计算机技术、数据库技术、网络技术、虚拟技术等现代化技术深入应用到了地学众多专业领域,已经由解决某一方面的问题发展到解决从数据采集、数据管理、分析处理、成果表示直至信息服务的全过程信息化问题,为资源勘查、气候变化、环境保护、灾害预警等与人类活动息息相关的各项科学研究与应用带来了革命性的进步,让大气圈、生物圈、水圈、岩石圈信息的交叉融合研究成为了可能。同时,地学信息产品服务打造的信息产品由分散的、专题性的数据扩展到了多专业、多领域、多维次、多形式的集成产品,使数字化知识的开发、整合与应用成为信息技术服务于人类与环境变化的焦点。归结起来,目前国际地学信息研究的热门领域主要有以下四个方面。
(1)“OneGeology计划”推动全球地学数据共享
英国地质调查局于2006年发起了“OneGeology 计划”,其目标是创建一个动态的全球电子地质数据库,为各国提供并开放已有的不同电子格式地质数据,通过开发并使用网络标记语言GeoSciML,促进国际地学数据互联互通。该计划由众多国家和国际组织合作开展。全球参与的国家中有60个国家提供数据服务,通过门户网站可以访问提供服务的数据目录。今后,如何在全球倡导地学数据共享理念、获得相关政府的支持与合作,推动地学数据的全球化无偿共享,达到百万比例尺地质图数据的浏览,进而实现更大比例尺、更多专业内容数据的浏览、下载等服务,将是“OneGeology计划”需要尽快解决的问题。
(2)各国都在重视地学空间数据基础设施建设与应用
无论是发达国家还是发展中国家,地学空间信息成为社会公众和政府决策的重要支撑数据,在资源环境、地质灾害、气候变化等方面有着巨大的社会需求和应用潜力,地学数据积累、共享、分发和应用已成为各国地调机构的基本职责和常态化工作。各国非常重视基础地学数据的积累、分布式数据集成与共享、数据资源开发应用和网络数据应用服务。欧盟与美国以立法的方式保障地学空间数据基础设施建设与应用的可持续发展。目前,发达国家基本完成了地学空间数据的原始积累,各国地学空间数据库基础设施向着数据产品多元化、应用服务便捷化、操作简单化、共享全球化的方向发展。特别是基于网络、云计算等新技术在分布式数据共享、服务平台建设、多学科信息融合等方面,引领了国际地学空间基础设施建设与应用的方向。
发展中国家地学空间数据基础设施建设,相对集中于海量数据资源积累与数据资源开发应用系统建设,在数据采集、大型数据库综合管理、数据共享与交换、网络服务、分析应用等方面,为公众提供公益性服务。
(3)三维地学信息产品日益增加,推动了地学知识的全面普及
3D技术在地学领域的应用是近些年的热点,主要集中在三维模型构建、三维可视化表达、三维地质填图等技术方法的研究、软件工具开发与应用。3D模型极大地扩展了2D地质图的信息含量,可以清晰展示地下结构构造,地质体360 °全景显示,可以让用户无需进行复杂的培训就能直观地看到地下的地质情况;模拟的地下模型有助于对地下地质和环境的关系进行判别,为决策者制定规划提供更清晰的依据。
当前,澳大利亚发布了三维高光谱矿物系列图——ASTER地图,这是世界上首次发布的大洲级别的地表矿物填图成果,可以在线浏览和下载。英国地质调查局则在国际地学领域三维IE技术的应用中引领了潮流,从3D模型浏览显示深入到了3D模型的分析,进而将用户由专业人员普及到普通大众,移动终端的iGeology 3D智能系统的推广更是让三维地质延伸到了普通公众的日常生活。德国GiGainfosystems UG利用WebGL技术实现了基于网络的3D模型可视化表达与交互式操作,多个用户可同时对模型的不同部分进行编辑。
(4)物联网、大数据等高新技术正逐步融入地质领域
进入21世纪,信息技术创新步伐仍未减慢,并且向高速、大容量、网络化、综合集成化方向发展的势头更加迅猛。同时,通信、光学、微机械、认知科学、传感技术等多学科相互交叉,涌现出物联网、云计算、大数据等新技术、新理念,正孕育着新的重大突破。信息技术的迅猛发展正深刻地改变着信息化发展的技术环境与条件。
1999年物联网这个概念一经提出,在传感器产业、RFID产业、通信产业等的标准化、数据存储、数据处理、智能分析及预警等多方面取得了显著进步与成果,大部分技术趋于成熟或基本成熟,相关产品已应用到智能交通、物流、军事、灾害防治等领域。美国、英国等早已开始使用具有物联网特性的地质测量、矿产开采监测、地震监测、地质灾害监测等设备,并已逐步向规模化、产业化发展。以2011年日本福岛地震预警为例,日本通过对各类地震传感器采集数据的分析,提前数十秒预警了福岛7.0级地震,避免了巨大的损失。
在物联网(Internet of Things)、云计算(Cloud Computing)、移动互联网等技术进步的推动下,数据发生了“大爆炸”,其规模呈几何级数上升,已跨入以ZB为基本计算单位(1ZB=1024 EB=1024×1024 PB=1024×1024×1024TB)的大数据(Big Data)时代。“开采”大数据以挖掘其内部蕴藏的“富矿”成为研究焦点。各国均非常重视大数据技术的发展,科技界、学术界、政府把它看成是一座可能挖掘出巨大财富的“金矿”“富矿”,均在寻找面向大数据的有效技术分析手段(如大数据分析、大数据集聚类分析、海云数据分析等)。