“境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)信息服務(wù)平臺”的設(shè)計與實現(xiàn)

陸 婧， 董少春， 王麗娟， 金 鑫

(1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，南京210018;2.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京210046)

0 引言

礦產(chǎn)資源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是不可再生的一次性資源，其儲量是有限的［1］。因此各個國家都很重視礦產(chǎn)資源的勘查和開發(fā)工作。隨著國內(nèi)礦產(chǎn)資源供應(yīng)保障能力的下降，推進境外礦產(chǎn)資源合作，實施境外礦產(chǎn)資源的勘查和開發(fā)利用成為緩解我國資源瓶頸制約和供需矛盾的必然選擇，也是經(jīng)濟全球化形勢下參與全球資源配置的重大舉措，因此越來越多的礦產(chǎn)資源勘查單位開始從事境外礦產(chǎn)資源的勘察開發(fā)活動［2-5］。特別是習(xí)近平總書記提出了“一帶一路”的國家戰(zhàn)略后，在“一帶一路”沿線國家從事礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)成為很多地礦單位的涉外工作重點。目前提供礦產(chǎn)資源勘察開發(fā)相關(guān)資訊并提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享和下載的網(wǎng)站相對較少，主要有國土資源部等相關(guān)部門主辦的中國國土資源報(http://www.gtzyb.com/);專業(yè)協(xié)會或報社主辦的中國礦業(yè)網(wǎng)(http://www.chinamining.org.cn/)、中 國 有 色 網(wǎng)(http://www.cnmn.com.cn/);也有民間資本主導(dǎo)的中國有色金屬網(wǎng)(http://www.cbcie.com/)、中國礦產(chǎn)資源網(wǎng)等。這些網(wǎng)站的特點在于資訊專業(yè)性強、更新速度快，但各網(wǎng)站側(cè)重點不同，提供的資訊范圍也不盡相同。此外，這些網(wǎng)站都缺乏與投資、勘察、開采等活動相關(guān)的境外法律法規(guī)、投資環(huán)境、風(fēng)土人情、合作商機和采礦背景等內(nèi)容，無法為希望“走出去”的企事業(yè)單位提供必備資源。而由國土資源部主導(dǎo)發(fā)布的全球地質(zhì)礦產(chǎn)信息系統(tǒng)雖然提供境外基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)的瀏覽和下載，但是對用戶身份的識別和審查甚嚴，限制了數(shù)據(jù)在較為廣泛的公眾群的共享和利用。因此即便用戶逐個網(wǎng)站瀏覽或利用搜索引擎也無法搜集到所需的所有資訊。正是由于缺乏境外礦業(yè)政策法規(guī)、境外基礎(chǔ)地質(zhì)條件、找礦前景等基礎(chǔ)信息，導(dǎo)致盲目投資、無法進行有關(guān)礦產(chǎn)勘查的信息交流、缺乏技術(shù)支持等問題，嚴重限制了境外礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的投資規(guī)模，造成國際競爭力不強的局面，沒有取得突破性的找礦成果或產(chǎn)生重大的經(jīng)濟利益［5-7］。因此在響應(yīng)“一帶一路”國家戰(zhàn)略的背景下，急需建立一個“境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)信息服務(wù)平臺”，主要用于發(fā)布和共享與全球礦產(chǎn)資源相關(guān)的專業(yè)資訊;提供“一帶一路”沿線國家基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)及有關(guān)法律法規(guī)、勘查規(guī)劃資料;分享礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)單位已經(jīng)“走出去”的成功案例和經(jīng)驗教訓(xùn);并為希望“走出去”的地勘單位提供發(fā)布合作信息的窗口。

1 需求分析

信息服務(wù)平臺以全球礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)為核心，服務(wù)于境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)。在內(nèi)容上，需要體現(xiàn)境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)信息多樣化的特點，集成宏觀和微觀各種尺度的專業(yè)類和技術(shù)類資訊信息，涵蓋基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)，行業(yè)動態(tài)信息，技術(shù)類信息，相關(guān)法律法規(guī)，商業(yè)合作信息等不同來源、不同格式的數(shù)據(jù)，形成內(nèi)容豐富的境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)信息資源庫。

在功能上，要求提供信息發(fā)布、瀏覽、更新、檢索和維護管理等一系列功能，并能區(qū)分不同級別的用戶，提供個性化的服務(wù)，體現(xiàn)平臺的友好性和易用性，使之不僅成為發(fā)布、瀏覽專業(yè)資訊的平臺，而且要能共享礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)的成功案例和經(jīng)驗教訓(xùn);并提供發(fā)布合作信息的窗口，真正成為礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)單位提供經(jīng)驗交流、資源共享和技術(shù)服務(wù)的開放互動平臺。

在操作界面上，除了提供基于網(wǎng)頁形式的常規(guī)瀏覽以外，還需要針對礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的空間特性，提供信息的地圖可視化輸出，允許用戶自動加載圖層，動態(tài)生成專題地圖，并降低平臺對用戶的專業(yè)要求，做到操作簡單，界面友好，增強用戶的體驗度和交互性。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

信息服務(wù)平臺收集整理的數(shù)據(jù)和資料可分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)兩大類。其中空間數(shù)據(jù)盡管格式不一，來源不同，但都可以歸類為矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)兩種類型，其內(nèi)容主要和“一帶一路”沿線國家重要的礦產(chǎn)資源(礦種)空間分布，重力、磁法、地球化學(xué)、鉆孔等專業(yè)數(shù)據(jù)有關(guān)。這部分數(shù)據(jù)擬通過WebGIS進行發(fā)布和共享，這也是目前地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享與可視化的主要途徑［8-12］。其數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計如圖1所示。

圖1 空間數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計圖(E-R圖)

非空間數(shù)據(jù)(屬性數(shù)據(jù))按內(nèi)容可分為資訊類、地區(qū)分類、法律法規(guī)、礦產(chǎn)資源、勘查單位及其他信息(例如信息服務(wù)平臺的公告、友情鏈接、訪問統(tǒng)計信息、用戶權(quán)限等)，這部分數(shù)據(jù)擬采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方式進行存儲和管理。其數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計如2所示。

圖2 非空間數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計圖(E-R圖)

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 技術(shù)原則

信息服務(wù)平臺的設(shè)計與開發(fā)遵循平臺化、組件化的設(shè)計理念，堅持以礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)為核心，以服務(wù)境外礦產(chǎn)資源共享和開發(fā)決策支持為基礎(chǔ)，面向地勘單位、科研單位、公眾等不同用戶人群，實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換、接口標準和安全保障，兼顧先進性與成熟性，確保平臺運行的可靠性與穩(wěn)定性，實現(xiàn)信息平臺的標準化和規(guī)范化，便于平臺功能的擴展與維護。

3.2 技術(shù)路線

信息服務(wù)平臺采用B/S架構(gòu)，技術(shù)路線如圖3所示。瀏覽器端(客戶端)界面采用 HTML、CSS與JavaScript技術(shù)實現(xiàn)靜態(tài)頁面，所有的動態(tài)數(shù)據(jù)均通過接口與服務(wù)端進行交互。服務(wù)器端采用Java+Apache Tomcat的框架實現(xiàn)后臺業(yè)務(wù)邏輯，遵循“高內(nèi)聚低耦合”的思想設(shè)計接口與模塊層次劃分，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層與界面的分離。

圖3 技術(shù)路線示意圖

為實現(xiàn)不同來源的空間數(shù)據(jù)的集成和統(tǒng)一框架下的可視化操作，對空間數(shù)據(jù)的坐標系進行了統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，規(guī)定了數(shù)據(jù)采集入庫的格式，結(jié)合Dublin Core和地礦類國家標準對數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息(包括數(shù)據(jù)的來源、精度或比例尺、采集時間等)進行采集存儲，以方便數(shù)據(jù)的集成和可視化地圖操作。矢量數(shù)據(jù)統(tǒng)一以shapefile格式保存，方便數(shù)據(jù)的加載和在不同GIS平臺之間的轉(zhuǎn)換。柵格數(shù)據(jù)使用img或geotif格式保存，利用 GeoServer和 Openlayer的開源架構(gòu)實現(xiàn)基于WebGIS的空間數(shù)據(jù)的發(fā)布和瀏覽。

非空間數(shù)據(jù)(屬性數(shù)據(jù))采用開源的MySQL數(shù)據(jù)庫進行存儲，具有體積小、速度快和成本低的特點，主要通過人工整理、基于互聯(lián)網(wǎng)的信息自動爬取技術(shù)以及人工審核相結(jié)合的方式采集入庫。

3.3 信息自動爬取技術(shù)

信息服務(wù)平臺以發(fā)布全球礦產(chǎn)資源動態(tài)資訊為特色，內(nèi)容涵蓋面廣，資訊量大，更新速度快。手動添加的方式工作量大、效率又低，難以滿足資訊快速及時更新的要求，因此本系統(tǒng)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的信息自動爬取技術(shù)(又稱“網(wǎng)絡(luò)爬蟲”)自動完成特定主題的提取。

“網(wǎng)絡(luò)爬蟲”根據(jù)設(shè)定的一系列關(guān)鍵詞和分配的權(quán)重，從一個或若干初始網(wǎng)頁的URL開始，根據(jù)一定的算法過濾與主題無關(guān)的鏈接，不斷從當前頁面上抽取有用的鏈接放入隊列中進行抓取［13-14］。所有被爬蟲抓取的網(wǎng)頁將會逐一進行內(nèi)容分析，并建立索引，以富文本的格式保存到臨時數(shù)據(jù)庫中。這種格式方便用戶對內(nèi)容和格式進行再編輯，經(jīng)過人工審核后即可更新至資訊庫中實現(xiàn)資訊的正式發(fā)布。

3.4 地圖緩存技術(shù)

由于信息服務(wù)平臺基于開源WebGIS架構(gòu)集成了大量“一帶一路”沿線國家或地區(qū)礦產(chǎn)資源(礦種)空間分布，重力、磁法、地球化學(xué)、鉆孔等地圖數(shù)據(jù)，圖層多，數(shù)據(jù)量大，容易造成加載時間過長，影響用戶體驗。為了縮短地圖響應(yīng)時間，提高瀏覽速度，采用了地圖緩存技術(shù)，即按照一定的規(guī)則，事先把地圖切成一定規(guī)格的“瓦片”，保存在硬盤中［15-16］。當用戶通過瀏覽器訪問地圖服務(wù)時，服務(wù)器直接返回當前坐標區(qū)域內(nèi)所對應(yīng)的“瓦片”，從而達到降低服務(wù)器負擔，提升瀏覽速度的效果。用戶在客戶端獲得相同顯示效果的同時，等待時間將大大縮短，最終提升用戶體驗。

4 主要功能模塊

信息服務(wù)平臺以一個統(tǒng)一的門戶系統(tǒng)對外發(fā)布和共享信息，提供豐富的境外礦產(chǎn)資料的發(fā)布、瀏覽、更新、檢索以及用戶管理和內(nèi)容審核等服務(wù)，其整體功能模塊示意圖如圖4所示。其核心模塊主要包括資訊信息的瀏覽與檢索、空間數(shù)據(jù)的地圖可視化瀏覽與檢索以及后臺管理3個模塊。

圖4 信息服務(wù)平臺主要功能模塊結(jié)構(gòu)圖

4.1 資訊的瀏覽與檢索

為方便用戶瀏覽，信息服務(wù)平臺對資訊進行了分類和整合，提供6個特色欄目(圖片資訊、礦業(yè)動態(tài)、合作信息、案例分析、案例分析、境外項目和風(fēng)土人情)和兩個專題信息的在線瀏覽(見圖5)。所有資訊類信息按照特色欄目進行歸類，法律法規(guī)和礦產(chǎn)資源資料以地區(qū)和國家進行分類，并按目錄進行管理，提供基于關(guān)鍵詞的全文檢索和模糊檢索。

其中“圖片資訊”和“礦業(yè)動態(tài)”主要用于發(fā)布與全球礦產(chǎn)資源相關(guān)的資訊和信息，供從事境外礦產(chǎn)資源開發(fā)的地勘和企事業(yè)單位獲取、檢索行業(yè)動態(tài)和商業(yè)資料。“圖片資訊”和“礦業(yè)動態(tài)”內(nèi)容略有交叉，前者側(cè)重于新聞類宏觀信息，后者側(cè)重于境內(nèi)外急需礦種、特色礦種、礦業(yè)市場價格波動等微觀資訊;“案例分析”主要用于發(fā)布已經(jīng)“走出去”的礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)企事業(yè)單位的經(jīng)驗教訓(xùn)，以做他山之石?！昂献餍畔ⅰ焙汀熬惩忭椖俊敝饕?wù)于希望“走出去”的礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)企事業(yè)單位，為其提供對外合作和發(fā)展的資訊;“風(fēng)土人情”主要介紹境外風(fēng)俗情況和注意事項等，便于希望“走出去”的礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)企事業(yè)單位熟悉當?shù)丨h(huán)境和特殊規(guī)定。專題信息(法律法規(guī)和礦產(chǎn)資料)主要發(fā)布和共享“一帶一路”沿線國家礦產(chǎn)資源專業(yè)數(shù)據(jù)及相關(guān)法律法規(guī)等資料。

4.2 空間數(shù)據(jù)的地圖可視化瀏覽與檢索

該模塊利用全球矢量化地圖作為底圖，各地區(qū)各國家的礦產(chǎn)資源相關(guān)專業(yè)數(shù)據(jù)以圖層的形式疊加在地圖上(見圖6)，提供礦產(chǎn)資源分布、基礎(chǔ)地質(zhì)專業(yè)數(shù)據(jù)的空間可視化瀏覽與檢索。用戶可選擇需要疊加顯示的圖層，利用鼠標放大縮小地圖，擴大或縮小數(shù)據(jù)的顯示窗口。在該模塊下，允許用戶利用鼠標的拖拽劃定檢索的空間范圍，并將該范圍內(nèi)符合條件的數(shù)據(jù)高亮顯示出來，或者輸入關(guān)鍵詞定位符合條件的數(shù)據(jù)在地圖上的分布，動態(tài)定制專題地圖。用戶不僅可以直觀的了解基礎(chǔ)地質(zhì)信息和礦產(chǎn)資源專題數(shù)據(jù)的空間分布特征，同時還可以點擊高亮顯示的區(qū)域進一步查看詳細數(shù)據(jù)，增強用戶體驗度和交互性。該模塊與主流智能地圖以及同類型專業(yè)網(wǎng)站的功能設(shè)計與操作相近，增加了平臺的親和度，方便用戶操作和接受。

圖5 信息系統(tǒng)平臺首頁截圖

圖6 基于WebGIS的空間信息可視化模塊

4.3 后臺管理

后臺管理功能，提供數(shù)據(jù)標準化入庫、動態(tài)更新、資訊內(nèi)容審核、用戶注冊審核等管理機制，方便管理員和各欄目授權(quán)用戶對欄目設(shè)置、欄目內(nèi)容、界面風(fēng)格、友情鏈接等進行更新、審核和自主管理，實現(xiàn)信息服務(wù)平臺的可持續(xù)運行和發(fā)展。

信息服務(wù)平臺出于多用戶服務(wù)以及安全性考慮，對用戶進行分級管理，主要分為匿名用戶、注冊用戶和管理員三種類別。其中，匿名用戶不需要注冊，只能瀏覽普通信息，對于設(shè)置了保密級別的數(shù)據(jù)則無法訪問。注冊用戶除了瀏覽一般的信息以外，可以在自己權(quán)限范圍內(nèi)瀏覽專題數(shù)據(jù)、按權(quán)限下載，并可提交合作信息或合作意向，待系統(tǒng)審核后即可發(fā)布。注冊用戶需由管理員進行信息審核，并且分配合適的權(quán)限后方可登錄。而管理員級別的用戶由后臺管理模塊指定，不能注冊申請。管理員不僅可以瀏覽所有數(shù)據(jù)，同時還可以對數(shù)據(jù)進行管理，并負責(zé)審核用戶提交的請求。

5 結(jié)語

圍繞實施國家“一帶一路”戰(zhàn)略和利用“兩種資源、兩個市場”(即國內(nèi)國外兩種資源、國內(nèi)國外兩個市場)戰(zhàn)略對地質(zhì)礦產(chǎn)信息的重大急迫需求，以重要礦產(chǎn)資源信息為核心，設(shè)計并實現(xiàn)了“境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)信息服務(wù)平臺”，實現(xiàn)了境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)環(huán)境和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的集成與共享，具有定位明確、風(fēng)格鮮明、集成度高、可擴展性強的特點。該信息服務(wù)平臺將境外礦產(chǎn)資源的展示形式由平面、靜態(tài)、單一的文字和圖表，變?yōu)榛诘貓D服務(wù)的交互式的空間在線展示;使分散的資源實現(xiàn)了集中共享與發(fā)布;使得區(qū)域的地礦供需雙方資訊變?yōu)榱穗p向無地域界限的信息交流與共享;并能及時反映最新的礦產(chǎn)資源探查、開發(fā)與合作資訊，使得該平臺真正成為基礎(chǔ)地勘信息的可視化資源庫;地勘單位和企業(yè)之間交流分享、向公眾普及地礦資訊的開放和共享的窗口，填補了該領(lǐng)域綜合信息服務(wù)平臺的空缺。該“信息服務(wù)平臺”自2015年12月上線運行以來，已經(jīng)在服務(wù)政府、科研機構(gòu)和涉礦企事業(yè)單位等多層次不同用戶方面發(fā)揮了重要作用。

信息服務(wù)平臺的資源建設(shè)和功能擴展將是一個長期的過程。隨著專題資訊和數(shù)據(jù)種類與數(shù)量的不斷擴充，在提供靈活多樣的瀏覽、檢索和下載服務(wù)的基礎(chǔ)上，對各類數(shù)據(jù)進行深度挖掘和分析，使得該平臺真正成為基礎(chǔ)地勘信息的可視化資源庫;地勘單位和企業(yè)之間交流分享、向公眾普及地礦資訊的開放和共享的窗口，為政府、相關(guān)涉礦企事業(yè)單位的決策支持提供更為有力的支撐將成為下一步的工作重點。