中 国 地 质 大 学
资 源 信 息 系 统
第一章 绪论
资源信息系统China University of Geosciences
目 录
第二节 地矿数据处理与资源预测评价技术2
第一节 地矿勘查数据采集与管理技术31
第三节 地理信息系统 (GIS)技术3
第四节 地质信息科学概述4
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地质资源勘查过程，本质上都是信息的获取、整理、处
理、解释和应用过程。
1,引言
地质数据的来源主要有露头观测、岩芯描述、物理测井、
采样化验、物理 -力学测试、日常生产记录、水文地质调
查、重磁电震等地球物理勘探、遥感、地球化学勘探、
综合研究与编图，以及已有的各种勘查和研究成果。
从野外数据采集到室内数据综合整理、数据管理、数据
处理、现象解释、图件编绘、成果分析、资源预测、评
价，再到成果保存、管理、使用和出版，甚至地矿工作
的管理与决策等，无一不与信息技术紧密相连。
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一门崭新的边缘学科 —— 地质信息科学 (Geological
Information Science),伴随着地质科学定量化和 地矿
勘查信息化的发展，正在逐步形成。
该学科是伴随一般信息科学 (Information Science)、
地球信息科学 (Geo-Information Science)、地球空间
信息科学 (Geomatics) 和地理信息科学 (Geographic
Information Science)的兴起而兴起的。
,资源信息系统, 是该学科的重要组成部分。 为着
帮助同学们理解其学科地位，我们拟对地质信息科学
的整体科学含义、学科地位、发展历程及理论体系、
方法体系、技术体系的组成和发展趋势做一些介绍。
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2.1 地质信息科学的含义
2.地质信息科学含义与学科地位
地质信息科学是一个关于地质信息本质特征及其运动规
律和应用方法的综合性学科领域, 主要研究在应用计算机
和通讯网络技术对地质信息进行获取, 加工, 集成, 存贮,
管理, 提取, 分析, 处理, 模拟, 显示, 传播和应用过程
中所提出的一系列理论, 方法和技术问题 。
它既是地球信息科学的重要组成部分，也是地球信息科
学与地质科学交叉的边缘学科。
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地质信息是包含地壳在内的岩石圈运动状态和存在
方式的表征，是自然过程和人类在地矿勘查、研究、
开发、利用和管理过程中各种状态的客观显示，也
是人和地质资源在相互作用过程中所交换的内容。
什么是地质信息？
它们有时表现为物质形态，有时表现为非物质形态，
既反映了地质运动中的各种差异及规律，又反映了
地质体和地质现象之间的相互联系和相互作用。
地质信息在把地质体和地质现象的性质、特征及其
形成、分布、演化规律转化为人类意识的过程中，
始终起着中介作用。
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可靠且健全的地质信息，可消除人类对自身与地质
资源、环境的协调关系和社会可持续发展问题认识的
不确定性 —— 由人类和自然界所组成的人 -地系统的
有序性增加。
失真且残缺的地质信息，会增加人类对自身与地质
资源、环境的协调关系和社会可持续发展问题认识的
不确定性 —— 由人类和自然界所组成的人 -地系统的
有序性减少。
地质信息的载体是地质数据，而地质数据具有显著
的多源、多类、多维、多量、多时态和多主题特征。
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多源, 多类和多量 —— 丰富的数据源, 必然
带来繁多的数据类型和庞大的数据量 。
从表现形式上看, 地质数据可分为数字型, 文字
型, 日期型和图形型数据；
从数学性质上看, 可分为名义型, 有序型, 间隔
型和比例型数据；
从计算方法上看, 可分为定性数据和定量数据；
从描述内容上看, 可分为属性数据和空间数据；
从存储结构上看, 可分为栅格数据和矢量数据 。
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多维特征 —— 表现在空间结构与多层次交叉上
例如, 一个钻孔的数据：
不仅有孔口坐标 (x,y)和高程 (z),还有钻孔名称,
性质, 钻探目的, 设计深度, 终孔深度, 孔径尺寸,
技术措施, 施工质量, 施工单位, 和施工日期等,
而且有几百乃至几千层岩石,
需要分别进行岩性, 岩相, 结构, 构造, 矿物组成,
古生物特征的描述, 甚至还要采样化验其矿物共生
组合, 元素组成等众多参数 。
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多时态特征 —— 主要表现在两个方面：
① 所有地质体和地质现象都是地质历史进程某一阶
段的产物, 我们所获取得地质数据记载了不同地史
时期的地质作用信息, 而利用这些信息来恢复地质
演化史正是地质学的重要研究内容之一；
② 地矿勘查工作是阶段性递进的, 如找矿勘探分为
普查, 详查, 精查等几个阶段, 随着勘探程度的提
高, 工程密度逐步增加, 所获取的数据不断增多,
不少数据需要更新, 许多图件重新编制 。
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多主题特征 —— 是指其用途的广泛性。
每一种数据既要用于地质体、地质现象和地质作用分
析，又要用于矿体及矿床特征分析、控矿条件及成矿
过程分析、外围及深部含矿性预测，还要用于储量计
算和 地质 -技术 -经济 -环境 条件综合评价，此外，还
必须编制出各种各样的地质图件。
每一个应用主题都涉及大量不同类型的数据，而数据
处理过程非常复杂。此外，庞大的属性数据量，也是
地质数据的重要特征。
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但我们必须取好、管好、用好这些数据，从中获取可
靠且健全的信息，以便正确认识地质体、地质现象、地
质过程、地质资源和地质环境，为合理开发利用服务。
地质数据的多源、多类、多量、多维、多时态和多主
题特征，给采集、存储、管理和应用,甚至整个地矿工
作的信息化带来了巨大困难。
此外，地质资源勘查数据的处理 (包括图件编绘 )极为
复杂，要实现地矿资源勘查工作信息化，必须有地质信
息科学的理论体系和方法论体系作指导，还必须有完善
的技术体系。 资源信息系统是该技术体系的核心。
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2.2地质信息科学在地球信息科学中的位置
地质信息科学是地质科学与信息科学交叉融合的产物 。
地质科学包括：基础地质学, 矿产地质学, 环境地质学, 工程地
质学, 数学地质学, 地球物理学, 地球化学, 资源勘查学等 。
信息科学包括：地球信息科学, 地球空间信息科学及信息系统技
术, 计算机技术及通讯网络技术等 。
它既是一个独立的分支学科，又紧紧地为地质学发展服务，
为地质学定量化和地矿工作信息化服务。地质信息科学可
能是地球信息科学领域中最复杂的一个分支学科。
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地球信息科学
计算机技术
测绘科学
地理科学
地理信息科学
地球空间信息科学
水文 (海洋 )科学
水文 (海洋 )信息科学
生态环境科学
生态环境信息科学
地质科学
地质信息科学
大气科学
大气信息科学
一般信息科学
系统论 控制论信息论
通讯技术
3S及集成技术
地质信息科学在地球信息科学体系中的位置
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在地球信息科学的分支学科中，地质信息科学、水文信
息科学、海洋信息科学、生态环境信息科学和大气信息
科学为并列关系，其研究对象分别是岩石圈、地表、水
圈、生物圈和大气圈的信息。
地球空间信息科学是一门横断性的分支学科，其研究对
象是地球各层圈的空间位置、拓扑关系、空间结构、空
间形态及其变化的信息。
作为边缘分支学科，地质信息科学理所当然地享受着地
球信息科学和地球科学所积累的一切成果，同时也从地
球空间信息科学、地理信息科学、水文信息科学等分支
学科的发展中得到启示、借鉴和支持。
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3.地质信息科学的发生与发展
地质信息科学的发生和发展, 首先是地质学定量
化和地矿勘查的信息化本身的需要 。
地质信息科学的发生与发展与地质学定量化进程
相伴随, 与资源勘查学, 应用地球物理学, 应用
地球化学, 地球动力学和数学地质学的发展相伴
随, 也与地矿勘查的信息化实践过程相伴随 。
历史的回顾有助于我们认识这一发生发展过程 。
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地质学在由经验上升到理论的无数次飞跃中, 需
要有数学的介入, 需要定量化手段的支持, 也需要
有更多, 更好的探测与分析技术的帮助 。
正是由于从地质体和地质现象的几何学, 物理学
和化学量算, 分析, 到各种地质变量的时空变化规
律统计和矿产储量的计算, 再到重力法, 磁法, 电
法, 地震法, 大地电磁法, 放射性发和遥感等地球
物理探测手段和各种分析化学手段的相继出现, 使
得地质学, 资源勘查学, 地球物理学, 地球化学和
地球动力学不断地向前发展 。
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人们获取地质数据的手段越来越多，类型越来越复杂，
数量也越来越庞大，以至于有了多源、多类、多量、
多维、多时态和多主题特征。
为了从这些数据中获取更全面的有用信息，以便深刻
地了解和认识地质体、地质现象和地质过程，更好地
利用和保护地质资源，人们需要进一步求助于数学方
法和信息技术。
各种物探异常的正、反演理论、方法和技术，各种地
球动力学理论、方法的提出和完善，都是这方面的重
要成果，对地质学定量化和地矿勘查信息化的进程，
都起到了重要的推动作用。
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数学地质学奠定了地质信息科学的方法基础
开创了地质变量的不确定性、数学特征、样本空间特
征和地质变量提取转换方法的研究；
建立了地质数据空间分布理论和地质作用时空序列的
随机过程理论；
给出了地质信息的空间统计法、多元统计法、稳健统
计法、成分数据统计法和统计预测法。
电子计算机及其信息系统的应用，既为数学地质学
提供了必要的工具，也为地质信息科学的技术体系
形成奠定了基础。
数学地质学学科的形成和计算机技术的应用，为
地质信息科学发展进一步创造了条件。
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地质信息技术体系的发展过程
始于 20世纪 60年代初期，最初是物化探数据处理和模
型正、反演的计算机应用；
70年代中期基础地质信息的 RS技术和地质图件编绘的
CAD 技术引进；
80年代初测试数据和描述性数据管理的关系数据库技
术引进，地质过程计算机模拟理论和技术的兴起；
90年代初空间数据管理和空间分析的 GIS技术引进；
最后是 90年代后期野外地质测量的 GPS 技术和 GPS、
RS,GIS集成化概念和技术的引进。
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地球空间信息科学在地质信息科学发展中的作用
所谓地球空间信息科学是一个以系统方式集成所有获
取和管理空间数据方法的学科领域 (ISO,1996),它是
地球信息科学的较为成熟的分支学科 。
地球空间信息科学理论框架的核心是地球空间信息机
理, Geo-Informatics”。
内容涉及地球空间信息的基准, 标准, 结构, 时空变
化, 认知, 不确定性, 解译与反演, 表达与可视化等
基础理论问题；
目的是揭示地球几何形态, 空间分布及变化的规律；
其技术体系由上述, GPS,RS,GIS—— 3S”及其集成化
技术, 计算机技术和网络通讯技术等组成 。
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全球定位系统原文为 Navigation Satellite
Timing and Ranging/Global Positioning
System，或简写为 Global Positioning System。
现通用以缩写 GPS来代替。 GPS是以人造卫星为基
础的无线电导航系统,可为航空、航天、海洋、陆
地等用户提供高精度、实时、全天候、全球性三
维坐标的导航、定位、定时服务。美国的 GPS系统
由 20世纪 73年开始实施，于 90年代初完成。
GPS卫星导航系统,共包括三大部分,GPS卫星
星座 (空间部分 )、地面监控系统 (地面控制部分 )、
GPS信号接收机 (用户设备部分 )。
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卫星由洛克
韦尔国际公
司空间部研
制，重 774
kg，采用铝
蜂窝结构，
主体呈柱形,
直径为 1.5m
为了消除各种误差,通过使用差分 GPS来测量地面点的坐标。差分
GPS是通过使用两个或更多的 GPS接收机来协同工作。将一台 GPS接收机
安置在已知点上,作为基准站,另一台接收机用于空间目标的测量。由
于在已知位置的基点可以确定卫星信号中包含的人为误差和其他某些
误差 (如电离层的影响误差 ),便可大大降低 GPS的定位误差。当然要想
得到精确的结果,基准站位置的精度至关重要。
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露头点位属性数据采集模块界面之一
全开方式的属性数据采集模块
数据项齐备、自适应性强
术语代码标准、共享性突出
可以事先设置表参数，用来提示输入
可以根据
野外实际
随时修改
地质界线
与属性可加载地质草图直接进行野外修编
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地球空间信息科学为地球科学提供空间信息框架, 数
学基础和信息处理技术 。
地矿勘查对象都带有空间特征, 地球空间信息科学从
理论, 方法和技术等方面深刻地影响着地矿勘查工作 。
上述 3S及其集成技术一出现, 便被引进地矿领域 。
但由于地质科学和地质勘查对象及技术的特殊性和复
杂性, 所引进的各种信息技术成果都经过了改造和再
开发, 并与原有的技术融合和集成 —— 多 S集成, 才成
为今天的地质信息科学技术体系 。
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地质信息科学,技术的发展和集成化应用，大大加快了
地矿资源勘查工作信息化的进程。
地质信息科学的发展与地矿资源勘查信息化的关系？
所谓地矿资源勘查工作信息化是指采用信息系统，对传
统的地矿勘查工作主流程进行充分改造，实现全程计算机
辅助化，使数据在各道工序间流转顺畅、充分共享，最大
限度地发挥了信息的作用。
这是一项复杂的系统工程，其中既涉及各种信息技术及
其集成化应用，也涉及方法论和其它问题，要求深化对地
质信息机理基础理论的研究。
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归纳与概括
地矿勘查信息化的需求也是地质信息科学发展的动力。
促进地质信息科学的理论框架、方法论体系和技术体系形
成。
地矿工作信息化工程,又成为地质信息科学发展的用武之
地和检验场所。
地质信息科学的理论框架、方法论体系和技术体系正是通
过地矿工作信息化的实践而逐步发展起来的。
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总之，地质信息科学发生和发展的内部条件，是地
质学定量化和地矿勘查的信息化的需求；
其方法基础、技术基础和实践基础，是数学地质学、
计算机技术和地矿勘查工作信息化过程；
其外部条件是一般信息科学、地球信息科学和地球
空间信息科学的形成与发展；
其中心问题是资源信息系统的建设和应用。
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4.地质信息科学的理论体系与方法论体系
4.1 地质信息科学理论体系的框架
核心是地质信息机理
主要包括地质信息的本质, 运动规律, 传输机制和信
息流的形成机理等 。
理论框架的结构和组成
主要体现在研究对象, 任务和内容等几个方面 。
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地质信息科学的研究对象：岩石圈的地质信息 。
与地质科学以岩石圈 (含地壳 )的物质或能量为研究对象,
有着显著的差别 。
地质信息不同于物质和能量, 而是岩石圈 (含地壳 )的物
质和能量运动状况和运动方式的表征 。
将地质信息作为专门研究对象, 既说明地质科学的成熟,
也说明信息科技已经发展到足以影响地质科学的程度 。
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地质信息科学的任务
主要是通过研究地质信息的本质, 来探索人类对各种
地质信息的获取, 分类, 变换, 传播, 存贮, 管理,
处理, 解译, 表达和利用的一般规律；
用以提高开发, 吸收信息的能力, 进一步增强, 补充
和扩展人类的地质思维功能和智力功能；
更好地利用地质信息和更好地认识地质体, 地质现象
和地质过程, 合理开发, 利用, 保护地质资源和地质
环境 。
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地质信息科学的主要研究内容：
① 地质信息的本质, 特征 (结构, 性质 )和度量 (基
准与标准 )；
② 地质信息的运动规律, 即地质信息在壳幔之间,
水岩之间和地质体之间的传输机制, 物理过程, 增
益与衰减以及信息流的形成机理；
③ 地质信息的产生, 表现, 认知的一般规律及其不
确定性与可预见性；
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地质信息科学的主要研究内容：
④ 地质信息的采集, 分类, 变换, 加工, 整理, 存
储, 管理, 统计, 分析, 处理, 解译, 反演, 正演,
建模, 模拟, 表达和可视化；
⑤ 地质信息传播, 交流与社会化服务的途径, 方法
和技术；
⑥ 利用地质信息进行地质资源管理, 预测, 决策,
开发, 并实现最优化的原理和方法；
⑦ 地质信息市场, 信息商品, 信息产业的特征, 结
构, 功能及其发展机制等等 。
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4.2 地质信息科学的方法论体系
一般信息科学 (Informatics)的方法论体系,包括信息
分析综合法、行为功能模拟法和系统整体优化法等三
个部分 (冯秉铨,1980；钟义信,1988；胡继武,1995)。
这三种方法分别源于信息论、控制论和系统论，既密
切联系又相辅相成，已经成为现代科学方法论的重要
组成部分。
借鉴这一科学方法论体系,地质信息科学在发展过程中，
也初步形成了自己的方法论体系。
地质信息科学的方法论体系除了上述方法外,还增加了
主题信息管理法 (吴冲龙,1998b；吴冲龙等,2002)。
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主题信息管理法
源于地质信息自身的特点和当前高度发展
的信息技术,
是指利用以主题式点源地矿数据库为核心
的信息系统和多 S集成技术，全面改造地矿
勘查工作流程，实现全流程的计算机辅助化，
使数据在各道工序间流转顺畅，为地质信息
分析提供可靠而健全的信息源,
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信息分析综合法
是指通过地质数据的综合分析、处理、反演、
正演，提取健全和有用的信息，并建立相应的地
质模型，从研究对象信息过程的特征和联系上了
解和认识地质体、地质现象、地质过程、地质资
源和地质环境，乃至整个地质系统；
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行为功能模拟法
是指应用各种地质过程模拟系统、地质资源预测评
价系统、开发利用决策支持系统、地质环境综合评
价系统和地质灾害预报预警系统，对各种地质模型
进行解算、模拟、评价、预测和决策分析，揭示地
质系统演化的影响因素及其相互间的控制与反馈控
制关系，进而总结地质系统演化的内在规律，并实
现对地质资源、地质环境和地质灾害的评估。
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系统整体优化法
是指从部分与整体之间、整体与外部环境之间、资
源开发利用与生态环境保护之间、人与自然的协调
发展之间的相互联系中，综合地考察研究对象，进
行最优化决策，将知识转化为可供操作的开发、保
护和治理行为，达到可持续发展的目的。
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5,地质信息科学的技术体系
其技术体系由 地质数据采集, 地质数据管理, 地质数据
处理, 地质图件编绘, 地质过程模拟, 地质资源评价,
地球信息传播 及其 集成化技术 等 8个 部分组成 。
由于 地质信息及其处理本身极端复杂性,至今这个 技术
体系还不完善，集成化程度也比较低。
随着,数字地球” 概念的提出，各国政府和产业部门
把“数字国土”、“数字地调”、“数字勘查”、“数
字矿山”、“数字油田”、“数字煤田” 等构想付诸
实施，地质信息技术有望朝着体系完整的方向发展。
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5.1地质数据的数字化采集技术
数据主要来源：地球物理勘探与遥感, 地球化学勘探,
野外地质勘测, 室内岩矿分析测试和图形编绘 。
由于数据类型繁多, 结构复杂, 地质数据的采集方式
不可能划一 。
目前, 与各种数据源和数据类型相适应的数字化采集
技术得到快速发展, 例如
各种数字化的重力法, 磁法, 电法, 地震法, 大地电磁法等物探技术；
数字化的多光谱, 高光谱, 高分辨率的遥感技术；
数字化测井技术：视电阻率, 自然电位, 放射性, 声波, 产状, 地温等；
数字化的固体矿物成分, 流体包裹成分, 粒度和温压条件的显微镜, 电子显
微镜, 电子探针镜和激光拉曼光谱检测技术等；
数字化的氧化物成分, 元素成分, 同位素特征等化学测试技术；
数字化的素描, 摄影, 录像, 录音等多媒体技术, 等等 。
特别是基于便携机和掌上机的野外地质数据和测绘数据采集系统的研发, 集
成了 RDBS,GIS,RS和 GPS,正在改变着野外数据手工采集的落后面貌 。
与此同时, 数据采集内容的标准化, 代码化和数据模
式的通用性问题也在进一步解 决之中 。
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5.2地质数据的计算机管理技术
长期保存的必要性
由于地质资源勘查的数据资料具有反复使用、长期
使用的价值。
共享的必要性
由于获取时的代价昂贵和对于不同勘查对象、不同
勘查目的和不同勘查阶段的通用性。
这两种必要性的存在使得地矿勘查资料和数据成为
国家的宝贵财富，其数据库通常被放在优先建设的
地位上。
自从 20世纪 80年代以来，我国先后建立起了数千个
各种类型的属性 (关系 )数据库，新世纪以来实施的
,数字国土工程, 则已经建立了近万个空间数据库。
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目前的发展趋势是采用主题数据库 (Subject
Databases)的设计思路与方法：
把以功能处理为核心变成以数据管理为核心；
统一概念模型和数据模型，实行术语、代码标准化；
采用对象 -关系数据库技术,统一存储、管理和应用属
性数据和空间数据；
兼顾地矿行业的当前与未来需求，建立与各种业务主
题相关联的数据库；
研发适合于地矿勘查工作信息化的共用数据平台的支
撑软件，进而建立共用地质数据平台。
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5.3 地质数据的计算机处理技术
地质数据的计算机处理是利用电子计算机的快速运算功能，
来实现各种数学模型的解算，达到压制干扰、突出有用信
息的目的，并且对有用信息进行分析和综合。
其内容包括物探方法模型的正、反演计算、化探及地质编
录数据的统计分析、地质特征的空间分析、矿产储量的计
算与统计、工程岩土力学和水力学计算、钻井 (孔 )设计和
孔斜校正等。此外，还包括大量日常的数据换算。
随着物探数据处理、地球动力学和数学地质学的迅速发展，
以及矿产资源定量预测理论和方法的完善，已经涌现出大
量的应用软件，如地震勘探解释软件 GeoQuest和 Landmark
等。
目前，这些软件开始走向以公用数据平台为依托，按专题
进行技术集成和应用集成的道路，甚而进入地矿勘查主流
程。
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5.4 地质图件的机助编绘技术
应用计算机辅助设计技术来编制地质图件，既能保证质
量，减少编图、制图和修编的工序和时间，还有利于图
形的存贮、保管和使用，保证实现图形数据共享。
国内、外在这方面都进行了许多探讨和研发并取得重要
进展，所涌现出来的 CAD应用软件已经进入了地矿勘查
工作的主流程，其中主要有：钻孔 (井 )综合柱状图、实
测地质剖面图、勘探剖面图、储量计算图、资源预测评
价图、构造纲要图和各种综合地质图。
地矿图件计算机辅助编绘技术的发展方向
一是以公用数据平台支撑软件为依托，提高数据库支持程度；
二是与 GIS技术相结合，提高信息提取、转换和成图的自动化程度；
三是与三维图示技术结合，实现地质数据资料的立体表现；
四是采用参数化方式，并与人工智能方式相结合，提高地矿信息提取、
转换和成图的自动化程度，以及人机交互能力。
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5.5 地质过程计算机模拟技术
地质过程计算机模拟也称为地质过程定量分析, 是计算机
地质应用领域里的一种重要的仿真技术 。
地质体, 地质现象和地质作用都不同程度地存在着 参数信
息不完全, 结构信息不完全, 关系信息不完全 和 演化信息不
完全 的情况 。
对这种不良结构化或半结构化问题进行定量化描述十分困
难, 借助三维动态可视化技术所提供的洞察力, 能 启迪思路,
有助于 直观地感知 和了解地质体, 地质现象和地质过程 。
主要用途：地质工作者可以将概念模型及其相应的方法模
型看作 实验工具, 通过改变各种条件和参数来观察它的反应,
从而 定量地揭示 各种地质事件中影响因素的相互关系, 以及
变化趋势和可能结果 。
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当前发展最为迅猛的领域是石油天然气勘查领域的盆地模
拟, 油气成藏动力学模拟和油藏模拟, 已经进入了资源预
测评价的实际应用阶段 。
其它领域如构造应力场模拟, 盆地地热场模拟, 地下水 动
力学模拟, 构造演化的平衡剖面模拟, 火山喷发作用模拟,
滑坡运动模拟等也取得了很大进展 。
当前地质过程数学模拟的发展方向
一是与地质过程分析结合, 将动力学模拟与拓扑结构模拟, 常规动
力学模拟与系统动力学模拟, 数值模拟与人工智能模拟相结合, 再
造成矿成藏作用所依存三维物质空间, 描述各地质作用之间的控制
和反馈控制关系以及油气和矿质运移聚集的非线性过程；
二是与数据可视化技术相结合, 实现计算可视化, 分析可视化, 过
程可视化, 结果可视化和决策可视化 。
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5.6 地质资源人工智能评价技术
地质学由于学科本身的特点，一直是专家系统应用
研究的活跃领域。许多复杂地质问题的解释和处理，
在很大程度上依赖专家的知识和经验。
专家系统可以充分发挥专家作用，使得一般地质人
员能象专家那样工作，从而提高找矿和勘探效果。
在固体矿产资源评价和油气资源勘探评价方面，已
经涌现出一批有实用价值的软件系统。
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地质领域的专家系统 (ES)的发展方向
与人工神经网络技术 (ANN— Artificial Neural Network)
相结合，以便解决复杂的组合优化、多目标决策问题。
例如，地矿勘查、开发和管理中的技术方法和手段组合优
化决策、最优勘探方案的选择、资源配置与合理利用、勘
查投资结构优化及投资风险评估决策等。
把模糊数学、数理统计、拓扑几何等方法结合到 ANN的学
习规则中去，以便使之具有求解不确定性、模糊性和随机
性问题的能力。
将 ES和 ANN与 GIS及可视化技术结合起来，解决地质矿产资
源预测评价领域中的复杂空间分析问题。
将资源预测评价专家系统置放于共用地矿数据平台之上。
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5.7 地质数据的数字化传输技术
地质数据数字化传输既包括将野外采集的数据向室内数
据处理中心传输, 也包括在室内进行远程数据查询, 交
换和互操作 。
地矿信息数字化传输主要是通过数字通讯网络 (目前主
要是 Internet)来实现的 。
随着国家信息高速公路和通讯网络建设的加速进行, 将
使地矿数据的远程共享和综合应用成为现实 。
着重解决多源异构数据和海量空间数据的传输问题 。
海量的地质空间和属性数据的传播不同于一般的事务管理和商务管理,
需要有专门的技术和国家空间数据基础设施的支持 。
国家空间数据基础设施：空间数据协调, 管理与分发体系和机构, 空
间数据交换网站, 空间数据交换标准以及数字地球空间数据框架 。
各国的信息高速公路计划, 空间数据交换格式标准和协议, 以及各种
大, 中, 小比例尺的基础空间数据库建设, 为开展地质数据的远程传
输, 互操作和充分共享打下了良好基础, 可以充分的利用 。
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5.8 地质信息技术的多 S集成化
为了最大限度地发挥各种信息技术和数据的作用，需要
实现系统集成化，以便使各部分有机地组成一个整体，每
个元素都要服从整体，追求整体最优化；
各个信息处理环节相互衔接，数据在其间流转顺畅，能
够充分共享。系统有了这样的的整体性，即使在系统中每
个元素并非十分完善，通过综合与协调，仍然能使整体系
统达到较完美的程度。
从地质信息技术实现的逻辑结构看，系统集成的内容包
括：技术集成、网络集成、数据集成和应用集成。
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地矿勘查所要管理和处理的既有地表空间数据，还有更
多的地下空间数据和属性数据，不仅应该考虑关系式数据
库 (RDBS)和空间数据库 (PDBS或 GIS)的集成，还要考虑构
建用于数据分析和资源预测、评价、管理和决策的模型库、
方法库、数据仓库与数据银行等。
因此，应当考虑, 多 S(DBS,GIS,RS,GPS,MIS和 ES等
等 )”与集成，使之成为以主题式点源地矿数据库为核心的
综合性技术系统 —— 地矿勘查信息系统。具体的集成技术，
可以借鉴地球空间信息科学领域的, 3S集成, 和, 5S集
成, 。
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根据结构 -功能一致性准则，点源地矿信息系统的
结构可分为内、中、外 3层。
内层为数据管理层
由下部的主题式对象 -关系数据库子系统与上部的数据仓库组成，
用于实现数据组织、存贮、检索、转换、分析、综合、融合、传
输和交叉访问；
外层是技术方法层
包括各种高功能的硬、软件平台和空间分析技术、三维可视化技
术,CAD技术、人工智能技术。
中层是功能应用层
包括数据综合整理、图件编绘和资源预测评价等 3个层次，用于
实现功能处理和决策支持。
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以数据管理为核心的地矿资源勘查信息系统逻辑结构
技术方法层
(空间分析,ES,可视化 ) 综合整理子系统
机助编图子系统
主题数据库子系统
(属性与空间数据 )
预测评价子系统
功能应用层
(右侧 3个子系统 )
数据管理层
(RDBS,SDBS,DWS)
数据采集子系统
(野外和室内系统 )
数据仓库子系统
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综上所述，地质信息科学的发生和发展，是地质学
定量化和地矿勘查信息化自身的需要，也是计算机
应用和地球空间信息科学的促进的结果。
迄今为止，地质信息科学已经具有独特的研究对象、
明确的研究内容、完整的方法论体系和崭新的技术
体系，其理论框架也初步形成，已经奠定了成为一
门独立学科的根基。
然而，就总体而言，其理论体系、方法体系和技术
体系还不够完善，还需要加强研究和实践。
小结
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世界已经进入的信息时代，信息科学业已成为与物质
科学、能量科学并驾齐驱的三大科学领域之一。
自从, 数字地球, 和, 数字中国, 概念提出并付诸
实施以来，一般信息科学、地球信息科学和地球空间
信息科学的发展更为迅速。
为了迎头赶上其前进步伐，提高开发、利用地质信息
的能力，扩展地质思维功能，更深入地认识地质体、
地质现象、地质过程和地质环境，并加以合理开发、
利用和保护，有必要进一步加强地质信息科学的理论
体系、方法体系和技术体系研究和实践。
显然，从事这项研究工作既有着重要理论意义，又有
着重要的现实意义。
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思 考 题
1.信息技术在资源勘查与地学研究中的作用是什么？
2.资源数据管理技术主要体现在那几个方面？
3.从资源数据处理技术的发展现状和趋势中可以得到什
么启示？
4.地质过程数学模拟的本质是什么？如何才能使模拟结
果符合实际？
5.试比较专家系统方法与
人工神经网络方法的差异。
6.为什么说地质统计学与
地理信息系统的结合,可
能促使地质与矿产资源空
间信息的分析和区域评价
技术产生质的飞跃？
资 源 信 息 系 统
第一章 绪论
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目 录
第二节 地矿数据处理与资源预测评价技术2
第一节 地矿勘查数据采集与管理技术31
第三节 地理信息系统 (GIS)技术3
第四节 地质信息科学概述4
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地质资源勘查过程，本质上都是信息的获取、整理、处
理、解释和应用过程。
1,引言
地质数据的来源主要有露头观测、岩芯描述、物理测井、
采样化验、物理 -力学测试、日常生产记录、水文地质调
查、重磁电震等地球物理勘探、遥感、地球化学勘探、
综合研究与编图，以及已有的各种勘查和研究成果。
从野外数据采集到室内数据综合整理、数据管理、数据
处理、现象解释、图件编绘、成果分析、资源预测、评
价，再到成果保存、管理、使用和出版，甚至地矿工作
的管理与决策等，无一不与信息技术紧密相连。
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一门崭新的边缘学科 —— 地质信息科学 (Geological
Information Science),伴随着地质科学定量化和 地矿
勘查信息化的发展，正在逐步形成。
该学科是伴随一般信息科学 (Information Science)、
地球信息科学 (Geo-Information Science)、地球空间
信息科学 (Geomatics) 和地理信息科学 (Geographic
Information Science)的兴起而兴起的。
,资源信息系统, 是该学科的重要组成部分。 为着
帮助同学们理解其学科地位，我们拟对地质信息科学
的整体科学含义、学科地位、发展历程及理论体系、
方法体系、技术体系的组成和发展趋势做一些介绍。
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2.1 地质信息科学的含义
2.地质信息科学含义与学科地位
地质信息科学是一个关于地质信息本质特征及其运动规
律和应用方法的综合性学科领域, 主要研究在应用计算机
和通讯网络技术对地质信息进行获取, 加工, 集成, 存贮,
管理, 提取, 分析, 处理, 模拟, 显示, 传播和应用过程
中所提出的一系列理论, 方法和技术问题 。
它既是地球信息科学的重要组成部分，也是地球信息科
学与地质科学交叉的边缘学科。
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地质信息是包含地壳在内的岩石圈运动状态和存在
方式的表征，是自然过程和人类在地矿勘查、研究、
开发、利用和管理过程中各种状态的客观显示，也
是人和地质资源在相互作用过程中所交换的内容。
什么是地质信息？
它们有时表现为物质形态，有时表现为非物质形态，
既反映了地质运动中的各种差异及规律，又反映了
地质体和地质现象之间的相互联系和相互作用。
地质信息在把地质体和地质现象的性质、特征及其
形成、分布、演化规律转化为人类意识的过程中，
始终起着中介作用。
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可靠且健全的地质信息，可消除人类对自身与地质
资源、环境的协调关系和社会可持续发展问题认识的
不确定性 —— 由人类和自然界所组成的人 -地系统的
有序性增加。
失真且残缺的地质信息，会增加人类对自身与地质
资源、环境的协调关系和社会可持续发展问题认识的
不确定性 —— 由人类和自然界所组成的人 -地系统的
有序性减少。
地质信息的载体是地质数据，而地质数据具有显著
的多源、多类、多维、多量、多时态和多主题特征。
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多源, 多类和多量 —— 丰富的数据源, 必然
带来繁多的数据类型和庞大的数据量 。
从表现形式上看, 地质数据可分为数字型, 文字
型, 日期型和图形型数据；
从数学性质上看, 可分为名义型, 有序型, 间隔
型和比例型数据；
从计算方法上看, 可分为定性数据和定量数据；
从描述内容上看, 可分为属性数据和空间数据；
从存储结构上看, 可分为栅格数据和矢量数据 。
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多维特征 —— 表现在空间结构与多层次交叉上
例如, 一个钻孔的数据：
不仅有孔口坐标 (x,y)和高程 (z),还有钻孔名称,
性质, 钻探目的, 设计深度, 终孔深度, 孔径尺寸,
技术措施, 施工质量, 施工单位, 和施工日期等,
而且有几百乃至几千层岩石,
需要分别进行岩性, 岩相, 结构, 构造, 矿物组成,
古生物特征的描述, 甚至还要采样化验其矿物共生
组合, 元素组成等众多参数 。
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多时态特征 —— 主要表现在两个方面：
① 所有地质体和地质现象都是地质历史进程某一阶
段的产物, 我们所获取得地质数据记载了不同地史
时期的地质作用信息, 而利用这些信息来恢复地质
演化史正是地质学的重要研究内容之一；
② 地矿勘查工作是阶段性递进的, 如找矿勘探分为
普查, 详查, 精查等几个阶段, 随着勘探程度的提
高, 工程密度逐步增加, 所获取的数据不断增多,
不少数据需要更新, 许多图件重新编制 。
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多主题特征 —— 是指其用途的广泛性。
每一种数据既要用于地质体、地质现象和地质作用分
析，又要用于矿体及矿床特征分析、控矿条件及成矿
过程分析、外围及深部含矿性预测，还要用于储量计
算和 地质 -技术 -经济 -环境 条件综合评价，此外，还
必须编制出各种各样的地质图件。
每一个应用主题都涉及大量不同类型的数据，而数据
处理过程非常复杂。此外，庞大的属性数据量，也是
地质数据的重要特征。
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但我们必须取好、管好、用好这些数据，从中获取可
靠且健全的信息，以便正确认识地质体、地质现象、地
质过程、地质资源和地质环境，为合理开发利用服务。
地质数据的多源、多类、多量、多维、多时态和多主
题特征，给采集、存储、管理和应用,甚至整个地矿工
作的信息化带来了巨大困难。
此外，地质资源勘查数据的处理 (包括图件编绘 )极为
复杂，要实现地矿资源勘查工作信息化，必须有地质信
息科学的理论体系和方法论体系作指导，还必须有完善
的技术体系。 资源信息系统是该技术体系的核心。
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2.2地质信息科学在地球信息科学中的位置
地质信息科学是地质科学与信息科学交叉融合的产物 。
地质科学包括：基础地质学, 矿产地质学, 环境地质学, 工程地
质学, 数学地质学, 地球物理学, 地球化学, 资源勘查学等 。
信息科学包括：地球信息科学, 地球空间信息科学及信息系统技
术, 计算机技术及通讯网络技术等 。
它既是一个独立的分支学科，又紧紧地为地质学发展服务，
为地质学定量化和地矿工作信息化服务。地质信息科学可
能是地球信息科学领域中最复杂的一个分支学科。
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地球信息科学
计算机技术
测绘科学
地理科学
地理信息科学
地球空间信息科学
水文 (海洋 )科学
水文 (海洋 )信息科学
生态环境科学
生态环境信息科学
地质科学
地质信息科学
大气科学
大气信息科学
一般信息科学
系统论 控制论信息论
通讯技术
3S及集成技术
地质信息科学在地球信息科学体系中的位置
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在地球信息科学的分支学科中，地质信息科学、水文信
息科学、海洋信息科学、生态环境信息科学和大气信息
科学为并列关系，其研究对象分别是岩石圈、地表、水
圈、生物圈和大气圈的信息。
地球空间信息科学是一门横断性的分支学科，其研究对
象是地球各层圈的空间位置、拓扑关系、空间结构、空
间形态及其变化的信息。
作为边缘分支学科，地质信息科学理所当然地享受着地
球信息科学和地球科学所积累的一切成果，同时也从地
球空间信息科学、地理信息科学、水文信息科学等分支
学科的发展中得到启示、借鉴和支持。
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3.地质信息科学的发生与发展
地质信息科学的发生和发展, 首先是地质学定量
化和地矿勘查的信息化本身的需要 。
地质信息科学的发生与发展与地质学定量化进程
相伴随, 与资源勘查学, 应用地球物理学, 应用
地球化学, 地球动力学和数学地质学的发展相伴
随, 也与地矿勘查的信息化实践过程相伴随 。
历史的回顾有助于我们认识这一发生发展过程 。
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地质学在由经验上升到理论的无数次飞跃中, 需
要有数学的介入, 需要定量化手段的支持, 也需要
有更多, 更好的探测与分析技术的帮助 。
正是由于从地质体和地质现象的几何学, 物理学
和化学量算, 分析, 到各种地质变量的时空变化规
律统计和矿产储量的计算, 再到重力法, 磁法, 电
法, 地震法, 大地电磁法, 放射性发和遥感等地球
物理探测手段和各种分析化学手段的相继出现, 使
得地质学, 资源勘查学, 地球物理学, 地球化学和
地球动力学不断地向前发展 。
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人们获取地质数据的手段越来越多，类型越来越复杂，
数量也越来越庞大，以至于有了多源、多类、多量、
多维、多时态和多主题特征。
为了从这些数据中获取更全面的有用信息，以便深刻
地了解和认识地质体、地质现象和地质过程，更好地
利用和保护地质资源，人们需要进一步求助于数学方
法和信息技术。
各种物探异常的正、反演理论、方法和技术，各种地
球动力学理论、方法的提出和完善，都是这方面的重
要成果，对地质学定量化和地矿勘查信息化的进程，
都起到了重要的推动作用。
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数学地质学奠定了地质信息科学的方法基础
开创了地质变量的不确定性、数学特征、样本空间特
征和地质变量提取转换方法的研究；
建立了地质数据空间分布理论和地质作用时空序列的
随机过程理论；
给出了地质信息的空间统计法、多元统计法、稳健统
计法、成分数据统计法和统计预测法。
电子计算机及其信息系统的应用，既为数学地质学
提供了必要的工具，也为地质信息科学的技术体系
形成奠定了基础。
数学地质学学科的形成和计算机技术的应用，为
地质信息科学发展进一步创造了条件。
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地质信息技术体系的发展过程
始于 20世纪 60年代初期，最初是物化探数据处理和模
型正、反演的计算机应用；
70年代中期基础地质信息的 RS技术和地质图件编绘的
CAD 技术引进；
80年代初测试数据和描述性数据管理的关系数据库技
术引进，地质过程计算机模拟理论和技术的兴起；
90年代初空间数据管理和空间分析的 GIS技术引进；
最后是 90年代后期野外地质测量的 GPS 技术和 GPS、
RS,GIS集成化概念和技术的引进。
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地球空间信息科学在地质信息科学发展中的作用
所谓地球空间信息科学是一个以系统方式集成所有获
取和管理空间数据方法的学科领域 (ISO,1996),它是
地球信息科学的较为成熟的分支学科 。
地球空间信息科学理论框架的核心是地球空间信息机
理, Geo-Informatics”。
内容涉及地球空间信息的基准, 标准, 结构, 时空变
化, 认知, 不确定性, 解译与反演, 表达与可视化等
基础理论问题；
目的是揭示地球几何形态, 空间分布及变化的规律；
其技术体系由上述, GPS,RS,GIS—— 3S”及其集成化
技术, 计算机技术和网络通讯技术等组成 。
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全球定位系统原文为 Navigation Satellite
Timing and Ranging/Global Positioning
System，或简写为 Global Positioning System。
现通用以缩写 GPS来代替。 GPS是以人造卫星为基
础的无线电导航系统,可为航空、航天、海洋、陆
地等用户提供高精度、实时、全天候、全球性三
维坐标的导航、定位、定时服务。美国的 GPS系统
由 20世纪 73年开始实施，于 90年代初完成。
GPS卫星导航系统,共包括三大部分,GPS卫星
星座 (空间部分 )、地面监控系统 (地面控制部分 )、
GPS信号接收机 (用户设备部分 )。
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卫星由洛克
韦尔国际公
司空间部研
制，重 774
kg，采用铝
蜂窝结构，
主体呈柱形,
直径为 1.5m
为了消除各种误差,通过使用差分 GPS来测量地面点的坐标。差分
GPS是通过使用两个或更多的 GPS接收机来协同工作。将一台 GPS接收机
安置在已知点上,作为基准站,另一台接收机用于空间目标的测量。由
于在已知位置的基点可以确定卫星信号中包含的人为误差和其他某些
误差 (如电离层的影响误差 ),便可大大降低 GPS的定位误差。当然要想
得到精确的结果,基准站位置的精度至关重要。
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露头点位属性数据采集模块界面之一
全开方式的属性数据采集模块
数据项齐备、自适应性强
术语代码标准、共享性突出
可以事先设置表参数，用来提示输入
可以根据
野外实际
随时修改
地质界线
与属性可加载地质草图直接进行野外修编
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地球空间信息科学为地球科学提供空间信息框架, 数
学基础和信息处理技术 。
地矿勘查对象都带有空间特征, 地球空间信息科学从
理论, 方法和技术等方面深刻地影响着地矿勘查工作 。
上述 3S及其集成技术一出现, 便被引进地矿领域 。
但由于地质科学和地质勘查对象及技术的特殊性和复
杂性, 所引进的各种信息技术成果都经过了改造和再
开发, 并与原有的技术融合和集成 —— 多 S集成, 才成
为今天的地质信息科学技术体系 。
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地质信息科学,技术的发展和集成化应用，大大加快了
地矿资源勘查工作信息化的进程。
地质信息科学的发展与地矿资源勘查信息化的关系？
所谓地矿资源勘查工作信息化是指采用信息系统，对传
统的地矿勘查工作主流程进行充分改造，实现全程计算机
辅助化，使数据在各道工序间流转顺畅、充分共享，最大
限度地发挥了信息的作用。
这是一项复杂的系统工程，其中既涉及各种信息技术及
其集成化应用，也涉及方法论和其它问题，要求深化对地
质信息机理基础理论的研究。
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归纳与概括
地矿勘查信息化的需求也是地质信息科学发展的动力。
促进地质信息科学的理论框架、方法论体系和技术体系形
成。
地矿工作信息化工程,又成为地质信息科学发展的用武之
地和检验场所。
地质信息科学的理论框架、方法论体系和技术体系正是通
过地矿工作信息化的实践而逐步发展起来的。
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总之，地质信息科学发生和发展的内部条件，是地
质学定量化和地矿勘查的信息化的需求；
其方法基础、技术基础和实践基础，是数学地质学、
计算机技术和地矿勘查工作信息化过程；
其外部条件是一般信息科学、地球信息科学和地球
空间信息科学的形成与发展；
其中心问题是资源信息系统的建设和应用。
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4.地质信息科学的理论体系与方法论体系
4.1 地质信息科学理论体系的框架
核心是地质信息机理
主要包括地质信息的本质, 运动规律, 传输机制和信
息流的形成机理等 。
理论框架的结构和组成
主要体现在研究对象, 任务和内容等几个方面 。
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地质信息科学的研究对象：岩石圈的地质信息 。
与地质科学以岩石圈 (含地壳 )的物质或能量为研究对象,
有着显著的差别 。
地质信息不同于物质和能量, 而是岩石圈 (含地壳 )的物
质和能量运动状况和运动方式的表征 。
将地质信息作为专门研究对象, 既说明地质科学的成熟,
也说明信息科技已经发展到足以影响地质科学的程度 。
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地质信息科学的任务
主要是通过研究地质信息的本质, 来探索人类对各种
地质信息的获取, 分类, 变换, 传播, 存贮, 管理,
处理, 解译, 表达和利用的一般规律；
用以提高开发, 吸收信息的能力, 进一步增强, 补充
和扩展人类的地质思维功能和智力功能；
更好地利用地质信息和更好地认识地质体, 地质现象
和地质过程, 合理开发, 利用, 保护地质资源和地质
环境 。
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地质信息科学的主要研究内容：
① 地质信息的本质, 特征 (结构, 性质 )和度量 (基
准与标准 )；
② 地质信息的运动规律, 即地质信息在壳幔之间,
水岩之间和地质体之间的传输机制, 物理过程, 增
益与衰减以及信息流的形成机理；
③ 地质信息的产生, 表现, 认知的一般规律及其不
确定性与可预见性；
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地质信息科学的主要研究内容：
④ 地质信息的采集, 分类, 变换, 加工, 整理, 存
储, 管理, 统计, 分析, 处理, 解译, 反演, 正演,
建模, 模拟, 表达和可视化；
⑤ 地质信息传播, 交流与社会化服务的途径, 方法
和技术；
⑥ 利用地质信息进行地质资源管理, 预测, 决策,
开发, 并实现最优化的原理和方法；
⑦ 地质信息市场, 信息商品, 信息产业的特征, 结
构, 功能及其发展机制等等 。
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4.2 地质信息科学的方法论体系
一般信息科学 (Informatics)的方法论体系,包括信息
分析综合法、行为功能模拟法和系统整体优化法等三
个部分 (冯秉铨,1980；钟义信,1988；胡继武,1995)。
这三种方法分别源于信息论、控制论和系统论，既密
切联系又相辅相成，已经成为现代科学方法论的重要
组成部分。
借鉴这一科学方法论体系,地质信息科学在发展过程中，
也初步形成了自己的方法论体系。
地质信息科学的方法论体系除了上述方法外,还增加了
主题信息管理法 (吴冲龙,1998b；吴冲龙等,2002)。
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主题信息管理法
源于地质信息自身的特点和当前高度发展
的信息技术,
是指利用以主题式点源地矿数据库为核心
的信息系统和多 S集成技术，全面改造地矿
勘查工作流程，实现全流程的计算机辅助化，
使数据在各道工序间流转顺畅，为地质信息
分析提供可靠而健全的信息源,
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信息分析综合法
是指通过地质数据的综合分析、处理、反演、
正演，提取健全和有用的信息，并建立相应的地
质模型，从研究对象信息过程的特征和联系上了
解和认识地质体、地质现象、地质过程、地质资
源和地质环境，乃至整个地质系统；
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行为功能模拟法
是指应用各种地质过程模拟系统、地质资源预测评
价系统、开发利用决策支持系统、地质环境综合评
价系统和地质灾害预报预警系统，对各种地质模型
进行解算、模拟、评价、预测和决策分析，揭示地
质系统演化的影响因素及其相互间的控制与反馈控
制关系，进而总结地质系统演化的内在规律，并实
现对地质资源、地质环境和地质灾害的评估。
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系统整体优化法
是指从部分与整体之间、整体与外部环境之间、资
源开发利用与生态环境保护之间、人与自然的协调
发展之间的相互联系中，综合地考察研究对象，进
行最优化决策，将知识转化为可供操作的开发、保
护和治理行为，达到可持续发展的目的。
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5,地质信息科学的技术体系
其技术体系由 地质数据采集, 地质数据管理, 地质数据
处理, 地质图件编绘, 地质过程模拟, 地质资源评价,
地球信息传播 及其 集成化技术 等 8个 部分组成 。
由于 地质信息及其处理本身极端复杂性,至今这个 技术
体系还不完善，集成化程度也比较低。
随着,数字地球” 概念的提出，各国政府和产业部门
把“数字国土”、“数字地调”、“数字勘查”、“数
字矿山”、“数字油田”、“数字煤田” 等构想付诸
实施，地质信息技术有望朝着体系完整的方向发展。
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5.1地质数据的数字化采集技术
数据主要来源：地球物理勘探与遥感, 地球化学勘探,
野外地质勘测, 室内岩矿分析测试和图形编绘 。
由于数据类型繁多, 结构复杂, 地质数据的采集方式
不可能划一 。
目前, 与各种数据源和数据类型相适应的数字化采集
技术得到快速发展, 例如
各种数字化的重力法, 磁法, 电法, 地震法, 大地电磁法等物探技术；
数字化的多光谱, 高光谱, 高分辨率的遥感技术；
数字化测井技术：视电阻率, 自然电位, 放射性, 声波, 产状, 地温等；
数字化的固体矿物成分, 流体包裹成分, 粒度和温压条件的显微镜, 电子显
微镜, 电子探针镜和激光拉曼光谱检测技术等；
数字化的氧化物成分, 元素成分, 同位素特征等化学测试技术；
数字化的素描, 摄影, 录像, 录音等多媒体技术, 等等 。
特别是基于便携机和掌上机的野外地质数据和测绘数据采集系统的研发, 集
成了 RDBS,GIS,RS和 GPS,正在改变着野外数据手工采集的落后面貌 。
与此同时, 数据采集内容的标准化, 代码化和数据模
式的通用性问题也在进一步解 决之中 。
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5.2地质数据的计算机管理技术
长期保存的必要性
由于地质资源勘查的数据资料具有反复使用、长期
使用的价值。
共享的必要性
由于获取时的代价昂贵和对于不同勘查对象、不同
勘查目的和不同勘查阶段的通用性。
这两种必要性的存在使得地矿勘查资料和数据成为
国家的宝贵财富，其数据库通常被放在优先建设的
地位上。
自从 20世纪 80年代以来，我国先后建立起了数千个
各种类型的属性 (关系 )数据库，新世纪以来实施的
,数字国土工程, 则已经建立了近万个空间数据库。
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目前的发展趋势是采用主题数据库 (Subject
Databases)的设计思路与方法：
把以功能处理为核心变成以数据管理为核心；
统一概念模型和数据模型，实行术语、代码标准化；
采用对象 -关系数据库技术,统一存储、管理和应用属
性数据和空间数据；
兼顾地矿行业的当前与未来需求，建立与各种业务主
题相关联的数据库；
研发适合于地矿勘查工作信息化的共用数据平台的支
撑软件，进而建立共用地质数据平台。
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5.3 地质数据的计算机处理技术
地质数据的计算机处理是利用电子计算机的快速运算功能，
来实现各种数学模型的解算，达到压制干扰、突出有用信
息的目的，并且对有用信息进行分析和综合。
其内容包括物探方法模型的正、反演计算、化探及地质编
录数据的统计分析、地质特征的空间分析、矿产储量的计
算与统计、工程岩土力学和水力学计算、钻井 (孔 )设计和
孔斜校正等。此外，还包括大量日常的数据换算。
随着物探数据处理、地球动力学和数学地质学的迅速发展，
以及矿产资源定量预测理论和方法的完善，已经涌现出大
量的应用软件，如地震勘探解释软件 GeoQuest和 Landmark
等。
目前，这些软件开始走向以公用数据平台为依托，按专题
进行技术集成和应用集成的道路，甚而进入地矿勘查主流
程。
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5.4 地质图件的机助编绘技术
应用计算机辅助设计技术来编制地质图件，既能保证质
量，减少编图、制图和修编的工序和时间，还有利于图
形的存贮、保管和使用，保证实现图形数据共享。
国内、外在这方面都进行了许多探讨和研发并取得重要
进展，所涌现出来的 CAD应用软件已经进入了地矿勘查
工作的主流程，其中主要有：钻孔 (井 )综合柱状图、实
测地质剖面图、勘探剖面图、储量计算图、资源预测评
价图、构造纲要图和各种综合地质图。
地矿图件计算机辅助编绘技术的发展方向
一是以公用数据平台支撑软件为依托，提高数据库支持程度；
二是与 GIS技术相结合，提高信息提取、转换和成图的自动化程度；
三是与三维图示技术结合，实现地质数据资料的立体表现；
四是采用参数化方式，并与人工智能方式相结合，提高地矿信息提取、
转换和成图的自动化程度，以及人机交互能力。
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5.5 地质过程计算机模拟技术
地质过程计算机模拟也称为地质过程定量分析, 是计算机
地质应用领域里的一种重要的仿真技术 。
地质体, 地质现象和地质作用都不同程度地存在着 参数信
息不完全, 结构信息不完全, 关系信息不完全 和 演化信息不
完全 的情况 。
对这种不良结构化或半结构化问题进行定量化描述十分困
难, 借助三维动态可视化技术所提供的洞察力, 能 启迪思路,
有助于 直观地感知 和了解地质体, 地质现象和地质过程 。
主要用途：地质工作者可以将概念模型及其相应的方法模
型看作 实验工具, 通过改变各种条件和参数来观察它的反应,
从而 定量地揭示 各种地质事件中影响因素的相互关系, 以及
变化趋势和可能结果 。
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当前发展最为迅猛的领域是石油天然气勘查领域的盆地模
拟, 油气成藏动力学模拟和油藏模拟, 已经进入了资源预
测评价的实际应用阶段 。
其它领域如构造应力场模拟, 盆地地热场模拟, 地下水 动
力学模拟, 构造演化的平衡剖面模拟, 火山喷发作用模拟,
滑坡运动模拟等也取得了很大进展 。
当前地质过程数学模拟的发展方向
一是与地质过程分析结合, 将动力学模拟与拓扑结构模拟, 常规动
力学模拟与系统动力学模拟, 数值模拟与人工智能模拟相结合, 再
造成矿成藏作用所依存三维物质空间, 描述各地质作用之间的控制
和反馈控制关系以及油气和矿质运移聚集的非线性过程；
二是与数据可视化技术相结合, 实现计算可视化, 分析可视化, 过
程可视化, 结果可视化和决策可视化 。
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5.6 地质资源人工智能评价技术
地质学由于学科本身的特点，一直是专家系统应用
研究的活跃领域。许多复杂地质问题的解释和处理，
在很大程度上依赖专家的知识和经验。
专家系统可以充分发挥专家作用，使得一般地质人
员能象专家那样工作，从而提高找矿和勘探效果。
在固体矿产资源评价和油气资源勘探评价方面，已
经涌现出一批有实用价值的软件系统。
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地质领域的专家系统 (ES)的发展方向
与人工神经网络技术 (ANN— Artificial Neural Network)
相结合，以便解决复杂的组合优化、多目标决策问题。
例如，地矿勘查、开发和管理中的技术方法和手段组合优
化决策、最优勘探方案的选择、资源配置与合理利用、勘
查投资结构优化及投资风险评估决策等。
把模糊数学、数理统计、拓扑几何等方法结合到 ANN的学
习规则中去，以便使之具有求解不确定性、模糊性和随机
性问题的能力。
将 ES和 ANN与 GIS及可视化技术结合起来，解决地质矿产资
源预测评价领域中的复杂空间分析问题。
将资源预测评价专家系统置放于共用地矿数据平台之上。
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5.7 地质数据的数字化传输技术
地质数据数字化传输既包括将野外采集的数据向室内数
据处理中心传输, 也包括在室内进行远程数据查询, 交
换和互操作 。
地矿信息数字化传输主要是通过数字通讯网络 (目前主
要是 Internet)来实现的 。
随着国家信息高速公路和通讯网络建设的加速进行, 将
使地矿数据的远程共享和综合应用成为现实 。
着重解决多源异构数据和海量空间数据的传输问题 。
海量的地质空间和属性数据的传播不同于一般的事务管理和商务管理,
需要有专门的技术和国家空间数据基础设施的支持 。
国家空间数据基础设施：空间数据协调, 管理与分发体系和机构, 空
间数据交换网站, 空间数据交换标准以及数字地球空间数据框架 。
各国的信息高速公路计划, 空间数据交换格式标准和协议, 以及各种
大, 中, 小比例尺的基础空间数据库建设, 为开展地质数据的远程传
输, 互操作和充分共享打下了良好基础, 可以充分的利用 。
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5.8 地质信息技术的多 S集成化
为了最大限度地发挥各种信息技术和数据的作用，需要
实现系统集成化，以便使各部分有机地组成一个整体，每
个元素都要服从整体，追求整体最优化；
各个信息处理环节相互衔接，数据在其间流转顺畅，能
够充分共享。系统有了这样的的整体性，即使在系统中每
个元素并非十分完善，通过综合与协调，仍然能使整体系
统达到较完美的程度。
从地质信息技术实现的逻辑结构看，系统集成的内容包
括：技术集成、网络集成、数据集成和应用集成。
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地矿勘查所要管理和处理的既有地表空间数据，还有更
多的地下空间数据和属性数据，不仅应该考虑关系式数据
库 (RDBS)和空间数据库 (PDBS或 GIS)的集成，还要考虑构
建用于数据分析和资源预测、评价、管理和决策的模型库、
方法库、数据仓库与数据银行等。
因此，应当考虑, 多 S(DBS,GIS,RS,GPS,MIS和 ES等
等 )”与集成，使之成为以主题式点源地矿数据库为核心的
综合性技术系统 —— 地矿勘查信息系统。具体的集成技术，
可以借鉴地球空间信息科学领域的, 3S集成, 和, 5S集
成, 。
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根据结构 -功能一致性准则，点源地矿信息系统的
结构可分为内、中、外 3层。
内层为数据管理层
由下部的主题式对象 -关系数据库子系统与上部的数据仓库组成，
用于实现数据组织、存贮、检索、转换、分析、综合、融合、传
输和交叉访问；
外层是技术方法层
包括各种高功能的硬、软件平台和空间分析技术、三维可视化技
术,CAD技术、人工智能技术。
中层是功能应用层
包括数据综合整理、图件编绘和资源预测评价等 3个层次，用于
实现功能处理和决策支持。
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以数据管理为核心的地矿资源勘查信息系统逻辑结构
技术方法层
(空间分析,ES,可视化 ) 综合整理子系统
机助编图子系统
主题数据库子系统
(属性与空间数据 )
预测评价子系统
功能应用层
(右侧 3个子系统 )
数据管理层
(RDBS,SDBS,DWS)
数据采集子系统
(野外和室内系统 )
数据仓库子系统
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综上所述，地质信息科学的发生和发展，是地质学
定量化和地矿勘查信息化自身的需要，也是计算机
应用和地球空间信息科学的促进的结果。
迄今为止，地质信息科学已经具有独特的研究对象、
明确的研究内容、完整的方法论体系和崭新的技术
体系，其理论框架也初步形成，已经奠定了成为一
门独立学科的根基。
然而，就总体而言，其理论体系、方法体系和技术
体系还不够完善，还需要加强研究和实践。
小结
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世界已经进入的信息时代，信息科学业已成为与物质
科学、能量科学并驾齐驱的三大科学领域之一。
自从, 数字地球, 和, 数字中国, 概念提出并付诸
实施以来，一般信息科学、地球信息科学和地球空间
信息科学的发展更为迅速。
为了迎头赶上其前进步伐，提高开发、利用地质信息
的能力，扩展地质思维功能，更深入地认识地质体、
地质现象、地质过程和地质环境，并加以合理开发、
利用和保护，有必要进一步加强地质信息科学的理论
体系、方法体系和技术体系研究和实践。
显然，从事这项研究工作既有着重要理论意义，又有
着重要的现实意义。
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思 考 题
1.信息技术在资源勘查与地学研究中的作用是什么？
2.资源数据管理技术主要体现在那几个方面？
3.从资源数据处理技术的发展现状和趋势中可以得到什
么启示？
4.地质过程数学模拟的本质是什么？如何才能使模拟结
果符合实际？
5.试比较专家系统方法与
人工神经网络方法的差异。
6.为什么说地质统计学与
地理信息系统的结合,可
能促使地质与矿产资源空
间信息的分析和区域评价
技术产生质的飞跃？
