空间数据存储研究及其在岩石圈深部探测数据中的应用

深部地球物理探测数据是岩石圈结构研究的重要资料,然而由于地学数据本身的多来源、多学科、海量等特点阻碍了数据的共享,而GIS技术恰好以强大的多学科交叉和空间数据处理功能为数据发布提供了新的途径。在GIS中信息的显示和分析方法都取决于地理信息数据模型,因此在利用GIS技术建立数据共享平台时,建立一个符合数据体查询和分析要求的数据模型尤为重要。笔者对几种空间数据存储方式和主流的空间数据模型进行了深入研究,最终结合深部地球物理探测数据的特点,以Geodatabase为基础建立了一个数据模型,为数据发布奠定了基础。     

计算机辅助地质填图属性数据采集子系统的 动态数据模型

对于复杂的地质属性数据，使用常规的数据库数据模型，需要多界面录入数据，要耗费大量时间在界面的切换上，培训使用系统困难，另外，系统完成封装后，模型和界面就被固定，无法做必要的实时扩充或更改，使用数据字典技术，数据逆向规范化技术和数据挖掘技术支持下的动态数据模型，并把数据录入模型与数据存储模型分离可以很好地解决以上问题，提高了系统的实用性，适应性和生命力。     

地学数据产品的开发、发布与共享

数据是科学研究的基础,数据共享可以最大程度地发挥数据的使用价值,数据是实现数据共享最基本的要素。地学数据具有空间性、综合性、时间性、海量性、多源性等特点。属性数据、遥感数据、矢量数据是加工生产地学数据产品的重要数据源,属性数据空间化是加工、生产地学数据产品的重要技术手段。地学数据共享发布平台应当具备用户管理、数据目录查询、元数据管理、数据查询与浏览、数据下载等基本功能。推进科学数据共享,必须要有相应的政策措施保证,必须建立公正、合理的数据工作评价体系。     

多维GIS矿产评价数据管理系统设计和实现

矿产资源评价需通过各种物探、化探、航空磁法、遥感、地质和实地调查资料综合分析以确定钻井孔位.针对多源、多时相、多尺度矿产资源勘探资料一体化管理和可视化分析,提出了一种基于分布式多维GIS模型的矿产资源评价数据管理方法.首先,分析了矿产资源预测评价数据资料特征,提出基于多维GIS模型的矿产资源评价数据管理模型;其次,提出了多源矿产资源评价数据处理策略,设计了一种全球瓦片金字塔模型的栅格和地形数据处理方法;再次,设计了分布式多维GIS矿产资源评价数据管理系统体系结构和功能模块,提出了双缓存性能优化方案;最后,开发实现了一个典型的矿产资源评价数据管理系统,实现了多达40种二维、三维数据、文档、多媒体等矿产资源评价数据一体化管理和可视化分析,可用于分布式矿产资源勘探评价的全球协同办公.     

"973"计划资源环境领域数据汇交进展与数据分析

国家科技计划项目数据汇交对于促进科学数据的整合集成,增强国家科技投入的效益,提高我国科技计划项目管理水平具有重要意义。经过充分研究,科技部基础司选择国家重点基础研究发展计划(973计划)资源环境领域作为试点,于2008年启动数据汇交工作,并专门成立数据汇交中心。2008年,按照数据汇交计划制定、数据汇交准备、数据实体汇交、数据共享服务4个阶段的工作流程,分"已结题"、"即将于2008年结题"和"在研"3种类型开展汇交工作,完成了24个结题项目的数据汇交,汇交数据总量超过620 GB。为了保证数据汇交的可操作性和规范化,数据汇交中心制定了包括核心元数据规范、数据文档格式等7项标准规范;研制了数据汇交软件工具;建立了海量数据存储环境;设计开发了数据汇交共享服务网络平台。面向数据服务进一步的需要,分析了已汇交数据情况,具体分为5种类型,即定点长期监测和野外定点调查类、区域调查和统计分析类、模型计算类、试验化验分析类、客观或主观描述类,并提出了相应的数据展示策略。     

非标准化地质数据存储模式研究

地质数据中存在大量非标准化的数据,此类数据主要以MapGIS的数据格式存储.针对此类数据管理难、复用水平较低的现状,建立了以元数据服务器(MDS)为核心的数据存储模式,提出了弹性的迁移机制完成数据的重构,使用了动态数据驱动生成索引元数据框架,同时实现数据访问安全机制,用户授权等功能.此模式利用MDS (Metadata Server)实现对数据的管理、检索和调阅,这使散落在单机上的地质数据能够自主迁入空间数据仓库,实现统一管理,增强了数据的可复用性,     

Cluster analysis applied to regional geochemical data: Problems and possibilities

Cluster analysis can be used to group samples and to develop ideas about the multivariate geochemistry of the data set at hand. Due to the complex nature of regional geochemical data (neither normal nor log-normal, strongly skewed, often multi-modal data distributions, data closure), cluster analysis results often strongly depend on the preparation of the data (e.g. choice of the transformation) and on the clustering algorithm selected. Different variants of cluster analysis can lead to surprisingly different cluster centroids, cluster sizes and classifications even when using exactly the same input data. Cluster analysis should not be misused as a statistical “proof” of certain relationships in the data. The use of cluster analysis as an exploratory data analysis tool requires a powerful program system to test different data preparation, processing and clustering methods, including the ability to present the results in a number of easy to grasp graphics. Such a tool has been developed as a package for the R statistical software. Two example data sets from geochemistry are used to demonstrate how the results change with different data preparation and clustering methods. A data set from S-Norway with a known number of clusters and cluster membership is used to test the performance of different clustering and data preparation techniques. For a complex data set from the Kola Peninsula, cluster analysis is applied to explore regional data structures.     

面向知识服务的地质资料管理转型研究

针对传统地质资料服务方式单一、数据共享困难等问题,提出了地质资料管理的转型方案.对面向知识服务的地质资料知识组织方式、知识检索以及知识管理理念如何指导地质资料服务等方面进行了探讨.以地质数据本体构建、基于关联数据技术的地质资料语义化组织以及基于地质大数据的知识检索模型搭建为转型手段,介绍了促进地质资料转型升级的语义化描述及数据关联技术,以期对地质资料管理转型起到参考作用.     

浅谈地质资料集群化产业化上海模式在湖北黄石市的应用

地质资料是地质工作形成的重要基础信息源,是国民经济和社会发展的重要信息支撑。但是,地质资料的分散保管、各自利用的现状难以满足国民经济发展对地质资料信息共享服务的需求。上海市地质资料汇交机制具有以下特点:(1)将城市勘察地质资料纳入了地质资料汇交管理主流程,从机制和制度上保证了城市勘察地质资料的正常汇交;(2)建立了城市地质建模和三维可视化方法;(3)建立了地质资料信息共享机制;(4)建立了地质资料信息服务机制,上海市地质调查院以地质需求为导向,加强地质资料集群和深度开发服务。同上海市相比,黄石市地质资料信息服务集群化具有独自特点:将地质数据分为11类,计100多个数据类型;建立了矿业城市和地级市地质资料信息服务集群化技术路线、技术方法和标准体系,在城市地质模型的基础上,建立了矿业城市矿政管理与服务模型;对地质资料进行了分步集群化,即地质资料目录收集齐全→地质资料收集、汇交齐全→建全试点数据库→建好地质三维模型→地质资料、数据、图形、模型的管理和分析评价;建立了黄石市地质资料管理服务系统,还有待完善。黄石市地质资料管理服务系统的建立及地质资料信息服务集群化技术方法,对全国矿业城市和地级市城市地质资料信息服务集群化产业化工作的开展具有示范作用。     

三维地质建模中的多源数据融合技术与方法

建模数据多源性是三维地质建模最大的特点,模型构建的关键是将这些数据有效地融合以提高模型的精度和可靠性。首先统一地理、地质、物探、化探、遥感、钻探、采矿等建模数据的坐标系和比例尺,构建原始资料数据库。然后运用等高线数据构建数字高程模型（DEM）面,以DEM面为载体实现了地表填图路线PRB（point-routing-boundary）数据、矢量地质图、栅格地质图、遥感影像图等地表地质数据的有效融合;在已有地表地质数据和地下地质数据约束的条件下,通过约束及离散光滑插值技术实现了地表地质数据和地下地质数据的融合;根据已有建模数据确定合理的建模单元,对数据库中的点、线、面、体等数据进行归类,构建与建模单元一致的原始资料数据库。最后在原始资料数据库中,以高精度地质数据为约束对物探数据进行地质解译,综合已有建模数据,并考虑地质体的三维空间展布,实现了不同精度数据之间的融合;以主要建模数据构建初始地质界面,以高精度建模数据对已构建的初始地质界面进行约束,实现了主要建模数据与次要建模数据的融合。其中,点对线约束、点（线）对面约束、面对面约束等约束建模技术在建模数据融合过程中起重要作用。     

矿产地质志数据模型应用技术研究

为了更好地组织和管理地学数据,快速推广国家标准编码,满足地学成果数据入库要求,需要将采集好的数据进行建模、整理及标准化编码,以达到合理组织入库、更好地利用成果数据库的目的。从全局地学数据入库要求出发,建立全局数据库模型,将地学全局数据模型转换为计算机模型,并在该模型的基础上开发相应功能,实现地学数据的半自动化整理与编码,为快速推广标准编码和地学数据库建设提供支持。     

Analysis of the Modes of Aggregation of Scientific Data and Proposals for its Development in China

Scientific data are strategic resources, and the aggregation of scientific data is an important method to seize the upstream and competitive highlands of scientific data. Notably, it is challenging to grasp the international situation and the scientific laws concerning the mode of scientific data aggregation; exploring the modes and methods of scientific data aggregation that are suitable for China's national conditions is also difficult. This paper investigated and analyzed the modes of scientific data aggregation both at home and abroad from the viewpoints of international organizations, international scientific programs, government agencies, and professional data centers. Five modes of scientific data aggregation were summarized, including scientific research projects converging to designated data centers/repositories, scientific research projects dispersing to data centers/repositories, individual scientists submitting datasets to data centers/repositories with published papers, scientific research projects/individual scientists sharing directories/networks, big data computing/processing platform, and citizen science models of open and public convergence. This paper analyzed each mode and the corresponding cases. On this basis, the paper put forward six suggestions for the reasonable aggregation of scientific data in China, including the implementation of the “Measurement of Scientific Data Management”, certification of data aggregation centers, scientific data collection and publishing in journals, construction of data aggregation networks, aggregation of international resources, and construction of the whole data aggregation chain.     

Development of Geological Data Warehouse

Data warehouse (DW), a new technology invented in 1990s, is more useful for integrating and analyzing massive data than traditional database. Its application in geology field can be divided into 3 phrases: 1992-1996, commercial data warehouse (CDW) appeared; 1996-1999, geological data warehouse (GDW) appeared and the geologists or geographers realized the importance of DW and began the studies on it, but the practical DW still followed the framework of DB; 2000 to present, geological data warehouse grows, and the theory of geo-spatial data warehouse (GSDW) has been developed but the research in geological area is still deficient except that in geography. Although some developments of GDW have been made, its core still follows the CDW-organizing data by time and brings about 3 problems: difficult to integrate the geological data, for the data feature more space than time; hard to store the massive data in fifferent levels due to the same reason; hardly support the spatial analysis if the data are organized by time as CDW does. So the GDW should be redesigned by organizing data by scale in order to store mass data in different levels and synthesize the data in different granularities, and choosing space control points to replace the former time control points so as to integrate different types of data by the method of storing one type data as one layer and then to superpose the layers. In addition, data cube, a wide used technology in CDW, will be no use in GDW, for the causality among the geological data is not so obvious as commercial data, as the data are the mixed result of many complex rules, and their analysis needs the special geological methods and software; on the other hand, data cube for mass and complex geo-data will devour too much store space to be practical. On this point, the main purpose of GDW may be fit for data integration unlike CDW for data analysis.     

Towards an Open Information Infrastructure for Disaster Research and Management: Data Management and Information Systems Inside DFNK

The development of new and better methods for preventing and managing natural disasters requires a variety of different data sets, covering the range from referenced data, e.g. topographic data and digital elevation models, to various kinds of thematic data, e.g. data about soil, vegetation and land usage as well as monitoring data like precipitation and water levels. So a well-organised data and information management and the implementation of a modern processing environment to acquire, store, analyse and visualise data were decisive for the success of the German Research Network Natural Disasters (DFNK). An information infrastructure was established to support data management and information flows inside the network. A web-based portal offers general information to the public and internal documents, data and software tools to the project community. A catalog service allows the overview of existing but distributed data scombined with flexible data retrieval. Based on internet technology and global standards these concepts contribute to a superior information infrastructure and finally substantiate to the development of Spatial Data Infrastructures (SDI). SDIs aim is to improve availability and usability of spatial data for the manifold application areas. Disaster management is one field depending on a very high level on high-quality data equipment, and on a working SDI.     

A Survey of the Spatio-Temporal Data Model

Traditional GIS(Geographic Information System)mostly can only describe the transient state data and does not have the ability to deal with the temporal dynamic data. When the data changes, new data will take the place of the old data, namely the transient state change into another, and the old data will disappear. Therefore, it is unable to make an analysis of the updating changes of the data and predict the development trend of the future. In this case, TGIS (Temporal Geographic Information System) emerges and expands the time dimension on the basis of traditional GIS. Spatio-temporal data model is the key to TGIS. Spatio-temporal data modeling is not only related to dynamic expression of spatio-temporal objects, but also gives an important support for spatio-temporal analysis and reasoning. This paper summarized the theories and applications status at home and abroad of spatio-temporal data model in detail, illustrated family tree of spatio-temporal data model for the nearly fifty years, discussed improvement and application status of Base State with Amendments Model, Event-based Spatio-temporal Data Model, Object-oriented Data Model and other spatio-temporal data models, and raised the existing problems of spatio-temporal data model. The current existing problems mainly includes: ①There are a lot of spatio-temporal data models put forward, but some of them only focus on semantic design and neglect the verified; ②Most of existing spatio-temporal data model are for vector data, only the Event-based Spatio-temporal Data Model is raster data structure; ③At present, the expression the time-space information of geographic entity is relative separated with spatio-temporal data model; ④Spatio-temporal data model is mainly used in cadastral management, land use and forestry data updating, less application in other fields. In the end, the future development direction was put forward of spatio-temporal data model. In the time of big data and “Internet plus”, it is necessary to explore the big data spatio-temporal data model that supports multiple data formats.     

基于曙光3000计算环境的寒旱区资源环境数据平台建设

通过对寒区旱区资源环境研究中已积累的大量特色数据、应用模式和程序的分析,对分布式网络环境中的数据采集与管理、应用模式和程序的移植集成、应用程序与数据的交互访问等技术进行了讨论,提出建立由数据中心、中间件服务、应用服务、一站式管理组成的数据平台是提高数据利用效率,方便实现数据与应用集成,提高科研效率的一种有效途径之一.对数据平台建设的主要思路及实现技术进行了详细讨论,并在实验基础上,初步建立了基于曙光3000高性能计算环境的寒区旱区资源环境数据平台,为以后的数据网格建设做了一定的技术准备.     

矿产资源潜力评价成果数据信息管理系统设计与实现

全国矿产资源潜力评价（2006-2013）工作历时8年,是建国以来规模最大的矿情调查工作之一,形成了海量（TB级）的成果数据。如何高效的管理该数据集,实现数据的广泛应用,成为数据共享服务的关键和难点。文章以全国矿产潜力评价成果数据为基础,运用GIS技术,分析了地质大数据存储管理、基于元数据的查询检索、空间数据可视化等关键技术,提出了一种针对海量、多源、异构的地质数据的统一管理思路。通过对成果数据的分析整理,构建元数据库作为存储不同类型数据的索引,完成数据的统一集成管理,同时实现数据的快速查询访问;借助强大成熟的Mapgis k9功能模块和开源的NASA World Wind三维数字地球引擎,进行二次开发,搭建适合于矿产资源潜力评价成果数据信息管理系统平台,为矿产资源潜力评价成果数据推广应用提供信息技术支撑,提高潜力评价数据的信息化服务能力。     

基于Oracle 10g实现多元空间数据管理

地理信息系统中的多元空间数据包括专业化的空间数据(矢量数据和栅格数据)、属性数据,以及与之相关的各种多媒体数据。多元空间数据来源多样,数据量大,操作复杂,难以在传统关系数据库中存储管理。为了有效管理多元空间数据,在关系数据库中引入了数据对象,利用数据对象存取并操作多元数据,将地理信息系统应用中的各种多元空间数据,纳入到统一的系统框架内。基于对象关系数据库,提出了设计多元空间数据管理系统的完整思路。最后,利用最新的ORACLE10g数据库实现多元空间数据存储,使用ADO.Net连接数据库,实现了多元空间数据管理系统。     

全球地质数据出版模式探索与研究

科学数据是科技创新的基础,也是人类宝贵的科技信息资源。兼顾保护数据知识产权和推动数据广泛共享是科学数据界长期存在的难题。数据出版（元数据、实体数据、数据论文关联出版）是解决这个难题的有效机制。“全球地质数据出版系统”（中英文）将实现元数据、实体数据、数据论文关联一体出版,通过互联网实现科学传播和公益性共享机制,在保护数据知识产权和促进数据共享方面起着重要作用。该系统将推动全世界地质学家共享科学数据,为地质领域科技创新提供数据基础。本文基于数据出版的概念,全面介绍了全球地质数据出版,并探讨其数据共享的意义价值。     

折线逼近法在水文遥测数据处理中的应用

水文资料整编是形成水文监测成果的重要环节,随着水文监测的自动化程度越来越高,数据采集量大幅度增长,大量的数据处理成为水文资料整编的一大难题.本文尝试采用"折线逼近法",对水文遥测数据进行精简处理,尽可能地减少摘录数据量,用最少的摘录数据构成的折线来模拟实际水文要素的变化过程,并使其过程不失真,满足规范要求,便于水文年鉴刊印.该方法在江苏省水文遥测数据直接整编程序软件编制过程中得到应用,获得了较好的效果.