2015年08月21日

“深部探測(cè)數(shù)據(jù)集成與共享”課題（公益性行業(yè)專項(xiàng)編號(hào)201011075，原SinoProbe-08－02）是國(guó)家重大科技專項(xiàng)“深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究”（SinoProbe）中的第八項(xiàng)目“深部探測(cè)綜合集成與數(shù)據(jù)管理”（Sinoprobe-08）的第二個(gè)課題。課題所承擔(dān)建設(shè)的“深部探測(cè)數(shù)據(jù)中心”完成了對(duì)專項(xiàng)所屬各課題的探測(cè)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(xiàng)的數(shù)據(jù)綜合、集成與解釋提供了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)、高速計(jì)算平臺(tái)、地球模擬顯示和數(shù)據(jù)信息共享技術(shù)平臺(tái)。

“深部探測(cè)數(shù)據(jù)集成與共享”課題下設(shè)6個(gè)專題，由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所完成總體目標(biāo)的協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)及數(shù)據(jù)匯交的管理，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院承擔(dān)數(shù)據(jù)中心硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的優(yōu)化與建設(shè)，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）承擔(dān)深部探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建設(shè)，北京工業(yè)大學(xué)承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)的建設(shè)，同濟(jì)大學(xué)完成深部探測(cè)數(shù)據(jù)場(chǎng)景三維可視化系統(tǒng)的建設(shè)，華東師范大學(xué)完成深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)點(diǎn)源精細(xì)三維建模的研究，上海財(cái)經(jīng)大學(xué)承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試工作。課題整體分工考慮到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)研究資源，分工合理，充分發(fā)揮了各自承擔(dān)單位的優(yōu)勢(shì)，順利完成了課題的建設(shè)目標(biāo)和研究任務(wù)。課題在執(zhí)行過(guò)程中共有約80多位科研、技術(shù)人員與學(xué)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(gè)穩(wěn)定的、多學(xué)科交叉的科研團(tuán)隊(duì)。

一、研究目標(biāo)

綜合各層次深部結(jié)構(gòu)探測(cè)與不同尺度物質(zhì)探測(cè)成果，集成適應(yīng)不同地質(zhì)背景與成礦條件的深部探測(cè)各方法數(shù)據(jù)，綜合深部探測(cè)與模擬計(jì)算成果數(shù)據(jù)。在集成專項(xiàng)深部探測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的技術(shù)開(kāi)發(fā)具有可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、安全的、具有應(yīng)用工具包的采用面向服務(wù)的架構(gòu)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，構(gòu)建先進(jìn)的深部探測(cè)數(shù)據(jù)中心；實(shí)現(xiàn)深部探測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)管理，形成海量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、高速計(jì)算、三維GIS、數(shù)據(jù)融合、共享發(fā)布等流程服務(wù)；建立深部探測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、高速并行計(jì)算系統(tǒng)和三維可視化演示系統(tǒng)，保證專項(xiàng)順利實(shí)施。引進(jìn)國(guó)際頂尖技術(shù)和人才，培養(yǎng)新一代深部探測(cè)優(yōu)秀人才；通過(guò)數(shù)據(jù)共享服務(wù)的推廣和科普教育實(shí)現(xiàn)深部探測(cè)科研成果的社會(huì)化和服務(wù)公眾化；提高我國(guó)在地球深部探測(cè)領(lǐng)域的國(guó)際社會(huì)顯示度。

二、技術(shù)路線

　　1．中心實(shí)體及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)

技術(shù)路線：用戶需求詳細(xì)調(diào)研 à 可利用技術(shù)及已有成熟技術(shù)案例的調(diào)研 à 對(duì)調(diào)研資料綜合分析研究確定設(shè)計(jì)思路 à 技術(shù)方案設(shè)計(jì)與試驗(yàn) à 部署實(shí)施。

2．管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)開(kāi)發(fā)建設(shè)

分析深部探測(cè)數(shù)據(jù)集成與共享平臺(tái)建設(shè)需求 à 以IT技術(shù)為支撐，采用高新信息技術(shù)為有效載體 à 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件環(huán)境的設(shè)計(jì) à 完成系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 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(cāng)庫(kù)各功能結(jié)構(gòu)方案 à 部署實(shí)施。

　　3．?dāng)?shù)據(jù)可視化應(yīng)用研究

結(jié)合國(guó)內(nèi)外地球科學(xué)的三維GIS管理和三維可視化發(fā)展趨勢(shì) à 通過(guò)研究地球深部探測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(luò)、虛擬仿真技術(shù) à 開(kāi)發(fā)深部探測(cè)數(shù)據(jù)融合的3DGIS及三維可視化顯示系統(tǒng) à實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的集快速檢索、融合顯示、互動(dòng)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(xué)信息共享系統(tǒng) à 通過(guò)虛擬方式建立初步的具有交互、虛擬功能創(chuàng)新平臺(tái)。

三、取得的主要成果

經(jīng)過(guò)近五年的艱苦攻關(guān)，課題組按需進(jìn)行了各系統(tǒng)的建設(shè)，完成了各類研發(fā)建設(shè)任務(wù)，取得了多項(xiàng)重要的成果。完成了對(duì)專項(xiàng)所屬各課題的探測(cè)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(xiàng)的實(shí)施及地學(xué)研究提供了科學(xué)數(shù)據(jù)集成、高速模擬計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化與數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)平臺(tái)。

1．完成“深部探測(cè)數(shù)據(jù)中心”實(shí)體建設(shè)，包括標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，為我國(guó)深部探測(cè)技術(shù)方法體系的構(gòu)建提供基礎(chǔ)科研設(shè)施。

2．進(jìn)行了并行計(jì)算節(jié)點(diǎn)機(jī)群和大型存儲(chǔ)設(shè)備引進(jìn)安裝及調(diào)試，并配備高速計(jì)算應(yīng)用環(huán)境，對(duì)外提供計(jì)算資源共享服務(wù)。

3．完成數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(tái)。

4．進(jìn)行了數(shù)據(jù)需求調(diào)研，制定了深部探測(cè)數(shù)據(jù)匯交規(guī)范，形成了深部探測(cè)專項(xiàng)的數(shù)據(jù)模型、開(kāi)發(fā)元數(shù)據(jù)編輯器及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試軟件，為深部探測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)做好技術(shù)準(zhǔn)備。

5．開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與共享管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了深部探測(cè)多源數(shù)據(jù)的收集、效驗(yàn)、入庫(kù)、存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與共享管理系統(tǒng)具有元數(shù)據(jù)服務(wù)、空間數(shù)據(jù)服務(wù)、系統(tǒng)安全服務(wù)、數(shù)據(jù)可視化服務(wù)以及數(shù)據(jù)共享服務(wù)等功能，為數(shù)據(jù)集成管理與共享提供技術(shù)支撐。

6．完成網(wǎng)絡(luò)三維可視化信息系統(tǒng)應(yīng)用研究，提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的深部探測(cè)數(shù)據(jù)快速檢索、融合顯示、互動(dòng)查詢等功能，實(shí)現(xiàn)深部探測(cè)數(shù)據(jù)在三維場(chǎng)景中的可視化服務(wù)。

7．完成深部探測(cè)數(shù)據(jù)三維可視化應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)深部構(gòu)造的三維表達(dá)，為數(shù)據(jù)融合研究積累了經(jīng)驗(yàn)。

8．完成點(diǎn)源地球系統(tǒng)軟件研發(fā)與三維地質(zhì)建模應(yīng)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(xué)及科普等領(lǐng)域。

9．初步完成深部探測(cè)專項(xiàng)各課題數(shù)據(jù)匯交、入庫(kù)工作，已經(jīng)匯交的科研及探測(cè)數(shù)據(jù)涵蓋地質(zhì)、地球物理、地應(yīng)力、地球化學(xué)、數(shù)值模擬、科學(xué)鉆探等多方法學(xué)科，數(shù)據(jù)量已達(dá)10TB。

“深部探測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究專項(xiàng)”任務(wù)是通過(guò)實(shí)施一系列技術(shù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)地球深部復(fù)雜地質(zhì)體進(jìn)行探測(cè)，將多種高新技術(shù)組合集成起來(lái)，通過(guò)深部探測(cè)技術(shù)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(guān)鍵探測(cè)技術(shù)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(xué)科數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的有效利用是實(shí)現(xiàn)對(duì)地球深部深層次認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

該課題的實(shí)施已經(jīng)為進(jìn)一步挖掘利用深部探測(cè)專項(xiàng)所取得的海量數(shù)據(jù)打下了基礎(chǔ)。隨著地球科學(xué)研究的深入開(kāi)展，深部探測(cè)數(shù)據(jù)中心將以深部探測(cè)專項(xiàng)積累的大量科學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以深部探測(cè)數(shù)據(jù)中心及高性能并行計(jì)算系統(tǒng)為依托，繼續(xù)構(gòu)建深部探測(cè)大數(shù)據(jù)集，開(kāi)展探測(cè)數(shù)據(jù)的深化處理與實(shí)用化應(yīng)用研究，進(jìn)一步研發(fā)與優(yōu)化數(shù)據(jù)集成、解釋、地球動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬與三維可視化信息平臺(tái)，構(gòu)建固體地球虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，促進(jìn)深部探測(cè)科學(xué)數(shù)據(jù)成果的共享與服務(wù)，占據(jù)大數(shù)據(jù)時(shí)代地球科學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)深部探測(cè)從數(shù)據(jù)到知識(shí)、再到?jīng)Q策依據(jù)的成果轉(zhuǎn)化提供技術(shù)支撐。