2015年08月21日

“深部探測數(shù)據(jù)集成與共享”課題（公益性行業(yè)專項編號201011075，原SinoProbe-08－02）是國家重大科技專項“深部探測技術與實驗研究”（SinoProbe）中的第八項目“深部探測綜合集成與數(shù)據(jù)管理”（Sinoprobe-08）的第二個課題。課題所承擔建設的“深部探測數(shù)據(jù)中心”完成了對專項所屬各課題的探測數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)的集成管理，為專項的數(shù)據(jù)綜合、集成與解釋提供了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺、高速計算平臺、地球模擬顯示和數(shù)據(jù)信息共享技術平臺。

“深部探測數(shù)據(jù)集成與共享”課題下設6個專題，由中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所完成總體目標的協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)標準的研發(fā)及數(shù)據(jù)匯交的管理，中國地質(zhì)科學院承擔數(shù)據(jù)中心硬件和網(wǎng)絡環(huán)境的優(yōu)化與建設，中國地質(zhì)大學（北京）承擔深部探測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建設，北京工業(yè)大學承擔網(wǎng)絡三維可視化系統(tǒng)的建設，同濟大學完成深部探測數(shù)據(jù)場景三維可視化系統(tǒng)的建設，華東師范大學完成深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)點源精細三維建模的研究，上海財經(jīng)大學承擔整個系統(tǒng)的測試工作。課題整體分工考慮到了國內(nèi)外相關領域的先進研究資源，分工合理，充分發(fā)揮了各自承擔單位的優(yōu)勢，順利完成了課題的建設目標和研究任務。課題在執(zhí)行過程中共有約80多位科研、技術人員與學生參加，先后培養(yǎng)研究生十余人，發(fā)表文章20余篇。形成了一個穩(wěn)定的、多學科交叉的科研團隊。

一、研究目標

綜合各層次深部結(jié)構(gòu)探測與不同尺度物質(zhì)探測成果，集成適應不同地質(zhì)背景與成礦條件的深部探測各方法數(shù)據(jù)，綜合深部探測與模擬計算成果數(shù)據(jù)。在集成專項深部探測數(shù)據(jù)的基礎上，利用先進的技術開發(fā)具有可擴展性、可維護性、安全的、具有應用工具包的采用面向服務的架構(gòu)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，構(gòu)建先進的深部探測數(shù)據(jù)中心；實現(xiàn)深部探測數(shù)據(jù)的科學管理，形成海量數(shù)據(jù)儲存、高速計算、三維GIS、數(shù)據(jù)融合、共享發(fā)布等流程服務；建立深部探測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、高速并行計算系統(tǒng)和三維可視化演示系統(tǒng)，保證專項順利實施。引進國際頂尖技術和人才，培養(yǎng)新一代深部探測優(yōu)秀人才；通過數(shù)據(jù)共享服務的推廣和科普教育實現(xiàn)深部探測科研成果的社會化和服務公眾化；提高我國在地球深部探測領域的國際社會顯示度。

二、技術路線

　　1．中心實體及網(wǎng)絡環(huán)境建設

技術路線：用戶需求詳細調(diào)研 à 可利用技術及已有成熟技術案例的調(diào)研 à 對調(diào)研資料綜合分析研究確定設計思路 à 技術方案設計與試驗 à 部署實施。

2．管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)倉庫開發(fā)建設

分析深部探測數(shù)據(jù)集成與共享平臺建設需求 à 以IT技術為支撐，采用高新信息技術為有效載體 à 實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境的設計 à 完成系統(tǒng)總體架構(gòu)設計 à 構(gòu)造數(shù)據(jù)集成與共享各子系統(tǒng)模型 à 以總體架構(gòu)為依據(jù)給出數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)倉庫各功能結(jié)構(gòu)方案 à 部署實施。

　　3．數(shù)據(jù)可視化應用研究

結(jié)合國內(nèi)外地球科學的三維GIS管理和三維可視化發(fā)展趨勢 à 通過研究地球深部探測數(shù)據(jù)標準化及整合的方法和途徑 à 綜合利用3S(GIS、GPS、RS)、多媒體、網(wǎng)絡、虛擬仿真技術 à 開發(fā)深部探測數(shù)據(jù)融合的3DGIS及三維可視化顯示系統(tǒng) à實現(xiàn)基于網(wǎng)絡環(huán)境下的集快速檢索、融合顯示、互動查詢等功能于一體，并具有三維地質(zhì)模型可視化構(gòu)建分析等功能特色的地學信息共享系統(tǒng) à 通過虛擬方式建立初步的具有交互、虛擬功能創(chuàng)新平臺。

三、取得的主要成果

經(jīng)過近五年的艱苦攻關，課題組按需進行了各系統(tǒng)的建設，完成了各類研發(fā)建設任務，取得了多項重要的成果。完成了對專項所屬各課題的探測數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)的集成管理，為專項的實施及地學研究提供了科學數(shù)據(jù)集成、高速模擬計算、數(shù)據(jù)可視化與數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)平臺。

1．完成“深部探測數(shù)據(jù)中心”實體建設，包括標準機房改造，配置UPS系統(tǒng)、精密空調(diào)系統(tǒng)、氣體防火系統(tǒng)、機房監(jiān)控系統(tǒng)，為我國深部探測技術方法體系的構(gòu)建提供基礎科研設施。

2．進行了并行計算節(jié)點機群和大型存儲設備引進安裝及調(diào)試，并配備高速計算應用環(huán)境，對外提供計算資源共享服務。

3．完成數(shù)據(jù)中心服務器和網(wǎng)絡系統(tǒng)的配置及優(yōu)化，部署數(shù)據(jù)可視化顯示、數(shù)據(jù)安全保障與網(wǎng)絡環(huán)境，為數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)共享提供平臺。

4．進行了數(shù)據(jù)需求調(diào)研，制定了深部探測數(shù)據(jù)匯交規(guī)范，形成了深部探測專項的數(shù)據(jù)模型、開發(fā)元數(shù)據(jù)編輯器及數(shù)據(jù)標準測試軟件，為深部探測數(shù)據(jù)入庫做好技術準備。

5．開發(fā)了數(shù)據(jù)倉庫與共享管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了深部探測多源數(shù)據(jù)的收集、效驗、入庫、存儲和統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)倉庫與共享管理系統(tǒng)具有元數(shù)據(jù)服務、空間數(shù)據(jù)服務、系統(tǒng)安全服務、數(shù)據(jù)可視化服務以及數(shù)據(jù)共享服務等功能，為數(shù)據(jù)集成管理與共享提供技術支撐。

6．完成網(wǎng)絡三維可視化信息系統(tǒng)應用研究，提供網(wǎng)絡環(huán)境下的深部探測數(shù)據(jù)快速檢索、融合顯示、互動查詢等功能，實現(xiàn)深部探測數(shù)據(jù)在三維場景中的可視化服務。

7．完成深部探測數(shù)據(jù)三維可視化應用研究，實現(xiàn)深部構(gòu)造的三維表達，為數(shù)據(jù)融合研究積累了經(jīng)驗。

8．完成點源地球系統(tǒng)軟件研發(fā)與三維地質(zhì)建模應用研究，提供地球空間內(nèi)外圈層的建模、集成、分析及數(shù)據(jù)管理功能，可用于科研、教學及科普等領域。

9．初步完成深部探測專項各課題數(shù)據(jù)匯交、入庫工作，已經(jīng)匯交的科研及探測數(shù)據(jù)涵蓋地質(zhì)、地球物理、地應力、地球化學、數(shù)值模擬、科學鉆探等多方法學科，數(shù)據(jù)量已達10TB。

“深部探測技術實驗研究專項”任務是通過實施一系列技術實驗，對地球深部復雜地質(zhì)體進行探測，將多種高新技術組合集成起來，通過深部探測技術集成建立能夠穿透不同深度、精確萃取地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的關鍵探測技術組合。由此必將獲取大量的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)等多學科數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的有效利用是實現(xiàn)對地球深部深層次認識和創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的基礎。

該課題的實施已經(jīng)為進一步挖掘利用深部探測專項所取得的海量數(shù)據(jù)打下了基礎。隨著地球科學研究的深入開展，深部探測數(shù)據(jù)中心將以深部探測專項積累的大量科學數(shù)據(jù)為基礎，以深部探測數(shù)據(jù)中心及高性能并行計算系統(tǒng)為依托，繼續(xù)構(gòu)建深部探測大數(shù)據(jù)集，開展探測數(shù)據(jù)的深化處理與實用化應用研究，進一步研發(fā)與優(yōu)化數(shù)據(jù)集成、解釋、地球動力學數(shù)值模擬與三維可視化信息平臺，構(gòu)建固體地球虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，促進深部探測科學數(shù)據(jù)成果的共享與服務，占據(jù)大數(shù)據(jù)時代地球科學研究的戰(zhàn)略制高點，為實現(xiàn)深部探測從數(shù)據(jù)到知識、再到?jīng)Q策依據(jù)的成果轉(zhuǎn)化提供技術支撐。