WEBSERVICES構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)研究_吳建國(guó)

1、WEB SERVICE構(gòu)S 架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)研究目錄 HYPERLINK l _TOC_250011 緒論2 HYPERLINK l _TOC_250010 研究動(dòng)機(jī)與目的2 HYPERLINK l _TOC_250009 信息集成研究現(xiàn)狀4 HYPERLINK l _TOC_250008 研究的主要內(nèi)容15 HYPERLINK l _TOC_250007 研究流程及方法16 HYPERLINK l _TOC_250006 關(guān)鍵技術(shù)17 HYPERLINK l _TOC_250005 Web Services構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)的根底理論18 HYPERLINK l _TOC_250

2、004 煤礦地質(zhì)信息特點(diǎn)18煤礦地質(zhì)信息涵蓋的內(nèi)容182.1.2煤礦地質(zhì)資料的數(shù)字化與儲(chǔ)存狀況20 HYPERLINK l _TOC_250003 信息系統(tǒng)集成模式分析23 HYPERLINK l _TOC_250002 煤礦地質(zhì)信息的結(jié)構(gòu)化集成管理研究25地質(zhì)信息的結(jié)構(gòu)化集成26地質(zhì)信息查詢的算法設(shè)計(jì)29Web Services根本構(gòu)架研究 34 HYPERLINK l _TOC_250001 小結(jié)41 HYPERLINK l _TOC_250000 Web Services構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成的方法研究43信息集成的相關(guān)技術(shù)與方法433.1.1 Web Services實(shí)現(xiàn)技術(shù)43空間數(shù)據(jù)

3、和非空間數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存技術(shù)453.1.3 W3C 推薦標(biāo)準(zhǔn)47關(guān)于開(kāi)放源碼 (about Open Source)50Web Services構(gòu)架下地質(zhì)信息集成平臺(tái)模型 52集成平臺(tái)模型研究533.2.2平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)途徑57地質(zhì)信息結(jié)構(gòu)化集成管理模型64注釋/ 索引結(jié)構(gòu)化集成模式64注釋/ 索引數(shù)據(jù)庫(kù)和源實(shí)體數(shù)據(jù)分布模式確實(shí)定65注釋/ 索引數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)693.3.4 W-MGIIP注釋/ 索引數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)例70矢量數(shù)據(jù)的無(wú)損信息提取模型72數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與語(yǔ)義一致性723.4.2地質(zhì)信息集成系統(tǒng)的字體、顏色、線型和符號(hào)的定義753.5小結(jié) (Summary)78Web Services構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平

4、臺(tái)79Web Services構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)設(shè)計(jì) 79MapServer CGI接口函數(shù) 80MapScript變量和函數(shù) 87地質(zhì)信息集成平臺(tái)根本模塊的使用方法89地質(zhì)信息集成平臺(tái)模塊功能流程100數(shù)據(jù)注釋 / 索引庫(kù)的記錄創(chuàng)立、修改和刪除101索引與地質(zhì)信息查詢102空間數(shù)據(jù)的WEB 瀏覽及漫游、縮放和打印103小結(jié)104Web Services構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)應(yīng)用實(shí)例105地質(zhì)信息集成平臺(tái)功能流程105關(guān)于訪問(wèn)權(quán)限與平安105地質(zhì)信息集成平臺(tái)功能流程105空間地質(zhì)信息格式的轉(zhuǎn)換實(shí)例106數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用實(shí)例116空間數(shù)據(jù)瀏覽實(shí)例122小結(jié)1236 結(jié)論124主要結(jié)論124論

5、文的主要?jiǎng)?chuàng)新126研究展望 Future Work1261緒論研究動(dòng)機(jī)與目的信息化是當(dāng)今社會(huì)進(jìn)步的必然趨勢(shì)，是充分利用信息技術(shù)， 開(kāi)發(fā)利用信息資源，促進(jìn)信息交流和知識(shí)共享，提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展、社會(huì)轉(zhuǎn)型的 歷史進(jìn)程。在過(guò)去乃至未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，煤炭在我國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中占有主導(dǎo)地位，因此，煤炭行業(yè)的信息化在平安與社會(huì)開(kāi)展地位將尤為重要。 而地質(zhì)信息作為煤礦平安生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)決策的資料依據(jù)，在煤礦信息化中將扮演重要的根底性角色。地質(zhì)信息是煤礦信息化的重要組成局部，根據(jù)開(kāi)展趨勢(shì)， 其主要功能與任務(wù)應(yīng)包括：具有強(qiáng)大的繪圖功能和強(qiáng)大的GIS 功能，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)地學(xué)實(shí)體的數(shù)字化， 地學(xué)圖形資

6、料的用戶化集成與輸出；實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的多元地質(zhì)信息共享， 與采礦信息系統(tǒng)、平安生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)信息交流、共享；多元異構(gòu)根底地測(cè)資料庫(kù)的構(gòu)建與資料挖掘；面向互聯(lián)網(wǎng)的三維地學(xué)數(shù)據(jù)模型與虛擬現(xiàn)實(shí)用戶體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)平安等。煤礦在地質(zhì)勘探和生產(chǎn)過(guò)程中積累了大量的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式紛雜， 內(nèi)容豐富。由于地質(zhì)體的復(fù)雜性和地質(zhì)規(guī)律的隱蔽性，在煤礦生產(chǎn)中形成專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的地質(zhì)信息收集、 分析、加工和提交成果的部門(mén)， 而成果使用部門(mén)并不需要地質(zhì)專(zhuān)門(mén)知識(shí)。前者，需要占有大量的資料， 具備分析手段和較高的業(yè)務(wù)技能； 后者， 只需要占有及時(shí)更新的、 準(zhǔn)確的成果資料。 因此必須構(gòu)建能夠滿

7、足這兩類(lèi)人員的地質(zhì)信息集成系統(tǒng)。構(gòu)建的地質(zhì)信息集成平臺(tái)必須考慮解決以下問(wèn)題：資料更新時(shí)間的不確定性與提交成果資料的及時(shí)性。地質(zhì)信息是隨煤礦 生產(chǎn)活動(dòng)不斷積累和完善過(guò)程，為更好地保障平安生產(chǎn)， 就必須及時(shí)更新成果資料；地域的擴(kuò)展與資料獲得。隨著煤礦企業(yè)的開(kāi)展，企業(yè)已經(jīng)打破了地域的限制，必須解決地質(zhì)信息的傳輸與共享；用戶的多樣性與信息獲得的簡(jiǎn)單性。煤礦地質(zhì)信息的使用，形成兩個(gè)群 體，一是企業(yè)中占少量的專(zhuān)業(yè)地質(zhì)人員，他們需要收集、加工和提交地質(zhì)信息， 并且需要有專(zhuān)業(yè)的GIS 平臺(tái)；二是在企業(yè)中的廣闊工程技術(shù)人員，他們只使用地質(zhì)成果信息，只需要獲得瀏覽和摘錄，在客觀上需要軟件平臺(tái)的簡(jiǎn)單易用性；地質(zhì)信息

8、數(shù)據(jù)來(lái)源的異構(gòu)性與信息系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。地質(zhì)數(shù)據(jù)涉及不同的領(lǐng)域、不同的來(lái)源和不同的載體，數(shù)據(jù)類(lèi)型較多，數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)中普遍存在著原始數(shù)據(jù)觀測(cè)誤差和數(shù)據(jù)處理過(guò)程所引起的錯(cuò)誤和誤差以及數(shù)據(jù)的空間特性等，客觀要求地質(zhì)信息集成滿足這些異構(gòu)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、加工和提交。 隨著科技的開(kāi)展，數(shù)據(jù)的加工能力還會(huì)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，客戶端可能要求獲得三維可視化數(shù)據(jù)，因而要求信息平臺(tái)具有可擴(kuò)展性；地質(zhì)信息集成的低本錢(qián)、可維護(hù)性與功能的現(xiàn)實(shí)需要。煤礦地質(zhì)信息是成果相對(duì)模糊與表達(dá)精確的有機(jī)統(tǒng)一，地質(zhì)信息的加工處理技術(shù)不能脫離煤礦平安生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需要。作為地質(zhì)信息現(xiàn)狀， 大量異構(gòu)的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)如何被地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員和非地質(zhì)專(zhuān)業(yè)

9、用戶共享是急待解決的問(wèn)題，也就是說(shuō)， 地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員使用桌面或多用戶軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享、 加工和成果提交， 非地質(zhì)專(zhuān)業(yè)用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的Web 瀏覽器或連接煤礦其他信息系統(tǒng)來(lái)獲取地質(zhì)信息成果資料的方法，特別是后者的需求尤為急迫。本論文對(duì) Web Services 構(gòu)架下地質(zhì)信息集成平臺(tái)進(jìn)行研究，正是為了探索煤礦企業(yè)地質(zhì)信息化的途徑， 為滿足煤礦地質(zhì)信息的需求和煤礦平安生產(chǎn)提供一個(gè)解決方案，因此，本論文研究具有重要的理論和實(shí)際意義。信息集成研究現(xiàn)狀隨著網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展，信息以鋪天蓋地之勢(shì)向人們涌來(lái)， 在如此大量且呈分布性、異構(gòu)性的信息面前， 人們領(lǐng)略了從未有過(guò)的獲取相關(guān)信息的艱難和無(wú)奈。隨著通信、計(jì)算機(jī)、數(shù)

10、字技術(shù)的日益興旺，使得無(wú)論是信息管理者還是用戶，都開(kāi)始將 視線從信息資源傳統(tǒng)載體的數(shù)字化轉(zhuǎn)向各種不同信息資源的集成化，人們期望通過(guò)信息資源的整合創(chuàng)造一個(gè)能提供統(tǒng)一各種信息資源、便于使用的環(huán)境。 隨著信息集成研究的深入，以及WebGIS的進(jìn)展，信息集成有了很大的開(kāi)展。M.A.Roth等提出， 當(dāng)前， 企業(yè)軟件應(yīng)用的挑戰(zhàn)就是信息集成，信息集成是組合來(lái)自數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，目錄管理系統(tǒng)， 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和其他企業(yè)應(yīng)用的核心要素形成一個(gè)公共平臺(tái)的技術(shù)途徑。當(dāng)前信息集成已經(jīng)是面臨一個(gè)很復(fù)雜的任務(wù)。一、信息集成國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外在系統(tǒng)集成理論和方法的研究上比擬廣，并取得了一些成果， 研究側(cè)重于系統(tǒng)集成的分布式效勞構(gòu)架、

11、智能化及自動(dòng)化方面的方法與技術(shù)研究。面向 WEB效勞的 SOA(Service Oriented Architecture)是主流的信息集成框架模式， 側(cè)重于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面的集成應(yīng)用研究；而Ontology本體論與 Agent 理論那么是當(dāng)前日益受到重視的系統(tǒng)集成與信息集成方法的研究方向。1SOA效勞架構(gòu)中間件標(biāo)準(zhǔn)如 CORBA、COM和 DCOM等的提出， 是為了解決與平臺(tái)和編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)的應(yīng)用集成問(wèn)題， 然而并沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)。 在中間件技術(shù)根底上使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言 (XML)和 Web Services技術(shù)構(gòu)建集成層，是近些年基于WEB整合與共享的新方法。因?yàn)閱蝹€(gè)WebService只提供唯一的

12、、特定功能的函數(shù)調(diào)用，將多個(gè) Web Service 組合起來(lái)，可以完成復(fù)雜任務(wù)。SOA就是利用組合 Web Service進(jìn)行分布式應(yīng)用集成的架構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是 SOA效勞架構(gòu)的根底， 如：W3C World Wide WebConsortium 、OGC Open Geospatial Consortium 與 OASIS Organization for the Advancement of Structured Information Standards的 Web 效勞相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。W3C 的SOAPsimpleobjectAccessprotocol與WSDLWeb ServicesDes

13、cription Language是 Web Service 的根底協(xié)議，OGC互操作標(biāo)準(zhǔn)如：CSW、 WFS、WC、SWM、SWPS等，標(biāo)準(zhǔn)了空間數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)的效勞協(xié)議， OASIS 的 BPEL工作流那么就組合效勞的標(biāo)準(zhǔn)給出了詳細(xì)指導(dǎo)。此外，SOA效勞的智能化方向開(kāi)展， 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在上述根底標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)根底上、提出了系列補(bǔ)充協(xié)議如： WebServiceAddressing ，Web ServicePolicy ， Web Authority Service與 Web Security Service。據(jù)此又提出 Web Ontology Language (OWL)描述 Web效勞為支

14、持計(jì)算機(jī)自動(dòng)化處理所具備的信息內(nèi)容語(yǔ)義， Service Modeling Language (SML)復(fù)雜Web 效勞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、限制條件以及策略等。Yue等 2007 年在 SOA效勞構(gòu)架的根底上， 采用本體擴(kuò)展 OGC地學(xué)效勞的語(yǔ)義描述、根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型及語(yǔ)義實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化建立 OGC WEB效勞鏈的研究，并應(yīng)用于山體滑坡指數(shù)的評(píng)價(jià)工作中。Wei 等 2007 年研究了地球觀測(cè)數(shù)據(jù) HDF-EOS元數(shù)據(jù)的形式化描述方法，將NASAECS 模式轉(zhuǎn)化為 ISO 19115-based XML 格式。然后在 SOA效勞框架下，采用 OGC CSW互操作標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)地學(xué)元數(shù)據(jù)的管理、共享與檢索。由于 S

15、OA體系結(jié)構(gòu)采用的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自不同的行業(yè)組織，在用于地學(xué)信息集成過(guò)程中，這些標(biāo)準(zhǔn)的原始動(dòng)機(jī)以及作用范圍之間的兼容性以及協(xié)調(diào)性尚待進(jìn)一步探討。2 本體論 (Ontology)語(yǔ)義是對(duì)信息所代表含義的解釋。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用描述信息沒(méi)有采用統(tǒng)一的語(yǔ)法描述格式，造成了信息表達(dá)上的語(yǔ)法異構(gòu)。 信息集成要解決從“異構(gòu)的信息訪問(wèn)變成“同構(gòu)的信息訪問(wèn)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)信息格式化如元數(shù)據(jù)包括信息的統(tǒng)一 表示與信息轉(zhuǎn)換、以及基于信息理解的智能化檢索等。在語(yǔ)義信息集成領(lǐng)域中， 本體論匹配技術(shù)在信息轉(zhuǎn)換與智能檢索應(yīng)用中、起著舉足輕重的作用。GLUE采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法尋找兩個(gè)本體的匹配對(duì)，是當(dāng)今最具影響力的本 體匹配系統(tǒng)之一。系

16、統(tǒng)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)概念的實(shí)例進(jìn)行分類(lèi)， 使用聯(lián)合概率分布為根底計(jì)算相似性，然后采用多策略的機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)建立相似矩陣， 最后利用專(zhuān)家給出的領(lǐng)域約束來(lái)半自動(dòng)地創(chuàng)立本體之間的匹配關(guān)系。 這種方法根本上只利用了本體中的實(shí)例數(shù)據(jù)， 因而當(dāng)實(shí)例數(shù)據(jù)較多時(shí)更為有效。 但是，該方法比擬費(fèi)時(shí)，需要在時(shí)間和匹配準(zhǔn)確性上平衡考慮。Cupid 方法是微軟研究院等人實(shí)現(xiàn)的一個(gè)通用的模式匹配方法， 該方法結(jié)合了語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)方面的模式匹配技術(shù)，輸入的模式首先表示為一個(gè)有向非循環(huán)圖， 然后自頂向下和自底向上相結(jié)合遍歷該圖。整個(gè)過(guò)程分為三個(gè)階段，分別為語(yǔ)言相似度計(jì)算、 結(jié)構(gòu)相似性計(jì)算和映射生成。 該方法適在匹配過(guò)程還考慮了共享類(lèi)

17、型和引用約束方面的擴(kuò)展，適合于數(shù)據(jù)庫(kù)模式匹配。Anchor-PROMPT系統(tǒng)是本體合成和本體裝配的工具，采用了復(fù)雜的敏捷機(jī)制匹配可能的元素。它是混合的裝配算法， 輸入是兩個(gè)本體 ( 內(nèi)部表示為圖 )及其相關(guān)詞匯的關(guān)系配對(duì)集合( 可以用編輯距離算法來(lái)識(shí)別) ，分析輸入本體的內(nèi)部路徑， 從而決定詞匯在相似路徑上相似位置的出現(xiàn)頻率。最后基于頻率和用戶反響決定匹配候選集。QOM與其他的匹配算法追求準(zhǔn)確性匹配不同，在保證一定的匹配質(zhì)量的情況下重點(diǎn)考慮匹配效果。 QOM對(duì) NOM(Na?ve Ontology Mapping) 算法進(jìn)行了優(yōu)化，在匹配前利用本體的結(jié)構(gòu)信息使用啟發(fā)式規(guī)那么排除局部匹配對(duì)，在計(jì)

18、算匹配對(duì)相似度的過(guò)程中防止本體樹(shù)的比擬以及代價(jià)高的特征比擬。QOM通過(guò)這些途徑改善了匹配算法的有效性，可以快速地從大量本體集中匹配相似元素。LSD和 COMA是兩個(gè)最有名和最有代表性的復(fù)合式多匹配策略匹配器。LSD是第一個(gè)提出結(jié)合多個(gè)匹配策略的系統(tǒng)，它主要用于模式整合， 即在各數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的局部模式與作為全局映像的全局模式之間尋找匹配關(guān)系。LSD 中的所有原子匹配器都使用了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，故稱作原子學(xué)習(xí)機(jī)。對(duì)每一對(duì)模式元素的匹配項(xiàng)，每一個(gè)原子學(xué)習(xí)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)的相似度，然后一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)使用加權(quán)平均的方式聚合這些相似度， 其中的權(quán)值也是使用學(xué)習(xí)技術(shù)獲取的。COMA與 LSD有所不同，它使用不帶機(jī)器學(xué)習(xí)

19、的模式層的匹配器，同時(shí)可以使用混合式匹配器作為子匹配器。COMA的聚合方式相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，如平均和最大值，其中所有的參數(shù)由用戶決 定，而不像 LSD 中通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)獲取。Zharko 和Michel提出了使用具有豐富結(jié)構(gòu)信息的本體作為背景知識(shí)的匹 配系統(tǒng)。該方法的匹配過(guò)程分為兩部： 一是將兩個(gè)待匹配本體的概念列表和背景知識(shí)建立聯(lián)系； 二是通過(guò)背景知識(shí)尋找到待匹配概念的關(guān)鍵屬性值，然后利用背景知識(shí)的結(jié)構(gòu)信息建立概念之間的匹配關(guān)系。該方法適合于兩個(gè)匹配本體的結(jié)構(gòu)信息貧乏的情況下使用。等人利用本體論 (Ontology)和基于活動(dòng) (Acitivity-based)的分析方法開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為 TOVE

20、的測(cè)試床，將企業(yè)中各個(gè)功能以本體論的形式統(tǒng)一表現(xiàn)出來(lái)， 實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的共享， 對(duì)于新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)如果采用這種方法無(wú)疑理論上講是有好處的，但是對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)，需要進(jìn)行擴(kuò)展才能對(duì)該方法加以利用。3Agent 理論以 Agent理論為根底的 Multi-Agent系統(tǒng) MAS，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成的行為協(xié)調(diào)研究。根本原理是： Agent的目標(biāo)和行為不受其它Agent成員的限制， Agent 之間通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)和磋商等手段協(xié)商和解決相互之間的矛盾和沖突。MAS目標(biāo)是通過(guò)Agent 團(tuán)體的交互式協(xié)調(diào)、求解Agent個(gè)體不能夠解決的大規(guī)模復(fù)雜問(wèn)題。Lau 等 2021 年在實(shí)時(shí)供給鏈管理中建立一個(gè)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào) MAS系統(tǒng)，這個(gè)系

21、統(tǒng)采用了集中式結(jié)構(gòu)框架， 運(yùn)用模糊判斷模型感知與傳遞系統(tǒng)的環(huán)境變化、 控制各Agent 重新調(diào)整以到達(dá)全局的一致性和最優(yōu)化目標(biāo)。Gonzlez-Est vez 等 2021 年提出了一個(gè)區(qū)域動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)決策 MAS系統(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)以 Pareto or Boltzmann Gibbs統(tǒng)計(jì)行為方式運(yùn)行， Agent 的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)受自身與環(huán)境的影響， 以基尼系數(shù)衡量社會(huì)平衡指數(shù)，模擬區(qū)域經(jīng)濟(jì)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程。Pratik等 2021年從信息融合的角度探討了Agent 系統(tǒng)應(yīng)用。在分布式網(wǎng)絡(luò)組成的多層次互操作框架中， 采用了能量效率與容錯(cuò)性能相結(jié)合的方法決定哪個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站向移動(dòng)用戶提供效勞支持。Mo

22、ntano 等 2021 年提出了 Agent 的 Bayesian 學(xué)習(xí)方法，這種學(xué)習(xí)是建立在對(duì)歷史數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗(yàn)的訓(xùn)練根底上的。建立Agent個(gè)體以及群體的活動(dòng)規(guī)那么以及適應(yīng)環(huán)境的能力，提高系統(tǒng)的智能化水平。Jennings 等人利用 agent 理論開(kāi)發(fā)了一個(gè) ADEPT的集成框架，將各個(gè)子系統(tǒng)視為一個(gè)個(gè)智能代理，通過(guò)這些智能代理之間的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。綜上所述，由于 agent 理論本身比擬復(fù)雜， agent 的約束、功能、以及交互規(guī)律取決于應(yīng)用領(lǐng)域以及研究目的；此外，agent理論的普及將取決于agent 自我學(xué)習(xí)、提高的能力而不是研究者預(yù)定其功能等。目前， agent交互研究目前正

23、處于進(jìn)行中，理論還有待開(kāi)展。二、信息集成國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀從近幾年我國(guó)的研究情況來(lái)看，信息集成研究主要表達(dá)在兩個(gè)方面，一是對(duì)于信息集成概念、 內(nèi)涵等理論方面的探討， 二是對(duì)具體信息集成技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面的研究。( 一) 信息集成的理論根底研究系統(tǒng)論，系統(tǒng)論的顯著特點(diǎn)是按事物本身的系統(tǒng)性把對(duì)象放在系統(tǒng)的形式中加以考察，充分表達(dá)其整體性、關(guān)聯(lián)性、優(yōu)化性，信息資源集成體系是由各具體資源整合而成的，以系統(tǒng)論為其理論根底，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。知識(shí)組織理論，信息資源特別是數(shù)字資源的整合，如果僅用信息組織理 論作為其根底具有局限性和不適應(yīng)性，將知識(shí)組織理論用于數(shù)字資源整合對(duì)實(shí)現(xiàn)資源整體優(yōu)化和有效獲取、 利用具有現(xiàn)實(shí)

24、意義。 知識(shí)組織通過(guò)對(duì)知識(shí)的本質(zhì)以及知識(shí)間關(guān)系的有序揭示，組成結(jié)構(gòu)優(yōu)化的知識(shí)庫(kù)，以利于知識(shí)利用和促進(jìn)創(chuàng)新；知識(shí)組織強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)化地處理和利用信息，開(kāi)掘知識(shí)內(nèi)涵建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提供具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的信息鏈和知識(shí)鏈；知識(shí)組織側(cè)重以元數(shù)據(jù)為描述格式，以ROF(Radio-on-Fiber)為根底組織管理數(shù)據(jù)對(duì)象，能夠?qū)Ξ悩?gòu)數(shù)據(jù)對(duì)象內(nèi)容進(jìn)行 整合，實(shí)現(xiàn)不同資源系統(tǒng)間的資源共享；知識(shí)組織能夠利用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種功能，如對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)庫(kù)的信息轉(zhuǎn)換、過(guò)濾、提取、整合；對(duì)信息源進(jìn)行智能處理和知識(shí)抽取，使信息按知識(shí)內(nèi)容特性聚集并以特定的方式表示等等。不管從組織對(duì)象、 形式，

25、 還是從組織方式、技術(shù)，所有一切都說(shuō)明數(shù)字資源整合應(yīng)該建立在知識(shí)組織理論的根底之上。3信息集成原那么， 主要有馬文峰提出的 6 原那么，即: 整體性原那么 ( 保持資源對(duì)象學(xué)科的完整性 ) 、連續(xù)性原那么 ( 資源集成的開(kāi)展性和不間斷性 ) 、針對(duì)性原那么 ( 強(qiáng)調(diào)集成的目的是滿足特定用戶的需求 ) 、層次性原那么 ( 集成的結(jié)構(gòu)性和多維性 ) 、科學(xué)性原那么 ( 集成對(duì)象、內(nèi)容、方式的科學(xué)性 ) 、優(yōu)化性原那么( 運(yùn)用技術(shù)手段和方法優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)和功能 ) 和孫正東 提出的專(zhuān)指性原那么、開(kāi)放性原那么、系統(tǒng)性原那么。信息集成模式，王善平提出了4 大模式，即 : 關(guān)聯(lián)模式 ( 按信息內(nèi)容間的相鄰性

26、將有關(guān)信息集成在一起) 、結(jié)構(gòu)組織模式 ( 按照某類(lèi)信息的結(jié)構(gòu)特性確定一相對(duì)固定的結(jié)構(gòu)框架， 將信息組織在框架內(nèi) ) 、綜合模式 ( 提取原始信息中的相關(guān)內(nèi)容并重新組織為新的信息) 、分析模式 ( 利用一系列定量或定性分析模型，對(duì)原始信息進(jìn)行分析，得出結(jié)論性或咨詢性信息，提供給用戶) 。馬文峰針對(duì)圖書(shū)館信息資源管理總結(jié)出了4 種模式，即集合式 ( 基于 OPAC：OnlinePublicAccess Catalogue)、組合式 ( 在集合式根底上增加刪除重復(fù)信息的功能) 、重組式 ( 對(duì)資源分解并按邏輯關(guān)系重組成立體狀、相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)系統(tǒng) ) 、一體化綜合式 ( 在 OPAC資源整合系統(tǒng)與數(shù)

27、字圖書(shū)館資源整合系統(tǒng)間建立多維度關(guān)聯(lián)) 。蒲延秋提出了多元集成模式， 如完全集成式 ( 如 CNKI)；元數(shù)據(jù)集中、 對(duì)象數(shù)據(jù)分散的集成式 ( 如中國(guó)數(shù)字圖書(shū)館 ) ；以網(wǎng)絡(luò)虛擬方法連接各信息資源進(jìn)行數(shù)字化信息資源建設(shè)、管理、效勞為主要任務(wù)的集成式；以各單位信息資源建設(shè)( 建專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)、電子閱覽室資源上網(wǎng)、建Web網(wǎng)頁(yè)、引進(jìn)光盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)、獲取網(wǎng)上虛擬信息資源 ) 為主并集成的模式信息集成的對(duì)象范圍，信息集成的核心是信息資源的集成重點(diǎn)在信息內(nèi) 容的集成上， 這是研究者一致認(rèn)同的。 除此之外， 還有些論文從信息集成的系統(tǒng)論角度探討了相關(guān)因素的集成問(wèn)題。過(guò)程集成， 這是從信息產(chǎn)品生成、 信息效勞過(guò)程考

28、慮的， 主要表達(dá)在需求集成( 包括需求類(lèi)型、 心理、行為及規(guī)律 ) 通過(guò)集成確定信息提供方向和目標(biāo)；資源集成( 包括資源類(lèi)型、來(lái)源、開(kāi)發(fā)、共享等) ，通過(guò)有機(jī)優(yōu)化要素、體系重構(gòu)鏈接成整體和動(dòng)態(tài)的體系；采集集成，主要指采集工具的方法、技巧、途徑的集成；加工集成在廣度上有內(nèi)容、方法、流程的集成，深度上有原裝、重裝、挖掘的集成，通過(guò)不斷地從廣度、深度上集成使信息整體增值；產(chǎn)品集成，信息產(chǎn)品物化過(guò)程的集成；反響集成。環(huán)境集成， 由于研究者的環(huán)境視野有所差異， 因此環(huán)境集成的側(cè)重點(diǎn)也有所不同有些研究者從多方位的角度觀察， 有些僅從技術(shù)的角度考慮， 而且考慮的范圍也有大小之分， 何全勝?gòu)募夹g(shù)大環(huán)境考察，

29、提出了信息根底設(shè)施、 計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件和信息標(biāo)準(zhǔn)三位一體構(gòu)成的環(huán)境。他認(rèn)為這個(gè)環(huán)境是柔性的， 在一定程度上是交互的、開(kāi)放的和動(dòng)態(tài)有界的，并具有良好的互操作、兼容、組合、公共、可 擴(kuò)展等特征。 這個(gè)環(huán)境能逐步包容由不同部門(mén)分別描述、組織、開(kāi)發(fā)和管理的異構(gòu)或異質(zhì)的信息資源、信息加工平臺(tái)、信息交流網(wǎng)絡(luò)。王善平從技術(shù)小環(huán)境考察， 提出了信息源信息加工、 分析工具和用戶效勞界面 3 者有機(jī)結(jié)合組成的集成環(huán)境，信息源要求的信息是完備的、自解釋的、 可解構(gòu)和析構(gòu)的； 信息加工和分析工具包括根底信息處理和效勞層、信息效勞代理及方法層；用戶效勞界面包括應(yīng)用層和用戶支持環(huán)境。羅賢春，肖安琪那么從較多的方面對(duì)環(huán)境加以

30、關(guān)注， 他們認(rèn)為人的主觀因素( 觀念) 、集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等也是信息集成的重要環(huán)境因素， 因此提倡樹(shù)立信息觀念( 信息是戰(zhàn)略資源、需求第一、系統(tǒng)、創(chuàng)新、可持續(xù)開(kāi)展觀念 ) 、進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整( 調(diào)整運(yùn)行管理機(jī)制、功能結(jié)構(gòu)、信息資源結(jié)構(gòu)、效勞結(jié)構(gòu)、人員結(jié)構(gòu)、經(jīng)費(fèi)使用結(jié)構(gòu)) 、重視人才培養(yǎng)。王善平還提出了集成標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，這也是集成的重要環(huán)境之一。 集成是資源開(kāi)發(fā)、組織、管理的重要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵是集成標(biāo)準(zhǔn)化。為數(shù)字資源 從開(kāi)發(fā)到使用研究制定一系列標(biāo)準(zhǔn)，參照開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)OSI 將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為 7 層的做法把資源整合標(biāo)準(zhǔn)分為通信層、表示層、組織和標(biāo)準(zhǔn)層: 通信層負(fù)責(zé)信息需求方與供方的對(duì)話、 互

31、傳命令和數(shù)據(jù)； 表示層負(fù)責(zé)各種信息的計(jì)算機(jī)表達(dá)； 組織與標(biāo)準(zhǔn)層負(fù)資主題標(biāo)識(shí)、 分類(lèi)標(biāo)識(shí)及其他各種事物的標(biāo)準(zhǔn)。作者建議采取一系列措施來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化， 如組織專(zhuān)家研究制定集成所必需的各種標(biāo)準(zhǔn)，建立資源開(kāi)發(fā)審核制度，建立資源引進(jìn)審核制度等。譚海樵進(jìn)一步提出了面向煤礦綠色開(kāi)采的集成信息系統(tǒng)的概念，分析了綠色開(kāi)采對(duì)信息系統(tǒng)的需求， 提出了面向綠色開(kāi)采技術(shù)的集成信息系統(tǒng)框架，包括關(guān)鍵層在內(nèi)的各類(lèi)地學(xué)實(shí)體就是該系統(tǒng)的研究對(duì)象相關(guān)技術(shù)包括地學(xué)參照系確實(shí)定、根底數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、 信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)的制定、 信息管理平臺(tái)的研制以及數(shù)據(jù)挖掘、異構(gòu)信息融合和專(zhuān)題。信息效勞方式的集成，效勞方式不但突破了時(shí)空限制，而且從一對(duì)一

32、為主的效勞方式轉(zhuǎn)向一對(duì)多、 多對(duì)多的信息提供方式， 并且從被動(dòng)向主動(dòng)效勞方式轉(zhuǎn)變。( 二) 信息的技術(shù)方法集成國(guó)內(nèi)在這領(lǐng)域關(guān)注的較多，吳亮提出基于GML 的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)交換體系，虞為提出了面向空間信息集成的GML模式匹配， 周林提出基于 GML的空間數(shù)據(jù)描述與解析，Steve Vinoski提出使用 CORBA在多源環(huán)境中的不同應(yīng)用集成。張宇翔、曹紅杰提出用VRMLVirtualRealityModelingLanguage，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言 在數(shù)字礦山中的應(yīng)用，VRML 作為一種面向虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)，既可用來(lái)建立礦山真實(shí)世界的模型，還可模擬人們熟悉的場(chǎng)景來(lái)傳達(dá)礦山中 未知的信息。如王

33、新明提出了利用VRML 技術(shù)從數(shù)字等高線圖形成立體圖的途徑在 WebGIS的利用。董偉杰，史杏榮，陳福志對(duì) W3C(World Wide WebConsortium ， 互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織 ) 組織發(fā)布的一個(gè)用于在Internet上表示圖形的標(biāo)準(zhǔn)SVG 進(jìn)行了擴(kuò)展，產(chǎn)生一個(gè)新的標(biāo)記語(yǔ)言GISML，解決在 Internet上有效表示 GIS對(duì)象的問(wèn)題，李善平提出本體論在Web 的應(yīng)用，解決Web 信息共享時(shí)的語(yǔ)義問(wèn)題。李超林提出了基于GIS 技術(shù)的區(qū)域性多源地學(xué)空間信息集成假設(shè)干問(wèn)題探討，詳細(xì)分析了地學(xué)信息系統(tǒng)的編程與設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、元數(shù)據(jù)、投影與坐標(biāo)系統(tǒng)、物理設(shè)計(jì)與約定、集成數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。溫穎

34、怡提出利用 J2EE(Java 2 Platform ， Enterprise Edition) 技術(shù)和基于XML(The Extensible Markup Language ，可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語(yǔ)言 ) 的 4 層體系結(jié)構(gòu)的信息共享技術(shù)。在信息集成中的 Web 應(yīng)用研究方面：謝忠，吳亮提出了一種基于ASP(Active Server Page，動(dòng)態(tài)效勞器網(wǎng)頁(yè) ) 組件技術(shù)的 WEBGIS解決方案， 并以 MAPGIS為平臺(tái)，通過(guò)開(kāi)發(fā)研制一組功能強(qiáng)大的組件，對(duì)有規(guī)律的ASP代碼進(jìn)行了封裝形成一定規(guī)模的ASP函數(shù)庫(kù)，促進(jìn)了WEBGIS的推廣。曾航等討論了COMDCOM組( 件對(duì)象模型 / 分布式組件對(duì)

35、象模型 ) 技術(shù)在 GIS平臺(tái)和 GIS系統(tǒng)中的應(yīng)用，并提出基于MapInfo的 COM 組件開(kāi)發(fā)實(shí)例。郭騰云提出利用Java編程語(yǔ)言構(gòu)建分布式網(wǎng)絡(luò)化GIS系統(tǒng)模型。實(shí)現(xiàn)用戶能通過(guò) InternetIntranet網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行空間與屬性數(shù)據(jù)信息的查詢、檢索等訪問(wèn)。而且通過(guò)客戶端瀏覽器和Plug-in插件啟動(dòng)系統(tǒng)的分析評(píng)價(jià)和決策等應(yīng)用模型。最終可實(shí)現(xiàn)能進(jìn)行諸如空間分析計(jì)算等復(fù)雜的應(yīng)用功能。方子巖提出基于分布式組件模型，WEBGIS利用了 Internet與組件對(duì)象模型 (COM)技術(shù)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)供給商在效勞器(WebGIS 站點(diǎn)) 上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)， 根據(jù)數(shù)據(jù)源格式安裝操縱該數(shù)據(jù)的控件。用戶在

36、網(wǎng)上可調(diào)用不同的控件和數(shù)據(jù)，在本機(jī)或某個(gè)效勞器上進(jìn)行分布式組件的動(dòng)態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析，完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。 工作方式是根據(jù)數(shù)據(jù)源的格式安裝操縱該數(shù)據(jù)的控件，例如 CGI(common gate intergace，通用網(wǎng)關(guān)接口 ) 、Plug-in(插件) 、Java Applet(構(gòu)件) 、ActiveX( 活動(dòng)組件 ) 等。吉?jiǎng)?，汪玉林基于組件技術(shù)和 GIS 技術(shù)，提出了一種 GIS 組件倉(cāng)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，并介紹了如何應(yīng)用 GIS 組件倉(cāng)庫(kù)開(kāi)發(fā)符合用戶需求的 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)?；跀?shù)據(jù)庫(kù)的信息系統(tǒng)模型集成，該信息系統(tǒng)集成模型要解決以下 3 個(gè)問(wèn)題。首先，模型必須具

37、有空間分析的功能。其次，信息系統(tǒng)模型所涉及到的數(shù)據(jù) 類(lèi)型復(fù)雜， 包括數(shù)字地圖數(shù)據(jù)、 遙感影像數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中前兩者代表的空間矢量和柵格數(shù)據(jù)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由商業(yè)軟件和用戶自行定義， 導(dǎo)致需要大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 最后，地理信息系統(tǒng)模型在運(yùn)行過(guò)程中以及運(yùn)行結(jié)果一般都要實(shí)現(xiàn)可視化。數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)的目的在于形成物理上分布而邏輯上集中的整體數(shù)據(jù)視圖。實(shí)現(xiàn)方式可以采用基于元數(shù)據(jù)的方式，也可以采用基于空間開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接(SpatialOpen DatabaseConnectivity，S-ODBC的)SQL(StructureQueryLanguage，結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言 ) 和動(dòng)態(tài)連接庫(kù) (Dynam

38、ic Link Library， DLL) 方式，以及基于面向?qū)ο蟮姆绞剑绶植际焦矊?duì)象模型(DistributedCommonObjectModel，DCOM 和)Architecture)等方式。公共對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu)(CommonObjectRequest Broker三、煤礦地質(zhì)信息集成的應(yīng)用現(xiàn)狀地質(zhì)信息可以簡(jiǎn)單地分為空間地質(zhì)信息和非空間地質(zhì)信息( 或空間屬性信息) ?；貞浛臻g地質(zhì)信息集成的開(kāi)展過(guò)程，可以分為如下幾種形式：同一軟件系統(tǒng)不同模塊之間或不同系統(tǒng)之間采用Import/Export的文本文件交換形式。 這是最簡(jiǎn)單也是效率最低的一種方式，它適用于任意系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和模型集成，但存

39、在信息的喪失。一些大型商業(yè)軟件， 如 ESRI公司的產(chǎn)品， 它們具有一致的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 并提供二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言， 構(gòu)成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 不同模塊之間可以采用二進(jìn)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ( 如 Arcedit和 Arcplot)，具有密切關(guān)系的不同GIS軟件系統(tǒng)之間也可以采用這種方式( 如 ARC/INFO和 ERDAS)。在這種模式下用戶除了在操作系統(tǒng)的根底上開(kāi)發(fā)應(yīng)用模型被宿主系統(tǒng)調(diào)用外，其它所有的操作只能建立在這個(gè)商業(yè)軟件平臺(tái)根底上， 不同的商業(yè)軟件平臺(tái)一般無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和功能互補(bǔ)。采用應(yīng)用程序接口 (API) 的形式進(jìn)行集成。如ARC/INFO 提供 RPC 接口實(shí)現(xiàn)客戶端與效勞器端的通訊

40、，提供ARC/INFO 與 ARCVIEW的集成。同時(shí)用戶可以遵循 RPC標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)應(yīng)用模塊以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。ESRI 提出的分布式計(jì)算環(huán)境(Distributed Computation Environment)也是基于 API 的思想。對(duì)象連接與嵌入 (Object Linking and Embedding， OLE) 的自動(dòng)化功能(Automation)提供了對(duì)象之間的互操作功能， 一些商業(yè) GIS 軟件如 MapInfo 公司的 MapInfoProfessional和 GoldenSoft公司開(kāi)發(fā)的Surfer ，都提供OLE Automation ，用戶可以將該軟件作為一個(gè)對(duì)象嵌入自

41、己的系統(tǒng)。最近開(kāi)展起來(lái)的對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)(ORDBMS將) 空間數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)類(lèi)型直接集成進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 用戶可以在這種平臺(tái)上直接管理矢量空間數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)和普通關(guān)系數(shù)據(jù)，可以利用這種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的 API 開(kāi)發(fā)空間地質(zhì)信息應(yīng)用。OPENGIS 組織 采用 COBRA標(biāo) 準(zhǔn)， 發(fā)布 了其 簡(jiǎn) 單特 征標(biāo) 準(zhǔn) (Simple Features Specification)作為開(kāi)放空間信息系統(tǒng)的根底，這無(wú)疑是空間信息系 統(tǒng)軟件向開(kāi)放和互操作開(kāi)展的重要方向之一，但這種方式需要從底層重新開(kāi)發(fā)GIS 軟件，在短期內(nèi)很難直接應(yīng)用于工程實(shí)踐。在以上空間信息系統(tǒng)集成的各種形式中，都存在如下的問(wèn)題需要解

42、決。地質(zhì)空間信息采集和應(yīng)用的分布性特點(diǎn)決定了地理信息系統(tǒng)的分布性，地理信息系統(tǒng)集成需要一種分布式空間數(shù)據(jù)管理和分析模型的相互通訊機(jī)制。這種機(jī)制既可以適應(yīng)在目前比擬成熟的基于數(shù)據(jù)文件交換形式，又可以為以后基于API、面向?qū)ο蟮牡乩硐到y(tǒng)集成提供開(kāi)展余地。地質(zhì)信息涉及不同的時(shí)間、空間和屬性，需要有一種有效的空間數(shù)據(jù)管理的機(jī)制，并提供數(shù)據(jù)融合的能力。地質(zhì)信息分析模型與多種地質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)生聯(lián)系，不同模型之間有復(fù)雜的串并聯(lián)關(guān)系，模型的組織與管理是需要解決的另一個(gè)重要問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)地質(zhì)空間信息的應(yīng)用還只是實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)空間信息的數(shù)據(jù)化階段， 其主要特點(diǎn)還是利用一個(gè)功能強(qiáng)大、價(jià)格昂貴的煤礦地質(zhì)專(zhuān)用軟件，完成地質(zhì)空間

43、信息數(shù)字化解決方案，還沒(méi)有進(jìn)行信息集成工作。這些系統(tǒng)概括主要有如下特征：系統(tǒng)一般由煤礦鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)、測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)和煤礦地測(cè)專(zhuān)用圖形處理系統(tǒng)所組成。具有煤礦地質(zhì)專(zhuān)用圖形處理功能，可提供地測(cè)圖形的編輯和生成，系統(tǒng)具備完善的點(diǎn)、線、圖式和圖例的自定義功能。系統(tǒng)可直接根據(jù)原始測(cè)量導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)生成巷道初步模型，由系統(tǒng)的專(zhuān)有巷道編輯命令構(gòu)造礦區(qū)的網(wǎng)狀巷道模型，從而生成采掘工程平面圖。系統(tǒng)采用了大量的先進(jìn)算法和自動(dòng)生成技術(shù)。如：預(yù)定義邊界的三角網(wǎng)構(gòu)造；地層空間TIN模型中的分裂法斷層處理；地層和巷道模型的交互式編輯生成技術(shù)；基于三角形和四邊形域的空間曲面和曲面拼合等等。三維模型中各空間點(diǎn)參數(shù)、斷層、軸或脊線、邊界

44、可任意添加、刪除、定義和編輯。可切割出任意方向的地層剖面及過(guò)剖面上的巷道。數(shù)據(jù)共享方式，必須安裝同類(lèi)軟件來(lái)翻開(kāi)數(shù)據(jù)文件，對(duì)其他格式數(shù)據(jù)， 需使用 Import/Export功能，但必須重新編輯。這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序處理與煤礦地測(cè)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的密切，比擬簡(jiǎn)單易用， 全面滿足了地側(cè)專(zhuān)業(yè)化的空間信息的數(shù)字化和成果圖件的輸出要求，但也存在如下缺點(diǎn)：從實(shí)際效果上看，目前煤礦多套地質(zhì)空間信息軟件只是實(shí)現(xiàn)了地測(cè)資料手工操作轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)處理， 其處理過(guò)程的機(jī)理及成果資料的使用上沒(méi)有大的突破，本質(zhì)上只是完成了傳統(tǒng)手工地測(cè)圖件及資料的計(jì)算機(jī)錄入、儲(chǔ)存和輸出； 但由于多套軟件的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序處理的差

45、異， 圖件格式不同， 不能使用統(tǒng)一的客戶端軟件，造成重復(fù)和浪費(fèi)人力和物力資源；由于這些采用空間數(shù)據(jù)的文件管理和屬性數(shù)據(jù)的桌面數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存，因此無(wú)法滿足煤礦平安生產(chǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的檢索和信息集成的需要； 四、信息集成的主要研究缺乏目前，信息集成還沒(méi)有成熟完善的理論支持，在集成方法，站在全局的立場(chǎng)上研究集成方法的還比擬少， 大多數(shù)研究者把研究集成方法的著眼點(diǎn)放在局部技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，對(duì)信息集成的總體實(shí)現(xiàn)上，技術(shù)也遠(yuǎn)不夠成熟。信息集成的動(dòng)態(tài)集成問(wèn)題是有待研究的新課題，由于企業(yè)在日趨劇烈的 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)的內(nèi)部的流程、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變化， 及數(shù)據(jù)更新頻繁， 這種情況下， 信息系統(tǒng)的柔性是系統(tǒng)的重要指標(biāo)，因此，信息系統(tǒng)的

46、動(dòng)態(tài)特性是信息集成的一個(gè)新的關(guān)鍵問(wèn)題。地質(zhì)信息融合的理論與實(shí)現(xiàn)方法的研究還遠(yuǎn)沒(méi)有到達(dá)實(shí)用的程度，特別是多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化儲(chǔ)存、查詢的實(shí)現(xiàn)還不完備。研究的主要內(nèi)容地質(zhì)信息集成關(guān)鍵是空間信息共享的實(shí)現(xiàn)，作為企業(yè)局域網(wǎng)應(yīng)用， 基于 CGI 方式的 WebGIS應(yīng)用已能滿足需求。空間信息共享的實(shí)現(xiàn)過(guò)程也就是空間信息標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。 基于歷史的原因， 第一步是根據(jù)企業(yè)的特點(diǎn)， 要把各 GIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一到某種格式，最終要滿足開(kāi)放地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)(OGC)的開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)互操作XML標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)煤礦， 一般要經(jīng)歷礦產(chǎn)資源勘探、評(píng)估、礦山設(shè)計(jì)和生產(chǎn)活動(dòng)的多個(gè)環(huán)節(jié)，期間， 必然需要積累大量的礦山地質(zhì)

47、數(shù)據(jù)信息。隨著新的地質(zhì)信息的不斷獲取，又會(huì)對(duì)老的信息進(jìn)一步分析和修正更新，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。傳統(tǒng)的表現(xiàn)形式有各類(lèi)地質(zhì)圖件、表格、臺(tái)帳和文字說(shuō)明。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展， 目前地質(zhì)信息已完成計(jì)算機(jī)數(shù)字化。當(dāng)前， 地質(zhì)空間信息數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中多采用文件或空間數(shù)據(jù)用文件，屬性數(shù)據(jù)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的保存方式，三維地震數(shù)據(jù)體常用的是Segy 格式。目前的地質(zhì)信息應(yīng)用軟件主要是基于Client/Server結(jié)構(gòu)的地質(zhì)數(shù)據(jù)處理與分析應(yīng)用子系統(tǒng)。其使用的數(shù)據(jù)一般是專(zhuān)有的。本研究課題，是要融合各種地質(zhì)信息成果數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)一體化查詢， 共享和 Web Services互操作，集成的關(guān)鍵是多源、異構(gòu)地質(zhì)信息集成管理。地質(zhì)

48、信息集成平臺(tái)需要滿足兩類(lèi)用戶的功能需求圖 1-2 ：煤礦的非地質(zhì)技術(shù)管理人員需要簡(jiǎn)單的查詢、 瀏覽、與圖件打印， 而地質(zhì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員那么需要數(shù)據(jù)管理與維護(hù)、數(shù)據(jù)處理、綜合分析、成果更新等功能。本課題的主要研究?jī)?nèi)容就是建立 Web Services 的模型和功能實(shí)現(xiàn)。圖 1-2地質(zhì)信息集成功能模型研究?jī)?nèi)容的主要依托開(kāi)源模塊： Web/Apache/PHP(HypertextPreprocessor， 超 級(jí) 文 本 預(yù) 處 理 語(yǔ)言)/PostgreSQL( 一種對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)) ，完成登錄、查詢和文件目錄管理、注釋 ( 元數(shù)據(jù)) 庫(kù)、文件的上傳和下載；Web/Apache/MapSe

49、rverAPI/ PHP/ Python/ PostgreSQL，完成柵格和矢量數(shù)據(jù)文件在效勞器端的后臺(tái)格式無(wú)損轉(zhuǎn)換和瀏覽器端的瀏覽、 漫游、縮小和放大操作；實(shí)現(xiàn)多格式文件組織間的網(wǎng)絡(luò)信息共享。研究流程及方法本研究采取的 Web Services 構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)研究流程如圖 1-1所示：圖 1-1研究流程圖關(guān)鍵技術(shù)地質(zhì)信息涉及了不同的領(lǐng)域、 不同的歷史來(lái)源和不同的存儲(chǔ)載體，數(shù)據(jù)類(lèi)型較多，格式繁雜，地圖投影與比例尺各異，數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)質(zhì)量也不盡相同；地質(zhì)信息還具有普遍存在的原始數(shù)據(jù)的不精確性和表達(dá)的精確標(biāo)準(zhǔn)性的矛盾，需要在生產(chǎn)活動(dòng)中不斷修正更新。其主要關(guān)鍵技術(shù)：1、建立了符合 W3C

50、、Open Source和煤礦標(biāo)準(zhǔn)和圖例的煤礦地質(zhì)信息的結(jié)構(gòu)化集成管理模式，實(shí)現(xiàn)基于開(kāi)源的多源、異構(gòu)地質(zhì)信息一體化查詢與共享；2、建立基于注釋數(shù)據(jù)庫(kù) ( 元數(shù)據(jù)) 的空間數(shù)據(jù)集成模式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)不同數(shù)據(jù)格式的空間數(shù)據(jù)自動(dòng)后臺(tái)無(wú)損信息提取與轉(zhuǎn)換。3、研究了空間數(shù)據(jù)的Web Services的動(dòng)態(tài)交互模型，建立了基于Web Services構(gòu)架下的用戶應(yīng)用交互。2 Web Services構(gòu)架下的地質(zhì)信息集成平臺(tái)的根底理論煤礦地質(zhì)信息特點(diǎn)煤礦地質(zhì)信息與地質(zhì)體的性質(zhì)和特征密切相關(guān)，這些信息描述了地質(zhì)體的空間形態(tài)與結(jié)構(gòu)、 地質(zhì)體的屬性與行為特征， 以及在地質(zhì)環(huán)境中地質(zhì)體之間的相互關(guān)系。地質(zhì)信息集成內(nèi)涵

51、就是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)地學(xué)實(shí)體的數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的地學(xué)信息資源共享，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)繪圖。煤礦地質(zhì)信息按用途大致分為兩類(lèi)：一類(lèi)以地質(zhì)體為核心， 用來(lái)刻畫(huà)礦產(chǎn)資源和相關(guān)的地質(zhì)條件， 側(cè)重于表征客觀實(shí)際。 主要以文字材料、 地質(zhì)圖件和地質(zhì)成果臺(tái)帳為表現(xiàn)形式。 另一類(lèi)是間接地質(zhì)信息， 以抽象的記錄形式存儲(chǔ)的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，展示地質(zhì)體的空間幾何形態(tài)。如由點(diǎn)、線、面表示的空間模型，圖層和 相應(yīng)的屬性以及與屬性一致的地質(zhì)實(shí)體或特征相同的地理因子在空間分布的集合等。煤礦地質(zhì)信息涵蓋的內(nèi)容根據(jù)煤礦地質(zhì)規(guī)程的要求，傳統(tǒng)的地質(zhì)信息包含如下內(nèi)容： 一、文字材料信息l 區(qū)域地質(zhì)概況，包括煤礦床在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

52、中的位置、特點(diǎn)，地層分布、構(gòu)造特征、巖性分布，區(qū)域地質(zhì)條件以及區(qū)域內(nèi)主要礦產(chǎn)等。2礦區(qū)地質(zhì)，包括礦區(qū)范圍內(nèi)地層的時(shí)代、層序、巖性、巖相、化石， 標(biāo)志層特征、厚度、產(chǎn)狀及接觸關(guān)系等。3煤礦規(guī)模及煤層特征，包括煤礦規(guī)模、煤層分布特征、煤層總數(shù)目、煤層總厚度及其分層厚度、空間位置、分布規(guī)律及其相互關(guān)系等。4煤質(zhì)特征，包括煤層的結(jié)構(gòu)、組分含量、賦存狀態(tài)和變化規(guī)律等。對(duì) 主要有用、有害組分及伴生組分空間變化規(guī)律， 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。5煤層圍巖及煤層夾矸情況，包括圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、厚度及空間分布特征，圍巖與煤層的接觸關(guān)系，煤層夾矸的巖性特征、分布規(guī)律、數(shù)量，以及對(duì)煤層完整性的影響程度。6煤

53、巖與煤質(zhì)特征，包括煤中組分含量，煤的粘結(jié)性、發(fā)熱量、化學(xué)活性、熱穩(wěn)定性以及煤中灰分、揮發(fā)分、固定碳及硫分等。7煤層開(kāi)采技術(shù)條件，包括煤層和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，褶皺、斷裂、擠壓破碎帶、節(jié)理、裂隙特別是垂直裂隙的產(chǎn)狀、規(guī)模、發(fā)育程度和分布規(guī)律及其對(duì)煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響。8礦井水文地質(zhì)條件。包括礦區(qū)含水構(gòu)造的分布發(fā)育規(guī)律，地表水體的分布特征，地下水體的徑流、補(bǔ)給、排泄途徑以及地下水的動(dòng)力學(xué)特性等。9煤礦勘探工作，包括煤礦勘探類(lèi)型、勘探手段、勘探方法的選擇以及勘探工程布置原那么、工程間距確實(shí)定及其依據(jù)，對(duì)煤層的厚度、層位、儲(chǔ)量等進(jìn)行數(shù)值和變化系數(shù)的計(jì)算。10儲(chǔ)量計(jì)算，包括計(jì)算方法的選擇及其依據(jù)、計(jì)算

54、主要參數(shù)確實(shí)定、儲(chǔ)量級(jí)別和塊段劃分原那么、 各級(jí)儲(chǔ)量和總儲(chǔ)量， 以及各級(jí)儲(chǔ)量所占比例和分布情況。11采區(qū)地質(zhì)說(shuō)明書(shū)，回采地質(zhì)說(shuō)明書(shū)和掘進(jìn)地質(zhì)說(shuō)明書(shū)。12地面開(kāi)采沉降觀測(cè)資料。二、地質(zhì)圖件與報(bào)表信息主要地質(zhì)圖件，一般包括礦區(qū)地形地質(zhì)圖附礦區(qū)地層柱狀圖、勘探線剖面圖、井上下工程對(duì)照?qǐng)D、 采樣平面圖、礦體層儲(chǔ)量計(jì)算水平或垂直投影圖、煤層頂?shù)装宓雀呔€圖、礦區(qū)工程布置圖、采掘平面圖等。主要地質(zhì)報(bào)表，包括：1測(cè)量成果表：包括全部勘探工程，勘探線坐標(biāo)，礦區(qū)三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)及導(dǎo)線測(cè)量成果等；2儲(chǔ)量成果表：儲(chǔ)量計(jì)算方法的選擇及其依據(jù)；儲(chǔ)量計(jì)算主要參數(shù)確實(shí)定； 說(shuō)明可采煤層圈定原那么； 各級(jí)儲(chǔ)量和總儲(chǔ)量， 以及各級(jí)

55、儲(chǔ)量所占比例和分布情況； 說(shuō)明儲(chǔ)量計(jì)算的檢查方法， 根據(jù)檢查結(jié)果評(píng)述儲(chǔ)量計(jì)算的準(zhǔn)確程度；儲(chǔ)量計(jì)算中需要說(shuō)明的其他問(wèn)題；說(shuō)明伴生組分和共生礦產(chǎn)的儲(chǔ)量計(jì)算方法及結(jié)果；3煤質(zhì)研究報(bào)告；4地質(zhì)專(zhuān)題報(bào)告：礦床地質(zhì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)報(bào)告； 礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)對(duì)該地質(zhì)勘探報(bào)告的審批意見(jiàn)和決議書(shū)；礦區(qū)氣象、水文、地震資料；與礦區(qū)勘探有關(guān)的地質(zhì)的技術(shù)資料和文件。2.1.2煤礦地質(zhì)資料的數(shù)字化與儲(chǔ)存狀況煤礦地質(zhì)信息在地質(zhì)勘探和生產(chǎn)過(guò)程中積累了大量的歷史數(shù)據(jù)，煤礦地質(zhì)信息具有如下特點(diǎn)：1多源性礦山數(shù)據(jù)涉及不同的領(lǐng)域、不同的來(lái)源和不同的載體。在數(shù)據(jù)表達(dá)形式上， 既有野外地質(zhì)調(diào)查記錄、 科研報(bào)告及綜合解釋性地質(zhì)圖件，又有大量的測(cè)

56、試分析數(shù)據(jù)、遙感航空影像數(shù)據(jù)等。 從數(shù)據(jù)獲取來(lái)源上， 既有航天、航空對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)， 地面地質(zhì)調(diào)查獲取數(shù)據(jù)， 也有通過(guò)地質(zhì)鉆孔及深部地質(zhì)多學(xué)科測(cè)量數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)加工分類(lèi)來(lái)看， 既有原始地質(zhì)測(cè)量數(shù)據(jù)， 又有分析解釋成果數(shù)據(jù)， 還有各種成品數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源極為廣泛。 隨著空間數(shù)據(jù)獲取手段的快速開(kāi)展，空間數(shù)據(jù)量急劇增多，礦山數(shù)據(jù)已不再只是單一的文本或數(shù)據(jù)格式，而是越來(lái)越趨向于多源化， 涉及文本、圖形、圖像，乃至視頻、音頻等各種媒體形式。2多維性生產(chǎn)礦山的數(shù)據(jù)類(lèi)型較多，數(shù)據(jù)量龐大。按數(shù)據(jù)類(lèi)型分為地表地質(zhì)、鉆探、 物探、井巷編錄的數(shù)據(jù)；按數(shù)據(jù)形成時(shí)間可分為勘探階段、建井階段、生產(chǎn)階段 的數(shù)據(jù)。礦山數(shù)據(jù)是多維的

57、，如經(jīng)度、緯度、海拔和時(shí)間，主要用來(lái)描述特殊區(qū) 域或目標(biāo)的地理或地面特征。地層、礦體、斷層、礦產(chǎn)資源勘探、采礦作業(yè)、地 表下沉、地下水運(yùn)移、 地應(yīng)力分布， 以及煤礦開(kāi)采誘發(fā)的環(huán)境污染等均為三維現(xiàn)象，而在這些三維現(xiàn)象中， 礦山空間目標(biāo)往往隨時(shí)間不斷變化，例如隨工作面的不斷推迸，上覆巖層的破壞、斷裂、垮落、地表下沉是一個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)展的過(guò)程。礦 山壓力的重新分布將會(huì)隨著生產(chǎn)的進(jìn)行引發(fā)礦井水、瓦斯聚集和突出部位的不斷變化，這些在生產(chǎn)過(guò)程中不斷更新、 增加的數(shù)據(jù)和信息是生產(chǎn)和管理的最新資料， 是系統(tǒng)保持實(shí)時(shí)性所必需的。因此， 隨著礦山生產(chǎn)的不斷開(kāi)展，對(duì)地質(zhì)信息的研究除了空間三維特性以外， 還應(yīng)向時(shí)間特性或動(dòng)

58、態(tài)特性研究方向開(kāi)展。礦井生產(chǎn)是在三維空間連續(xù)進(jìn)行的， 礦井地質(zhì)現(xiàn)象包含大量的空間信息和時(shí)間信息，地質(zhì)體之間、地質(zhì)體與井巷工程之間具有復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系。由于礦井地質(zhì)工作貫穿于礦井勘探建設(shè)、 生產(chǎn)直至報(bào)廢的全過(guò)程， 因此地質(zhì)信息量隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，呈動(dòng)態(tài)遞增的趨勢(shì)，逐年增加，形成時(shí)間遞增序列。3不確定性許多地質(zhì)原始信息具有模糊性和數(shù)據(jù)不完備性特征，這也是礦井生產(chǎn)所需要解決的問(wèn)題。 礦山數(shù)據(jù)的不確定性是指礦山數(shù)據(jù)的可靠性和精度。由于礦山生產(chǎn)數(shù)據(jù)是通過(guò)多年勘探積累的結(jié)果，在開(kāi)采或研究工程中通常會(huì)采用不同年代、不同比例尺、 不同獲取手段、 不同格式的數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)中普遍存在著原始數(shù)據(jù)測(cè)量誤差和數(shù)據(jù)處理過(guò)程

59、所引起的錯(cuò)誤和誤差。因此礦山中各種空間、 資源和環(huán)境數(shù)據(jù)具有不確定性或模糊性，給礦山數(shù)據(jù)管理造成困難。4時(shí)間與空間特性空間特性是礦山數(shù)據(jù)最主要的特性， 是指礦山空間實(shí)體的位置、 形狀、大小等幾何特征， 以及與相鄰實(shí)體的空間關(guān)系， 又稱為幾何特征或定位特征， 一般以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。礦山勘探從普查、詳查、精查到開(kāi)采過(guò)程，絕大多數(shù)信息都是由空間位置決定的。 如空間實(shí)體中礦體、 斷層確實(shí)定及其空間關(guān)系， 采礦設(shè)計(jì)中井筒、巷道的定位，以及開(kāi)采過(guò)程中采掘面推進(jìn)位置、地表下沉、瓦斯分布點(diǎn)的 監(jiān)測(cè)等都具有很強(qiáng)的空間特性。 現(xiàn)代化的生產(chǎn)礦井需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行快速反響， 對(duì)前方地質(zhì)條件進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)

60、和預(yù)測(cè)，為生產(chǎn)布局提供決策支持，尤其是一礦一面的生產(chǎn)系統(tǒng)，這一特點(diǎn)更為突出。由于煤礦地質(zhì)信息的特點(diǎn)， 信息格式繁雜， 并且， 煤礦地質(zhì)信息的儲(chǔ)存根本還是以文件的形式存在。文字資料一般是以doc，text ，pdf(PortableDocument Format, 可移植文檔格式) ，ppt(Microsoftpowerpoint,幻燈片格式 ) ，xls(Microsoft公司的excel數(shù)據(jù)庫(kù)文件格式 ) ，pdg( 超星公司的數(shù)字圖書(shū)格式) ，caj( 中國(guó)學(xué)術(shù)期刊電子雜志社的產(chǎn)品文件格式) ， mht( 網(wǎng)頁(yè)) 等格式?？臻g地質(zhì)信息，由于要符合煤礦地測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和圖例要求，歷史上大多以Auto