大数据是新一轮信息技术革命与经济社会发展融合的产物。在全球信息化快速发展的背景下，大数据与云计算、物联网、人工智能等新技术相结合，已经上升为国家战略，处于国家基础性战略资源的重要地位。

作为继物联网、云计算、移动互联网等一系列智能化技术后的又一次创新，区块链集成了分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术，创造了数据和信息流通在互联网时代的新型应用模式。地质大数据具有多元化、海量、异构的特点，且极具价值。加强地质大数据知识产权保护，促进地质大数据深度挖掘和广泛应用，是地质工作的重中之重。目前以水印技术、数据出版、数据加密与跟踪技术为核心的地质大数据产权保护体系正在逐步构建，如何结合新兴区块链技术，快速推进与完善数据共享与产权保护体系建设是个值得探究的重要问题。

区块链技术的优势

区块链（BlockChain）本质上是一种链式数据结构。区块链技术是一种集体维护一个可靠数据库的技术方案。区块链包括三个基本要素，即：区块（Block，记录一段时间内发生的交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识）、链（Chain，由一个个区块按照发生顺序串联而成，是整个状态变化的日志记录）和交易（Transaction，一次操作，导致账本状态的一次改变）。随着应用场景的不断丰富，区块链逐步发展为一种去中心化基础架构与分布式计算方式，其利用加密的链式区块结构来验证与存储数据、分布式节点共识算法生成与更新数据，同时支持自动化脚本代码来编程与操作数据。

与传统中心集成化管理的网络相比较，区块链拥有明显的优势。

区块链智能合约运行机理

从技术原理上来看，区块链是一项全新的“分布式记账系统”，是分布式数据存储、点对点传输等技术的集成体，具备去中心化、时序性、不可篡改、可编程性等特征，因此造就了其成本低廉、安全性高、透明性强、扩展性大等诸多优势。

大数据时代的到来为地质信息化建设提供了良好的发展机遇，但真正落实到数据的共享利用与产权保护等方面，仍存在种种技术壁垒和思维瓶颈。

目前，阻碍地质大数据使用的首要问题还是数据共享，它的核心是观念问题。由于地质数据的专业性、复杂性和高知识密度等特点，一些地质数据及产品（地质图等）生产者、开发者或产权所有者担心自己的成果共享后权益得不到保障，不愿意将相关数据及成果进行共享，导致数据保存在书架、库房或计算机硬盘上，未能共享出来发挥数据最大价值，数据产权拥有者也不能获得应有利益和权益。

在互联网中，利用区块链技术可以将数据及产品等按虚拟数字资产等方式进行加密传输，数据和产品一经产权拥有者发布后，通过互联网传播，采用分布式记账系统，永久宣布数据产权者的产权，并可以按需进行交易，数据使用者使用记录等也将详细记录，充分保护了产权拥有者知识产权，可以有效打消产权拥有者顾虑，解决数据共享中“不愿共享”的理念问题。

区块链在地质大数据知识产权保护中的应用探讨

地质大数据应用所涉及的过程一般为数据获取、数据存储、数据更新、产品的专利或产权认证、交易等。从本质上讲，可将地质数据当作一种无形资产，利用区块链对数字货币、资产交易与管理、数据存储与验证方面的核心技术，实现对地质信息资源的存储、确权、授权和实时监控。

1. 地质大数据的区块链架构探索

基于区块链的应用模式，结合地质大数据应用的参与主体多元化、多层级的特点，可构建公共链、联盟链、私有链融合共生的地质数据共享区块链架构。其中，公共链针对地质调查中公共开放的数据资源，应用主体为社会公众、各类企业和科研人员；联盟链针对以单位形式参与地质数据共享的组织机构，如地调机构、科研院所、高校等，共享数据涉及核心地质数据资源、自主研发的软件和技术等；私有链针对机构内部对涉密数据的交换共享目的。

基于此架构模式，可在地质数据公共链、联盟链及私有链内部构建去中心化、可信任的共享交换环境，同时引入数据交互审计节点，便于不同链网之间交互信息、自动互转，形成跨链模式的资源信息共享。

这种混合型架构模式是一种目前理论上可行的大数据区块链框架，可构建地质大数据去中心化、可信任的共享交换环境，为地质数据信息的共享、交换与相应的产权保护提供实现基础。

2. 区块链在地质知识产权保护中的应用探讨

由于区块链的共识机制重构了信任体系，消除了对中间机构的信任风险，运转过程算法化、智能化，区块链在地质知识产权保护中具备实施的技术可行性。地质知识产权保护大致可分为产权确权、产权交易两个方面，以地质图为例，区块链在其具体的确权与交易的应用场景描述如下。

（1）地质数据产权确权

由于区块链技术能够在每一次数据记录中加盖时间戳，且因其去中心化、去信任化等特征，保障了数据记录不易被篡改，整个区块链系统的可靠性高，因此区块链技术能够在地质数据知识产权确权和保护中发挥作用。

（2）地质数据产权交易

产权交易技术基础是区块链的智能合约技术。该技术在区块链可编程性基础上设计，核心是存储于区块链上的一组编码，它规定了产权交易的预定义状态、转换规则、触发合约的条件、特定情景下的应用措施、违约条件及违约责任等。

智能合约无需第三方介入执行，其编码程序类似于普通计算机程序的“if x then y”语句构成，即当条件x发生时，智能合约自动执行程序，产生y的结果，无需第三方的监督执行。

以一幅地质图为例，某智能合约规定“在某个时间点前，此地质图的购买者甲支付一定金额数字货币给地质图所有者乙，则甲能获取乙的这幅地质图”，那么单位甲于规定时间内支付足够额度的数字货币时，就能自动获取乙的这幅地质图的公钥和网络地址，从而使用这幅地质图。

由此可见，智能合约最显著的特征为其自动执行性。另外，因合约无需仲裁机构督促执行，不会因为合约双方对条款有的不同理解而造成麻烦，也排除了跨境产权交易中法律、语言、政治经济政策差异所产生的影响，可促进知识产权交易低成本的同时更加便捷、高效、准确地执行。

其他行业的应用案例

区块链技术的研究与应用近年来呈现了爆发式增长的态势，已延伸到金融科技、数字资产交易、物联网应用、供应链管理、知识产权保护等多个领域，引起了政府部门、金融机构、科技企业和资本市场的广泛关注。

1. 金融领域

区块链在金融领域的应用场景主要有数字货币转账、支付、借贷；跨境支付与结算；证券发行与交易；供应链或贸易金融等。分布式账本技术保证了数字货币支付流通的安全可靠、公开透明；交易结算的自动化和瞬时效果。目前的主要应用案例有： Circle点对点消费金融网络和BTCjam比特币借贷平台；Ripple公司的区块链跨境支付与外汇结算系统；招商银行的区块链跨境直联清算业务系统；提供投票、交易、众筹等各种定制性开发功能的以太坊（Ethereum）智能合约平台。

2. 数字资产管理领域

区块链提供不可逆转、安全和有时间戳的记录，可以登记、清除、控制和跟踪数字知识资产，并通过智能合约建立和执行数字知识资产协议来提供使用证据、许可证、独家分销网络和传输付款记录。目前，在数字资产管理方面，逐渐浮现出众多利用区块链技术进行数字知识资产管理的平台和公司，例如原本公司的Primas版本保护平台，中国电信天翼创投的微位科技所创造的数字身份认证平台，通付盾公司的区块链身份认证识别体系，美国Binded公司的艺术作品版权登记平台、Monegraph数字知识资产登记系统等。

3. 物流供应链领域

区块链技术可保证物流中商品防伪认证、智能化供应链管理、合同认证加密、物流货运全程跟踪，提供全方位、高效、精准的物流管理服务。未来的智慧物流全过程，包含原材料供应链、生产供应链、运输供应链、销售供应链、金融平台都会受到区块链技术浪潮的推动。

此外，区块链在医疗卫生方面的应用主要体现在医疗电子病历管理、医疗耗材、药品供应链管理和医疗数据隐私保护；在电子政务方面的应用主要为土地确权登记、市民身份认证、政府信息共享传播与民众无记名投票等。

展 望

基于地质大数据应用现状，结合地质调查“十三五”信息规划目标任务和世界一流地质调查局对信息化建设要求，针对区块链技术在地质调查中应用需求，提出以下建议与思考。

1. 提高战略认知，加强顶层设计

面对区块链技术带来的网络技术变革，我们应提前布局，早做规划。在地质大数据共享层面，系统解决“不愿共享”（理念）、“不能共享”（保密）和“不会共享”（技术）的“三不”问题，建立包括区块链技术、水印技术、数据跟踪与加密技术、数据出版技术等的地质大数据知识产权保护技术体系，解决地质大数据不愿共享问题；积极接受保密部门指导，按涉密数据管理要求和地质数据共享管理相关办法，认真做好数据分级分类工作，确保“涉密数据不上网，上网数据不涉密”，解决数据不能共享问题；积极研发地质大数据共享技术，持续推进国家地质大数据共享服务平台——地质云建设，加大相关培训，解决地质大数据不会共享问题。同时，在离线数据使用方面，从制度上加强地质大数据知识产权保护，合理利用法律及相关政策对数据滥用、产权侵犯等行为进行管理与惩戒，促进数据在风险可控原则下最大程度的开放。

2. 积极开展区块链技术研究与应用示范

目前，大数据已上升为各国基础战略资源与核心创新要素，区块链等新兴技术研究和应用逐渐从金融领域扩展到其他行业，证明该技术具有一定的适用性。我们应认真学习新技术，了解其优势与不足，结合地质大数据特点及地质信息化具体应用需求，紧紧抓住互联网中地质大数据知识产权保护需求，加强区块链技术研究与探索，不断挖掘区块链与地质大数据管理的契合点，突破瓶颈，促进区块链等新技术与地质信息化应用结合，开创网络环境中地质数据知识产权保护新模式。

3. 做好风险评估，确保利弊了然于胸

新兴技术是把双刃剑，区块链技术的去中心化、自主性和自治性在带来便捷的同时，也存在着种种潜在风险与未知挑战。应深入探索相关技术，做到综合完善的研判分析，重点针对结构化数据与非结构化数据的不同应用场景做出具体的区块链技术应用研究，综合评估区块链技术对在线/离线地质数据的应用风险。针对地质调查领域的专业性与特殊性，整合区块链技术的优缺点。培养忧患意识和底线思维，真正将信息化技术运用起来，为地质调查工作创造价值。面对信息化浪潮，只有不盲目跟从，结合地质调查实际需求深入思考谋划，针对地质信息化建设中主要矛盾和薄弱环节，补短板、强弱项，真正将新兴技术为我所用，以务实高效的工作推动高质量服务，才能拨云见日，长远发展。

2018年11月21至22日，自然资源部中国地质调查局地质环境监测院会同广东省地质环境监测总站在广州市组织召开了矿山地质环境监测机制研讨会。

会上，广东省地质环境监测总站介绍了广东省矿山地质环境保护工作总体成效。河南省地质环境监测院和湖北省地质局冶金地质勘探大队交流了河南焦作煤矿、湖北大冶铜铁矿地质环境监测示范成果和经验。四川、重庆、陕西、山西、广东等省(市）地质环境监测总站（院）应邀介绍了金属、页岩气、煤层气、煤炭、稀土等矿山地质环境监测试点工作进展和成果。环境监测院总结了全国矿山地质环境监测试点示范工作总体情况，讲解了矿山地质环境监测方案编制注意事项，阐述了下一步矿山地质环境监测工作思路。

会议还邀请相关专业技术人员介绍了微变形地基合成孔径雷达和GNSS变形监测系统的工作原理、仪器性能和应用案例，演示了全国矿山地质环境监测系统。

与会人员一致认为，本次研讨会进一步明确了今后的工作思路和方向，提高了业务水平，完善了矿山地质环境监测工作机制，推进了全国矿山地质环境监测体系建设，提升了支撑服务能力。

来自全国15个省（区、市）20家单位共50余名同志参加。

自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所长期从事高温地热钻探技术研究，有效破解了高温钻探技术难题，研发了永磁直驱顶驱钻机、全金属涡轮钻具、孕镶金刚石钻头、高温钻井液、钻井液处理系统等多项技术成果，初步形成了高温钻探装备、技术体系，相关技术在西藏羊八井、羊应乡、雄安新区、青海共和干热岩工程、惠热I井干热岩钻探等高温地热（干热岩）钻探工程中广泛应用，有效的促进了新型清洁能源钻探调查进展。

1. 高温硬岩复合钻进技术

为提高高温地热（干热岩）钻进效率，探矿工程所针对高温硬岩钻探特点研制了耐高温高转速全金属涡轮钻具和高温硬岩孕镶金刚石钻头，可满足300℃高温钻探需要，具有耐高温、高转速、长寿命等特点，采用涡轮钻具配合金刚石钻头复合钻进技术可有效破解高温硬岩钻探技术难题。

2、高温钻井液技术

高温钻井液技术是高温地热钻探关键技术之一，探矿工程所针对干热岩钻探特点，研发优选了多种抗高温钻井液处理剂，形成了抗温水基钻井液体系和高温固井水泥配方及工艺，在青海共和GR1井干热岩钻探工程中成功应用，可满足240℃以上高温钻探的需要，有效地破解了高温地热钻探钻井液技术难题。

3、高温钻井液处理系统

经过多年的研究，探矿工程所已形成钻井液固相控制全套技术装备，并开展了冷却及废浆处理系统研究，在解决高温钻井液处理技术难题的同时，有效实现绿色环保无污染钻探施工，为高温地热钻探调查提供装备和技术保障。

4、永磁直驱电动顶驱钻机

针对高温地热钻探特点，探矿工程所自主研发了3000m、3500m系列永磁直驱电动顶驱钻机，具有自动送钻功能，实现无齿轮传动、变频无级调速，卷扬机具有无磨擦刹车、能耗刹车和悬停功能等，实现提下钻遇卡阻开泵回转施工工艺。已成功完成浙江临安页岩气钻探和惠热1井钻进工程施工，节约能源达30%以上。

5. 高温平衡钻井工艺

高温地热钻井面临井涌和井喷的风险，要满足安全快速钻进，需要采用平衡钻进工艺。该工艺采用自主研发的耐高温旋转防喷器系统，可实现井底压力平衡、井口压力控制、带压钻进施工，有效防止漏失、井涌，保护地热储层，提高钻探效率。

6、超高温高压流变仪

依托国家重大科学仪器设备开发专项——“超高温高压钻井液流变仪的研发及产业化”（项目编号2012YQ050242），成功研制出国内首台超高温高压流变仪。该仪器采用了国际先进的外环隔离磁耦合驱动和非接触式扭矩传递测量技术，攻克了超高温高压条件下的动态密封和剪率控制等工程难题，实现了高温320℃、低温-10℃和高压220MPa条件下的高精度粘度测量。超高温高压流变仪的研制成功，象征着国内的流变仪测控技术达到世界一流水平，打破了国外高端流变性测试仪器在市场上的垄断地位，仪器可满足深地科学钻探、深部地热资源钻探的高温高压钻井液测试需求，也能应用于深水或陆域天然气水合物等新型清洁能源钻探用低温钻井液的流变性测试评价。

应用案例1：2015年7月，探矿工程所自主研发的Ф127涡轮钻具，在“干热I井”（国内首口干热岩科学钻井）进行了国内首次涡轮取心钻进实验，钻进平均机械钻速为1.29m/h，与165mm螺杆和转盘钻进方法相比，钻进效率分别提高了30.3%、98.46%、18.34%。

应用案例2：探矿工程所研发的高温钻井液技术和高温固井技术在羊八井北区高温地热田钻探中得到了应用，为羊八井ZK4001高温地热井钻井与完井提供技术支持，获得206℃连续高温蒸汽，为地热电站提供热能，到目前已连续供热近30年。

应用案例3：2018年，钻机在广东惠州进行惠热1井干热岩钻探施工，设计孔深3100m。截止6月29日，已钻进至2308m。该钻机的成功应用标志着我国掌握了永磁直驱顶驱钻机的核心技术，占据了电动顶驱的技术制高点，为深地智能化钻机的研究奠定了坚实基础。

为跟踪国外地球物理前沿的研究动态，加强物化探所国家现代地质勘查工程技术研究中心的学术交流建设，2018年7月6日，地调局物化探所“青年访问学者”黄兴国博士作了学术交流报告。

黄兴国博士以“地球物理模拟、反演和成像--散射理论、时移全波形反演和波束理论格林函数”为主题，介绍了国外地震方法技术的最新成果、研究进展以及应用案例，对国外专家在“波动方程、波散射理论”上的不同见解进行了纵向比较分析，分享了在国外学习、生活的心得体会。学术报告结束后，黄兴国博士和物探领域技术人员对其在国外研究的具体内容进行了深入交流和探讨。

此次学术交流使物化探所科研人员拓宽了研究视野，进一步提升了对地球物理的认识水平；为地震资料处理技术的改进提供了理论支持，对提升物化探所学术氛围起到了良好效果。

物化探所有关领导、科学技术处、人事教育处、相关科研人员参加了交流座谈。

2017年3月23-24日，以“云计算加速数字化转型”为主题的第九届云计算中国峰会暨混合云世界论坛在京召开。在峰会颁发的2017年度最佳云计算优秀解决方案和行业应用案例奖中，由中国地质调查局发展研究中心、中国地质调查局西安地质调查中心联合研发的“阿尔金成矿带地质云”，获得本届大会唯一的行业应用案例奖。中国地质调查局发展研究中心副总工程、地质调查主流程信息化团队负责人李超岭在峰会上作了有关地质行业云计算大数据应用实践的主题报告。

“阿尔金成矿带地质云”是基于“需求+数据+知识+智能驱动”为一体的地质调查智能空间平台上搭建的我国第一朵地质云示范模型，充分展现了数据密集型（大数据）现代地质调查工作模式，融合地质大数据挖掘技术于地质调查过程，更加精细地给出相关地质信息，为地质人员更加精确地梳理存在问题、更加精准地提出解决问题方案奠定基础。

阿尔金成矿带地质云的数据主要由包括横跨青海、新疆两省（区）、绵延长达600公里的历年历次野外地质资料收集的已有地质资料、正在开展野外工作的数据和高精度公开卫星影像和数字高程模型等数据组成。应用体系由云平台、云桌面、云存储、云端四部分组成。其中，云存储满足在不同资源共享池中按个人、工作组、子项目组、项目组、工程等分级存放不同对象的私有和共享的数据，项目组可以在野外上传、下载和管理存放在云盘上的地质资料，参阅云存储上所有的共享地质成果资料。云桌面的计算、软件、网络等资源为数据处理、地质三维建模和综合研究提供便捷手段，项目组可使用云桌面的大型GIS软件、数字地质调查软件、物化探数据处理软件及高性能计算环境。云平台则提供阿尔金成矿带时空一致性数据综合（感知、自适应）、野外数据采集同步实时跟踪、数据挖掘、成果发布等服务。地质云端以智能移动终端和野外数据采集系统为载体，承担野外地质调查人员数据的采集、数据与信息的获取、建模计算及与地质调查相关的感知与认知服务等任务。

颁奖现场

李超岭研究员作主题报告

中国地质调查局北京探矿工程研究所研发的“一种深井围岩高温高压爆破试验装置”获国家实用新型专利授权(专利号ZL202020602924.X)。

深井围岩爆破是近年提出的一种干热岩人工热储建造新思路，通过爆破可以形成网状裂缝，增大热交换面积，进而提高深部热储换热采热效率。目前该方法仍处于理论研究阶段，未见相关试验装置和现场应用案例。本发明设计的试验装置可模拟深井围岩高温高压环境，开展高温干热岩储层改造爆破试验，为高温干热岩人工热储建造提供科学研究与试验条件。