地质大数据的特点及其在成矿规律、成矿系列研究中的应用

进入21世纪以来,面对这一信息大爆炸的时代(即"大数据"时代),人们的生活、工作与思维都面临着大变革。文章基于"大数据"思维,探讨了成矿规律及成矿系列研究中的一些问题,以期地质大数据能够在成矿规律及成矿系列的研究中得到更好地应用。首先,从"大数据"的特点及其研究现状入手,结合地质矿产研究中的现实问题,阐述了地质大数据的概念及其外延。然后,综合"大数据"与成矿规律、成矿系列研究相关各地质专业的特点,浅析了矿产资源领域地质大数据的10个特点;其中,除了从地质矿产的视角解释了"大数据"的大量性、高速性、多样性、价值性4大特点外,还基于地质矿产专业提出了地质大数据的6大新特点:"物质性与非物质性""空间性与非空间性""时间性与非时间性""因果性与非因果性""主体性与非主体性"及"客体性与非客体性",并在"大数据"的背景下作了新的诠释。最后,总结了地质大数据在成矿规律、成矿系列、成矿体系研究中的应用情况及注意事项,期望地质大数据能为成矿理论和成矿预测工作提供新思路。     

大数据环境下地质资料的存储策略与文本化导入技术

在分析地质资料文档内容与形式特征的基础上,提出Hadoop大数据环境下的地质资料一体化耦合数据模型与存储策略,分析确定HDFS下地质资料文本化目标格式,并对地质资料原始格式、转换后的文本格式及地质信息的存储方式与模式进行设计;研究常见地质资料格式的文本化实现方式,并构建文本转换技术流程。为大数据环境下地质资料的文本导入提供技术路径,以及大数据环境下文本化地质资料的信息抽取、融合等智能化处理提供统一数据基础,对地质资料大数据分析具有实际意义。     

大数据开创地学研究新途径：全数据挖掘提高研究精度——《地质科学》2018“纪念孙枢先生地质大数据专题”代序

随着计算机、互联网和计算技术的迅猛发展,人类已经进入大数据时代,大数据也将改变人们对自然的理解和认知方式,改变科学研究的思想和方法,成为科学研究的新引擎。大数据体量之大并非其必要条件,通过对大量数据的挖掘,研究问题并做出正确决策才是大数据的精髓所在。大数据可以在社会各个领域广泛使用,大数据是通过对大量数据的分析研究问题、做出决策,这样一个概念、一种思想同时也是一种研究方法。大数据带给我们3 个颠覆性的观念改变：大数据研究的对象是全部数据（全样本,全变量）取代传统统计学的随机抽样;大数据研究的方法、手段是查明数据间相关关系取代传统的追求因果关系的研究方法;大数据研究的特点是取向高概率做出决策取代追求精确无误。因此,大数据的研究结果更加真实、有效、精确。     

工程地质数据处理方法探讨以水利枢纽工程为例

以水利枢纽工程为例,通过分析工程地质的工作内容、工作流程和数据(信息)分析与处理流程,认为工程地质数据是一种典型的大数据。可以通过地质语义及数据库技术提高数据的有序性和共享性,通过地质语法、模式、CAD技术和三维可视化技术,提高二维地质制图的效率与规范化,提高工程区地上、地下地质结构的直观性与地质分析的洞察力; 通过多传感器数据的融合与挖掘技术,提高地质监测分析与应用的深度与广度; 通过网络技术提高协同工作的效率和数据共享的方便性; 通过双C模式对工程地质数据及各种分析进行简洁有序的集成,从而对传统工程地质数据从采集到归档管理这一传统主流程进行信息化改造,达到促进行业信息化、数字化的目的。     

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。     

Connotation and Evaluation Index System of Beautiful China for SDGs

The construction of Beautiful China is the vital way to realize ecological civilization and build a well-off society in an all-round way. It is also a new goal and a good vision for building a community with a shared future for mankind. This work deeply analyzed the historical evolution of the "Beautiful China" thought, its relationship with sustainable development and ecological civilization, and expounded the scientific connotation and key evaluation dimension of "Beautiful China". At the same time, the evaluation index system based on the United Nations 2030 Sustainable Development Goals (SDGs) and supported by multi-source data such as Big Earth Data, network data and statistical data was constructed to provide reference for the evaluation of “Beautiful China”. The research showed that: \mathrm{①} The essence of Beautiful China is a complex “areal system of man-land relationship” composed of natural ecosystems and socio-economic systems; \mathrm{②} “Blue sky, green land, clean water, man-land harmony” are the perfect interpretations of the construction of Beautiful China; \mathrm{③} The work builds a comprehensive index system of “Beautiful China” from the aspects of “blue sky, green land, clean water, man-land harmony”. The index system consists of 13 specific targets and 43 specific evaluation indicators.     

大数据助地质腾飞:岩石学报2018第11期大数据专题“序”

文中提出,大数据有广义与狭义之分:狭义的大数据以4V特点为标志,而符合大数据三个技术取向的、采用全数据模式的、从数据出发的研究是广义的大数据研究。大数据为什么应运而生?是因为科学发展遇到了瓶颈,遇到了难以解决的问题,大数据不仅开辟了科学研究的新方法,新思路,还引发了对科学哲学的反思。文中强调从理论驱动模式到数据驱动模式的转变,是研究方法和研究思路一个巨大的转变,这种转变开辟了新的科学创新之路。文中指出,在大数据时代,凡是能够用数据化表述的学科才称之为科学,而不能用数据化表述的学科就不是科学,能否被数据化是科学与非科学的分水岭。文中讨论了矿床学研究的目的,认为矿床学研究应当专注于查明矿床形成的规律,指导矿床的找矿,提高经济价值。提出在矿床学研究中应当加强对相关关系的研究。一个矿床的成因大家究竟是如何关注的,与成矿有关的因素很多,成矿究竟与哪些因素有关,在许多情况下可能就是一个相关关系的命题,而大数据研究的就是相关关系。因此,大数据与矿床学研究的思路是天然相通的。     

三维成矿预测数据整合过程不确定性研究——以宁芜盆地钟姑矿田为例

基于多元地学大数据的三维成矿预测方法是开展深部找矿预测的新方法和新手段,也是当前成矿预测领域的研究热点之一。然而,大数据具有高维、混杂、非精确等特点,其分析处理过程面临多重不确定性。多元地学大数据整合是三维成矿预测的最终环节,其存在的不确定性将直接作用于预测结果,影响进一步的找矿应用和风险评估。本文以宁芜盆地钟姑矿田为例,从大数据思维出发,定量分析和度量预测要素和数学模型在数据整合过程中存在的不确定性及对三维成矿预测结果的影响。结果显示,断裂构造、背斜轴部等预测要素的不确定性对三维成矿预测结果的影响最为强烈;数据整合模型中,较之Logistic回归模型和证据权重模型,神经网络模型可能具有更高的不确定性程度。进一步工作可通过增强上述预测要素的可靠性和有效性、采用更多的数据整合模型进行更为全面的不确定性分析和评价,以获得更为可靠的三维成矿预测成果,从而降低成矿预测和找矿勘探风险。     

Quantitative Geoscience and Geological Big Data Development: A Review

After long-term development, mathematical geology has today become an independent discipline. Big Data science, which has become a new scientific paradigm in the 21 st century, gives rise to the geological Big Data, i.e. mathematical geology and quantitative geoscience. Thanks to a robust macro strategy for big data, China’s quantitative geoscience and geological big data’s rapid development meets present requirements and has kept up with international levels. This paper presents China’s decade-long achievements in quantitative prediction and assessment of mineral resources, geoscience information and software systems, geological information platform development, etc., with an emphasis on application of geological big data in informatics, quantitative mineral prediction, geological environment and disaster management, digital land survey, digital city, etc. Looking ahead, mathematical geology is moving towards "Digital Geology", "Digital Land" and "Geological Cloud", eventually realizing China’s grand "Digital China" blueprint, and these valuable results will be showcased on the international academic arena.     

面向e-GeoScience的地学数据共享研究进展

在总结比较国内外e-GeoScience研究进展的基础上,介绍了中国科学院地理科学与资源研究所自20世纪80年代以来开展的相关工作。提出了按“圈层—学科—数据类别”三级模式的地球系统科学数据分类体系,以主体数据库为核心,初步构建了“主体数据库—数据资源点”为支撑的地球系统科学数据资源体系。在J2EE环境下,采用Web Services、地理信息等技术开发了地球系统科学数据共享平台。最后,探讨了e-GeoScience未来的研究方向。     

数字黑河的思考与实践2:数据集成

数据集成是流域集成研究的核心环节,是发展、改进和验证模型的基础。介绍了"数字黑河"数据集成研究的进展:①定义了数据集成;提出数据库集成应具有数据的完整性、可获取性和有效管理3个基本特征;而模型数据集可根据流域集成模型对科学数据的需求,概化为驱动数据、参数集、验证和诊断数据三大类。②进一步丰富和完善了"数字黑河"信息系统;扩展了黑河数据库,较为系统地收集了黑河流域的基础地理数据、各类观测数据、科学试验数据和现有的模型数据集,在线数据量已扩充至1 000 GB,并且广泛共享。③介绍了模型数据集取得的进展及目前存在的问题;发展了制备高分辨率驱动数据的统计和动力降尺度方法;依靠数据融合方法制备了适用于模型的黑河流域土地覆盖图和土壤图。④指出了数据集成所面临的挑战和需要优先完成的迫切任务,核心是以发展流域集成模型为导向,进一步完善"数字黑河"信息系统,并且制备高分辨率和可靠的模型数据集。     

大数据时代基于DGSS系统下空间数据库建立的重要性

数字地质调查系统（DGSS）是地质调查工作与信息技术融合的产物,实现了地质调查和野外填图数据的全流程获取,获取的数据具有大数据的特点;目前,地质信息化已经进入大数据应用的数据驱动时代,为了更好地分析、研究、应用地质大数据,对基于DGSS系统建立空间数据库的工作流程与数据库内容进行了详细介绍,在不同专题图件提取应用以及利用数据驱动技术缩编1:50万乌兰浩特幅地质图的基础上,论述了基于DGSS系统建立地质图空间数据库的重要性及其在中小比例尺地质图数据库更新中的关键作用.      

新疆大喀纳斯旅游区游客的生态系统服务消耗研究

生态系统服务消耗是生态经济相关研究领域关注的热点。以新疆大喀纳斯旅游区为实证点,在游客消费的生态系统服务类型分析基础上,利用物质量法与能值分析法,结合调研数据和统计资料,尝试从景区这类较小尺度空间开展游客生态系统服务消耗计量与分析。结果表明：2010年游客生态系统服务消耗总量为2.54×10¹⁹sej;游客食、住、行、游、娱、环卫等结构中餐饮活动的生态系统服务消耗水平最高,占总消耗的46.48%,其次为游憩活动的消耗水平,占总消耗量的27.76%。游客物质产品类生态系统服务的消耗比重最大,占总消耗的44.52%,此类服务中又以食物消耗所占比重最大;生态安全维护类生态系统服务消耗占总消耗的比重为27.72%,此类服务中CO₂固定和废物吸收处理所占比重较大。     

High-grade metamorphic processes which influence Archaean gold deposits, with particular reference to Big Bell, Australia

Abstract Mineralogical and geochemical evidence indicates that partial melting and desulphidation have occurred in the Big Bell gold deposit. Decarbonation may also have occurred, to account for the lack of a carbonate alteration halo; this is compatible with the present data, but difficult to test. The Big Bell deposit consists of auriferous sulphide-bearing (‘lode’;) schists with muscovite and K-feldspar, and surrounding biotite schists, all derived by intense premetamorphic alteration of rocks of mafic composition. Assemblages which include cordierite-sillimanite-K-feldspar-garnet-biotite-quartz suggest peak metamorphic conditions of 4–5 kbar, and 650–700° C, based on phase relations, geobaro-meters and garnet-biotite Fe-Mg exchange partitioning. Partial melting occurred at peak metamorphism, particularly in the altered mafic rocks in and around the deposit, and its occurrence may have been essential to the preservation of the deposit. Melting greatly limited the importance of devolatilization reactions, resulting in negligible aqueous fluids and no means of removing appreciable gold. Minor gold loss may have accompanied desulphidation. A diversity of complex metamorphic assemblages occurs around the mine, compared to the assemblages developed regionally; variable bulk rock composition influences this contrast, but there is no evidence of higher metamorphic grades at the mine, nor that this might have been the prime control on the different assemblages in this narrow belt. It is suggested that the Big Bell and Hemlo deposits are the higher metamorphic grade equivalents of the more abundant greenschist facies gold deposits within Archaean greenstone belts. This interpretation is favoured by the host rock setting and geochemical characteristics of Big Bell. Alternative models that suggest that this class of deposit is a new type must account for the absence of high-grade equivalents of the greenschist facies deposits and also the lack of low-grade equivalents of the Big Bell/Hemlo type. Archaean gold deposits in high-grade metamorphic terrains have undergone a series of processes that are not recorded in the more typical gold deposits of the greenschist facies.     

地球科学知识图谱的构建与展望

大数据为地球科学研究带来了新的思路和挑战。但由于存在描述规范不统一、共享机制不明、语义异构等问题,在数据集成、共享与复用等方面存在较大困难,使得大数据的众多优势在地球科学相关研究中难以充分发挥。知识图谱能够准确、清晰地表达概念及其相互之间的复杂语义关系,为机器所理解,是实现语义翻译、数据融合和复用的关键技术。文章对地球科学知识图谱的内涵和特点进行了深入的分析,归纳了地球科学知识图谱的主要构建方法,梳理了数据字典、知识体系和知识图谱之间的关系,对与地球科学知识图谱构建相关的专题数据库和领域本体的建设现状进行了回顾,指出了地球科学知识图谱构建中存在的主要问题,并阐述了地球科学知识图谱的应用前景,以期推动和完善地球科学知识图谱的建设和应用。     

面向数据共享的地球系统科学数据分类探讨

地球系统科学数据共享在国际、国内都有迫切的需求。由于地球系统科学固有的学科交叉性和综合性,如何建立科学、通用的数据分类体系是困扰该领域数据共享和服务的难题。首先综合分析了国际上地球系统科学领域主要的数据分类体系,重点对美国全球变化主目录(GCMD)分类系统及其2005—2013年的演变趋势进行分析,指出当前该数据分类呈现扁平化、两极化的显著特征。在此基础上,重点梳理了国家科技基础条件平台———地球系统科学数据共享平台的用户服务记录,揭示了用户访问频次最高的数据集和检索关键词。结合GCMD系统化、结构化的分类思想和国家地球系统科学数据共享平台用户化的数据服务需求,提出扁平化的地球系统科学数据目录分类和规范化的关键词表体系2种分类模式。     

三维成矿预测多源地学空间数据库建设——以宁芜盆地钟姑矿田为例

大数据是海量、高增长率和多样化的信息资产,是未来找矿靶区预测的不可或缺的技术。大数据-三维成矿预测研究面临机遇与挑战,其涉及的地学大数据除了数据来源众多、比例尺不同、数据量大、非结构化管理、时效性强、空间数据与非空间数据协同管理等复杂特点外,还必须具有适应进行三维建模及空间分析的数据结构。本文分析了地学空间大数据的特点,对多源地学综合信息的管理需求进行研究,参考国家及行业标准,建立了可满足三维成矿预测需求的多源地学空间数据库模型,并依据实际划分为勘查控制钻孔地质数据库、空间属性数据库和地球物理数据库,各数据库可在多源地学空间索引库的支持下协同工作。本文以大数据应用的典型实例--钟姑矿田作为研究对象,系统收集了矿田内勘查成果资料,建立了钟姑矿田多源地学空间数据库,并在此基础上进行了控矿要素的有效提取,可进一步支持三维成矿预测。研究结果表明,本文提出的多源地学空间数据库可有效管理地学空间大数据,是大数据-三维成矿预测的重要解决方案,是进行三维成矿预测的重要数据支持。     

中国西部环境与生态科学数据中心：面向西部环境与生态科学的数据集成与共享

国家自然科学基金委员会“中国西部环境与生态科学研究计划”自2001年启动以来,有力地推动了西部区域环境演化、陆地生态过程和人类活动对环境的影响等方面的研究,积累了丰富的基础数据。国家自然科学基金委员会“中国西部环境与生态科学数据中心”承担“西部计划”项目数据产出的收集、管理、集成,并面向西部环境与生态科学的各个领域提供科学数据服务。“西部数据中心”的总体框架是以“西部计划”和地球系统科学发展的科学需求为导向,建成以数据共享、知识积累、合作交流和数据科学为主要内容的集成平台,为“西部计划”多学科的交叉研究和成果的综合集成及地球科学发展的长远目标服务。以共建共享的指导思想集成针对西部环境与生态现状与变化的基础背景数据、环境与生态观测数据、模型数据集、数据工具及数据文档;并以完全与开放的数据共享原则为用户提供推送式数据服务。目前,“西部数据中心”已完成了数据共享平台、知识积累平台与合作交流平台的开发和集成,初步形成了科学数据平台,整理并发布了大量的西部环境生态科学所需的关键数据集。     

The Situation of Scientific Data Management and Its Enlightenment to Earth Sciences of China

Scientific data is an important scientific and technological basis and national strategic resource. With the coming of the era of big data, countries all over the world have added scientific data management into their national development strategies. In order to improve the scientific data management in our country and make full use of the development opportunity from big data, the General Office of the State Council officially issued “The Measures for the Administration of Scientific Data” in March, 2018. In the new international and domestic policy on data management, this study analyzed and summarized 11 aspects of international situation of scientific data management, and dissected the development models of developed countries’ scientific data centers deeply. And also, the study put forward new ideas for the policy-making of scientific data, the construction of scientific data centers, the life cycle management of scientific data, the capacity building of data organizations, the authentication of scientific data, the publication of data, the return mechanism of the data and the comprehensive integration, and the safety management of the data in the scientific data management of Earth sciences in China.     

基于数据密度确定分布区域的方法：以TAS图解分析为例

为了客观地确定数据点投图后分布的主要区域,本文提出了一种基于数据密度确定数据主要分布区域的方法。利用该方法可以更加直观地了解数据分布,并可以作为数据清洗的预处理手段。本文基于GEOROC大数据,以全碱对硅（TAS）图解为例,进行了分析和验证。通过提取GEOROC 数据库中与TAS 图解相关的岩石样本中SiO₂、Na₂O、K₂O 和烧失量含量数据,通过数据常规清洗和归算,最终获得24 个种类合计13.3 万条有效数据。通过数据投点、分区统计和提取80% 数据的分布区域,验证了24种岩石样品与TAS图解的吻合程度。通过综合研究分析发现,有6类岩石的数据分布与TAS图解定义区域基本一致,18类岩石的数据分布与TAS图解定义区域有系统性偏差。大数据研究证明了TAS图解的不足之处,利用全碱和SiO₂作为指标,难以实现提升总体分类的准确性。