馮 斌， 吳文鸝， 王永志， 梁 萌， 郭盈宇, 陳小紅

(1．中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊 065000； 2．吉林大學(xué) 儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130061；3. 北京超維創(chuàng)想信息技術(shù)有限公司，北京 100086)

0 引言

物化探數(shù)據(jù)與其他地質(zhì)調(diào)查專業(yè)數(shù)據(jù)相比，有著數(shù)據(jù)類型繁多、格式復(fù)雜和數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)[2]。隨著地質(zhì)調(diào)查工作的不斷開展、數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷進(jìn)步，原有的物化探數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用與服務(wù)，也面臨著新的需求，主要表現(xiàn)在：

1)多源異構(gòu)物化探數(shù)據(jù)管理的需求。物化探工作手段多樣，儀器種類龐雜，存儲(chǔ)格式各異，數(shù)據(jù)存在很多異構(gòu)的問題，如何滿足結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的存儲(chǔ)和管理成為亟待解決的問題。

2)海量物化探數(shù)據(jù)高效存儲(chǔ)的需求。隨著業(yè)務(wù)的不斷開展，數(shù)據(jù)的不斷累積，傳統(tǒng)的單機(jī)版服務(wù)器所能提供的有限資源往往不能滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。

3)物化探資料挖掘與二次開發(fā)利用的需求。隨著物化探資料的不斷積累，形成了大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，這些資料如果不進(jìn)行深度開發(fā)和利用，其潛在的價(jià)值就無法被挖掘出來。

4)物化探信息服務(wù)的需求。物化探數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)迅速、應(yīng)用復(fù)雜，給物化探信息的共享和服務(wù)提出新挑戰(zhàn)[3]。

云計(jì)算技術(shù)作為目前最新的高性能計(jì)算技術(shù)，具有成本靈活可控、資源利用率高、彈性計(jì)算和存儲(chǔ)等多方面優(yōu)點(diǎn)，使其在存儲(chǔ)、處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì)[4]。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局于2017年初啟動(dòng)了“地質(zhì)云”建設(shè)，旨在依托云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，消除數(shù)字鴻溝，整合共享數(shù)據(jù)資源，建成國(guó)內(nèi)權(quán)威的地質(zhì)大數(shù)據(jù)中心和“地質(zhì)云”服務(wù)平臺(tái)體系，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息的開放與共享。物化探數(shù)據(jù)作為地質(zhì)大數(shù)據(jù)的重要內(nèi)容，是“地質(zhì)云”建設(shè)不可缺少的一部分。

參照組使用基礎(chǔ)護(hù)理,保持患者的病室干凈整潔,定期消毒,提供心理護(hù)理,實(shí)驗(yàn)組除了以上的護(hù)理內(nèi)容還增加了優(yōu)質(zhì)護(hù)理,主要有以下一些護(hù)理內(nèi)容:①對(duì)傳統(tǒng)護(hù)理觀念進(jìn)行轉(zhuǎn)變。對(duì)護(hù)理人員進(jìn)行要求,以人為本,加強(qiáng)護(hù)理人員的健康培訓(xùn),建立以患者為中心的護(hù)理思想,和患者溝通交流,了解患者的需求[3]。②保為患者提供舒適安靜的治療和護(hù)理環(huán)境。③強(qiáng)化責(zé)任護(hù)理以及優(yōu)質(zhì)護(hù)理。早班護(hù)理每組有 名護(hù)理人員,組內(nèi)護(hù)理工作3有組織分配,管理協(xié)調(diào),將護(hù)理計(jì)劃進(jìn)行劃分,分層次和等級(jí)[4]。

為此筆者面向物化探數(shù)據(jù)管理和共享的應(yīng)用需求，結(jié)合地質(zhì)云對(duì)專業(yè)節(jié)點(diǎn)建設(shè)的相關(guān)要求，在云計(jì)算框架下，對(duì)物化探信息服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了各類物化探數(shù)據(jù)的入庫、管理、檢索、GIS制圖、可視化、分析等應(yīng)用服務(wù)。

1 物化探數(shù)據(jù)情況分析

依托地質(zhì)調(diào)查工作獲得了豐富的地球物理、地球化學(xué)勘查數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)查和研究工作的階段不同，物化探數(shù)據(jù)又可以劃分為原始數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。原始數(shù)據(jù)主要有地面物探數(shù)據(jù)(重力、瞬變電磁測(cè)深、大地電磁測(cè)深、磁測(cè)、地震)、航空物探數(shù)據(jù)(航磁、航電、航放)、物性數(shù)據(jù)(密度、磁化率、極化率、剩磁強(qiáng)度等)、地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、土地質(zhì)量地球化學(xué)數(shù)據(jù)及區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù)；對(duì)原始數(shù)據(jù)二次開發(fā)利用后形成的主要產(chǎn)品有物探基礎(chǔ)圖件(重力異常圖、重力推斷解釋圖、磁異常剖面圖、電阻率斷面圖、地球物理測(cè)井綜合圖、地震解釋剖面圖等)、化探基礎(chǔ)圖件(地球化學(xué)等值線圖、地球化學(xué)異常圖等)及成果報(bào)告。具體內(nèi)容及類型如圖1所示。在數(shù)據(jù)格式方面，有MapGIS和 ArcGIS 矢量數(shù)據(jù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、SEG-Y、GRID、文檔和圖片等。

圖1 物化探數(shù)據(jù)分類Fig.1 The classification of geophysical-geochemical exploration data

圖2 物化探信息服務(wù)云架構(gòu)Fig.2 Cloud computing architecture of geophysical-geochemical exploration information platform

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 物化探信息服務(wù)云架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)“地質(zhì)云”節(jié)點(diǎn)建設(shè)的需求，以及對(duì)物化探數(shù)據(jù)情況的分析，物化探信息服務(wù)平臺(tái)的整個(gè)架構(gòu)層次從底向上分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層(IaaS)、數(shù)據(jù)即服務(wù)層(DaaS)、平臺(tái)即服務(wù)層(PaaS)、軟件即服務(wù)層(SaaS)[5-7](圖2)。

1)IaaS層：負(fù)責(zé)提供基礎(chǔ)設(shè)施資源，包括計(jì)算資源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源。該層分為物理資源層和虛擬資源層。其中，物理資源層由服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成；虛擬資源層由操作系統(tǒng)內(nèi)核、虛擬機(jī)及虛擬化工具組成，通過虛擬化工具把物理資源層的物理設(shè)備變成統(tǒng)一的虛擬資源池，供上層服務(wù)調(diào)用[8]。

2)PaaS層：是指將軟件研發(fā)的平臺(tái)作為一種服務(wù)，為云應(yīng)用提供開發(fā)、運(yùn)行、管理和監(jiān)控的環(huán)境[9]，云平臺(tái)的用戶就可以申請(qǐng)這些計(jì)算單元用以部署和運(yùn)行應(yīng)用程序。

3)DaaS層：該層為數(shù)據(jù)中心，主要是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，包括基礎(chǔ)地理、重磁電勘探數(shù)據(jù)、地震勘探數(shù)據(jù)、地球化學(xué)測(cè)試分析數(shù)據(jù)、成果圖件、專題報(bào)告等。

4)SaaS層：這層的作用是將產(chǎn)品和數(shù)據(jù)以基于Web的方式提供給用戶。

從用戶角度而言，這四層服務(wù)之間關(guān)系是獨(dú)立的，因?yàn)樗鼈兲峁┑姆?wù)是完全不同的，而且面對(duì)的用戶也不盡相同。但從技術(shù)角度而言，這四層之間的關(guān)系并不是獨(dú)立的，而是有一定依賴關(guān)系的，SaaS層的產(chǎn)品和服務(wù)不僅需要使用到SaaS層本身的技術(shù)，而且還依賴PaaS層所提供的開發(fā)和部署平臺(tái)或者直接部署于IaaS層所提供的計(jì)算資源上， PaaS層的服務(wù)是建立在DaaS層的數(shù)據(jù)和IaaS層的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)之上的，同樣，DaaS層的構(gòu)建也依賴于IaaS層的基礎(chǔ)設(shè)施。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

建成后的系統(tǒng)應(yīng)集數(shù)據(jù)入庫、管理、計(jì)算和共享服務(wù)于一體，具有對(duì)各類物化探數(shù)據(jù)的入庫、查詢、檢索、處理、審批、下載等功能，滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)管理需求，同時(shí)支持多用戶、多任務(wù)并發(fā)訪問，滿足不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)資源的快速檢索需求。檢索方式包括目錄導(dǎo)航、關(guān)鍵詞查詢、地圖查詢等方式查詢自己所需要的資源。元數(shù)據(jù)搜索可提供語義匹配的關(guān)鍵詞搜索，元數(shù)據(jù)檢索支持基于工作程度、形成時(shí)間和資料類別的檢索與篩選功能，檢索結(jié)果以列表的形式呈現(xiàn)。地圖搜索提供多邊形查詢、關(guān)鍵詞語義匹配的元數(shù)據(jù)檢索功能，并以地圖空間可視化的方式呈現(xiàn)搜索結(jié)果的空間分布。系統(tǒng)可根據(jù)用戶搜索的情況，自動(dòng)推薦相關(guān)數(shù)據(jù)資料信息。系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)ξ锘綌?shù)據(jù)進(jìn)行分布式計(jì)算處理，解決復(fù)雜算法對(duì)大內(nèi)存、大計(jì)算的計(jì)算需求。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)層主要包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，主要包括基礎(chǔ)地理、地震勘探、地面重磁電探測(cè)、航空物探數(shù)據(jù)(電、磁、放射性)、化探數(shù)據(jù)(巖石、水系沉積物、土壤)、文獻(xiàn)等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。采用具有空間擴(kuò)展的大型數(shù)據(jù)庫(Oracle、SQLServer)來存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)?？臻g矢量數(shù)據(jù)庫(ArcGIS、MapGIS)存儲(chǔ)各類地學(xué)數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)，采用NoSQL數(shù)據(jù)庫(HBase、MongoDB)保存非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(文檔、圖件、原始地震數(shù)據(jù)SEG-Y)[10](圖3)。

圖3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式Fig.3 Data storage mode of platform

2.4 數(shù)據(jù)服務(wù)接口設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)服務(wù)構(gòu)建于數(shù)據(jù)庫之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)與數(shù)據(jù)庫的關(guān)系，可以是一對(duì)一，也可以是多對(duì)一 (多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)，單個(gè)數(shù)據(jù)庫)，還可以是多對(duì)一(一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)，多個(gè)數(shù)據(jù)庫)，其適應(yīng)范圍相當(dāng)靈活。具體配置的選擇需要根據(jù)提供數(shù)據(jù)的規(guī)模和訪問要求進(jìn)行靈活配置[11]。物化探信息服務(wù)按數(shù)據(jù)類型有空間數(shù)據(jù)服務(wù)、非空間數(shù)據(jù)服務(wù)；按網(wǎng)域范圍有內(nèi)部服務(wù)接口、外部服務(wù)接口；按接口技術(shù)分為WCF、WFS、WMS、WMTS等。表1列出了多級(jí)、各類服務(wù)接口列表。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 云計(jì)算中心基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境

本文搭建了物化探數(shù)據(jù)云計(jì)算中心的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，共配置了四臺(tái)服務(wù)器、一套存儲(chǔ)設(shè)備、一套云管軟件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備若干(交換機(jī)和防火墻等)，共同構(gòu)成了融合資源池的基礎(chǔ)架構(gòu)。其中兩臺(tái)服務(wù)器用于管理節(jié)點(diǎn)配置，兩臺(tái)服務(wù)器用于節(jié)點(diǎn)計(jì)算，存儲(chǔ)設(shè)備用于云存儲(chǔ)。云管軟件用于云平臺(tái)資源的虛擬化和資源管理，本次工作采用的云軟件為華為FusionSphere。通過云軟件，對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等物理資源進(jìn)行虛擬化，提供了統(tǒng)一的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源池，同時(shí)提供了本地的基礎(chǔ)運(yùn)維能力，包括對(duì)本地基礎(chǔ)設(shè)施的告警、性能、拓?fù)浜捅O(jiān)控等。

3.2數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)

在云服務(wù)中心基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境的基礎(chǔ)上，開發(fā)和部署了基于C/S和B/S架構(gòu)的物化探數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)。開發(fā)工作以Visual Studio 2010作為開發(fā)工具，基于.NET的Web Service編程實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎、SQLServer大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫及NoSQL數(shù)據(jù)庫；地圖服務(wù)器采用ArcGIS Server，發(fā)布各類地圖服務(wù)到服務(wù)器，將所有的服務(wù)統(tǒng)一注冊(cè)到服務(wù)中心。B/S架構(gòu)的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器提供基于電子地圖的空間數(shù)據(jù)服務(wù)。

瀏覽器端通過HTTP、SOAP等協(xié)議與云數(shù)據(jù)服務(wù)中心進(jìn)行通信、交互，服務(wù)中心通過HTTP協(xié)議調(diào)用服務(wù)，將結(jié)果返回前端，瀏覽器端對(duì)服務(wù)調(diào)用返回的結(jié)果進(jìn)行處理后以地圖、表格、文檔等多種形式顯示(圖4)；C/S架構(gòu)的數(shù)據(jù)管理客戶端為物化探數(shù)據(jù)提供了便捷、友好的數(shù)據(jù)錄入、編輯、自定制格式批量導(dǎo)入、數(shù)據(jù)查詢、可視化分析、統(tǒng)計(jì)和下載等功能, 使用戶能夠方便、快捷地將數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)中心, 并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和共享(圖5)[19]。

表1 物化探信息服務(wù)接口列表Tab.1 Services lists of geophysical-geochemical exploration information

圖4 物化探數(shù)據(jù)服務(wù)界面Fig.4 Interface of geophysical-geochemical exploration data service

3.3 數(shù)據(jù)計(jì)算分析系統(tǒng)

在云計(jì)算中心環(huán)境的基礎(chǔ)上，使用虛擬化技術(shù)創(chuàng)建了12臺(tái)虛擬機(jī)(每臺(tái)24核處理器，64GB內(nèi)存)，基于容器技術(shù)(Docker)搭建了可實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算所需的彈性虛擬化集群，并采用開源容器編排工具將地球物理并行程序部署在該集群上，實(shí)現(xiàn)了地球物理數(shù)據(jù)分布式計(jì)算系統(tǒng)[20]。

通過在分布式計(jì)算系統(tǒng)部署大地電磁法(MT)三維有限差分反演并行程序(圖6), 并用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)基于分布式多節(jié)點(diǎn)運(yùn)行機(jī)制, 有效的提高了計(jì)算效率。解決了對(duì)大內(nèi)存、大計(jì)算的計(jì)算需求, 可為科研和調(diào)查提供支撐。

圖5 物化探數(shù)據(jù)管理界面Fig.5 Interface of geophysical-geochemical exploration data management

圖6 基于分布式計(jì)算集群的MT三維反演Fig.6 MT 3-D inversion software based on distributed computing cluster system

4 物化探數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 虛擬化技術(shù)和Docker

虛擬化是一種資源管理技術(shù)。它是將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源，如：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲(chǔ)等，予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來，打破實(shí)體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙，使用戶可以用更好的方式來利用這些資源[12]。虛擬化的目的是為了在同一個(gè)主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)系統(tǒng)或應(yīng)用，從而提高系統(tǒng)資源的利用率，并帶來降低成本、方便管理和容錯(cuò)容災(zāi)等好處。本文搭建的物化探信息服務(wù)云平臺(tái)提供了基礎(chǔ)的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化能力。通過虛擬化軟件(華為FusionSphere)，對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等物理資源進(jìn)行虛擬化，提供了統(tǒng)一的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源池。

從實(shí)現(xiàn)形式上虛擬化技術(shù)分為硬件虛擬化技術(shù)和軟件虛擬化技術(shù)。而Docker屬于軟件虛擬化技術(shù)中的操作系統(tǒng)層虛擬化技術(shù)，它是一個(gè)應(yīng)用容器引擎，Docker讓開發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用及依賴環(huán)境到一個(gè)可移植的容器中，然后可以將這個(gè)容器快速部署開發(fā)、測(cè)試或生產(chǎn)環(huán)境中。在物化探信息服務(wù)云平臺(tái)中，Docker為創(chuàng)建分布式計(jì)算節(jié)點(diǎn)提供了容器，從而利用更加節(jié)省的硬件資源提供了更多的計(jì)算資源。

4.2 信息服務(wù)匯聚及協(xié)同計(jì)算

云計(jì)算服務(wù)中心采用“一站式”服務(wù)模式實(shí)現(xiàn)來物化探信息服務(wù)管理。云服務(wù)中心包括物化探數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心和云服務(wù)計(jì)算中心。所有的空間服務(wù)、非空間服務(wù)統(tǒng)一注冊(cè)在云計(jì)算中心，形成了一個(gè)虛擬資源池，統(tǒng)一管理所有的虛擬化資源，可對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)和計(jì)算服務(wù)[12-14]。其中數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)后臺(tái)云存儲(chǔ)內(nèi)數(shù)據(jù)訪問，計(jì)算服務(wù)既可以是數(shù)據(jù)服務(wù)的消費(fèi)者，也能直接訪問后臺(tái)數(shù)據(jù)。云計(jì)算服務(wù)中心的資源匯聚模式，由云計(jì)算服務(wù)資源管理中心(FusionSphere)統(tǒng)一管理各種資源的生命周期，服務(wù)資源可以是GIS服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等[15]，GIS服務(wù)器提供圖形服務(wù)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)器提供信息檢索、制圖及可視化、數(shù)據(jù)挖掘等計(jì)算服務(wù)。這些服務(wù)匯聚于云計(jì)算中心上，提供統(tǒng)一出口。所有這些服務(wù)通過云計(jì)算服務(wù)中心來進(jìn)行協(xié)同。以空間服務(wù)為例，空間服務(wù)部署在圖形服務(wù)器上，采用OGC標(biāo)準(zhǔn)的空間服務(wù)，由云計(jì)算服務(wù)中心完成各類空間服務(wù)資源注冊(cè)、搜索、更新、銷毀等全生命周期統(tǒng)一管理。客戶端不用關(guān)心服務(wù)資源掃描、解析、訪問、跳轉(zhuǎn)、計(jì)算等過程，更不關(guān)注后臺(tái)數(shù)據(jù)訪問和處理方法，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)資源、計(jì)算資源的虛擬化，從而達(dá)到與數(shù)據(jù)來源、格式及內(nèi)容無關(guān)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的、跨域的數(shù)據(jù)信息服務(wù)。

4.3 物化探數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)

物化探數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在云平臺(tái)中采用Oracle、SQL Server等大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用NoSQL數(shù)據(jù)庫(如HDFS、Mongo、HBase等)保存非結(jié)構(gòu)化類型的物化探數(shù)據(jù)。NoSQL是一個(gè)云計(jì)算背景下蓬勃發(fā)展的分布式、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持半結(jié)構(gòu)化、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的高并發(fā)讀寫，存儲(chǔ)Key-Value鍵值、列族、文檔、圖等多種數(shù)據(jù)類型，其產(chǎn)生就是為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重?cái)?shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)[16-17]。NoSQL本質(zhì)上就是為分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，支持橫向擴(kuò)展，能夠適應(yīng)飛速增長(zhǎng)的海量數(shù)據(jù)，并且在分布式架構(gòu)下可以達(dá)到很好的性能。NoSQL的以上特性對(duì)于解決多源異構(gòu)物化探數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理問題是非常有適合的。

4.4 物化探數(shù)據(jù)云分析

物化探數(shù)據(jù)的云分析是指在云平臺(tái)上運(yùn)行數(shù)據(jù)處理與分析算法，發(fā)現(xiàn)隱藏在物化探數(shù)據(jù)中的潛在價(jià)值的過程。在云數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)的各類異構(gòu)數(shù)據(jù)構(gòu)成了數(shù)據(jù)分析的原始數(shù)據(jù)，基本過程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)處理、解釋和知識(shí)運(yùn)用。數(shù)據(jù)處理是整個(gè)分析過程的關(guān)鍵，根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和處理的目標(biāo)要求選定合適的算法，從原始數(shù)據(jù)中提取并轉(zhuǎn)換成用戶需要的知識(shí)。就云計(jì)算框架而言，現(xiàn)有物化探數(shù)據(jù)處理算法不能直接在云計(jì)算平臺(tái)下運(yùn)行[18]，因此需要將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理算法改造為基于云計(jì)算平臺(tái)的并行處理算法。

5 與“地質(zhì)云”平臺(tái)的對(duì)接

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所作為“地質(zhì)云”建設(shè)的物化探專業(yè)節(jié)點(diǎn)，建立的物化探信息服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)與“地質(zhì)云”平臺(tái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用對(duì)接，并持續(xù)向地質(zhì)云推送數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。對(duì)接以注冊(cè)接口的形式完成。

5.1 物化探數(shù)據(jù)服務(wù)云接口

將全國(guó)地球化學(xué)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、全國(guó)巖石物性數(shù)據(jù)庫、東部平原土壤基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)、東部巖石地殼豐度值等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫發(fā)布為空間數(shù)據(jù)服務(wù)，提供多邊形查詢接口，可對(duì)區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分頁查詢，返回JSON格式結(jié)果數(shù)據(jù)，供“地質(zhì)云”平臺(tái)進(jìn)行集成對(duì)接(圖7)。物化探數(shù)據(jù)服務(wù)云接口包括：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù)接口(增、刪、改、查)、空間型數(shù)據(jù)服務(wù)接口(WMS接口、WMTS接口、空間查詢接口)和文件傳輸服務(wù)接口(數(shù)據(jù)下載接口、數(shù)據(jù)上傳接口)。

5.2 物化探信息產(chǎn)品服務(wù)云接口

根據(jù)“地質(zhì)云”接口要求，按照產(chǎn)品分類和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范，開發(fā)了物化探圖件(GIS)、地質(zhì)圖件(圖像)、地學(xué)科普(視頻)、軟件、儀器設(shè)備(元數(shù)據(jù))、技術(shù)方法與標(biāo)準(zhǔn)、出版物(文檔)等物化探信息產(chǎn)品服務(wù)接口，供“地質(zhì)云”平臺(tái)進(jìn)行集成對(duì)接。物化探信息服務(wù)產(chǎn)品云接口包括產(chǎn)品元數(shù)據(jù)、下載、產(chǎn)品高清切片瀏覽等接口。

6 結(jié)論

筆者面向物化探調(diào)查和研究工作的應(yīng)用需求，為了實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)物化探數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和服務(wù)，利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建了物化探數(shù)據(jù)云服務(wù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了物探、化探數(shù)據(jù)的入庫、管理、檢索、計(jì)算、 下載等服務(wù)，并完成了與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“地質(zhì)云”應(yīng)用對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了物化探數(shù)據(jù)和產(chǎn)品在“地質(zhì)云”平臺(tái)的共享服務(wù)，為全國(guó)基礎(chǔ)地質(zhì)研究、礦產(chǎn)資源規(guī)劃部署以及生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域提供了便捷的云端物化探數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖7 全國(guó)地球化學(xué)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)在地質(zhì)云平臺(tái)的服務(wù)Fig.7 National geochemistry benchmark data in geocloud platform service