基于云架构的水工环地质信息服务平台研究

基于云架构的水工环地质信息服务平台研究

马淑娟

内蒙古第二水文地质工程地质勘查有限责任公司

内蒙古 鄂尔多斯市017000

摘要：近年来,随着国土资源大调查和地质调查信息化的深入开展,中国地质调查局在地质调查领域逐步建立了全国地质图空间数据库、全国矿产地数据库等一系列数据库和野外采集系统、智能地质调查、国家地质信息服务平台、门户网站等一系列信息系统平台。这些工作成果为后续工作的开展提供了宝贵资源。云计算是近年来继分布式计算、网格计算之后新一代网络化商业计算模式,在开放的网络环境下以服务方式动态、弹性地为云计算用户提供计算和存储等资源,现已在多个产业界得到了广泛应用。

关键词：云架构；水工环地质信息服务平台；

前言：随着社会经济的发展，水文地质、工程地质、环境地质工作在经济建设、城镇建设、绿色能源、节能减排、环境保护、地质灾害防治、资源开发及可持续利用等领域中占据着重要的地位。对水工环地质信息中三大领域数据资源进行有效的整合与集成，是实现地质领域信息化服务过程中最为关键的一步。目前，国内外很多地质领域的研究机构都开展了水工环地质信息化工作，通过信息化手段提升地质信息服务能力，解决地质信息服务的社会化需求问题。

一、主要问题。

1)各分布式节点间网络互联互通和云计算资源的动态扩展。分布式云计算架构首先要保证各分布式节点间是互联互通的,其次要保证各节点的资源是可统一调度的动态扩展。各分布式节点的互联互通可通过基础网络设施建设,使其各分布式节点均在同一个专业网络内即可。而云计算资源的动态扩展可由各节点购置同构云设备,使用统一云管平台来管理分布式云资源,从而达到云计算资源的弹性伸缩和动态扩展。

2)分布式节点的数据如何进行共享服务。解决了底层基础资源的互联互通互访问,为上层云服务提供支撑。各分布式节点在物理上是分布式,在逻辑上是一个整体,均通过地质云进行统一的数据共享服务。为此,需定义统一的数据共享服务接口,各分布式节点实现数据共享接口来完成数据共享。

3)分布式节点的产品如何提供社会化服务。数据共享服务相同,产品的社会化服务同样需定义统一的产品服务接口,各分布式节点实现产品服务接口来完成产品的社会化服务。

4)分布式节点基于云架构如何提供专业服务。为分布式架构,逻辑上为一整体,通过统一的服务门户提供服务。各分布式节点作为云的一部分,在架构下,需通过节点自己的服务门户提供本节点的专业服务,并完成与地质云服务门户的对接。

2. 基于云架构的水工环地质信息服务平台研

1.水工环地质数据内容。水工环地质数据是对水文地质、工程地质以及环境地质三大领域内各种类型数据资料的完整概括，是实现地质信息的社会化服务共享不可或缺的要素之一。本文以地质领域数据要素（地质灾害、地下水、矿山环境以及地质遗迹）以及数据获取方式（调查和监测）为依据对水工环地质数据进行归类，并将其进行交叉划分，得到不同要素中包含调查和监测两个方面的不同类型的数据，例如地质灾害要素中以调查的方式所获取的有滑坡、泥石流、崩塌以及斜坡等多种数据，以监测方式所获取的数据有形变监测数据、应力监测数据以及含水率监测数据等　目前已知地质灾害点约２５万多个，地下水监测点约２万多个，矿山７万多个，地质遗迹点０．２万多个。而且，这些数据随着每年地质调查工作的进行，都要对这些数据重新进行复查、修正和采集，以上调查数据每年呈倍数增长。监测数据按采集方式分为人工监测数据和自动化监测数据，其中自动化监测数据量较大，全国目前实施自动化监测的点约２万个，每小时测量一次，平均测量１０个指标，每年获得原始数据和解析后的监测数据共约３亿５千万条。对于数据存储按基础属性数据、空间数据、对媒体和文档资料分类存储。其中基础属性数据包括各类地质点数字化调查以及监测数据，每年约有７ＴＢ；空间数据包括基础地图、卫星影像、矢量专题图件等，约为５ＴＢ；多媒体和文档资料包括：图片、视频、办公文档等，约为２ＴＢ。每年总体新增数据在２～３ＴＢ左右。

２．水工环地质数据服务。水工环数据服务是以水工环数据为基础，评估出特定区域或地物要素的实际情况，如贵州地下水资源的开发利用现状、水平和潜力等，从而为地质开发勘探利用、规划管理、工程建设以及可持续发展提供科学依据、指导及决策等提供数据服务，其主要服务对象为水工环专业技术人员、政府部门以及社会群众等用户群体。水工环数据服务主要包括：数据查询浏览、数据下载、数据服务调用和数据应用分析等。数据查询浏览服务包括实现在线关键字查询、实现地图数据查询，浏览详细信息及监测数据；数据下载服务是指符合用户需求的数据，用户可根据需要对其进行下载使用；数据调用服务主要针对第三方应用，可根据所提供的系统接口调用相关服务，以实现多系统之间的互操作；数据应用功能分析服务可通过平台对数据实现在线分析、评价等专业技术分析，如水质评价、地灾预警等。

３．水工环地质信息服务平台设计

平台总体架构。水工环地质信息云平台构建在基础设施云平台之上，通过分布式数据与对象存储来存储结构化数据和非结构化数据，通过数据同步交换组件实现数据的收集，再构建统一的基础平台支撑不同业务类型应用开发和运行。基础设施层使用云平台实现基础运行、资源共享、资源动态扩展，以及虚拟化网络环境构建，此外还提供防火墙、数据动态备份等功能。数据层（数据中心）通过建立分布式架构对海量的基础地质数据、空间数据以及非结构化多媒体与文档存储，数据库可实现水平扩展，保障系统数据操作性能。此外，通过数据同步与交换中间件将省级监测机构以及六大相关区所等的数据同步交换，保障数据源的丰富。平台层对各个业务系统中共用部分提取、融合，构建统一的系统安全管理、服务管理，提供相关的开发组件、缓存、数据服务、空间服务、计算资源调度，简化开发过程，保障系统一致性。业务应用层构建于服务支撑层之上，面向地质灾害、地下水、矿山地质环境、地质遗迹等方面的相关业务，结合用户需求，提供资源信息的查询与统计、数据下载、服务调用等功能。

平台实现。目前，依据总体架构、功能体系以及前述的技术路线与选型，已完成总计大小的地质灾害、地下水、矿山、地质遗迹数据地质点个及相关监测数据和空间数据的集成整合与大数据中心的建设，基础支撑服务层及其基于八大应用系统的开发。整个服务平台主要包括基础服务层和应用系统两部分，基础服务层包括：安全管理服务、服务管理、空间数据服务、基础开发支撑组件库、中间件，实现了用户统一登录认证、服务监控等功能。应用系统包括：地质灾害调查系统、群策群防系统、地质灾害预警系统、地下水监测业务系统、矿山信息管理、地质遗迹管理、“一张图”、数据服务共享信息服务平台等。

结束语：水工环地质信息服务平台通过云计算、大数据等相关技术，解决了传统水工环地质信息存储、数据采集、数据汇交、数据分享、数据综合分析等应用问题，基本实现了各类水工环地质数据汇交与共享，能够服务于各个地质工作者以及社会，同时降低了各单位在地质信息化工作中基础设施的建设、应用系统的开发以及后期维护和运行成本。今后结合目前水工环地质工作和服务需求，将进一步完善水工环地质信息服务平台，为地质信息化作出贡献。

参考文献：

[1]李超岭,李健强,张宏春,等. 智能地质调查大数据应用体系架构与关键技术[J]. 地质通报,2019,34(7):1288 -1299.

[2]李丰丹,李超岭,吴亮,等. 大数据环境下数字填图数据集成服务技术[J]. 地质通报,2020,34(7):1300 -1308.