地质信息基础

1、中 国 地 质 大 学研究生课程论文课程名称 地质信息技术基础 教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业 所在院系 类别: A.博士 B.硕士 C.进修生 日期: 年 月 日 评 语对课程论文的评语:平时成绩：课程论文成绩：总 成 绩：评阅人签名：注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。地质信息技术基础基础地质调查、矿产地质勘查与工程地质勘察的工作过程, 本质上都是信息的获取、整理、处理、解释和应用过程。从野外数据采集到室内数据综合整理、数据管理、数据处理、现象解释、图件编绘、成果分析、资源预测、勘

2、查评价、过程模拟, 再到成果保存、管理、使用和出版, 甚至地矿工作的管理与决策等, 无一不与信息技术紧密相连。随着基础地质学、矿产地质学、资源勘查学、工程勘察学、地球物理学、地球化学、地球动力学和数学地质学, 地质学定量化和地矿勘查信息化的发展, 以及一般信息科学、地球信息科学、地球空间信息科学和地理信息科学的兴起, 一门崭新的边缘学科地质信息科学已经初步形成为推动这一新兴学科的发展。地质信息科学的含义与学科地位1地质信息科学的含义地质信息科学是关于地质信息本质特征及其运动规律和应用方法的综合性学科领域，主要研究在应用计算机和通讯网络技术对地质信息进行获取、加工、集成、存贮、管理、提取、分析、

3、处理、模拟、显示、传播和应用过程中所提出的一系列理论、方法和技术问题。它既是地球信息科学的重要组成部分,也是地球信息科学与地质科学交叉的边缘学科。地质信息是对包含地壳在内的岩石圈运动状态和存在方式的表征, 既是自然过程和人类在地矿勘查、研究、开发、利用和管理过程中各种状态的客观显示, 也是人和地质资源在相互作用过程中所交换的内容。它们有时表现为物质形态, 有时表现为非物质形态, 既反映了地质运动中的各种差异及规律,又反映了地质体和地质现象之间的相互联系和相互作用。可以认为, 地质信息在把地质体和地质现象的性质、特征及其形成、分布、演化规律转化为人类意识的过程中, 甚至在人类社会与自然界的相互联

4、系、相互作用和协调发展过程中, 始终起着中介作用。可靠而且健全的地质信息, 可以减少人类对自身与地质资源、环境的协调关系和社会可持续发展问题认识的不确定性, 导致由人类和自然界所组成的人-地系统的有序性增加, 即负熵增加。当然, 失真而且残缺的地质信息, 必然增加人类对自身与地质资源、环境的协调关系和社会可持续发展问题认识的不确定性, 导致由人类和自然界所组成的人-地系统的有序性减少, 即熵增加。地质信息的载体是地质数据, 而地质数据具有显著的多源、多类、多维、多量、多时态和多主题特征 。地质数据的来源主要有露头观测、岩芯描述、物理测井、采样化验、物理-力学测试、日常生产记录、水文地质调查、地

5、球物理勘探、遥感、地球化学勘探、综合研究与编图, 以及已有的各种勘查和研究成果。如此丰富的数据源, 必然带来繁多的数据类型和海量的数据。从表现形式看, 地质数据可分为数字型、文字型、日期型和图形型数据；从数学性质看,地质数据可分为名义型、有序型、间隔型和比例型数据 2 ；从计算方法看, 地质数据可分为定性数据和定量数据；从描述内容看, 地质数据可分为属性数据和空间数据；从存储结构看, 地质数据可分为栅格数据和矢量数据。地质数据的多维特征表现在空间结构与多层交叉上。例如一个钻孔的数据, 不仅有孔口坐标(x , y)和高程(z), 而且有钻孔名称、性质、钻探目的、设计深度、终孔深度、孔径尺寸、技术

6、措施、施工质量、施工单位和施工日期等, 还有几百乃至几千层的岩石, 需要分别进行岩性、岩相、结构、构造、矿物组成、古生物特征的描述, 甚至还要采样分析其矿物共生组合、元素组成等众多参数。地质数据的多时态特征主要表现在:所有地质体和地质现象都是地质历史进程某一阶段的产物, 我们所获取的地质数据记载了不同地史时期的地质作用信息, 而利用这些信息来恢复地质演化史正是地质学的重要研究内容之一；地矿勘查工作是阶段性递进的, 如找矿勘探分为普查、详查、精查等几个阶段, 随着勘探程度的提高, 工程密度逐步增大, 所获取的数据不断增多, 不少数据需要更新, 许多图件需要重新编制。地质数据的多主题特征是指其用途

7、的广泛性,每一种数据既要用于地质体、地质现象和地质作用的分析, 又要用于矿体及矿床特征分析、控矿条件及成矿过程分析、外围及深部含矿性预测, 还要用于储量计算和地质-技术-经济-环境条件的综合评价, 此外, 还必须编制出各种各样的地质图件。每一个应用主题都涉及大量不同类型的数据, 且数据处理过程非常复杂, 此外, 庞大的属性数据量, 也是地质数据的重要特征。地质数据如此的多源、多类、多量、多维、多时态和多主题特征, 给地矿工作的信息化带来了巨大困难。如何取好、管好、用好这些数据, 从中获取可靠且健全的信息, 以便正确认识地质体、地质现象、地质过程、地质资源和地质环境。 2地质信息科学在地球信息科

8、学中的位置地质信息科学是地质学(包括:基础地质学、矿产地质学、环境地质学、工程地质学、数学地质学、地球物理学、地球化学、资源勘查学等)与信息科学(包括:地球信息科学、地球空间信息科学及信息系统技术、计算机技术及通讯网络技术等)交叉融合的产物。它既是一个独立的分支学科, 又紧紧地为地质学发展服务, 为地质学定量化和地矿工作信息化服务。地质信息科学可能是地球信息科学领域中最复杂的一个分支学科。在地球信息科学的诸多分支学科中, 地质信息科学、水文信息科学、海洋信息科学、生态环境信息科学和大气信息科学处于同等地位,具有并列关系(图1), 其研究对象分别是岩石圈、地表、水圈、生物圈和大气圈的信息；而地球

9、空间信息科学是一门横断性的信息科学分支, 其研究对象是地球各层圈的空间位置、拓扑关系、空间结构、空间形态及其变化的信息。作为地球信息科学和地球科学的分支学科, 地质信息科学理所当然地享受着地球信息科学和地球科学所积累的一切成果, 同时也从地球空间信息科学、地理信息科学、水文信息科学等并行分支学科的发展中得到启示、借鉴和支持。图1.地质信息科学在地球科学中的位置二、地质信息科学的发生与发展地质信息科学的发生和发展, 是地质学的定量化和地矿勘查的信息化本身的需要。因此, 地质信息科学的发生与发展总是与地质学定量化进程相伴随, 与资源勘查学、应用地球物理学、应用地球化学、地球动力学和数学地质学的发展

10、相伴随, 也与地矿勘查的信息化实践发展相伴随。地质学在由经验上升到理论的无数次飞跃中,需要数学的介入, 需要定量化手段的支持, 也需要更多、更好的探测与分析技术的帮助。从地质体和地质现象的几何学、物理学和化学测量、换算、分析,到各种地质变量时空变化规律的统计和矿产储量的计算, 到重力法、磁法、电法、地震法、大地电磁法、放射性法和遥感等地球物理探测手段和各种分析化学手段的相继出现, 使地质学、资源勘查学、地球物理学、地球化学和地球动力学不断发展。人们获取地质数据的手段越来越多, 类型越来越复杂, 数量也越来越庞大, 使之具有多源、多类、多量、多维、多时态和多主题特征。为了从这些数据中获得更为全面

11、的有用信息, 以便深刻地了解和认识地质体、地质现象和地质过程, 更好地利用和保护地质资源, 人们越来越多地求助于数学方法和地质信息技术。各种物化探异常的正、反演理论方法和各种地球动力学理论方法的提出和完善, 都是这方面的重要成果, 对地质学定量化和地矿勘查信息化进程起到了重要的推动作用。数学地质学学科的形成和计算机技术的应用,为地质信息科学的进一步发展创造了条件。数学地质学经过了130 余年的漫长历程, 才成为一门独立学科。这个过程从1840年英国学者Lyell首次运用统计学方法划分古近系和新近系地层开始, 到1944 年前苏联在分析地质学一文中提出用定量方法研究地质问题的设想, 到1958

12、年美国学者Krumbein W C 首次在杂志上公布电子计算机地质计算程序, 再到1968 年国际数学地质协会(IAMG)成立为止, 数学地质学家开创了地质变量不确定性、数学特征、样本空间特征和地质变量提取转换方法的研究, 建立了地质数据空间分布理论和地质作用随机过程理论, 给出了地质信息的空间统计法、多元统计法、稳健统计法、成分数据统计法和统计预测法成为地质信息科学的方法基础；而电子计算机及其信息系统的应用, 既为数学地质学提供了必要的工具, 也为地质信息科学技术体系的形成奠定了基础。地质信息技术体系的发展始于20 世纪60 年代初。最初是物化探数据处理和模型正、反演的计算机应用, 接着是7

13、0 年代中期基础地质信息的RS 技术和地质图件编绘CAD 技术的引进, 再接着是80年代初测试数据和描述性数据管理DBS(数据库)技术的引进, 以及地质过程计算机模拟理论和技术的兴起, 随后是90 年代初用于空间数据管理和空间分析的GIS 技术的引进, 最后是90 年代后期野外地质测量的GPS 技术和GPS 、RS 、GIS 集成化概念和技术的引进。需要着重指出的是地球空间信息科学在地质信息科学近期发展中的促进作用。地球空间信息科学是一个以系统方式集成所有获取和管理空间数据方法的学科领域, 是地球信息科学中较为成熟的分支学科。地球空间信息科学理论框架的核心是地球空间“geo-informati

14、cs”。其研究内容涉及地球空间信息的基准、标准、结构、时空变化、认知、不确定性、解译与反演、表达与可视化等基础理论问题, 其研究目的是揭示地球几何形态、空间分布及变化的规律；其技术体系由上述3S(GPS 、RS 、GIS)及其集成化技术、计算机技术和网络通讯技术等组成。地球空间信息科学为地球科学提供空间信息框架、数学基础和信息处理技术。由于地矿勘查对象都带有空间特征, 所以地球空间信息科学从理论、方法和技术等方面均深刻地影响着地矿勘查工作。3S 及其集成技术一出现, 便被引进地矿领域。但由于地质科学和地质勘查对象及技术的特殊性和复杂性, 所引进的各种信息技术成果都经过了改造和再开发, 并与原有

15、的技术融合和集成多S 集成, 才成为今天的地质信息科学技术体系 。信息技术的引进、改造、融合和集成, 大大加快了地矿勘查工作的信息化进程。所谓地矿勘查工作信息化是指采用信息系统, 对传统的地矿勘查工作主流程进行充分改造, 实现全程计算机辅助化, 使数据在各道工序间流转顺畅、充分共享, 最大限度地发挥信息的作用 16 。这是一项复杂的系统工程, 其中既涉及各种信息技术及其集成化应用, 也涉及方法论和其他问题, 要求深化对地质信息机理的基础理论研究。与地质学定量化一样, 地矿勘查信息化的需求也是地质信息科学发展的动力, 促进了地质信息科学理论框架、方法论体系和技术体系的形成；地矿工作信息化工程,

16、又成为地质信息科学发展的用武之地和检验场所, 地质信息科学的理论框架、方法论体系和技术体系正是通过地矿工作信息化的实践而逐步发展起来的。总之, 地质信息科学发生和发展的内部条件, 是地质学定量化和地矿勘查信息化的需求；其方法基础、技术基础和实践基础是数学地质学、计算机技术和地矿勘查工作的信息化过程；其外部条件是一般信息科学、地球信息科学和地球空间信息科学的形成与发展。三、地质信息科学的理论体系与方法论体系地质信息科学的理论体系尚在形成和完善之中, 目前只有一个大致的框架。这个框架的核心是地质信息机理, 主要包括地质信息的本质、运动规律、传输机制和信息流的形成机理等；框架的结构和组成主要体现在研

17、究对象、任务和内容等几个方面。地质信息科学的研究对象是岩石圈(含地壳)的地质信息。这与地质科学以岩石圈(含地壳)的物质或能量为研究对象有着显著的差别。地质信息不同于物质和能量, 而是对岩石圈(含地壳)的物质和能量运动状况和运动方式的表征。将地质信息作为专门的研究对象, 既说明地质科学的成熟, 也说明信息科学和技术已经发展到足以影响地质科学的程度。地质信息科学的任务主要是通过研究地质信息的本质来探索人类对各种地质信息的获取、分类、变换、传播、存贮、管理、处理、解译、表达和利用的一般规律, 以提高开发、吸收信息的能力, 进一步增强、补充和扩展人类的地质思维功能和智力功能, 更好地利用地质信息, 更

18、好地认识地质体、地质现象和地质过程, 合理开发、利用、保护地质资源和地质环境。根据一般信息科学的原理, 地质信息科学的研究内容主要包括以下几个主要方面:研究地质信息的本质、特征(结构、性质)和度量(基准与标准)。研究地质信息的运动规律, 即研究地质信息在壳幔之间、水岩之间和地质体之间的传输机制、物理过程、增益与衰减以及信息流的形成机理。研究地质信息的产生、表现、认知的一般规律及其不确定性与可预见性。研究地质信息的采集、分类、变换、加工、整理、存储、管理、统计、分析、处理、解译、反演、正演、建模、模拟、表达以及可视化的理论、方法和技术。研究地质信息传播、交流与社会化服务的途径、方法和技术。研究利

19、用地质信息进行地质资源管理、预测、决策、开发并实现最优化的原理和方法。研究地质信息市场、信息商品、信息产业的特征、结构、功能及其发展机制等。一般信息科学(Info rmatics)的方法论体系, 包括信息分析综合法、行为功能模拟法和系统整体优化法3 种方法。这3 种方法分别源于信息论、控制论和系统论, 既密切联系又相辅相成, 已经成为现代科学方法论的重要组成部分。借鉴这一科学方法论体系, 地质信息科学在发展过程中, 也初步形成了自己的方法论体系。信息分析综合法是指通过地质数据的综合分析、处理、反演、正演来提取健全和有用的信息, 并建立相应的地质模型, 从研究对象信息过程的特征和联系上了解和认识

20、地质体、地质现象、地质过程、地质资源和地质环境, 乃至整个地质系统；行为功能模拟法是指利用各种地质过程模拟系统、地质资源预测评价系统、开发利用决策支持系统、地质环境综合评系统和地质灾害预报预警系统, 对各种地质模型进行解算、模拟、评价、预测和决策分析, 以揭示地质系统演化的影响因素及其相互间的控制与反馈控制关系, 进而总结地质系统演化的内在规律, 并实现对地质资源、地质环境和地质灾害的评估；系统整体优化法是指从部分与整体之间、整体与外部环境之间、资源开发利用与生态环境保护之间、人与自然的协调发展之间的相互联系中, 综合地考察研究对象,进行最优化决策, 将知识转化为可供操作的开发、保护和治理行为

21、, 达到可持续发展的目的。地质信息科学的方法论体系除了上述方法外,还增加了主题信息管理法。主题信息管理法源于地质信息自身的特点和当前高度发展的信息技术, 是指利用以主题式点源地矿数据库为核心的信息系统和多S 集成技术, 全面改造地矿勘查工作流程, 使数据在各道工序间流转顺畅, 为实现全流程的计算机辅助化提供可靠而健全的信息源。四、地质信息科学的技术体系地质信息科学的技术体系由地质数据采集、地质数据管理、地质数据处理、地质图件编绘、地质过程模拟、地质资源评价、地球信息传播及其集成化技术组成。但由于地质信息及其处理本身极具复杂性, 至今这个技术体系还不完善, 集成化程度也较低。随着“数字地球”概念

22、的提出, 各国政府和产业部门纷纷把“数字国土” 、“数字勘查” 、“数字矿山” 、“数字油田”等构想付诸实施, 地质信息技术有望朝着体系完整的方向发展。1地质数据的数字化采集技术地质数据的主要来源包括:地球物理勘探与遥感、地球化学勘探、野外地质勘测、室内岩矿分析测试和图形编绘。由于数据类型繁多、结构复杂而使地质数据的采集方式不可能划一。目前, 与各种数据源和数据类型相适应的数字化采集技术得到了快发展, 例如各种数字化的重力法、磁法、电法、地震法、大地电磁法等物探技术；数字化的多光谱、高光谱、高分辨率的遥感技术；数字化的视电阻率、自然电位、放射性、声波速度、地层倾斜、地温等测井技术；数字化的固体

23、矿物成分、流体包裹体成分、粒度和温压条件的显微镜、电子显微镜、电子探针和激光拉曼光谱检测技术等；数字化的氧化物成分、元素成分、同位素特征等化学测试技术；数字化的素描、摄影、录像、录音等多媒体技术, 等等。特别是基于便携机和掌上机的野外地质数据和测绘数据采集系统的研发, 集成了关系式数据库RDBS 、GIS 、RS 和GPS , 正在改变着野外数据手工采集的落后面貌。与此同时, 数据采集内容的标准化、代码化和数据模式的通用性问题也在进一步解决之中。2地质数据的计算机管理技术由于地质资源勘查的数据资料不仅具有反复和长期使用的价值, 而且具有长期保存的必要性；同时由于获取时的代价昂贵和对于不同勘查对

24、象、不同勘查目的和不同勘查阶段的通用性, 而具有共享的必要性。这2 种必要性的存在使得地矿勘查资料和数据成为国家的宝贵财富, 其数据库通常被放在优先建设的地位上。自20 世纪80 年代以来, 我国先后建立了数千个各种类型的地质属性(关系)数据库, 21 世纪以来实施的“数字国土工程” 已经建立了近万个地质空间数据库。目前的发展趋势是采用主题数据库(subject databases) 的设计思路与方法, 把以功能处理为核心变成以数据管理为核心, 统一概念模型和数据模型, 实行术语、代码标准化；采用对象-关系数据库技术, 统一存储属性数据和空间数据；兼顾地矿行业的当前与未来需求, 建立与各种业务

25、主题相关联的数据库；研发适合于地矿勘查工作信息化的共用地质数据平台的支撑软件, 进而建立共用地质数据平台。3地质数据的计算机处理技术地质数据的计算机处理是利用电子计算机的快速运算功能来实现各种数学模型的解算, 达到压制干扰、突出有用信息的目的, 并对有用信息进行分析和综合。其内容包括物探方法模型的正、反演计算、化探及地质编录数据的统计分析、地质特征的空间分析、矿产储量的计算与统计、工程岩土力学和水力学计算、钻井(孔)设计和孔斜校正等。此外, 地质数据计算机处理还包括大量日常的数据换算。随着物探数据正、反演计算、地球动力学和数学地质理论、方法的迅速发展, 以及矿产资源定量预测理论和方法的完善,

26、已经涌现出大量的应用软件, 例如地震勘探解释软件GeoQ uest 和Landmark 等。目前, 这些软件开始走向以公用数据平台为依托、按专题进行技术集成和应用集成的道路, 有的已经进入地矿勘查工作的主流程。4地质图件的机助编绘技术应用计算机辅助设计技术来编制地质图件, 既能保证质量, 减少编图、制图和修编的工序和时间,又有利于图形的存贮、保管和使用, 保证实现图形数据的共享。国内外在这方面进行了许多探讨和研发并取得了重要进展, 所涌现出来的CAD 应用软件已经进入了地矿勘查工作的主流程, 主要有:钻孔(井)综合柱状图、实测地质剖面图、勘探剖面图、储量计算图、资源预测评价图、构造纲要图和各种

27、综合地质图。地矿图件计算机辅助编绘技术的主要发展方向为:以公用数据平台支撑软件为依托, 提高地矿图件编绘的数据库支持程度；与GIS 技术相结合, 提高地矿信息提取、转换和成图的自动化程度；与三维图示技术相结合, 实现地质数据资料的立体表现；采用参数化方式, 并与人工智能方式相结合, 提高地矿信息提取、转换和成图的自动化程度, 以及人机交互能力。5地质过程计算机模拟技术地质过程计算机模拟也称为地质过程数学模拟或地质过程定量分析, 是近二十年来在计算机地质应用领域里迅速发展起来的一种仿真技术。地质工作者可以将概念模型及其相应的方法模型看作实验工具, 通过改变各种条件和参数来观察它的反应, 从而定量

28、地揭示各种地质事件中影响因素间的相互关系和变化趋势以及可能结果。当前发展最为迅猛的领域是石油天然气勘查领域的盆地模拟、油气成藏动力学模拟和油藏模拟, 已经进入了资源预测评价的实际应用阶段。其他领域如构造应力场模拟、盆地地热场模拟、地下水动力学模拟、构造演化的平衡剖面模拟、火山喷发作用模拟、滑坡运动模拟等也取得了很大进展。当前地质过程数学模拟的一个发展方向是与地质过程分析密切结合, 实现地质成矿过程分析的信息化与定量化、再造成矿成藏作用所依存的三维物质空间、描述各地质作用之间的控制和反馈控制关系以及油气和矿质运移聚集的非线性过程；另一个发展方向是与数据可视化技术相结合, 实现计算可视化、分析可视

29、化、过程可视化、结果可视化和决策可视化。地质体、地质现象和地质作用都不同程度地存在着参数信息不完全、结构信息不完全、关系信息不完全和演化信息不完全的情况。对这种不良结构化或半结构化问题进行定量化描述十分困难, 而借助三维动态可视化技术则可以提供新的洞察力并启迪思路, 有助于直观地感知和了解地质体、地质现象和地质过程。6地质资源人工智能评价技术地质学由于学科本身的特点, 一直是专家系统应用研究的活跃领域。许多复杂地质问题的解释和处理, 在很大程度上依赖专家的知识和经验。专家系统可以充分发挥专家作用, 使得一般地质人员能像专家那样工作, 从而提高了找矿、勘探效果。在固体矿产资源评价和油气资源勘探评

30、价方面, 已经涌现出一批有实用价值的软件系统。世界上第一个地学领域的专家系统Prospector , 是1974 1983 年期间由斯坦福国际研究所与美国地质调查所协作开发与完善的, 应用于华盛顿州的一个老的钼矿床, 发现了新的矿体。中国地质大学(武汉)研发的大比例尺矿床统计预测专家系统MILASP , 是根据地质异常理论 和矿床统计预测理论、方法设计的。它集多源信息输入、数据处理、图形和图像处理、表格处理以及专家系统的功能于一体, 主要用于大、中比例尺矿床统计预测研究, 也取得了许多实际效益。为了解决复杂的组合优化、多目标决策问题, 例如, 地矿勘查、开发和管理中的技术方法和手段组合优化决策

31、、最优勘探方案的选择、资源配置与合理利用、勘查投资结构优化及投资风险评估决策等, 地质领域专家系统(ES)的发展方向是与人工神经网络技术(art ificialneural netw ork , 简称ANN)相结合。而为了求解不确定性、模糊性和随机性问题, 并解决地质矿产资源预测评价领域中的复杂空间分析问题, 人们正在把模糊数学、数理统计、拓扑几何等方法结合到ANN的学习规则中去, 并将ES 和ANN 与GIS 及可视化技术结合起来, 同时, 将资源预测评价专家系统置放于共用地质数据平台之上。7地质数据的数字化传输技术地质数据的数字化传输既包括将野外采集的数据向室内数据处理中心的传输, 也包括

32、在室内进行的远程数据查询、交换和互操作。地矿信息数字化传输主要通过数字通讯网络(目前主要是Internet) 来实现。随着国家信息高速公路和通讯网络建设的加快, 将使地矿数据的远程共享和综合应用成为现实。这里需要着重解决多源异构数据和海量空间数据的传输问题。海量的地质空间数据和属性数据的传播不同于一般的事务管理和商务管理, 需要有专门的技术和国家空间数据基础设施的支持。国家空间数据基础设施包括:空间数据协调、管理与分发体系和机构, 空间数据交换网站, 空间数据交换标准以及数字地球空间数据框架。各国政府所制定并实施的信息高速公路计划、空间数据交换格式标准和协议, 以及各种大、中、小比例尺的基础空

33、间数据库的建设, 为开展地质数据的远程传输、互操作和充分共享打下了良好基础。8地质信息技术的多S 集成化为了最大限度地发挥各种信息技术和数据的作用, 需要实现系统集成化, 以便使各部分有机地组成一个整体, 每个元素都要服从整体, 追求整体最优化；各个信息处理环节相互衔接, 数据在其间流转顺畅, 能够充分共享。系统有了这样的整体性, 即使系统中每个元素并非十分完善, 通过综合与协调, 仍然能使整个系统达到较完美的程度。从地质信息技术实现的逻辑结构看, 系统集成的内容包括:技术集成、网络集成、数据集成和应用集成。地质信息技术的集成, 可以借鉴空间信息科学领域的3S (GIS 、RS 、GPS)和5

34、S(GIS 、RS 、GPS 、DPS 、ES)集成技术。但由于地矿勘查所要管理和处理的数据既有地表空间数据, 也有大量的地下空间数据和属性数据, 不仅应该考虑关系式数据库(RDBS)和空间数据库(PDBS 或GIS)的集成, 而且还要考虑构用于数据分析和资源预测、评价、管理和决策的模型库、方法库、数据仓库与数据银行等。因此, 应当考虑多S(DBS 、GIS 、RS 、GPS 、MIS 和ES 等等)及其集成技术, 使之成为以主题式点源地矿数据库为核心的综合性技术系统地矿勘查信息系统。根据结构-功能一致性准则, 点源地矿勘查信息系统的结构可分为内、中、外3 层(图2)。内层为数据管理层, 由下

35、部的主题式对象-关系数据库子系统与上部的数据仓库组成, 用于实现数据组织、存贮、检索、转换、分析、综合、融合、传输和交叉访问；外层是技术方法层, 包括各种高功能的硬、软件平台和空间分析技术、三维可视化技术、CAD 技术、人工智能技术；中层是功能应用层, 包括数据综合整理、图件编绘和资源预测评价3 个层次, 用于实现功能处理和决策支持。图2. 以主题式点源数据库为核心的地矿勘查信息系统逻辑结构五、实例：城市三维地质信息系统1城市三维地质信息系统建设的现状和所面临的问题城市地质信息系统建设的基本功能目标是，支持多源异构地质空间数据的存储、管理、提取、传输与交叉访问，实现地下地质结构与关系的表达、分

36、析和过程的三维可视化，支持政府决策并开展相关领域的信息社会化服务。“数字城市”或称“数码城市”是“数字地球”的一个重要节点是城市基础地理信息和其它城市信息结合并存储于计算机网络上的、能供远程用户访问的一个新的虚拟城市空间。通过“数字城市”能使城市地理、资源、环境、生态、人口、经济和社会等复杂系统数字化、信息化、网络化和可视化，从而使城市规划的效率更高，表现手法更丰富，信息量更多，大大提高城市建设的时效性和管理的有效性促进城市的可持续发展。目前，在市政府机构中的矿管局、规划局、建设局、地震局、农业局和水利局等，都全部或部分地与城市地质信息的采集、管理、处理和应用有关。在当前的数字城市工程中，一个

37、重要的方面是城市地质信息系统的建设；而建设城市地质信息系统正是数字国土工程的重要任务之一。因此，将数字国土工程与数字城市建设结合起来，进行统一的规划、统一的系统分析、系统设计和系统建设，是十分必要而又是十分有利的。为了有效地管理、处理和利用地下地质结构信息、地下空间信息、水资源信息和矿产资源信息，需要在利用现代化信息技术建造地上数字城市的同时，建造一个地下数字城市。解放以来，我国各城市都开展过大量的城建工程、地下工程、地下水资源和矿产资源勘查，积累了海量的地下地质结构与资源数据。近十几年来，一些城市的政府部门也分别根据各自的工作需要建立了数据库，但未做统一的系统分析，也缺乏整体规划和标准化，所

38、建立的数据库只适应于某一特定服务项目。如果一直按照以上模式发展下去，这些数据库系统将会成为一系列“信息孤岛”，信息既不完整又有冗余，许多数据资料被重复存贮、重复加工，无法实现交叉访问，也不能支持未来的再开发、再提高，难以满足迅速增长的信息处理要求，更难以被纳入到城域网络中去。可能的出路是将实现城市地质数字化、信息化纳入 “数字城市” 工程的统一规划中去，研发并建造主题式的“城市地质资源基础数据平台”，并且实现从野外数据采集到室内数据管理， 再到数据综合整理、 图件编绘、资源评价和预测、决策的全程计算机辅助化。在此平台上，可以进一步建立 “城市地矿资源综合管理”、“城市工程地质管理”、“城市地基

39、管理” 、“城市水资源管理”、“城市地下空间利用管理”、“地矿资源开发利用管理”、“地震灾害精细区划管理”等决策支持系统和服务应用系统。另一方面，可以运用 “多S” 集成技术、联邦数据库技术、数据仓库技术、三维可视化技术和计算机网络技术，将已有的和新建的多源异构数据库、图形库、知识库、方法库、模型库与管理系统、决策系统及用户接口等集成在一起。2城市三维地质信息系统建设目的和内容从某种意义上说，一个完善的城市地质信息系统，就是一个“地下数字城市”。从实际需求出发，开发出三维可视化的城市地质调查信息系统；实现城市地质数据的整合、建库与三维数字化管理、表达及应用；实现城市地质信息资源的共享，为城市规划