服务体系建设的方向性、政策性建议，由中国地质调查局及相关单位制定实物地质资料服务体系建设方案，按年度、分阶段、分部门逐步建立一套规范化、系统化的实物地质资料服务程序和服务全程管理措施，满足全国实物地质资料社会化服务的需求。

四、服务体系建设的首要任务

为了全面开展实物地质资料的社会化服务，现阶段的首要任务是在全国范围内，按地质行业（地矿、冶金、有色、建材、化工、黄金、石油、煤炭、矿山、海洋、中科院、院校）开展各自的实物地质资料类型、数量、保存状况的基本情况普查清理工作，编制信息汇总简表、保管库网概略图及实物信息查询目录。

通过这项普查性的准备工作，将有助于了解实物地质资料的管理服务现状，存在的问题，推进实物地质资料管理服务体制、模式（地勘单位保管）的改革。

在借鉴发达国家的管理服务模式（加拿大、澳大利亚）的基础上，建立类似档案管理的国家级、省级实物地质资料馆，实行统一标准、集中管理、面向社会的实物地质资料管理服务模式，建立新形势下的实物地质资料服务体系，提高管理服务水平，才能让重要的实物地质资料服务于国家的经济建设。

1、中国地质调查局天津地质调查中心，中国地质调查局沈阳地质调查中心；

2、中国地质调查局南京地质调查中心，中国地质调查局武汉地质调查中心；

3、中国地质调查局成都地质调查中心，中国地质调查局西安地质调查中心。

地质调查局是根据国家国土资源调查规划，负责统一部署和组织实施国家基础性、公益性、战略性地质和矿产勘查工作，为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料，并向社会提供公益性服务的自然资源部直属的副部级事业单位。

地质调查局是地质调查、科学研究和信息服务机构，是拥有专业化地质调查队伍的事业实体，是国家地质基础信息资料等公益性产品的生产者和提供者。

国家基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作的统一部署和组织实施者，通过地质调查、地学科技创新和地质资料信息服务，为国家经济社会可持续发展提供基础支撑。

扩展资料

开展基础地质数据采集与更新，为经济社会发展提供地质基础支撑。广泛采用新的地球探测技术和数据采集技术，全方位、多角度获取地质信息，开展区域地质、地球物理、地球化学、遥感地质、环境地质和海洋地质调查，不断提高我国基础地质工作程度，填补和更新基础性地质图件。

开展重要矿产资源远景评价和战略性矿产勘查，为全面建设小康社会提供资源基础保障。进一步加强战略性矿产资源前期调查工作，科学评价我国石油天然气等能源资源、重要固体矿产资源潜力，逐步摸清矿产资源家底。

开展全国重要成矿区带矿产资源远景调查以及重要地区、重点矿种的大型、超大型矿床勘查，引导和促进商业性地质勘查工作，不断提高矿产资源保障能力。

开展地质环境与灾害调查评价，为实现人与自然协调发展提供地质环境保障。开展全国地下水资源调查评价，系统查明地下水的数量、质量和变化规律，建立监测网络。

开展重点地区地质灾害调查和区划，建立全国地质灾害监测预报预警系统，提高地质灾害监测预报和应急反应能力。组织实施国家交办的重大工程建设前期地质勘查工作。

参考资料：

百度百科-中国地质调查局天津地质调查中心

参考资料：

百度百科-中国地质调查局沈阳地质调查中心

参考资料：

百度百科-中国地质调查局南京地质调查中心

参考资料：

百度百科-中国地质调查局武汉地质调查中心

参考资料：

百度百科-中国地质调查局成都地质调查中心

参考资料：

中国地质调查局西安地质调查中心-首页

参考资料：

百度百科-中国地质调查局

一、引言

国家实物地质资料管理信息系统，将以国家实物地质资料中心和全国各个省（市、自治区）实物地质资料分支机构的实物地质资料为数据源，通过筛选、收集、储藏，建立能够体现地质科学体系、反映中国地质条件和地质工作成果的实物地质资料数据库和信息服务系统，实现实物地质资料数据管理和服务现代化。

国家实物地质资料管理信息系统通过向社会提供公益性服务、普及地质科学知识，推进地矿工作成果的社会化，从而提高为国家经济建设服务的水平。

国家实物地质资料中心建设的重点：建设现代化的实物储藏库；筛选、收集、珍藏、保管、利用具有重要地质意义和反映地矿工作成果的实物；建立科学、规范的管理服务机构和技术标准体系；建设实物地质资料管理信息系统，实现信息资源共享，向社会提供服务。

实物地质资料数据（属性、图形、文档）是描述地球演化历史及其变化趋势的多学科数据，它涉及地层、岩石、构造、古生物、矿产等专业学科的数据，在空间上和属性上具有相互关联的关系。它们携带的丰富信息在经济建设中起着重要作用。

基于计算机应用技术、Internet网络通信和地理信息系统，建立InternetWeb-GIS数据库共享系统是解决国家实物地质资料管理与服务现代化的理想工具。

GIS系统具有数据输入、数据存储、数据检索、数据更新、综合分析和图形可视化、图件输出的强大功能，通过与Web技术的结合可以集中二者的优点，充分利用数据库的信息资源，提高工作效率，改善工作方式，提高管理与服务水平，正在逐渐成为国与国之间、地区与地区之间、部门与部门之间和桌面与桌面之间互联与资源共享的高效途径。

二、系统的组成

本系统将包含实物地质资料专业属性数据库、地理信息空间数据库、技术规定和方法文档库、实物地质资料管理体系、信息服务技术体系、中心局域网和广域网站系统，以实现如图1所示的功能。在中国地质调查局的领导下，统筹规划、统一标准、互联互通、资源共享、服务社会。

图1 实物地质资料管理信息系统总体功能框图

三、系统的功能

（1）向国家管理机构提供动态的实物地质资料形成、保管、利用现状；

（2）向社会发布公开的、可利用的实物地质资料成果、原始属性数据、图像信息；

（3）向社会介绍全国各个省（市、自治区）实物地质资料管理分支机构保存的实物地质资料状况；

（4）发布实物地质资料的分类、编录、汇交、验收、保存、更新、服务等工作的有关技术标准或规程、规范；

（5）系统维护将根据数据库、文本、网络软件的 *** 作环境，由系统管理人员按照具体的规定进行。主要包括文本数据、表格数据、图形数据的编辑、录入、导出、更新。图层数据利用Arcinfo软件，创建、修改、添加、更新。此外，还包括系统元数据的添加、补充、更新；符号的编辑、更新；权限设置与管理；系统备份、日志和安全管理；数据、图形输出、下载。

四、系统的结构

实物地质资料管理信息系统，通过数据库、服务器、客户端构成网络服务、数据共享系统。

专业属性数据库采用Access、SQL-Server数据库软件开发。空间数据采用ArcInfo软件格式，建立空间数据与属性数据的拓扑关系。各专业子库（典型矿床、地层剖面、岩石、特殊地质现象等），均包括数据输入与编辑、数据处理与分析、数据浏览与输出等功能（图2）。并利用VB60和MapObject控件，建立模块化、单机版的可视化界面，实现属性数据和空间数据的查询、浏览。

图2 专业数据子库结构框图

在数据共享服务方面，服务器端存放数据，通过IMS（Internet Map Server）控件和ArcExplorer空间数据浏览器与网页相连，完成数据的发布。

客户端通过Internet网连接中心的局域网，进行数据、图形的查询、浏览。

通信平台的建设主要考虑局域网的建设，局域网与广域网之间的互联以及网络维护三个方面。

网络信息资源及信息管理服务器平台主要以实物地质资料数据库资源和管理、服务信息建设为主，包括服务器（DatabaseServer，WebServer，E-mailServer）及多台客户机。并配以硬盘阵列、数字化仪、扫描仪、激光/喷墨打印机以及可读写光盘机等。

应用Web数据库可以实现对数据的动态访问和安全控制，使用户在Web 浏览器上方便地检索、浏览、下载数据库的内容，完成网络间的信息查询、数据管理和远程大众用户的数据库信息访问。通过ASP技术实现Web浏览器与数据库的连接（图3、图4）。

五、可视化界面

用户界面由自左向右排列的目录树窗口、图例窗口、图层窗口构成（图5），类似于Windows *** 作系统的资源管理器的平台，采用“鼠标点到底”的方式，实现实物地质资料数据和图件的查询、浏览，属性数据综合查询如图6。

（1）用户单击目录树窗口的图层名称，将在图例窗口、图层窗口添加相应的图层名和图层图像；

（2）单击图层表示符号（点、线、多边形），将显示该图层或图元的属性列表；

图3 广域网与内部局域网互联结构图

图4 实物地质资料管理信息系统原理图

（3）单击属性列表窗中的属性项，将显示与之关联的下一级属性参数列表或图像。

六、数据类型

按照系统、数据库软件环境的要求，可把实物地质资料数据划分为三种数据类型——文本、表格和图形数据。

1文本数据

主要包括系统元数据、法令、法规、技术方法、专业标准、工作指南、用户帮助等。采用超级链接的方式与目录树的事件相连，由word等软件或专题网页显示。

2表格数据

主要由4个地质专业子库的属性表组成。

（1）典型矿床：矿床种类表、矿床表、岩矿心表、岩石标本表、副样表、光薄片表、图像表、成果表。

（2）地层剖面：地层学分类表、剖面表、岩心表、岩石标本表、副样表、古生物化石表、光薄片表、图像表、成果表。

（3）岩石：岩石种类表、岩石表、岩心表、岩石标本表、副样表、光薄片表、图像表、成果表。

（4）特殊地质现象：地质现象表、岩心表、岩石标本表（蛇绿岩、榴辉岩、糜棱岩、蓝片岩、岛弧火山岩、埃达克岩、含柯石英岩、橄榄岩）、地幔包体表、陨石表、副样表、光薄片表、图像表、成果表。

图5 实物地质资料管理信息系统可视化界面

图6 岩心库位地址参数综合查询界面

3图形数据

主要由地理地图、中国政区图、地质专业的图层、图像数据组成。利用Arcinfo软件，根据不同专业属性表中的位置属性项（经度、纬度或投影坐标），建立不同专业空间数据子库的专题图层。

（1）典型矿床：矿床种类图层、岩矿心图层、岩石标本图层。

根据不同的矿床种类，建立各种矿床的图层（40～50个）。

同种矿床的点图元，构成同种矿床的图层（如铜、铁、金、煤等）。

每种矿床的岩矿心图斑（点图元组成），构成同种矿床的岩矿心图层。

每种矿床的岩石标本图斑，构成同种矿床的岩石标本图层。

图像：岩矿心柱状图、岩矿心荧光图、岩矿心自然光图、岩石标本图、光薄片图。

（2）地层剖面：地层剖面图层、岩心图层、岩石标本图层、古生物图层。

地层剖面的位置（经度、纬度或投影坐标）图元，构成地层剖面图层。

同一地层剖面的岩心点图元，构成同一地层剖面的岩心图斑。同类地层剖面的岩心图斑，构成同类地层剖面的岩心图层。

同一地层剖面的岩石标本点图元，构成同一地层剖面的岩石标本图斑。同类地层剖面的岩石标本图斑，构成同类地层剖面的岩石标本图层。

同一地层剖面的古生物点图元，构成同一地层剖面的古生物图斑。同类地层剖面的古生物图斑，构成同类地层剖面的古生物图层。

图像：地层剖面素描图、等厚线图、岩相图、等时线图、沉积地层图、岩心柱状图、岩心荧光图、岩心自然光图、岩石标本图、光薄片图、化石图版、化石照片。

（3）岩石：岩石种类图层、岩心图层表、岩石标本图层。

根据不同的岩石种类，建立各种岩石的图层（约50个）。

同种岩石的点图元，构成同种岩石的图层（如橄榄岩、花岗岩、大理岩等）。

每种岩石的岩心图斑（点图元组成），构成同种岩石的岩心图层。

每种岩石的标本图斑，构成同种岩石的标本图层。

图像：岩心柱状图、岩心荧光图、岩心自然光图、岩石标本图、光薄片图。

（4）特殊地质现象：地质构造图层、岩心图层、岩石图层（蛇绿岩、榴辉岩、糜棱岩、蓝片岩、岛弧火山岩、埃达克岩、含柯石英岩、橄榄岩）、标本图层、地幔包体图层、陨石图层。

根据不同地质构造带的展布位置（经度、纬度或投影坐标）线图元，建立不同地质构造图层（12个）。

根据不同构造带的岩石种类，建立不同构造带的岩石种类图层（8个）。

同种岩石的点图元，构成同种岩石的图层（如橄榄岩、蛇绿岩、含柯石英岩等）。

同一地质构造带的岩心点图元，构成同一地质构造带的岩心图斑。所有构造带的岩心图斑，构成构造带的岩心图层。

同一地质构造带的标本点图元，构成同一地质构造带的标本图斑。所有构造带的标本图斑，构成构造带的标本图层。

同一构造带的地幔包体点图元，构成同一构造带的地幔包体图斑。所有构造带的地幔包体图斑，构成构造带的地幔包体图层。

根据陨石的坠落位置（经度、纬度或投影坐标）点图元，建立所有陨石的图层。

图像：构造带描述图、岩心柱状图、岩心荧光图、岩心自然光图、岩石标本图、光薄片图、陨石照片。

七、实物地质资料数据来源

在中国地质调查局领导下，国土资源部实物地质资料中心将与各个省（市、自治区）地质资料管理部门协作，开展全国实物地质资料分库的实物、数据汇交、收集工作（图7）。

图7 数据收集技术路线

八、社会、经济效益

国家实物地质资料管理信息系统是一个集地质学、信息技术、数据库技术、计算机应用技术和硬件设备组成的复杂、庞大的综合管理、服务系统。在建设、管理、维护、服务的过程中，将通过简单、便捷的 *** 作界面，针对实物地质数据的多源性、多类别、多层次的特点，采用分块、分层、分子库的数据和图形结构，充分考虑平面及空间数据、属性数据之间的相互关系和条件限制，通过实体性质、特征的存在性、可变性分析与元数据描述，表征不同地质实物携带的可利用信息，构成一个能够管理空间数据、属性数据、文本数据、元数据和系统引导信息的完整的地学数据库。并在局域、广域网络上实现实物地质资料的管理、服务、共享和可视化。

国家实物地质资料管理信息系统可以为国家地质矿产决策机关提供动态的全国实物地质资料保管、利用现状，提高工作效率，改善工作方式，提高管理水平，扭转当前实物地质资料管理水平滞后于经济发展要求的被动局面。同时还可以为国土资源调查和矿产资源勘探、开发储备必要的信息资源，促进国际交流和学术研究，提高为国家经济建设和社会公益性服务的水平。

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