张明林，刘 洋，吴建勇，朱鹏飞，张浩浩，张夏林

中国铀矿地质勘查信息化建设现状及“十四五”发展思路

张明林1，刘 洋2，吴建勇3，朱鹏飞4，张浩浩5，张夏林6

（1.中国铀业有限公司，北京 100013；2.核工业二四三大队，内蒙古 赤峰 024000；3.核工业二九〇研究所，广东 韶关 512026；4.核工业北京地质研究院，北京 100013；5.核工业二一六大队，乌鲁木齐 830000；6.中国地质大学（武汉），武汉 430078）

“十三五”期间，中国铀矿地质勘查初步实现了数据采集、综合编图、三维建模等数字化。基于大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术，按照“顶层谋划、分步实施，需求导向、注重实效，资源共享、保障安全，建用并举、引进技术”的原则，文章提出了“十四五”铀矿地质勘查信息化的发展思路、总体架构及重点任务，阐述了数据采集、数据汇聚、智慧勘查、决策支持、标准规范、基础设施等6个方面发展方向，为铀矿勘查“十四五”信息化建设提供参照和指引。

铀矿地质勘查；数字化；信息化；“十四五”发展思路

铀矿勘查是一项探索性非常强的技术密集型工作。当前，其信息化过程主要是通过可视化数字勘查、移动式野外GIS、结合实际应用的编程技术以及互联网虚拟现实技术等多元化勘查技术手段，实现数据挖掘、知识发现，进一步解放生产力[1-2]，地质勘查领域的数字化发展趋势愈发明显，正在重塑矿产勘查工作发展方式。地质勘查与云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的深度融合，将推动数据采集、传输、处理与服务等全流程实时化、自动化和智能化，由数字化向智能化的转型升级将成为铀矿地质勘查信息化发展方向。

1 国内外地质勘查信息化发展现状

1.1 国外发展现状

国外发达国家的数字勘查工作起步较早，将地质大数据提升为国家战略，将数据列为核心资产；地质大数据开放程度较高，数据产品种类全、数量多；面向用户提供在线交互式服务，并且在三维地质建模、人工智能等领域开展了广泛的探索和应用，在理念、装备、数据处理分析软件及信息共享应用方面都达到了较高的水平。

1.1.1 数据采集领域

从20世纪80年代开始，美国、加拿大等国家开始启用数字调查[3]。美国地质调查局（USGS）建设了庞大的水文、灾害、卫星等监测网络，实现了海量数据实时采集，启动了“地学数据网格”合作项目，旨在开发集成三维、四维地球科学数据的信息基础框架，拓展3 500 m以浅资源环境勘查领域[3-4]。澳大利亚启动“玻璃地球”计划，开展四维地质填图，通过高度可视化和广泛的网络服务结构传播信息，建立适合澳大利亚的新型勘探模式[5-6]。

1.1.2 数据服务领域

USGS针对不同用户开发了不同产品，包括面向数据库、地质图集、水文图集、公开文件报告、专题论文报告等，在其门户网站上集成了各类软件、开发接口（API）、实时监测数据等各类服务，已形成较为完善的产品框架与服务体系[7-8]。

1.1.3 标准体系领域

美国、欧洲等发达国家起步较早。欧盟在2004年以立法方式颁布了欧洲空间信息基础设施建设法令，建立了欧盟统一的空间信息基础设施，实现资源环境空间信息收集、组织与共享的规范化和标准化[9]。USGS制定了国家地质图数据库标准，美国地质学家联合会与数字地质图委员会共同建立各州地质调查数据标准[3,7,10]。

1.1.4 信息安全管理领域

USGS构建了包括安全组织机构、安全技术应用、法律法规和安全技术标准的安全体系，制定了完善详细的数据分级与权限体系等措施，有效地保护信息资源的可用性、保密性、完整性。

1.2 国内发展现状

国内地质勘查单位的系统性信息化建设工作起步相对较晚，各单位信息化水平参差不齐。近年来，石油、煤炭、黄金等行业的数字化转型发展投入较大，信息化、自动化、安全监控水平迅速提升，并在无人自动开采方面进行了有益的尝试，但数字勘查的整体发展与发达国家仍有一定差距。

1.2.1 数据采集领域

以中国地质调查局（CGS）数字地质填图系统、矿产资源调查野外采集系统等为典型代表，逐步发展形成了一套相对完整的固体矿产数字勘查评价系统[11]。山东黄金集团有限公司（SD-GOLD）建成了地质资源数字化体系，包括基于PDA（Personal Digital Assistan）的地质资源数字化采集系统、基于三维矿床模型的地质资源数字化处理系统，以及基于局域网的数字化储量管理与应用系统，通过统一的地质资源信息交换中心平台，为企业提供信息存储与生产经营的决策支持[12]。

1.2.2 数据存储领域

CGS已建成1个主中心和28个分布式大数据中心，主要功能包括存量、新增、管理数据的组织、传输与流程设计，以及地质调查数据采集、汇聚、管理、服务等[3-4]；SD-GOLD于20世纪90年代在下属各矿山建立数据中心，搭建了以工业数据库、关系数据及数据仓库为核心的集成化数据存储与服务平台[5]。

1.2.3 数据挖掘领域

CGS已全面建成地质大数据中心，研发地质大数据智能挖掘与应用系统、数据密集型油气资源探矿系统，开展大数据在矿产资源潜力评价、资源环境承载力预警等应用。SD-GOLD通过对自动控制系统、安全生产监控以及管理信息系统内的数据进行收集、分析与二次利用，在一些单项业务应用形成了鲜明的特色。中石油以“梦想云”平台为基础，通过研发智能数据分析工具，对测井数据进行特征抽取并开展机器学习和训练，在测井数据的智能化解译方面取得了良好的应用效果。

1.2.4 基础设施平台领域

CGS统筹全局29家单位“地质云”基础设施建设，建成全局地质信息高速公路，支撑“1+29”分布式大数据中心互联互通和云应用的高效稳定运行。SD-GOLD建立了一套生产过程监控集成平台，集数据通信、处理、采集、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统[13]。中石油研发了“梦想云”平台，采用数据湖和PaaS云平台技术，建成了勘探开发统一数据湖，搭建了通用的协同研究环境，实现了勘探开发生产管理、协同研究、经营管理及决策的一体化运营，支撑勘探开发业务的数字化、自动化、可视化、智能化转型发展[14-15]。

2 铀矿勘查信息化基本情况

2.1 发展阶段

铀矿勘查信息化发展可分为四个阶段（图1、表1）：分散引进、平台研发、集成应用、共享智能，目前处于集成应用初期阶段。

图1 铀矿勘查信息化发展阶段示意图

表1 铀矿勘查信息化发展阶段划分表

2.2 基本情况

铀矿勘查统一技术平台逐步形成，关键环节应用初显成效。研发了具备自主知识产权的数字铀矿勘查系统，实现了铀矿勘查业务主流程的数字化和矿床地质模型三维可视化；移动式钻孔数据采集APP配合一键成图、多图联动的图件编绘功能[16]，大幅提高了技术人员的工作效率；与通过认证的资源储量估算软件对比，进一步证实了储量估算结果的可靠性。

基本实现了铀矿勘查全过程数字化，建成了主要基础数据库。基本实现了地质、物探、化探、遥感、水文、测量等数据采集、处理及成果表达的数字化，建成了“铀矿地质工作程度数据库”、“航磁、航放数据库”等基础数据库；完成了全国49个铀成矿区带（含远景区带）的1:250 000～1:2 000比例尺地质、物探、化探、遥感、航磁、重力资料的数据库建设。

铀矿勘查信息化标准建设初具雏形，形成了多项知识产权。发布了《铀矿地质勘查钻孔数据库建设技术要求》等多项企业标准；研发了具有自主知识产权的砂岩型铀矿GIS评价系统和自动伽马测井解释技术。

通过建立边缘级数据中心和分线运行试点，创新了铀矿地勘管理模式。在核地勘单位建立了5个边缘级数据中心，在伊犁盆地南缘、松辽盆地南部、诸广南等片区开展了地学多源数据入库试点应用。

经过持续的研发、建设，我国铀矿地质勘查在信息化方面取得了长足发展，但仍然存在一些问题：尚未建立完善的中长期铀矿勘查信息化体系，互联互通、数据共享协同能力差；专业应用软件覆盖面不全，集成度低；大数据汇聚管理与挖掘应用能力不足，地质勘查数据共享及使用效率较低；硬件基础设施和网络安全保障薄弱。

3 铀矿勘查“十四五”信息化建设的发展思路及总体架构

3.1 发展思路

以数据衍化过程为铀矿勘查信息化建设的轴线，按照基础层、应用层、知识层、战略层四个层级（图2），同步开展6大体系建设。以基础设施平台、标准规范体系为支撑，构建云架构下的边缘数据中心；以数据采集体系、数据汇聚体系为内核，通过“自下而上更新，自上而下管理”的模式建立和维护铀矿勘查数据库；以建成智慧勘查体系为目标，充分利用大数据、人工智能、云计算等技术深挖数据价值，促进业态再造和降本增效；以管理和决策需求为导向，通过模块开发和一体化集成建立决策支持体系，实现业务的信息化、动态化、平台化管理。

在“大数据”时代，数据是企业发展的生命线，是企业的核心资产。本思路是从数据生命周期管理的角度出发，将数据的产生、收集、汇聚、清洗到信息提取、知识发现的过程划分为不同的层级；通过基础设施建设、标准规范约束、应用系统开发，夯实信息化基础，进而为生产决策和产业变革提供基于大数据分析的全程解决方案，保障我国铀资源勘查开发的稳步发展。

图2 铀矿勘查信息化建设层次

3.2 总体架构

按照发展思路，建设6大体系：基础设施平台、标准规范体系、数据采集体系、数据汇聚体系、智慧勘查体系和决策支持体系。铀矿勘查信息化建设总体架构如图3所示。

基础设施平台包含数据中心建设所需的存储、服务器、网络环境、安全防护等设施设备，是信息化建设的根基；标准规范体系为系统开发、应用服务、安全保密等环节提供指引和约束，与基础设施平台共同作为信息化建设的支撑；数据采集体系负责对数据源进行管理，将地物化遥等探测手段获取的数据进行采集、处理、融合和应用；数据汇聚体系承接数据采集体系的各类数据，负责多源异构地学数据的一体化集成与挖掘分析；智慧勘查体系通过机器学习、人工智能等新一代信息技术，在数据处理、解译、成矿预测等方面逐步实现智能化；决策支持体系根据企业管控和发展需求，从数据汇聚体系中抽取有效信息以提高施策的精准度。

4 铀矿勘查“十四五”信息化建设重点任务

4.1 数据采集体系建设

近年来，铀矿勘查企业通过自主研发和外部引进专业化软件，解决了地物化遥探测数据采集、处理、应用过程的数字化。但由于缺乏数据接口，造成系统间数据不互通，在跨平台使用数据时需要进行转换，容易导致信息丢失，数据使用不顺畅。“十四五”需以数字铀矿勘查系统的新功能研发和优化升级为核心，打造铀矿勘查信息化的基础平台，辐射集成业内成熟软件，搭建多位一体的铀矿勘查数字化体系，覆盖铀矿勘查全部关键环节，实现铀矿勘查全过程数字化。数据采集体系建设应当突出4个方面的重点：（1）以数字铀矿勘查系统为核心，持续推进数字铀矿勘查系统平台优化升级，完善核心功能，增强业务支撑能力和系统容错能力；（2）在平台基础上，研发数字铀矿勘查系统新功能模块，包括数据质量检查工具和测井数据空间插值建模等系统；（3）不断开发其他地物化遥专业软件数据接口，促进业内软件的应用集成；（4）加强数字铀矿勘查系统技术培训与推广应用，提高技术人员的软件应用水平。

图3 铀矿勘查信息化建设总体架构

4.2 数据汇聚体系建设

2019年11月，自然资源部印发了《自然资源部信息化建设总体方案》，正式提出了从上至下的自然资源信息化顶层设计，到2025年，形成自然资源动态监测和态势感知能力，实现对国土空间的全时全域立体监控，建成以自然资源“一张图”为基础的自然资源大数据体系。为此，数据汇聚体系建设应以数据资源为核心，通过数据清洗和汇聚，实现铀矿勘查生产动态数据、成果资料和项目管理信息的一体化存储与利用，采用三维建模、时空透视、可视化分析等手段，挖掘提取铀矿勘查大数据中蕴含的有效信息，为所有勘查业务提供基于数据的全程分析方案。数据汇聚体系建设要以8个方面为重点：（1）研发云架构下的铀矿勘查大数据存储与管理系统，提高铀矿勘查数据汇聚能力、更新频率及数据质量，建立数据资源池，实现各类数据库的专业化管理、动态更新和高效服务；（2）建立重点铀矿床三维地质模型，开发后续数字化矿山设计所需的功能接口，实现勘查数据的融通共享、协同应用；（3）推进各地勘单位铀矿勘查数据清洗、数据分级、集成建库工作，建立基础数据库与动态数据库；（4）持续推进前期纸质资料数字化；（5）推进分线运行管理模式的试点应用，实现现场数据采集、数据集中管理、专家决策诊断、实时在线指挥，构建项目管控新模式；（6）研发铀矿勘查大数据挖掘与可视化系统，支持海量结构化数据的多条件组合筛选，提供统计结果的可视化分析工具，实现大数据的深度分析，深挖数据价值；（7）开展全球铀矿资源大数据平台搭建工作；（8）实施铀矿勘查区“一张图”工程，以盆地或大片区为基本单元建立区域地学多源信息“一张图”数据库，实现区域不同比例尺地、物、化、遥、航放、水文等多源地学数据的一体化综合集成和挖掘利用。

4.3 智慧勘查体系建设

2020年，国务院出台了《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，为国有企业数字化转型指明了方向，对制造业和能源行业提出加快建设智能炼化厂和智能矿山应用场景的要求。铀矿勘查应以此为契机，基于大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术，建立集需求、数据、知识和智能驱动为一体的智慧勘查体系，实现数据采集、智能分析与决策服务一体化，构建从智能感知到认知服务的新模式，提升铀矿勘查智能化和信息服务泛在化水平。智慧勘查体系建设主要从6个方面研究探索：（1）研发铀矿地质三维成矿预测系统，研发铀矿床类型自动关联和预测方法智能判别规则器，探索非线性自学习三维预测方法，采用大数据和云计算技术，建立基于大数据的无模型三维成矿预测系统；（2）研发钻探施工实时监控与事故智能诊断系统，升级钻探装备，装配传感器、信号传输设备，机上、孔内传感器实时获取、传输设备运行状态数据，构建事故模型库，通过智能分析诊断潜在隐患并进行告警，有效降低生产安全风险；（3）研发测井数据智能解译系统，建立以大数据、人工智能为基础的智能解译模型，实现孔内地质信息的快速、精准判别；（4）研发基于高光谱数据的岩矿智能识别系统，突破岩心成像光谱编录技术；（5）研发基于航空高光谱的铀资源智能调查应用系统，突破岩心成像光谱编录技术，实现铀矿钻孔岩心蚀变、岩性、构造等多类地质要素快速、精准、智能识别；（6）研发分布式智能检测技术平台，优化分析测试中心人、机、料等资源配比。

4.4 决策支持体系建设

以往系统开发和引进以解决生产需求为主，缺少面向业务管控的管理平台，决策者无法实时获取工作进展情况，信息时效性难以保证，无法实现对项目、安全、设备、人员、档案的动态跟踪、管控和预警。下一步应以服务战略需求为目标，构建“一站式”业务管理与辅助决策平台，实现项目管理、过程监督、资源服务的数字化、信息化和网络化，依托翔实、充分和全面的数据资源，为铀矿勘查管理提供科学、精准、可靠的决策支持。决策支持体系建设以5个方面为重点：（1）开发铀矿勘查项目管理系统，建立项目立项、设计审核、生产实施、野外验收、成果评审等项目管理模块；（2）推广应用安全环保监测与教育培训系统，搭建动态化、网络化的安全环保监测平台；（3）推广应用仪器设备（装备）动态监管系统，促进各单位仪器设备共享；（4）建立专业人才信息库，面向各单位提供技术咨询和技术服务；（5）开发云端数字档案馆系统，提供地质资料、文献书籍、技术标准等资料服务。

4.5 标准规范体系建设

统一的标准规范体系是数据集成、应用集成的关键，目前系统间数据不能进行有效交换、功能不能进行有效集成，很大程度上是数据标准、应用开发标准不统一造成的。信息化标准编制应与系统研发同步，建立覆盖铀矿勘查数据采集、处理、汇聚、管理、分析与共享服务全流程的制度标准体系，为边缘级数据中心的建设、更新、运行维护及专业软件的应用集成提供统一的标准化依据和制度化规范，保障铀矿勘查信息化工作有序开展。标准规范体系建设重点从6个方面开展工作：（1）建立数据采集汇聚制度标准体系，主要包括铀矿勘查数据数字化采集规范、铀矿勘查数据库建设标准规范、铀矿勘查数据密级划分标准、铀矿勘查数据汇聚管理办法等；（2）建立网络安全制度标准体系，主要包括铀矿勘查网络安全管理办法、铀矿勘查网络安全管理规定等；（3）建立信息系统开发制度标准体系，主要包括铀矿勘查信息系统建设运行管理办法、铀矿勘查信息系统开发技术要求、铀矿勘查业务管理系统建设运行管理办法、铀矿勘查业务管理系统开发技术要求等；（4）建立资料共享服务制度标准体系，主要铀矿勘查资料共享服务管理办法、铀矿勘查资料共享技术要求等；（5）建立私有云平台节点建设运行制度标准体系，主要包括私有云术语规范、私有云节点建设技术要求、私有云信息系统迁移与接入技术要求、私有云资源接口规范、私有云建设运行管理办法、私有云用户管理办法等。

4.6 基础设施平台建设

党的十九大报告提出建设数字中国，习近平总书记强调：“要抓住产业数字化、数字产业化赋予的机遇，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设，抓紧布局数字经济、生命健康、新材料等战略性新兴产业、未来产业。”“十四五”期间，需通过统筹规划、整体布局，建立云架构下以“三队六所一院一中心”为节点组成的边缘级数据中心，为铀矿勘查数据的存储管理、挖掘利用和共享服务提供基础支撑，加强数据安全防护体系建设，保障信息资料安全。基础设施平台建设应当重点从以下3个方面展开：（1）推进各单位边缘级数据中心基础设施建设，依托B/S（广域网）、MSTP（商业应用网）和单位内部C/S（局域网）3种网络环境实现“互联互通”；（2）统筹数据安全防护体系建设，包括网络防护设备、网络防护系统、网络防护技术等；（3）搭建队所私有云平台，盘活已有信息设备资产，优化资源配比。

5 结论与建议

在以信息化为核心的第四次工业革命推动下，大数据、云计算、人工智能等技术应与铀矿地质勘查深度融合，实现地物化遥等传统地质找矿技术与新一代信息技术的有效配置，建立大数据找矿技术方法，支撑业务以提高铀成矿预测精准度、钻探生产作业效率及安全环保本质安全度，变革管理以提高人员物资分配效能，在体系效能上重塑铀矿地质勘查工作。“十四五”期间，铀矿勘查信息化建设应在现有硬件基础、软件平台、管理体系的基础上，以业务需求为牵引，优先解决制约铀矿勘查效率提升、工作质量的短板，聚焦核心应用研发和功能优化，并持续开展大数据挖掘、人工智能等前瞻性智慧化技术研发。

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Construction situation of uranium exploration informatization and development idea forthe 14 Five-Year Planin China

ZHANG Minglin1，LIU Yang2，WU Jianyong3，ZHU Pengfei4，ZHANG Haohao5，ZHANG Xialin6

(1. China National Uranium Co. Ltd, Beijing 100013, China；2. Geology Party No. 243, CNNC, Chifeng, Inner Mongolia 024000, China; 3. Research Institute No. 290, CNNC, Shaoguan, Guangdong 512026, China; 4. Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100013, China；5. Geology Party No. 216, CNNC, Urumqi 830000, China; 6. China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430078, China)

Duringthe 13 Five-Year Planperiod, China's uranium exploration has initially realized the digitization of the whole process, including data acquisition, comprehensive mapping and three-dimensional modeling. Guided with the principle of, this paper put forward the development ideas, overall framework and key tasks of informatization forthe 14 Five-Yearuranium exploration based on the new information techniques such as big data, artificial intelligence and cloud computing, and expounded the development direction of data collection, data aggregation, intelligent exploration, decision support, standards, and infrastructure.

uranium exploration; digitization; informatization; development idea of

P619.14

A

1672-0636 (2021) 03-0287-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2021.03.001

2021-07-17

张明林（1986— ），男，安徽阜阳人，硕士，主要从事铀矿地质勘查方面工作。E-mail：zhangminglin@cnuc.cn