科技日报：让地质空间信息自由流动

　　由中国地质调查局承担的国家863计划“基于SIG的资源环境空间信息共享与应用服务”课题，正在打造地质空间信息的共享平台，一个基于SIG（空间信息栅格）与大型GIS（空间地理信息）技术的中国地质空间信息网格已经初步形成。

　　把“信息孤岛”连接起来

　　地质工作最根本的任务就是获取信息，开展资源评价、环境监测和社会化服务。但是，地质工作者却发现，获得地质资源的基础信息越来越难，各地方各行业把信息据为己有，各自为政，难以沟通。

　　中国地质调查局发展研究中心严光生副总工程师分析说，造成“信息孤岛”的原因之一是我国地质工作运行体系发生了改变。在计划经济条件下，各部门所获取的信息，综合管理部门可以依靠行政手段较容易地获取，集中使用。而市场经济条件下，由于大量社会资金的介入，投资主体、信息用户、服务需求呈现出多元化的特点。据统计资料显示，固体矿产勘查2003年度财政投入中央占17%，地方占14%，社会投资占69%，石油天然气100%由企业投资。由国家统一部署的公益性地质工作所获得的信息，仅占全部地学信息的极少比例，大量的数据分布在不同的采集主体手中，无法实现共享，也无法对已经建立的空间信息进行维护。

　　经过几十年的工作，我国花费了大量财力收集了各种地下、地面的资源数据和信息，积累了相当规模的数字化空间信息资源。“但目前零碎地分布在各个部门、各个地区和各个单位，格式不同，共享困难，无法得到有效应用。”严光生痛心地说。

　　针对地质工作专业特点和应用现状，建立全国性的面向社会公众服务的地质空间信息服务体系迫在眉睫。2002年7月，“基于SIG的资源环境空间信息共享与应用服务”课题正式启动。

　　网格技术构建信息“大厦”

　　据初步测算，我国数字化的基础性地质空间信息约1250GB；同时，还拥有丰富的对地观测数据，包括1950年以来覆盖全国的多期航空相片约500万张以上，1970年以来多期覆盖全国的国内外卫星影像50多万景，约140TB。

　　但是，这些信息应用主要局限在部门、行业内部，利用率极低，并没有发挥应有的效应。“基础数据就像桩和沙，已经搭起了数据库这样的一个个小房间。然而，由于缺少框架结构，还没有盖起空间信息的高楼大厦。”国土资源部咨询研究中心叶天竺用这个比喻形象地说。

　　那么，采用何种技术构架，才能打破条块分割，搭建一个信息自由流动的万丈高楼？课题组把目光瞄向了新一代网格技术，提出建立基于SIG的资源环境空间信息共享与应用服务的体系。

　　栅格计算技术又称网格技术，它是信息获取与处理领域新一代的综合集成框架。在上世纪90年代，“数字地球”、“数字城市”、“数字交通”等概念都是基于这种新的综合集成方法而提出的。目前国际上还没有与SIG在规模和技术内涵上相当的研究项目。

　　“课题启动之初，许多院士、专家对SIG的概念和定义模糊不清，存在着很多争议。经过三年的努力，我们不断把SIG的理念融合到实际应用中，明确了这条技术开发路线，建立了资源环境空间信息共享与应用服务的雏形，得到了专家组的高度评价。”国土资源部咨询研究中心叶天竺欣喜地告诉记者，运用空间信息栅格技术，使空间信息在现代网络环境下真正实现了数据分布式共享。

　　地质空间信息的应用与服务具有跨地区、跨专业、实时更新等特点，面对某项应用与服务，必须调动分布于不同地区、不同专业、不同单位所掌握的基础数据。叶天竺说，SIG技术不是打通了各个小房间汇集起来建立一个“大仓库”，而是保留了各个房间的独立性，形成无中心的环形结构。这样，SIG网格实现了结点的自治性，成为主动存储性计算机，也就是说，不是为谁去做，而是主动去做，包括发布、更新和维护信息。“有了实时在线的信息，才能真正达到不同部门、不同行业的资源共享。”

　　采用SIG技术不仅保证了各结点的独立，还解决了不同背景、不同平台下异构数据源的协同问题，使数据源和软硬件的使用权和所有权分离，连通了服务与资源，为社会用户提供个性化服务成为可能。

　　项目通过对南京、成都、北京的结点部署试验，成功证明该构架能够较好满足地质业务资源共享与协同的要求。目前，已经全部连通13个结点，并开始实际业务模式运行。一个基于SIG与大型GIS技术的资源环境空间信息共享与应用服务的应用体系和中国地质空间信息网格已经初步形成。

　　实现“四个一体化”目标

　　如果说，因特网实现了硬件资源的连接，万维网实现了网页的连接，网格技术则实现了应用层面的互联互通，有效地消除了信息孤岛，使信息共享成为可能。空间定位技术、航空和航天遥感、地理信息系统和互联网、栅格计算等现代信息技术的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了以空间信息为核心的集成化技术系统。那么，这种信息共享与服务是如何实现的呢？

　　海量的原始空间数据要为人们所理解，必须以标准的方式进行分析处理。叶天竺说，项目成功完成了第三代地学空间数据模型的换代，实现了数据一体化标准，达到跨地域跨平台的分布式共享。“如同集装箱装卸一样，不同平台下的数据，只要进入这个系统，就能成为一体化数据，确保信息流动畅通无阻。”

　　进入该系统，需求方通过平台发布服务请求，服务所有者迅速识别，搜索数据，就近结点分配资源，使需求方就近发现服务和获得服务；每个结点是一个服务集群，而对用户来说，犹如一台服务器，不必关心服务部署问题，这就是国家地理空间信息网络体系的虚拟化组织。

　　这样，基于SIG建立的信息共享系统确保来自任何空间信息源的信息，经过处理能在任何时候发送并服务于在任何地点、任何有需求并且有相应权限的空间信息用户，即实现所谓的“四个一体化”目标。 
目前，在数据存储的地理位置不同、数据异构、服务分布不同等条件下，基于SIG平台的资源环境应用在华北地区水资源评价、西南三江和长江中下游地区矿产资源评价工作中的示范中取得成功。（科技日报记者 刘恕）

　　■链接

　　空间信息网格（SpatialInformationGrid，简称SIG）是一种汇集和共享地理上分布的海量空间信息资源，并对其进行一体化组织与协同处理，具有按需服务能力的空间信息基础设施。

　　■数字863

　　本项目研究有8多：

　　1.参加的单位多：由中国地质调查局、中国地质调查局发展研究中心、国防科技大学、国家信息中心、武汉中地公司、环境监测院、地质科学院水文地质研究所、航天航空大学、网络公司等9家单位组成。

　　2.参加项目高学历和高职称的人员多：参加本项目的课题负责人和主要骨干研究人员具有博导、博士学位或正高职称，占全部研究人员的90%%以上。

　　3.参加项目的年轻人多：参加本项目研究的人员达30多人。其中绝大部分人为在读的博士生和硕士生，占主要研究人员的70%%以上。

　　4.发表文章多：在国际知名学术会议上公开发表论文15篇，进入SCI检索3篇，在国内学术会议和核心期刊上公开发表论文近30篇。

　　5.培养人才多：在项目实施的三年中，培养了硕士研究生13人，博士研究生10人。培训具有SIG理念的地质科技应用队伍近50人。

　　6.邀请专家进行学术交流与讨论的学术活动多：项目研究中，先后邀请了有关地质、测绘、海洋、GIS厂商等方面的专家对数据模型进行近10次技术交流与研讨，奠定了用地理数据库模型框架作为本次数据模型研究的基础。

　　7.课题组内部定期和不定期开展技术交流会多：两年来，开展70多次交流；同时请专家进行ORACLE数据库技术、.NET技术的专门培训，大大提高课题组人员的技术水平。

　　8.与国外同行技术交流多：在项目研究阶段，研究单位4次组团约10人次到英国、加拿大、澳大利亚、德国、丹麦就数据模型、地质科学数据共享、标准等方面进行了交流与讨论。

 

　　 自科技日报