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大数据让农业地质活起来

——第一届全国地质资料数据创新应用大赛一等奖作品“面向土地质量评价的农业地球化学监测应用”介绍

2018-12-25 10:25:26 来源:中国矿业报 本报记者:武海炜 景利年

综合国力竞争说到底是创新的竞争。在日前召开的改革开放40周年庆祝大会上,习近平总书记再次强调,“我们要坚持创新是第一动力、人才是第一资源的理念,实施创新驱动发展战略,完善国家创新体系,加快关键核心技术自主创新,为经济社会发展打造新引擎。”

今年2月份启动、于近日落下帷幕的“第一届全国地质资料数据创新应用大赛”与国家支持创新驱动发展战略的初衷不谋而合。从大赛总结表彰会上呈现的获奖作品中可以看出,本次大会取得了预期效果。大赛获奖作品兼具创新性和应用价值,表明地质资料应用到了一个相当高的水准。据了解,我国已全面完成了重要地质资料数字化,建成了全国重要地质钻孔数据库。我国地质资料数字化率超过99%,实现了历史性跨越,数字化程度已超过美国、英国等发达国家。这是改革开放40周年以来,地质工作者和其他相关工作者取得的重大成果,大大提振了地质工作者的信心。其次,本次大赛是一次创新实践,让相对静止的地质资料服务于经济社会发展,向社会提供了很好的地质资料应用示范作用,提醒大家今后要把产学研用更好地结合起来。

而获得本次大赛一等奖的作品“面向土地质量评价的农业地球化学监测应用”更是紧紧契合了以上两点意义,让地矿系统数十年积累、沉寂在档案中的大数据活了起来,让不同时空和尺度的土地质量地球化学评价数据结合起来,更好地服务于社会经济发展需求。

契合地质新常态下民生地质需求

众所周知,农业是安天下、稳民生的战略产业。土地资源的状况直接关系到粮食产量的稳定和国家的粮食安全。随着经济发展,特别是工业化、城镇化步伐加快,耕地数量减少趋势难以逆转的同时,耕地质量和农村经济结构问题也日益凸显。

党的十九大报告明确提出推进生态文明建设、建设美丽中国,而农业地质数据在乡村振兴、精准扶贫、新旧动能转换及农产品质量安全等方面发挥重要的支撑作用。2018年6月,习近平总书记视察山东时要求,扎实实施乡村振兴战略,发挥农业大省优势,扛起农业大省责任,打造乡村振兴的齐鲁样板。

由此,根据地质新常态下民生地质政策导向,深入实施“互联网+”与各类基础数据的共享,结合国家“一带一路”倡议及山东省推进新旧动能转换、区域生态调查修复重大工程对农业地质的需求进一步提高,建立起基于当前地质资料成果之上的农业地球化学监测系统便显得十分必要。

“第一届全国地质资料数据创新应用大赛”一等奖获奖作品“面向土地质量评价的农业地球化学监测应用”充分利用全国地质资料馆馆藏资料,以信息化手段挖掘各类地球化学成果资料的潜在价值,发挥地球化学勘查在农业生态等民生地质工作方面的支撑作用;通过叠加不同时期、不同比例尺的地球化学资料,建立起面向土地质量地球化学的农业地质监测体,实现基础地质工作长期服务于绿色生态文明建设。

涉及面广、功能齐备的应用系统

“面向土地质量评价的农业地球化学监测应用”报送单位是山东省物化探勘查院,项目组成员均是深耕土壤地球化学领域多年的专家。据项目导师、山东省物化探勘查院院长、高级工程师邹安德介绍,项目团队自2010年以来,先后承担的项目包括:“青海省大柴旦行委绿草山地区J46E014023等五幅1∶5万水系沉积物地球化学及地面高精度磁法测量”,“青海省乌拉斯太地区七幅1∶5万水系沉积物地球化学”,“青海省贵德东沟三幅图1∶5万区域矿产地质调查工作”,“山东省胶东半岛西南部万第、朱吴、乳山寨、行村、海阳县、留格庄等六幅1∶5万水系沉积物测量”,“山东省南辛、泗水地区泗水幅等七幅1∶5万水系沉积物测量工作”,“山东省茌平县农业地质调查”、“山东省沂水县1∶5万土地质量调查评价”等地球化学相关工作。累计完成物化探勘查面积达15000平方千米,累计合同额近2000万元,新发现矿点近百处,完成数据库汇交4项;公开发表学术论文20余篇。项目组成员创新采用化探异常模式、土地质量分层评价模型及数据库查询与预分析技术等,达到了项目成果的实际应用,有着丰富的勘查与数据库实现技术。项目团队曾荣获山东省物化探勘查院2012年度、2014年度“优秀项目组”称号。

项目组组长、高级工程师于林松对于团队的作品很自信,据他介绍,“面向土地质量评价的农业地球化学监测应用”以多源异构的化探数据资料为基础,综合利用大数据、GIS等技术,深入挖掘不同时空尺度地质资料的潜在价值,探索土地质量评价在农业地球化学监测中的应用;着力为乡村振兴、精准扶贫的决策提供技术支撑,以此推动农业高质量持续发展。

于林松说,本应用领域涉及土地质量调查评价、绿色农业规划、城市与产业规划、环境污染调查评价与防治、自然资源监测与安全评价,可以实现土地资源“数量、质量、生态”三位一体管护、高标准农田建设,推动土地生态文明建设。应用主要有3个创新点:一是采用网站用户行为数据挖掘技术,首次将农业地球化学工作与全国馆地质资料用户搜索日志进行数据挖掘,分析全国主要关注群体分布及山东省农业地球化学的热点区域,明确政策导向与山东省农业地质产业发展方向;二是采用矢量数据动态切片技术,实现了海量数据在浏览器端的快速动态渲染,为农业地球化学多源时空监测数据的快速渲染及数据查询等可视化操作建立了数据应用基础;三是采用多源时空数据叠加分析技术,将全国馆地球化学数据、茌平县地球化学数据及其产业规划数据,在时间空间尺度进行叠加分析,既挖掘了地质资料的潜在价值,又为土地利用规划、农业产业布局提供科学决策依据。

本应用除采用全国地质资料馆数据外,还结合了山东省物化探勘查院自有数据、捷泰天域智图地理底图服务以及天地图的部分功能。应用包含了基础层、数据层、服务层和应用层四部分,应用开发采用面向SOA的二次开发的技术路线,服务端以ArcGIS Server为GIS服务平台,Visual Studio .NET为开发工具,以MVC框架为基础进行开发;客户端以HTML5+JavaScript构建前台界面,使用ArcGIS API for JavaScript提供的接口开发地图操作相关功能。

据于林松介绍,目前该应用可以实现以下3个功能:一是农业地质资料热点分析。根究目录与日志文件,建立以馆藏化探基础数据为支撑的热点图,明确省内土地质量的目标地区、关注点(重点开展调查评价的典型地区)和省内外主要关注群体分布,形成在线资料检索热点地图服务,指导农业地质产业发展方向。本功能主要使用了捷泰天域地理底图服务和全国地质资料馆日志服务数据,采用网站用户行为数据挖掘技术对日志进行分析,通过ArcGIS API for JS提供的二次开发接口实现前台渲染。

二是农业地质多源数据综合查询。使用数据包括天地图地理底图数据、全国馆地质资料目录服务及文件服务和山东省物探勘查院地球化学资料目录服务及文件服务,主要提供山东省农业地球化学地质资料查询、元数据浏览、空间位置查看、在线阅读等功能。本功能的实现是通过调用地质资料目录服务,提取返回结果数据中的元数据及空间位置信息,并提取到的信息渲染在页面上;调用文件服务,获取各资料相关文档数据,进行文档在线浏览。

三是农业地质资料专题分析。本功能主要使用了包括天地图地理底图数据、全国地质资料馆的聊城市1∶25万地球化学采样数据和山东省物化探勘查院提供的茌平县1∶5万地球化学采样数据,可以实现多源数据综合分析包括叠加分析、采样格网化数据比对的实时可视、时空分析三大功能模块,能将全国小比例尺地球化学数据与地方大比例尺地球化学数据、产业规划数据在时间、空间尺度进行叠加分析,为土地利用规划、农业产业布局提供可视化辅助工具,用数据说话,提供精准科学决策依据。本功能模块采用空间分析和矢量切片技术,通过ArcGIS API for JavaScript提供的二次开发接口实现。

科技实力彰显社会服务能力

提起本应用的实际效益,团队成员、山东土壤地球化学工程实验室党支部书记、副主任于健告诉记者,该应用致力于传统地球化学成果服务自然资源监测、生态环境修复、土地品质提升三大方向的转化,通过不同时空尺度数据的对比,可以更便捷、更直观、更全面地让政府部门、人民群众和专业人员了解农业地球化学数据发展与变化规律、明确演化趋势,转变了传统地质资料的展现形式和应用渠道,为服务自然资源监测、助力乡村振兴,支撑精准扶贫提供了精细服务。

据记者了解,山东土壤地球化学工程实验室于2017年通过山东省发展和改革委员会认定,依托山东省物化探勘查院的科研、人才等资源,秉承“平台运作、资源共享,协同配合”的理念,充分发挥了CNAS、CMA等资质优势和山东省地质“五一”劳动奖章获得者、清华大学、北京林业大学博士团队的人才优势。

工程实验室主要开展“地质+环保”、“地质+农业”的专业学科交叉、业务跨界融合和资源协同创新,重点进行主要污染物(元素)或有益元素分布、组成特征、作用机理及运动趋势等方面的研究,深入研究土壤污染治理与修复新技术新方法和土壤品质改良提升工作,同步开展土壤分析测试新技术新方法研究,研发土壤改良修复药剂和智能实用新装备,探索推动省级“地质+大数据”平台建设,为自然资源保护、生态环境优化、农村农业建设提供技术及智力支持。

多源数据综合分析功能

可喜可贺的是,除了本应用获得本次大赛的一等奖外,山东省物化探勘查院报送的“山河大地齐鲁行——基于典型位置地质资料推动和应用推广服务”、山东省地质测绘院报送的“地质通APP”、山东省鲁南地质工程勘察院报送的“地质资料综合查询及野外填图作业管理系统”均获大赛二等奖。以上3家获奖地勘单位的上级主管单位山东省地矿局获得本次大赛最佳组织单位奖。

作为最佳组织单位奖的领奖嘉宾,山东省地矿局地质矿产处二级调研员孙丙伦很自豪,他告诉了记者山东省地矿局屡获创新技术大奖的奥秘。他说,创新是引领发展的第一动力,科技是山东省地矿局问鼎一流强局的重要支撑。近年来,山东省地矿局不断强化科技创新理念,加大资金扶持力度,坚持高点定位,聚焦地质领域技术前沿和核心竞争力发展方向,先后成立“深部找矿创新团队”等4个科技创新团队和“深部金矿勘查评价重点实验室”、“地热资源勘查与利用工程技术研究中心”等13个科技创新平台,着力在重点领域开展科技攻关,将科技创新与地勘产业发展相结合,以科技创新带动技术创新和产业创新,推动地矿工作实现创新发展、持续发展、领先发展。在自然资源部国土资源科学技术奖评奖中,山东省地矿局连续4年获奖总数位居全国各省地勘系统首位。□

网站编辑:宫莉

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