郭艳军，颜世强，王 喆，许百泉，李 宁，潘 懋

（1.北京大学地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心，北京100871；2.国地资源实物地质资料，北京100037；3.中国铁道科学研究院通信信号研究所.北京100081）

随着信息网络技术发展，国内外都十分重视地质资料信息在互联网上的开放式服务。英国、美国、加拿大等西方发达国家把资料信息服务作为政府公共服务的重要内容之一，满足社会需求、产品丰富多样、服务高效便捷已成为资料信息服务机构的基本准则[1－5]。我国地质资料信息服务在国际合作和国内建设都取得了突出成绩[6]。在2008年的第33届国际地质大会上，中国地质调查局作为东亚和东南亚地学信息协调委员会的成员加入了“全球地质一张图”（One Geology）计划[7]。2009年，国土资源部在总结上海城市地质系统建设和测绘地理信息产业发展经验，听取行业多位专家建议的基础上，要求在全国“推进地质资料信息服务集群化产业化”（简称“两化”）[8]。2011年，全国地质资料馆核心数字系统（数字地质资料馆系统）可直接向普通公众免费发布地质资料数据信息近18000种、近50000件，总数据量高达3.3TB，数据形式有文字报告、数据表，大量图件、数据库等[9]。同年，中国地质调查局启动了三维地质填图试点，标志着我国地质填图迈入“三维”时代[10]。与国外地质资料信息服务内容丰富、形式多样，技术领先等方面相比，我国各项工作尚在起步阶段仍面临诸多问题和挑战。针对这些问题，本文以服务内容和形式及其关键技术为重点，研究了英国开放式地学（OpenGeoscience）信息服务模式，针对我国地质资料信息服务提出建议。

1 OpenGeoscience服务模式

英国地质调查局（British Geological Survey，BGS）与Esri合作，采用ArcGIS技术于2009年推出一项新的免费数据服务—开放式地学信息服务，BBC以“英国地质图免费浏览”为题进行了报道。该服务是世界上第一个基于整个国家地质矢量数据提供网络地图服务（Web Map Service，WMS），目标是用户通过WMS服务将自己的数据与BGS提供的地质数据集融合在一起使用。其在国外具有较广泛的影响，推出的当月访问量达到2800万，引起了GoogleEarth、ESRI、大学、Blogs、YouTube等的广泛关注。

本文将OpenGeoscience服务模式分为基本要素和服务支撑要素两部分进行研究（图1）。其中，服务提供者、对象、内容和形式为基本要素；服务和管理政策、标准和技术是支撑要素。

图1 英国开放式地学信息服务模式的架构图

1.1 服务提供者和对象

英国国家地球科学数据中心（National Geoscience Data Centre，NGDC）负 责 提 供OpenGeoscience服务，全面的收集了英国各区域的地下信息（包括学术用途或商业用途），管理了超过400个数据集，包括环境监测数据、数字数据库、物理集合（岩芯，岩石，矿物和化石）、记录和归档。NGDC是BGS的一部分，由英国自然环境研究理事会（Natural Environment Research Council，NERC）出资的地球科学数据中心，也是NERC的6个研究中心之一。从19世纪开始，NERC积累了几十年的历史测量记录，可为学术、政府、公共部门、工业和商业等用户提供支持研究、调查和监测等活动的宝贵资源。NERC是一个非政府部门的公共机构，商业、创新和技能部投入的年度经费3.70亿英镑左右，投资于世界级环境科学，创新和培训；工作范围涵盖了全方位的地球，大气，生物，陆地和水生生物科学，包括从海洋深处到大气层上部，从两极到赤道。

OpenGeoscience为非商业的个人学习，研究和教育提供免费访问BGS数据集服务，包括地图、照片、数字数据、研究报告、软件、信息和知识交流等，旨在帮助人们更好地理解世界。

1.2 服务内容和形式

OpenGeoscience通过常用的6种网络形式：如图件浏览器、数据下载、数据集、照片和扫描件查看、移动服务、web service等，提供了开放的地质资料服务，使这些数据可以与应用GIS软件、地图浏览器，如谷歌地球等，进行基础地质、水文地质、地球物理和地球化学等方面的地质资料信息数据融合。下面将针对不同的服务方式及其提供的服务内容主题进行详细阐述。

1.2.1 图件浏览器

OpenGeoscience提供的图件浏览器具有放缩和平移等功能，用户可查看英国的地面和地下信息，也可选择感兴趣的区域，了解更多关于该区域的信息。

图件浏览器的内容主要包括以下几方面。①英国地质图：可查看1∶62.5万和1∶5万比例尺的英国数字地质图，可以通过邮编进行定位，还可以选择用卫星图或者街道图作为底图。在英国地质图上，可免费搜索的内容还包括（I）钻孔、矿井和水井的记录扫描件；（II）通过选择地震时间轴上的时间查看历史地震位置；（III）通过在3D英国地质模型上选定区域查看虚拟钻孔或虚拟横截面（图2）。②地质图索引（GeoIndex）：基于地质图的索引，用于搜索BGS数据集。③地下水的水位线显示图：提供从1970年至今，英国各地每月的地下水水位线数据。④1∶62.5万比例尺的数字水文地质图：显示英国的高，中，低的含水层以及基本上不含地下水的基岩层。⑤伦敦土壤：可以在伦敦土壤的地球化学图上，通过互动的方式查看环境敏感元素。

图2 3D英国地质模型上选定区域查看虚拟钻孔或虚拟横截面

1.2.2 数据下载

OpenGeoscience提供对BGS基本数字产品下载的服务，包括基础地质，水文地质、地球物理和地球化学等数据集。①国家基岩栅栏图：英国三维地质模 型 （3Dgeological model for Great Britain，GB3D）采用三维交叉剖面的栅栏图表达（图3），既可挖掘地层和资源之间（如：水，石油，矿石，煤炭和天然气等）的关系，也可解释复杂的地质体之间的关系。②1∶62.5万比例尺的英国地质、地震和水文数据：包括基岩、浅层、断层及相关线性属性。格式为ESRI、MapInfo、KML或进行定制数据。③重力和磁力调查数据：英国地心引力和磁场的测量数据集，格式为csv。④环境样品中的化学数据的位置索引：显示环境数据样本在英国的采样位置（位置数据来源于G－BASE项目），格式为KML。以上数据中的KML格式均可以在谷歌地球和谷歌地图中进行可视化。

1.2.3 数据集

图3 GB3D国家基岩栅栏图及其在GoogleEarth上显示

BGS已经对大部分数据集的信息建立了索引，通过OpenGeoscience提供检索和查看数据集和词汇库的服务。其中，最受欢迎的数据库有钻孔资料、地磁数据、地学索引、地下水水位信息、PalaeoSaurus、岩石系列、化石标本的在线分类等；词汇库有命名岩石地层单位的词汇、岩石分类方案、词汇和关联数据。

1.2.4 扫描件和照片

OpenGeoscience提供钻孔、地质图和水文地质图等资料的扫描件和照片的查看服务。服务的专题有：①钻孔岩心样品照片；②钻孔资料扫描件；③地学景观（GeoScenic）；④大不列颠及爱尔兰地质调查历史地图；⑤英国水文地质图；⑥爱尔兰历史地质图；⑦地磁图；⑧岩石薄片图像。

1.2.5 移动应用程序

BGS开发了各种移动应用，OpenGeoscience提供的服务方式有为用户提供随时随地查看BGS数据集的移动网站和免费的智能手机应用程序，以及使用者和开发者在线交流的平台，如公众科普、开发者交流社区等。服务内容有：①移动网站：BGS（手机版），英国地质（移动版），钻孔扫描（移动版），地学景观，Groundhog；②智能手机应用程序包括：iGeology，iGeology3D（图4）和“我的土壤”。随着智能终端的突破性普及，为智能手机应用（Application，APP）程序服务奠定了庞大的用户基础，并成为用户的关注焦点。

图4 iGeology3D

1.2.6 Web Services

由于OpenGeoscience服务是世界上第一个基于整个国家地质矢量数据提供WMS的。WMS是开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）制定的接口标准。该标准是一套简单的HTTP接口，用于从一个或多个分布式地理信息数据库传输有地理定位的地图图像数据，其返回为JPEG、PNG、等地图数据，可用于网页或桌面客户端显示。因此，WMS服务内容将作为Web services研究的重点。

1.2.6.1 英国地质陆上数字图（1∶5万比例尺）的WMS服务

1∶5万比例尺的英格兰，威尔士和苏格兰数字地质图是大不列颠（DiGMapGB－50）地质图数字数据集的一部分，包括基岩，表面沉积物，人工接地，块体移动和线性地质特征。该图提供WMS服务（支持 WMS 1.3.0 和 1.1.1 版 本；地 址为 http：／／maps.bgs.ac.uk／ArcGIS／services／BGS＿Detailed＿Geology／MapServer／WMSServer？；采用英国国家网格和纬度／经度 WGS84坐标系），并为OneGeology项目的门户网站提供数据支持。

1.2.6.2 英 国 陆 地／海底基岩和 地 表 地 质 图（1∶62.5万比例尺）的 WMS服务

OpenGeoscience提供了1∶62.5万比例尺的英国陆地的地表地质数据和1∶100万比例尺的英国大陆架上的海底沉积物的数据。该地质图是DiGMapGB的一部分，可提供 WMS服务（地址为http：／／ogc.bgs.ac.uk／cgi－bin／BGS＿Bedrock＿and＿Superficial＿Geology／wms？）。通过此服务还可使用的图层有：英国陆上基岩岩性（1∶62.5万），英国陆上基岩地层（1∶62.5万），英国陆地表面岩性（1∶62.5万），英国陆地表面岩层（1∶62.5万），英国海底大陆架沉积物（1∶100万）。

1.2.6.3 数字水文地质资料（1∶62.5万比例尺）的WMS服务

OpenGeoscience提供1∶62.5万比例尺的数字水文地质资料的 WMS服务（地址为http：／／mapapps.bgs.ac.uk／arcgis／services／HydroMap／HydroMap／MapServer／WMSServer），也提供该数据的免费下载服务。

1.2.6.4 天然地面样品稳定性数据（1∶5万比例尺）的WMS服务

OpenGeoscience提供了1∶5万比例尺的天然地面样品稳定性数据的WMS服务（地址为http：／／ogc.bgs.ac.uk／ cgi－bin／BGS＿1GE＿Geology／wms？），为OneGeology项目提供1∶5万比例尺基尔马诺克区域和拉夫堡张区域的地图及天然地基稳定性数据。

1.2.6.5 土壤数据的 WMS服务

OpenGeoscience的土壤层数据来自NERC土壤门户网站，可以提供土壤数据的WMS服务（地址为http：／／mapapps2.bgs.ac.uk／ArcGIS／services／SoilPortal／SoilPortal／MapServer／WMSServer）。土壤数据层包括表层土壤和剖面土壤样品数据，土壤质地，土壤深度和土壤母质。

1.2.6.6 GeoIndex的 WMS服务

GeoIndex是BGS于2000年7月中旬推出的地图索引，分为陆地GeoIndex和海洋GeoIndex，支持WMS服务。可将GeoIndex数据层加入到地图软件（GIS系统等），与用户或其他供应商的数据对比和查看。

GeoIndex支持 WMS 1.3.0和 WMS 1.1.1，可提供WMS服务，但是各种Geoindex主题都有单独的WMS服务，具体的客户端地址见表1。

表1 GeoIndex的WMS服务地址

另外，OpenGeoScience的Web Services可以与众多基于Web的系统或开源软件，如ESRI®的ArcGIS Explorer数据浏览器，MapInfo®的Proviewer数据查看器和Intergraph®的GeoMedia的浏览器，提供空间数据交互服务。交互内容主要有：①英国地质学与英国和世界各地的地震的KML格式数据；②英国地质数据集的WMS服务；③英国和世界各地的地震地图的GeoRSS订阅；④英国地质或地震地图的嵌入服务。在此之前，这些数据只能通过纸制版面向大学提供借阅或者订阅服务。因此，英国伯明翰大学的保罗·史密斯教授表示，该服务改变了大学里地球科学的教育方式。

1.3 数据管理和服务政策

为了支持长期的数据管理，NERC制定了《环境数据和信息产品的许可和收费政策》，新版于2011年1月生效。该数据政策与2004年环境信息条例，2009年建立空间信息基础设施（Infrastructure for Spatial Information in the European Community，INSPIRE））法规等是一致的。管理数据的目标是为了鼓励数据的使用和再利用，因此OpenGeoscience服务还将尽可能满足开放政府许可证（Open Government Licence，OGL）的要求

1.4 服务技术、标准和协议

OpenGeoscience服务形式不仅采用了传统的在线浏览，下载，检索方式，还提供WMS服务，移动网站和免费的智能手机app。其中，WMS是开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）制定的接口标准。该标准是一套简单的HTTP接口，用于从一个或多个分布式地理信息数据库传输有地理定位的地图图像数据，其返回为JPEG、PNG、等地图数据，可用于网页或桌面客户端显示。这样的数据可以被所有人使用，但也能进入 ESRI、MapInfo、Intergraph等私有软件环境中。WMS支持网络协议HTTP，所支持的操作是由URL定义的利用具有地理空间位置信息的数据制作地图，将地图定义为地理数据可视的表现。WMS能够根据用户的请求返回相应的地图（包括PNG，GIF，JPEG等栅格形式或者是SVG和WEB CGM等矢量形式）。移动网站采用无线应用协议 WAP（Wireless Application Protocol，WAP），用户可以借助支持GPRS功能的手机，通过 WAP获取OpenGeoscience服务提供的信息。手机APP采用JavaScript，CSS2和HTML5进行开发。

2 建议

英国OpenGeoscience在发展过程中，具有服务内容多样性，技术领先的优势，在世界范围内具有广泛影响，对我国地质资料信息服务有借鉴意义。

2.1 完善知识型服务配套的法规和标准

我国地质资料信息服务不再是单纯传统产品的服务（资料、图片、地图等），而是逐渐与信息化技术相结合，以提供方便、快捷、高效服务为目的，提供大量的在线服务和数据处理，技术指导、软件开发，个性化服务和移动服务。但是，与英国OpenGeoScience的服务模式相比还存在配套的政策法规不完善，服务模式需调整等问题。可借鉴OpenGeoScience的先进经验，其面向非商业的个人学习，研究和教育提供面向地质资料信息的知识型服务，有配套的较为完善的政策法规和机制体制，服务内容丰富、服务形式多样，将地质资料信息作共享资源支持教育、科普和宣传的发展。对我国地质资料信息服务从传统的面对面的馆藏资料服务模式转变为数字化产品和网络信息产品，提供数据处理、分析、咨询、培训等服务模式具有借鉴意义。

因此，我国建设面向地质资料信息的知识型服务模式，配套的完善的政策、法规和技术及标准，来支撑服务内容的细致化和服务形式的多样化，如：地质图件、地质书籍和指南、空间数据 、矿产出版物、摄影产品、文献报告、期刊杂志、地学软件、教育、休闲产品等数据的检索和浏览、移动终端程序开发、数据集、3D模型的下载，WMS服务等，并加大地质信息的科普教育及宣传方面的工作。

2.2 提供多专题、多样化比例尺的网络服务

自2011年起，中国地质调查局依托“1∶100万地质图国际合作编图”项目成果，可按照Onegeology的要求提供1∶100万地质图的WMS服务。但是，与英国OpenGeoScience提供的WMS服务相比还存在服务产品专题较少，比例尺单一等问题。可借鉴OpenGeoScience的先进经验，其是世界上第一个基于整个国家地质矢量数据提供WMS的服务，实现了提供整个国家多个专题、多个比例尺的地质矢量数据的WMS服务，并且提供与众多基于Web的系统或开源软件，如ESRI®的ArcGIS Explorer数据浏览器等，进行空间数据交互的服务。这些服务促进了空间数据的融合和交互，提高了数据使用和再利用率。

因此，我国需要在现有 Web Services的基础上，提供多学科、多比例尺数据的 WMS服务，与市场成熟的软件，如Google地球、ArcGIS等的数据和应用进行深度融合。

2.3 加快建设3D地质资料共享服务

目前，全国地质资料馆可提供10万余种、360万件地质资料数据信息服务，数据量达31.5TB，内容包括基础地质、矿产资源勘查、水文地质、环境地质、海洋调查、地球物理与地球化学调查、软科学研究等，以及与百姓生活密切相关的地质旅游资源调查、缺水地区找水、农业地质调查资料和地学科普资料。但是，与英国OpenGeoScience提供的3D服务相比还存在服务产品比例尺单一、移动服务滞后等问题。可借鉴OpenGeo－Science的先进经验，其在3D领域提供了大量的成果，包括3D地质模型的下载，免费的智能手机3D应用程序。3D地质模型成果数据是由多源地学数据整合，从国家总体模型到局部特定地区模型分不同比例尺建立，不同比例尺模型图涵盖不同尺度的信息，用以解决不同的地质问题。该模型支持多种格式的下载，如3Dpdf、LithoFrame Viewer等。免费的智能手机3D应用程序iGeology支持手机摄像头任意角度移动拍摄地貌，并将该区域的地质图自动叠加显示，可查询选中区域地质体的岩性。iGeology 3D程序支持Android和IOS系统的智能手机和平板电脑，技术较为领先。

因此，在我国地质资料信息服务中，以“三维地质填图”工作为先导，急需不断丰富地质资料信息服务的内容和形式，包括多学科，如基础地质，水文地质、地球物理和地球化学等；多种比例尺（如1∶62.5万或1∶5万比例尺），多样数据形式（栅格数据、和矢量数据）和不同软件数据格式（如ESRI，MapInfo，KML，csv等）。在个人移动设备发展的如火如荼的今天，在移动设备上发展3D地质资料共享服务也变得越来越重要和急迫。

3 总结

本文研究了面向非商业的个人学习、科学研究和教育的英国OpenGeoscience信息服务模式，结合我国地质资料信息服务现状提出了相关建议。该模式主要架构有七个方面组成：服务提供者，服务对象，服务内容，服务形式，服务配套的政策和法规，配套技术、标准与协议，提供的数据形式和格式，是面向地质资料信息服务的知识型服务模式。其明显优势在于：政策法规配套；接口标准，信息利用率高和其它信息深度融合；技术先进，服务内容丰富、形式多样化。

我国地质资料信息服务的集群化产业化还处于起步阶段，需要创建新型的服务模式，以满足不断丰富地质资料信息服务由传统的服务模式向知识型服务模式的转变。

[1]Open Geoscience｜Free data｜British Geological Survey（BGS）[EB／OL].[2013－12－08]www.bgs.ac.uk／opengeoscience.

[2]许百泉，颜世强，王黔驹，等.英国地质资料管理与服务跟踪研究[J].中国矿业，2013，22（7）：58－62，72.

[3]USGS.About USGS[EB／OL].（2011－09－13）[2012－11－08].http：／／www.usgs.gov／aboutusgs／.

[4]马智民，杨东来，李景朝，等.主要发达国家地学信息服务的现状与特点[J].地质通报，2007，26（3）：355－360.

[5]GSC.Geoscience data repository（GDR）｜Earth science[EB／OL].（2012－05－14）[2012－11－08].http：／／www.nrcan.gc.ca／earth－sciences／products－services／geoscience－data－repository／11818.

[6]中国地质调查局.信息化建设：数据库[EB／OL].[2012－11－08].http：／／www.cgs.gov.cn／cgjz／xxhjs／sjku／index.htm.

[7]李宁，郭艳军，许百泉，等.2010年以来“同一个地质”计划的最新进展[J].中国矿业，2013，22（7）：68－72.

[8]中华人民共和国国土资源部.国土资源部通过推进地质资料信息 服 务 产 业 化 方 案 [EB／OL].（2010－07－14）[2012－11－08].http：／／www.gov.cn／gzdt／2010－07／14／content＿1654027.htm.

[9]全国地质资料馆核心数字系统研制成功——全国地质资料馆的数字化、信息化建设进入新阶段.[EB／OL].[2013－12－10]http：／／www.mlr.gov.cn／xwdt／zsdwdt／201312／t20131210＿1295690.htm.

[10]中国地质调查局即将启动三维地质填图试点工作[J].地质与资源，2011（04）：300.