基于知識(shí)服務(wù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)模式研究

齊釩宇，李曉蕾，孔昭煜，閻海飛，張 仲

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037； 2.全國(guó)地質(zhì)資料館，北京 100037； 3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地質(zhì)信息中心，江蘇 南京 210007； 4.山東元鴻勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

地質(zhì)資料的本質(zhì)屬性是提供社會(huì)化服務(wù)，為國(guó)家重大工程、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)和地質(zhì)調(diào)查工作等提供精準(zhǔn)化的地質(zhì)信息產(chǎn)品服務(wù)[1]。近些年，社會(huì)各界對(duì)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的需求持續(xù)上漲，傳統(tǒng)以項(xiàng)目建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式很難滿足社會(huì)發(fā)展的需求，利用地質(zhì)資料數(shù)字資源，從中挖掘出地學(xué)知識(shí)匯聚并形成數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品成為現(xiàn)今地質(zhì)資料精準(zhǔn)化服務(wù)的研究熱點(diǎn)之一。

地質(zhì)資料作為一種專業(yè)類科技檔案，同時(shí)也是地學(xué)知識(shí)的集合體，其中蘊(yùn)含著海量的地學(xué)知識(shí)信息，易于開展地質(zhì)資料的深入分析和知識(shí)的提煉聚合，具有利用知識(shí)服務(wù)開展地學(xué)知識(shí)匯聚并建庫(kù)的良好基礎(chǔ)[2]。本研究基于地質(zhì)資料數(shù)字資源，以提升地質(zhì)資料精準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，貫徹社會(huì)各界用戶對(duì)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的切實(shí)需求，融入知識(shí)建庫(kù)核心過(guò)程，提出基于知識(shí)服務(wù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)模式及發(fā)展建議，帶動(dòng)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)與建設(shè)的發(fā)展。

1 基于知識(shí)服務(wù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)理念與意義

1.1 理念

以往利用地質(zhì)資料建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，往往是利用分散在各個(gè)地質(zhì)資料中一件資料，提取并集成整合建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。例如國(guó)家地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)，是從區(qū)域調(diào)查地質(zhì)資料中提取出標(biāo)準(zhǔn)分幅的地質(zhì)圖，集成整合并匯聚，形成國(guó)家地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，提取出地質(zhì)資料中蘊(yùn)含的地學(xué)知識(shí)，開發(fā)利用并建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品成為當(dāng)今地質(zhì)資料發(fā)展的重要方向。

地質(zhì)資料是地學(xué)知識(shí)的集合體，地學(xué)知識(shí)往往蘊(yùn)含在各種地質(zhì)報(bào)告、附圖、附表和附件中。目前，各級(jí)地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)管理的基本單位是“件”，而一件地質(zhì)資料中蘊(yùn)含的地學(xué)知識(shí)很難被用戶發(fā)現(xiàn)并利用[3]，而用戶需求的往往是地質(zhì)資料中蘊(yùn)含的這些地學(xué)知識(shí)。將海量地質(zhì)資料作為數(shù)據(jù)源，從中提取相關(guān)地學(xué)知識(shí)，集成整合后匯聚形成地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品是當(dāng)今地質(zhì)資料重要的發(fā)展趨勢(shì)。

1.2 意義

1) 提升地質(zhì)資料開發(fā)利用價(jià)值。地質(zhì)資料具有深度的開發(fā)利用價(jià)值，目前有大量利用地質(zhì)資料深層開發(fā)找礦的成功案例[4-6]。從地質(zhì)資料中提取地學(xué)知識(shí)，形成地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品是對(duì)地質(zhì)資料的深層開發(fā)利用，可以提升地質(zhì)資料開發(fā)利用價(jià)值。

2) 提升地質(zhì)資料精準(zhǔn)服務(wù)水平。地質(zhì)資料的本質(zhì)屬性是服務(wù)利用，而大量用戶的需求是賦存在地質(zhì)資料中的地學(xué)知識(shí)。從地質(zhì)資料中挖掘地學(xué)知識(shí)并建庫(kù)，是地質(zhì)資料產(chǎn)品開發(fā)的新形式，有助于提升地質(zhì)資料精準(zhǔn)服務(wù)的水平。

3) 有助于數(shù)據(jù)庫(kù)持續(xù)更新維護(hù)。傳統(tǒng)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作需要以項(xiàng)目的形式，項(xiàng)目結(jié)束后，不再有經(jīng)費(fèi)的支持下，地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新維護(hù)面臨極大的挑戰(zhàn)。而地質(zhì)資料具有持續(xù)匯交性，每年均有大量的地質(zhì)資料匯交至館藏機(jī)構(gòu)，以全國(guó)地質(zhì)資料館為例，每年要接收地質(zhì)資料近5 000檔，30萬(wàn)件。這些新匯交的地質(zhì)資料是地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的重要更新數(shù)據(jù)源，因此利用地質(zhì)資料建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，有助于對(duì)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的持續(xù)更新與維護(hù)。

4) 縮短建庫(kù)時(shí)間，節(jié)約建庫(kù)成本。以往項(xiàng)目建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，投入大量的人力、物力和財(cái)力，匯集形成地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大量的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)所需地學(xué)知識(shí)蘊(yùn)含在地質(zhì)資料中，通過(guò)技術(shù)手段提取地學(xué)知識(shí)，集成整合后匯聚并建庫(kù)，將大大縮短地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品建設(shè)時(shí)間，節(jié)約建庫(kù)成本。

2 基于知識(shí)服務(wù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)模式

2.1 地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)策略

1) 以需求為導(dǎo)向的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品構(gòu)建。地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品建設(shè)的目的是開展精準(zhǔn)化的地學(xué)知識(shí)服務(wù)，提升地質(zhì)資料深層開發(fā)利用價(jià)值。因此，地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，需要結(jié)合社會(huì)各界用戶需求，針對(duì)用戶需求來(lái)設(shè)計(jì)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。

2) 注重前期數(shù)據(jù)源摸底與數(shù)據(jù)庫(kù)試點(diǎn)建設(shè)工作。和地質(zhì)資料一樣，地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)涉及地質(zhì)、水文、地球化學(xué)、地球物理等多個(gè)專業(yè)，每個(gè)專業(yè)形成的地質(zhì)報(bào)告具有不同的特點(diǎn)，其蘊(yùn)含的地學(xué)知識(shí)也不盡相同，因此，地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品研發(fā)前期需要對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行詳細(xì)的摸底調(diào)研。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)源摸底后需要開展數(shù)據(jù)庫(kù)試點(diǎn)建設(shè)工作，根據(jù)試點(diǎn)建設(shè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，及時(shí)修正技術(shù)路線。

3) 擅用技術(shù)手段，提升數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)效率。地質(zhì)資料具有海量性[7-8]，海量的地質(zhì)資料數(shù)字資源蘊(yùn)含著極為豐富的地學(xué)知識(shí)，這也導(dǎo)致了地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的工作量巨大。擅用自動(dòng)化手段，提升地學(xué)知識(shí)提取、匯聚等工作效率，是解決海量地學(xué)知識(shí)建庫(kù)的重要手段方法。

2.2 地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)模式

1) 知識(shí)來(lái)源。地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品利用全國(guó)地質(zhì)資料館館藏作為知識(shí)來(lái)源，其中包括有結(jié)構(gòu)化地質(zhì)資料數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化地質(zhì)資料數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化地質(zhì)資料數(shù)據(jù)。館藏地質(zhì)資料包含有矢量化的數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)等，種類豐富，數(shù)據(jù)量大。地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)前需要對(duì)知識(shí)來(lái)源做充分的數(shù)據(jù)調(diào)研，才能保障后續(xù)工作。

2) 技術(shù)要素。從地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心利用技術(shù)要素建設(shè)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，主要流程包括有知識(shí)提取、知識(shí)集成、知識(shí)匯聚、知識(shí)建庫(kù)、知識(shí)分析和知識(shí)獲取等，具體主要有智能提取、符號(hào)表示、規(guī)則抽取、統(tǒng)一編碼、數(shù)據(jù)可視化等相關(guān)技術(shù)(圖1)。

3) 領(lǐng)域應(yīng)用。利用技術(shù)手段從地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中提取出地學(xué)知識(shí)并建庫(kù)，從而達(dá)到地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品建設(shè)與服務(wù)的目的。地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)領(lǐng)域廣泛，從國(guó)家重大工程規(guī)劃部署、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)到礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查、水工環(huán)勘查等。

圖1 基于知識(shí)服務(wù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)模式

Fig.1 Product development mode of geosciences database base on knowledge service

3 開發(fā)實(shí)例

3.1 全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)

全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)完成于2003年，在礦產(chǎn)資源規(guī)劃、管理、開發(fā)、評(píng)價(jià)工作中有著重要的意義[9-10]，但卻多年未進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新維護(hù)，致使庫(kù)中礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性不足。2018年起，全國(guó)地質(zhì)資料館組織人員力量，從館藏涉及礦產(chǎn)資源地質(zhì)資料中的報(bào)告、附件和附表中挖掘礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)集成整合后匯聚進(jìn)新的全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，形成了全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)2019版。全國(guó)地質(zhì)資料館作為國(guó)家級(jí)地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)，每年約接收5 000檔(約30萬(wàn)件)的地質(zhì)資料匯交，其中60%左右是涉及礦產(chǎn)資源的地質(zhì)資料，具有充足的礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)源。全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)利用地質(zhì)資料中蘊(yùn)含的礦產(chǎn)地知識(shí)聚合形成，不僅包含近些年新發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)，還包括有已閉坑的礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)全面?；谥R(shí)服務(wù)的全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)大大降低了建庫(kù)成本，提升了礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)更新效率，全面提高礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)的服務(wù)水平。

3.2 全國(guó)礦床巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

經(jīng)過(guò)幾十年的地質(zhì)工作，對(duì)全國(guó)礦床巖石積累了大量的巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)，包括有巖石常量元素、微量元素和稀土元素?cái)?shù)據(jù)等。目前，這些數(shù)據(jù)分散在地質(zhì)資料成果報(bào)告、附件、附表和原始地質(zhì)資料中，其數(shù)據(jù)量與日俱增，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、集成整合并建設(shè)全國(guó)礦床巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，可提升我國(guó)科研人員對(duì)礦床巖石進(jìn)行系統(tǒng)研究，是一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)地質(zhì)工作。

以往，每個(gè)項(xiàng)目組進(jìn)行礦床學(xué)研究時(shí)均會(huì)采集大量的礦床巖石樣品進(jìn)行測(cè)試分析，所獲得的巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)會(huì)以知識(shí)形式賦存于地質(zhì)成果報(bào)告、附表、附件中。近些年，隨著原始地質(zhì)資料的匯交，越來(lái)越多的礦床巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)匯交至全國(guó)地質(zhì)資料館，為全國(guó)礦床巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

全國(guó)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和全國(guó)礦床巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是基于知識(shí)服務(wù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)的典范，不僅節(jié)約了地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)成本，縮短了建庫(kù)時(shí)間，提升了數(shù)據(jù)更新維護(hù)效率，還為其他地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)提供了思路和方法。

4 建 議

4.1 強(qiáng)化用戶需求調(diào)研，提升地質(zhì)資料精準(zhǔn)化服務(wù)

傳統(tǒng)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)方式以項(xiàng)目為單位，往往是“自建自用”或“自建他用”的服務(wù)形式。利用地質(zhì)資料開發(fā)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品則是館藏機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)建設(shè)，用戶使用的方式。因此只有不斷強(qiáng)化用戶的需求調(diào)研，才能更加精準(zhǔn)的了解用戶需求，設(shè)計(jì)出適用用戶需求的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。

4.2 建立開放式建庫(kù)與維護(hù)的新機(jī)制

在強(qiáng)化用戶需求調(diào)研的基礎(chǔ)上，建議開展和用戶聯(lián)合建庫(kù)與維護(hù)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)新機(jī)制，不僅可以更加精準(zhǔn)的根據(jù)用戶需求開發(fā)產(chǎn)品，還可以以用戶專業(yè)的角度更加完善產(chǎn)品建設(shè)。

4.3 豐富地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品體系

加緊基于地質(zhì)資料的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計(jì),拓寬地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品范圍是地質(zhì)資料服務(wù)所必經(jīng)之路。傳統(tǒng)方式建設(shè)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品更新速度已很難滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的需求,豐富地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品體系，加強(qiáng)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的研發(fā)是地質(zhì)資料需求者共同的夙愿。增加地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品建設(shè)能力,完善地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品體系,努力提升我國(guó)地質(zhì)資料深層開發(fā)利用的水平。

4.4 加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)技術(shù)研究，提升地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的關(guān)聯(lián)性

地學(xué)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，例如礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，對(duì)以往地質(zhì)調(diào)查、已有礦產(chǎn)地信息、測(cè)試分析數(shù)據(jù)、區(qū)域地質(zhì)圖件等等具有很強(qiáng)的需求性。將這些地學(xué)數(shù)據(jù)，甚至地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)(庫(kù))相關(guān)聯(lián)，是地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)更新?lián)Q代的發(fā)展趨勢(shì)。將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、知識(shí)圖譜和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)技術(shù)融入進(jìn)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品建設(shè)中，提升地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是下一代地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)資料開發(fā)利用面臨重大變革。面對(duì)海量地質(zhì)資料數(shù)字資源，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的摸底調(diào)研，基于用戶需求，利用地質(zhì)資料知識(shí)挖掘?qū)Y(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)挖掘、提取、集成、整合并匯聚建庫(kù)，可以有效推動(dòng)地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，縮短建庫(kù)周期，提升數(shù)據(jù)更新維護(hù)效率，提供更加高效的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品服務(wù)。知識(shí)服務(wù)時(shí)代的來(lái)臨，地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開發(fā)模式轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，提高地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的建設(shè)效率與數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，針對(duì)用戶需求實(shí)現(xiàn)知識(shí)化管理與建庫(kù)，成為新時(shí)期地質(zhì)資料開發(fā)利用重要的發(fā)展趨勢(shì)。