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摘要:国际数学地质协会2005年会(IAMG2005)于2005年8月在加拿大多伦多召开、大会主题为“地理信息系统与空间分析”，下设空间分析、地质统计学、空间信息和综合应用等四个主题，共25个专题分会场围绕空间信息主题下的“E-geoscience:支撑地球科学活动的数字化基础设施”、“管理和开发地球科学遗产”、“野外地调系统和分布式传感网络”、“地学研究机构中的信息骨理策略”等四个专题，介绍了会议活动情况和与会沦文内容及研究课题。这大致可以反映当前地球科学领域数据支持的研究现状和发展趋势，尤其是在野外地调新技术、数据遗产整理开发、数据基础设施建设和专题数据管理应用等方面的研究。
关键词:数据支待;地学数据遗产;教字化基础设施;信息管理策略
中图分类号:P5 文献标识码:A 文章编号:4481- (2006) 04-0039-06
国际数学地质协会(IAMG )每年举行一次年会，2005年的年会于8月份在加拿大多伦多市举行。本次大会收到的论文和摘要约300余篇，涉及作者近800人次，论文集正式出版论文225篇厂。大会主题为“地理信息系统与空间分析”，下设空间分析、地质统计学、空间信息和综合应用等4个主题，共25个专题分会场。另外，大会组织6场大会个体报告，包括4位特邀专家报告和7位获奖专家报告。中国地质大学“长江学者”、加拿大约克大学教授成秋明博士担任本届大会主席，共有20余位中国学者参加了本次大会，其中有6人担任专题分会场主席。本文作者参加的是空间信息主题，该主题下设:E-geoscience:支撑地球科学活动的数字化基础设施、管理和开发地球科学遗产、野外地调系统和分布式传感网络、地学研究机构中的信息管理策略等4个专题分会。本文将结合作者参加空间信息主题的体会，讨论地学数据支持研究的最新进展。
1 IAMG年会对地学数据支持研究的重视
与信息技术和定量研究在地球利学中的广泛应用相切合，国际数学地质协会在其近年的年会中，设立了大量和信息技术相关的主题分会，其中，地学数据支持(Geoscientific Data Support)作为一切地学科研活动的“基石”，一直是研究的重点之一。如在IAMG2001年会中，设立了“建立国家和地区的地质图数据库”专题分会，在IAMG2002年会中，设立了“空间数据库”和“地学数据的标准、字典和技术的开发及现状”等专题分会，在IAMG2003年会中，设立了“地学信息系统”专题分会，IAMG2004年会融入第32届国际地质大会(32nd IGC),在本届大会上也设立了“地学信息的管理和应用”主题及其下的各专题分会，其召集人也是IAMG会员。从以往各专题分会的报告及发表的论文看，地学数据支持不仅为独立研究课题所关注，也是国家和国际级基础地学数据共享框架研究的重点，研究的目标越来越趋向于使地球科学数据在采集、整理、存储，到发布、共享、应用的整个过程中能顺畅流转、数据支持以“数据”为核心，以“支持”为目标，为了提高野外地调水平，需要研究基于便携机的地调系统和分布式传感网络;为了整理历史积累数据，要研究数据优选策略和数
字化技术;为了开发地学数据库，需要研究数据建模、数据存储、数据访问和图形用户界面;为了达到不同数据库之间的协调，需要研究数据标准协同、数据字典和元数据;为了处理海敬数据，需要研究数据挖掘和知识发现;在互联网高速发展和“数字地球”概念提出后，目前的研究热点有基于本体(Ontology)的数据集成、远程数据交换和数据网格( Data Grid)等地球科学数据具有显著的多源、多类、多维、多量 ,多时态和多主题特征[1]，较其它学科的数据更为复杂。
因此，地学领域的数据支于寺研究对于目前兴起的综合各学科的科学数据共享问题也具有重要意义。
2 空间信息主题论文介绍与分析
在IAMG2005年会中，空间信息主题包括4个专题分会，共52篇论文，其作者来自于北美、南美、大洋、亚、欧、非等六大洲的14个国家。研究内容基本反映了当今世界在地球科学数据管理和数据支持上的研究进展和不同国家的侧重点、根据各专题分会的题旨及其论文内容划分，野外地调系统和分布式传感网络专题讨论地调数据采集和传输方法的革新;管理和开发地学遗产专题讨论数据数字化整理中的策略、标准、技术及数据质虽保证;E-geoscience专题讨论数据交换和在线处理的环境和场所;地学研究机构的信息管理策略专题讨论地球科学领域内不同学科的数据管理和应用。这四个专题基本体现了地学数据采集、整理 ,存储、发布、共享、应用中的数据流及其内部关系(图1),其目标都是为地球科学研究提供编码标准、查找方便、传输快捷的数据支持。
2.1 野外地调数据获取技术的进展
传统的野外地质调查，从室内准备、野外数据采集再到内业整理、成果图件编绘和报告编写，工作量大且周期较长。目前，开发适合野外操作和室内整理的地调信息系统已经成为各国地质学家共同的目标。在这方面的主要进展，是野外数据采集技术由基于掌上机向基于便携机的进展。我国学者在这方面已经进行了长达十年的探索和研发，如刘刚等这次带到大会的论文[3]，就是有关方面研究成果的总结。在“野外地调系统和分布式传感网络”专题分会上，不同国家的学者在介绍其研发的地调系统时的共同点是:(1)开发适合便携机(平板电脑)的，把3S（GIS、 GPS、RS)和数据库(DBS)及专家系统(ES )等合理结合的系统[2][3][4](2)实现数据从野外采集到室内整理的快速转换，使数据顺畅流转而无需繁琐的中间环节[3][5][6]；(3)野外地周系统和分布式传感网络的结合[7]。特别是对于第二和第三点，会场的学者尤为重视，在他们看来，如果只是在野外地调的各环节分散地采用地调信息系统，并没有从根本上改变野外数据采集的过程，只是改善工作的方式，只有使数据顺畅流转，才能使野外地调得到根本的变化和提高[3]，而分布式传感网络在时间上和空间上都扩展了野外地调的范位，它的应用甚至提出了“野外地调是不是都是在‘野外’”的问题[7]。
2.2 管理和开发地球科学遗产的进展
地球科学的研究既需要获取新的数据，同样也需要在原来工作中积累的数据支持。在信息时代之前的漫长时期内，各国的地质部门和研究机构都积累了大量的数据财富。目前，对于野外地调及新研究的资金支持足有限的。因此，对数据遗产的优选整理和数字化就格外重要。比利时学者M.F.Alonso的论文就充分说明了这一点，他和合作者在民主刚果通过对积累的地学数据进行继续研究而使三个矿山增加了远景储量，从而指出积累的数据遗产没有得到完全利用[8]。对会场沦文的分析可以得出以下几点:(1)开发地学数据遗产已经引起重视，并开展了
国家级和国际级的项日，如美国的国家地质图数据库(NGMDB）[9],欧盟的空间数据基础组织项目[10]，加拿大地学信息基础设施[11]等都把数据遗产整理纳为重点研究内容;(2)对数据遗产中的内容进行充分挖掘，如美国地调局学者D.R.Soller在论文中介绍了对在地质制图中使用但未公开发行的原始数据的收集和管理情况，其工作以美国国家地质图数据库(NGMDB)项目为背景，意在把这些末系统归档和整理的数据也整合到NGMDB中[9]；(3)关注地学数据遗产整理中的基础和细节问题，如英国地调局信息主管I.Jackson在论文中详细介绍了英国地调局在开发地学遗产进程中对资余和技术、标准协调、数据格式一致性等问题提出的方案[12]，美国学者I.J.Duncan则用两篇论文[13-14]来系统讨论数字地质图产品的质量保证，一篇侧重于制作数字地质图的方法、技术、标准及保存媒介，另一篇侧重对地质图产品的数据解释，避免用户使用失误;(4)地学数据遗产整理成果的发布，从会场论文看，大部分发达国家都把地学数据遗产整理的成果纳入其国家信息基础设施，这与其硬件基础建设程度和数据共享的机制有关，而比利时学者M.F.Alonso针对民主刚果提出方案[8]，即第一步对目前整理出的数据提供在线元
数据查询，第二步逐步完备硬件设施和数据内容而形成国家地学信息数据源，这符合发展中国家的实际。
2.3 地球科学信息基础设施的进展
地球科学家们正越来越多地把网络和超级计算网格作为操作平台应用到他们的科研活动中。这些活动在整体上可以被称为E-geoscience，而容纳、管理它们的系统可以定义为数字化信息基础设施(Cyber-lnfrastructure)[15].它除了包括数据生产外，还包括面向应用领域的信息处理功能，因而对数字化信息基础设施的一个突出要求就是对大量资源包括数据、工具、设备等的顺畅连接、获取和使用会场的论文围绕着地学信息基础设施的建设和应用理论、方法等问题)通过综合分析得到如下几点认识:
(1)地学信息基础设施建设在时间上有一个磨合过程，在信息技术引入地球科学后，已经在全领域得到广泛的应用与发展数字化数据的充分积累，产生部门之间乃至国家之间对数据共享和协同工作的需要。这中间必将存在对数据格式、编码标准和共享技术的一个长时间的磨合期，才能出现真正满足需要的地学信息基础设施，如澳大利亚学者S.Cox在其论文中对国际地科联地学信息委员会(CGI)协调地学信息网络服务标准的合作项目[9]以及国际OpenGIS协会(OGC）的SEEGrid WFS实验平台[10]的讨论；
(2)地学信息基础设施在空间上的分布方式，由分布于各地的数据资源节点联接形成网络的形式成为讨论中的主流。目前，部分国家如美国、加拿大和澳大利亚等国内部的地学数据网络建设已经达到相当高的水平，中国也正在“数字国土”工程中建设联接全国地质部门的分布式网络体系;
（3)地学信息基础设施涉及的技术方法，会议提交论文展示了当前本领域的研究热点，包括:对ontology的研究，如加拿大学者B.Brodaric论述的地学本体的管理框架[15]，华人学者孙康平开发的岩石ontology;，俄罗斯学者C.Pshenichny对地学知识领域标准描述语言的研究[17]等.对于在线数据交换和数据网格的研究，葡萄牙学者G.Pestana开发了多维时空数据模型，适合于网络环境下的空间数据仓库[18]。澳大利亚学者S.Cox在其论文中介绍基于GML的数据编码在数据在线查询、获取中的特点和应用过程[19][20]。美国学者I.Zaslavsky则结合其研究的GEON项目，介绍了在网格环境下基于ontology的数据整合的演化过程[21]。对地学时空数据表达和推理的研究，如加拿大学者R .Harrap通过“元-地质”概念提出其对地球科学中时空工作流的研究[22]，另一位加拿大学者E.Y.T.Huang则在区间数据(Intervals)的表达和推理上发表了目已的研究成果[23]。
2.4 地学研究机构中的信息管理策略进展
如前所述，地学信息管理和应用策略虽然已经上升到国家和国际的层面，但它更多地需要在专题地学研究课题工作中通过解决实际问题来推动其发展。在IAMG2005大会中，“地学研究机构中的信息管理策略”专题分会汇集了来自9个国家的26篇摘要和论文，是本届大会论文最多的分会场之一。论文均与实际应用课题紧密结合，展示了不同国家的政府部门、科研机构和专题项目在地学信息管理上所采用的策略和方案。
通过对会议论文分析得到如下几点:
(1)专题应用的数据来源，包括最新采集的数据、地学遗产数据和空间从础设施的数据，如作者在会上所介绍的利用多源数据建立区域成矿预测从基础数据库[24]，中国学者何珍文介绍的兼容长江全段历史水文资料和动态观测成果而建立的“数字长江”[25]，加拿大学者J.Broome介绍的“地学信息设施”策略[26]等，其基本数据对象就分另别属于以上三方面。这也验证了图1中对地学数据支持中数据流的分析;
(2)网络环境下的地学数据专题应用，基于空间基础设施开展专题协同工作还处于研究和初步应用阶段，但发展很快，如加拿大的三位学者就国家地学信息基础设施建设施的支撑策略[26]，可行性操作[27]、专题数据管理[28]上的讨论，这也验证了上一节中对地学信息基础设施研究进展的分析;
(3)地学数据应用的专题领域，从在会议上交流的论文分析，地学数据的应用十分广泛，包括遥感制图[29]、地质过程监控[30]、水文地质[31]、地质灾害[32]、地调工作程度[33],空间信息网格[34]、区域矿产评价[24][35]等，这也说明了地学领域的信息化已经全面展开并迅速发展;
(4)三维复杂地质模型的构建及其表达、分析的可视化，是当前地学信息管理与应用的重要发展方向。通过建立可视化的三维地质模型 ,可提供交互式可视化设计环境，完成空间-属性数据可视化分析、统计、查询和过程模拟等功能。中国学者吴冲龙等在会议上介绍的三维可视化地学信息系统软件“GeoView" [36]，以及德国学者M.Apel等在会议上介绍的三维地学信息软件[37]，都是这方面的代表性成果。
3 讨论与总结
地球科学领域的一切活动都离不开数据处理，它一般可以分为四个步骤，即:地质概念模型建立,原始数据预处理、数据综合与提取信息发现[38]。数据支持的内容和质量直接左右着地学科研和生产活动的结果。在信息技术特别是互联网引入地学研究后，如何应用它们来改善地学数据采集、整理、管理、发布和应用过程中的各个环节，成为一个新的研究领域。随着计算机技术的快速发展和“数字地球”概念逐步得到认可，地学数据越来越多地整合到政府决策、学术研究以及商业开发中去，成为决策要素之一，这更加凸显了数据一致和数据交换的重要性。各国地质部门都在加快实现工作的信息化和数据的数字化，以实现数据在地质工作全过程中的顺畅流转，进而形成家级及国际级的地学信息基础设施。但需要看到，如同Internet的发展过程一样，地学数据的共享、交换和支持乃至于“数字地球”的建设，不会是由政府完个控制而自上向下建成，而是类似于网络的发展模式，各个地质工作部门就是网上的一个个节点，通过对研究活动的共识、数据标准、协同工作规范等联接在一起逐渐形成“网络”，政府可以通过政策扶持、硬件建设而推动这一过程，这一模式将确保数据的不断完善和持续更新但是，这并不意味着这样的一个“网络”会自然严生，其体系结构与标准必须通过研究关键问题来制定。通过对以上这些论文和研究课题的分析可知这些工作正在蓬勃开展。
通过对本届大会论文及其作者的其他论文、网络文献等综合研究发现，在地学数据管理和数据支持领域，，目前国际上的普遍情况是:通过对历史资料(数据遗产)的数字化和吸收最新的地调和资源评价成果，地学信息数据库的内容不断丰富与完备，如USGS(美)、CGKN(加)ASDI(澳)就定期在其网站发布最新的数据工作报告;与地学信息、数据库建设相关的数字化格式、工作标准、数据字典、元数据、数据质量、协作协议等得到进一步的研究和发展;吸收先进的数据整理方法，数据管理领域的新理论和新技术在地矿数据管理中得到应用，如本体(ontology)、元数据索引、数据仓库、数据集市、数据网格等:软硬件的升级使数据共享已在网络条件下进行，数据提取能力和发布与查询方式得到很大提高，遵循一定法规，按国际统一标准，逐步提供分级分类的数据服务;地学数据的应用范围扩展到地矿部门以外诸多行业如农业、水文、生
态、环境和城市建设等等;由单一提供数据支持向提供蔡体技术服务和合作过渡，通过网格建立在线地学研究合作平台，逐步开展对地矿数据库的数据挖掘和知识发现，并建立成果知识库。
致谢:导师吴冲龙教授提供了作者前往加拿大参加会议的经费，并对本文的写作提出了大量修改意见，特此致以衷心感谢!
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The Latest Progress of the Research on Geoscientific Data Management and Data Support
------Comments on the Spatial lnformation Topic of IAMG2005
Ma Xiaogang
Institute of Land and Resources Information System, Faculty of Earth Kesources, China University of Geoscience, Wuhan, Hubei Province. 430074
Abstrdct: The 2005 annual meeting of the International Association for Mathematical Geology( IAMG2005 ) was held in August, 2005 in Toronto, Canada. The theme of the conference is GIS and Spatial Analysis. This theme is subdivided into four main topics: Spatial Analysis, Geo-statistics, Spatial Information and Comprehensive Application . Under these topics, there are 25 special subjects. Through summarizing 4 of the special subjects----namely "E-geoscience: Cyber Infrastructure Supporting Geoscientific Activities"，"Management and Development of the Geoscienlific Legacy"，"Field Geological Survev Systems and Distributed Sensor Networks"，“Information Managenrcnl Strategies in Geoscientific Organizations"—under the topic of Spatial Information, this paper introduces the activities, papers and research subjects of IAMG2005. The introduction approximately shows the current situation and developing trend of data supported researches in the geoscieniific field, especially the researches in aspects of the new techniques of field geological survey, data legacy clearing up and development, construction of data infrastructure and thematic data management and application.
Keywords: Data support; Geoscientific data legacy; Cyber-infrastructurc; Information management strategies
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