地质科学大数据背景下的矿体动态建模方法探讨

三维地学建模的理论与方法在大数据时代该如何发展,是当下这一领域研究人员非常关注的问题。从现代三维地学建模的重要方法——隐式建模的角度,对三维地学建模方法与地质大数据系统的有机集成、以及如何利用大数据技术提高地学建模的效率和质量等问题进行了探讨。初步提出了一套基于地质科学大数据的三维地学建模方法和流程,包括:地质大数据的搜集、主题大数据系统的搭建、地质特征要素的深度挖掘和三维地学模型的动态构建。同时,也指出了大数据背景下高质效三维地学建模的关键在于:研究实现充分顾及地质对象和地质科学大数据特点的地学人工智能、机器学习、数据挖掘及空间推断方法。通过一个典型矿体建模的应用实例对所提方法的可行性进行了验证。      

地质大数据可视化关键技术探讨

详述了地质大数据可视化的研究内容,从应用角度可将其分为:表达三维可视化、分析三维可视化、过程三维可视化、设计三维可视化和决策三维可视化5类。针对地质大数据这5类可视化中涉及到的几方面关键技术进行了深入探讨,包括:地质体三维可视化动态精细建模技术;基于CUDA+GPU集群的地质体属性场数据并行可视化技术;针对地质大数据的可视化分析技术;基于地质大数据的虚拟现实和增强现实技术等。对这几方面关键技术的现状、技术路线以及实现效果进行了论述和展示。      

大数据时代山西地质信息化发展思考

大数据时代,为了便于政府决策、工作部署及地质研究,国土资源部及中国地质调查局已安排部分省市进行地质大数据工作部署,该文通过介绍中国地质调查局及山西省地质信息数据库发展现状,分析了山西省地质信息化发展方向,既要根据山西省特点全面建设各类数据库,也要紧跟大数据时代发展潮流,建立山西省地质大数据平台,为山西省地质规划与地质研究提供服务。     

面向地质时空大数据表达与存储管理的数据模型研究

随着传感器实时监测等高新技术在地质勘查或生产开发中的应用,形成了动态与静态并存、多源异构的地质时空大数据.然而,目前地质信息系统在地质数据组织管理方面,主要是静态地存储和表达出地质矿产勘查或生产开发在某个特定时期的状态,尚不能满足对勘查或生产开发过程中实时信息的存储管理,进而支持对地质过程的分析和研判.针对性开展了地质时空大数据表达与存储管理的数据模型研究,目标是能够融合数据多源与时空多维性,又能够支持时间关联与时间多粒性.针对地质大数据、地质过程的静态与动态数据紧密结合的特点,采用面向对象和基于事件的思想,提出了基于事件多因素驱动的地质时空大数据概念模型,并开展了相应的地质大数据存储管理逻辑模型、基于系统工程库的管理结构和地质时空对象管理模型设计.基于地质时空大数据逻辑组织管理模型和时空过程的非关系型分布式数据库架构,设计了地质大数据存储模型.融合三维地质建模技术、动态监测信息实时可视化等技术,构建了所需模型过程模拟的三维环境,通过绑定观测数据源,设计实现了基于OPC接口的模拟数据产生事件、作用对象响应的矿山动态开采流程.在王家岭煤矿首采区地质数据支持下开展了应用研究,实现地质时空事件条件下的矿山动态开采过程表达与数据管理,验证了本文模型的可行性和有效性.     

地质大数据与信息服务工程技术框架

为社会提供全面、权威、及时、便捷的地质资料信息服务是地质调查工作的根本宗旨。本文紧密围绕国家重大需求和国土资源中心工作,结合国家地质调查"九大计划、五十个工程"的实施,研究提出了地质大数据与信息服务工程技术框架,梳理了拟解决的主要问题,提出了工程建设的目标任务、技术路线、重点建设内容和拟解决的关键技术问题。     

基于移动设备的野外地质大数据智能采集和可视化技术

野外地质数据来源繁多、类型繁杂、数量巨大,但数据采集手段数字化程度不高、效率低,导致野外地质数据采集成为地学大数据获取的一个瓶颈。基于移动智能手机、平板电脑等移动设备的野外地质数据采集是一个趋势。基于移动设备的野外地质大数据智能采集技术,采用搭载Android系统的移动设备,利用传感器辅助编录、语音识别辅助编录、可定制字典辅助编录、界面自定义、相关联数据辅助编录等手段辅助野外数据快捷及智能化采集工作,并在野外利用采集的数据直接在Android设备上进行地质图件的绘制,实现数据的现场制图及可视化表达。重点针对野外钻孔数据在该系统上进行了数据采集测试和地质编录本的绘制,结果表明利用本方法,能够提高数据采集的工作效率和质量,并可以在现场直接进行地质图件的绘制。      

基于勘查大数据和数据集市的锰矿床三维地质建模

以黔东北锰矿矿集区的李家湾-高地-道坨超大型"大塘坡式"锰矿床为例,探讨了在开展勘查地质大数据的特征和结构分析的基础上,厘定事实表和维度表,进而通过对勘查数据的收集、提取、ETL操作,并应用OWB工具建立锰矿山勘探数据的数据集市的思路与方法。进而探讨了以所建立的数据集市为数据支撑平台,建立黔东北超大型锰矿床高精度三维地质模型的途径。该矿床三维地质模型汇集了海量的空间数据与属性数据,是锰矿矿山异质异构勘查开发大数据的有效载体。基于该精细、全息的矿床三维地质模型,不但可以直观反映矿床和矿体特征,而且可以作为矿山管理及其深部和外围找矿预测的可视化分析工具。      

矿产资源总量预测地质数据的预处理问题

矿产资源总量预测是矿产资源经济研究的重要组成部分，是实现矿产资源经济研究综合化、定量化的工具和手段。本文在考虑矿产资源总量预测的基础上，对其地质数据进行了初步分析，提出了具体预测处理方法与建议，供有关人员参考。     

面向地质大数据的结构-属性一体化三维地质建模技术现状与展望

开展三维地质建模的目标,不应当只是实现地质体框架的可视化表达,而应当同时实现地质大数据的聚合、管理、挖掘、分析和共享。然而,传统的方法和技术难以实现顾及地质语义的结构-属性一体化三维地质建模与耦合表达。多点地质统计学方法虽然便于多源数据、地质先验知识、结构-属性的融合建模,却仍然受到数据结构表达能力不足、三维训练图像难以获取和非平稳现象的限制。面向地质大数据集成与管理的要求,详细讨论了三维地质建模中的空间数据模型、基于多点地质统计学的结构-属性一体化集成建模方法、以及基于三维地质模型的地质大数据集成与管理的框架与模式。发展新型的面向地质结构-属性耦合表达的统一空间数据模型,以及知识驱动与数据驱动协同的三维地质结构-属性一体化集成建模技术体系,着力构建出地质大数据的聚合、集成、管理、挖掘和分析的可视化环境与操作平台,是未来三维地质建模领域的研究热点和前沿方向。      

基于地质大数据与构造语义约束的断层建模

断层作为一种重要的地质构造,在自然界中普遍存在。在地质体三维建模中,断层处理的难点主要在于数据获取不易。如今,在地质大数据条件下,可以利用不同地质语义约束来推测断层的产状。但由于断层构造往往十分复杂,要利用地质大数据对断层构造进行约束建模,需厘清断层的形态分类及其数据模型。通过研究断层的分类,提取出影响断层产状的要素,将这些要素作为断层数据模型的组成部分,在地质大数据挖掘中作为挖掘目标,形成断层地质语义信息表,为后续断层建模提供数据支撑。在此基础上,提出一种新的断层建模思路,即将断层看成一个整体,通过Apriori算法对断层地质语义信息表进行分类,找到每个断层的标准模型。然后,利用断层地质语义信息表对该断层模型进行几何形态约束,形成符合特定地质语义的断层模型。最后,通过断层牵引构造的平滑过渡,将断层镶嵌在已经建好的地层格架模型中,完成断层的三维建模。      

地学时序大数据的相似性度量与索引方法综述

地学时序大数据具有多传感器、多目标、多分辨率、多类型的多源异构特征,是地学领域机器学习与数据挖掘的重要数据来源,分为基于时点和基于时段的两大类时序数据。现有时序数据的相似性度量与索引研究主要聚焦在前者。时序数据表达方法的核心思想是降维处理,是相似性度量与索引方法的基础,主要包括基于域变换和模型的表达方法和基于极限分段思想的表达方法。相似性度量的核心是相似性距离计算,主要分为锁步度量和弹性度量。它为时序数据索引中索引项的聚合与划分提供了基本准则。多源异构地学时序大数据的高效相似性度量与分布式索引方法是地学大数据领域未来的重要研究方向。      

大数据时代地质灾害数据管理及应用模式探讨

地质灾害数据是一种多源异构数据,是典型的大数据。关系型数据库是目前地质灾害数据的主流管理方法。在地质灾害数据中,非结构化数据占有很大的比例。由于关系模型难以有效地管理非结构化数据,因而关系型数据库对地质灾害数据的管理效果并不理想。这种弱点,在大数据时代将会被进一步放大,并对地质数据挖掘和大数据分析造成一定的影响。针对大数据时代地质灾害数据的管理模式,从泛结构化地质数据管理、应用模型和分布式异构系统的集成等方面进行了探讨。认为地质灾害数据的有效管理应该把文件系统、关系型数据库和NoSQL结合起来,并提出了一种基于双C模型和中间件结合的泛结构化地质数据管理与应用模式。这种模式已应用在多个工程中,取得了良好的效果。      

城市全空间三维模型数据一体化集成管理关键技术及应用

随着城市三维地质信息系统及其应用的快速发展,对地学数据的可视化表达精度的需求变得越来越高,但地质调查数据常具有多源、多维、海量、多专题、多尺度和多时态等特征,而三维数据存储、组织与管理己成为制约其发展的重要因素。因此如何高效管理并有效利用这些复杂且海量的地质数据去解决各种复杂的地质问题服务社会,成为了城市地质信息科学领域研究的热门方向。基于武汉市多要素城市地质调查全空间一张图的构建过程,从多源三维模型一体化融合管理与分布式存储、轻量级全空间三维模型构建、多源异构海量三维数据快速渲染和浏览器端三维模型分析及专业应用4个方面系统地探索了城市地质调查全空间一张图系统建设过程中的关键技术,并进行了应用实践。研究结果实现了城市级大规模高精度三维地质模型的高效集成,提高了多要素城市地质调查成果可视化的表达效果,为三维地质模型的应用奠定了坚实的基础。     

基于大数据的城市地质环境智能监管思路与方法

随着城市化进程加速,城市范围迅猛扩大,人口急剧膨胀,高层建筑林立,地下空间开发规模化,面临着水资源贫化、地质环境恶化和地质灾害频发等巨大挑战.为了有效地应对挑战,迫切需要在城市多要素地质环境调查并建立完善的信息系统的基础上,开展面向“智慧城市”的精细、全息三维地质建模,即建立新型的城市“玻璃国土”,实现城市地质环境时空透视,然后利用传感器、物联网和云技术,建立城市地质资源、地质环境和地质灾害动态监测数据链,最后基于地质科学大数据的同化、融合和挖掘技术,进行智能预警和管控.