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    编者按 

    “是那山谷的风,吹动了我们的红旗……我们满怀无限的希望,为祖国寻找着富饶的矿藏。”

    新一轮找矿突破战略行动启动以来,广大地质工作者大力弘扬爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗的优良传统,把智慧、汗水洒遍山川大地,为地质找矿事业书写崭新的时代篇章。《中国自然资源报》开设“地质足迹印山川”栏目,通过系列报道展示地质人物和团队的感人事迹,推动新一轮找矿突破战略行动取得更大成果。

     

    “要想立足国内实现资源自给,资源勘查必须往深走。”这是第十八次李四光地质科学奖获得者吕庆田一贯的观点。

    地层深处高温高压,遍布坚硬的岩石。“入地”之旅怎么走?如何才能“入地”更深?20多年来,中国地质科学院地球深部探测中心研究员吕庆田带领团队在陆内成矿理论和深部找矿预测新方法研究、深部勘探仪器设备研发等方面取得系列成果,给出了答案。

    吕庆田2017年参加在美国阿拉斯加举行的 EarthScope会议。

    加强地球深部探测

    破解资源环境及灾害问题

    1981年,17岁的吕庆田在老师建议下,顺利考入长春地质学院应用地球物理专业。1988年硕士毕业后,他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所(现中国地质科学院矿产资源研究所),从一名实习研究员干起。之后,他一直在各个项目区通过地球物理的手段研究岩石圈结构等地球科学问题。

    2000年,国土资源部“十五”专项研究计划“大型矿集区深部精细结构探测研究”启动,吕庆田参与其中。自此,他的学术方向开始了明确的变化——执着于探向地球深部。

    为什么要探测深部、认识深部?“两大因素使然。”吕庆田说。

    一是当时全球的矿产勘查都在向深部500米以下进军,我国起步已晚,必须加速赶上。

    二是深部因素对成矿的控制作用逐渐被认识到,如幔源岩浆、新生地壳熔融、拆沉与底侵和深大断裂对成矿金属类型和矿床分布的一级控制等。

    但深部地质结构、物质性质不清,控矿要素不明确等原因,让勘查深度难以突破,拓展深部资源遇到严峻挑战。为此,吕庆田带领团队先后承担了“十三五”重点研发计划项目“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”、深部探测专项第3项目等20余项深部金属矿勘查技术和应用研究工作。

    2016年5月30日,习近平总书记在“科技三会”上指出,“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。同年,我国酝酿启动深地国家科技重大专项,瞄准国际地球科学前沿进行布局。吕庆田积极参与其立项和申报工作,并负责相关内容的编写。

    此后近十年,吕庆田带领团队,以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象,在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究,在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

    选择我国东部长江中下游成矿带和南岭成矿带,以及铜陵、庐枞、于都—赣县等典型矿集区,吕庆田带领团队在成矿带岩石圈层次、矿集区地壳结构层次、矿床(田)精细探测层次,部署开展了三个层次的“入地”探测研究工作。

    三个层次的探测研究工作,在揭示区域成藏成矿控制因素、开辟找矿新空间的同时,把握地壳活动脉搏,为提升区域地质灾害监测预警能力提供技术支撑。吕庆田说:“加强地球深部探测,对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”

    发展陆内成矿理论

    解开地球深部成矿奥秘

    岩石圈结构、物质和深部过程对成矿系统具有关键控制作用,但存在诸多认知“盲区”。

    对此,综合20多年开展的综合探测研究,吕庆田带领团队创新性开创了以多尺度探测为特色的成矿系统研究新领域,提出陆内成矿系统受岩石圈拆沉、地壳属性和块体边界控制的新认识,发展了陆内成矿理论。相关成果在“十三五”国家重点研发计划深部探测专项中被充分吸纳。

    “比如,以往认为成矿作用大都发生在板块边缘,与板块边缘造山作用密不可分,如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山,而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田说,他带领深部探测专项第3项目组在长江中下游成矿带经过4年努力,解开了大陆板块内部成矿的“深部奥秘”。

    他们在长江中下游成矿带发现了岩石圈增厚、拆沉和软流圈隆起的关键证据,建立了陆内成矿的深部动力学模型。更为重要的是,他们获取了陆内下地壳和岩石圈地幔俯冲的清晰图像。

    “这些发现诠释了为什么在长江中下游这个狭窄的带内,形成了数百个金属矿床。”吕庆田进一步解释说:“与板块边缘成矿类似,大陆内部在远程应力的作用下,也可以发生大陆俯冲,俯冲导致壳幔强烈相互作用,最终沿俯冲带形成大陆内部的巨型成矿带。”

    前期扎实的探测研究工作,为钻探验证奠定了良好的基础。庐枞矿集区深部异常验证钻孔取得了深部重大找矿线索,发现了高强度的铀矿化,深部铀矿化为交代碱性岩复合型铀矿的新认识据此被提出。这一发现对庐枞深部找铀具有重大的理论和实际意义,并被推广到华南陆内造山等成矿系统的研究中。

    创新深部探测技术

    让矿集区结构“透明化”

    知道深部有矿,怎么找?当时,国内外都没有多少经验可以借鉴。“

    对深部矿产勘查来说,不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术,提升野外测量设备的稳定性,还要发展新的数据解释技术,把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

    这一目标,在他带领深部探测专项第3项目组开展长江中下游成矿带深部探测试验时实现了。他们形成了一套针对大型成矿带岩石圈结构探测的技术解决方案,发展了多种地球物理数据处理与解释技术。

    通过骨干剖面的反射地震探测和重磁数据的全三维反演,项目组揭示了庐枞、铜陵矿集区的地壳结构框架,发现了一批新的断裂,建立了该地区的三维地质模型,初步实现了矿集区的“透明化”,为认识成矿作用和助力深部找矿起到了关键作用。

    “希望我们在长江中下游成矿带、矿集区到矿田的探测模式和技术思路可以推广到其他成矿带去。”吕庆田这样表示。为此,他带领团队经过长期实践探索,提出了稀疏地震剖面、地表地质约束的三维重、磁交互反演地质建模方法,并以此为物性反演初始模型,采用求取置信区间确定物性变化、通过逻辑拓扑实现岩性识别,完善了岩性填图技术,为矿集区结构“透明化”提供了技术手段。

    在以上成果基础上,他带着团队经过进一步研究,形成“三维结构+成矿模式+综合信息”相融合的深部找矿“三元”预测方法——通过提取已知矿床地质属性特征,通过三维证据权方法、专家系统、机器学习算法,实现深部成矿预测的自动化和定量化。

    利用该方法,他带领团队在安徽庐枞矿集区井边—巴家滩预测区深1500米~1740米之间,发现累计厚97米的高品位铀矿化体;在新疆伊吾县戈壁滩,发现拉伊克勒克大型隐伏斑岩—矽卡岩铜铁矿床,获得333+334铜资源量118.8万吨。矿集区“透明化”探测和“三元”成矿预测方法的有效性得到验证。

    目前,“三元”成矿预测方法已推广应用到安徽、新疆、江西、山东等地区,取得了良好深部找矿效果。

    研发系列勘探设备

    推动我国勘探技术进步

    多年的深部探测实践,让吕庆田越来越深刻意识到,突破“卡脖子”核心技术,降低对外依赖,对保障国家资源安全意义重大。强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产资源勘探技术”研发任务。

    作为该计划重大项目首席专家,吕庆田带领团队先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术。其中,微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

    在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面,他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备,形成了从地面到地下的系列仪器装备。

    在地球物理方法数据处理和解释方面,他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法,研制出多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统,形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统、金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

    “这一轮的技术研发,使我国在地球物理勘查技术领域极大地缩小了与国外的差距,大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖,一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断,大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

    他带领的团队因此荣获2022年自然资源科学技术奖特等奖,获得发明专利授权66项、实用新型专利授权45项、软件著作权105项。现在,相关成果广泛应用到矿产勘查、国防、科研和工程等领域,替代国外进口,解决国家重大需求,极大促进了我国金属矿勘探技术的系统提升、整体跨越和进步。

    收获“深地”成果

    一路艰辛成为美好回忆

    系列重大成果的取得并不是一帆风顺的。

    “我带着深部探测专项第3项目组在庐枞、铜陵矿集区开展三维立体探测施工的时候困难重重。在野外,我们遇到的最大困难是各种看不见的电磁和振动干扰,这些干扰来自各种电线、工厂、高速路和居民生活区。”吕庆田苦笑着说,因为反射地震的数据采集要记录地下几十千米反射上来的信号,需要绝对的安静。

    为了获得高信噪比的数据,项目组不得不在夜深人静的时候采集数据。有时,他们还需要设置警戒,或与周边的工厂协调暂时停工。这需要他们和当地相关部门和百姓反复沟通。

    “技术上的难题、施工上的困难、与当地相关部门协调等,多年下来,大家都成了多面手。”吕庆田笑着说。

    20多年在深地探测领域的不懈努力和学术积累,让吕庆田及其团队先后获得国家科技进步奖一等奖、二等奖各一项;国土资源科学技术奖一等奖3项,二等奖1项。他本人于2009年入选国家“新世纪百千万人才工程”国家级人选,2019年入选自然资源部高层次科技创新人才第二梯队人才和科技创新团队(负责人),2023年获得第十八次李四光地质科学奖(科研奖)。他先后为国家培养了18位硕士、20多位博士和10多位博士后,带领的深部资源探测研究团队于2018年入选自然资源部高层次科技创新团队。

    “与6000多千米的地球半径相比,我们的研究还仅仅停留在地球的表皮。”吕庆田说,“我毕生奋斗的方向就是带领团队拓展深部空间,认识地球深部运行规律,发现更多的资源。为了在这个方向走得更远,我们比以往任何时候都更加需要弘扬李四光等老一辈科学家的精神,坚持真理、严谨求实、锐意创新,以李四光先生的崇高精神为标杆,主动服务国家发展战略需求,积极投身地球科技创新前沿,努力为建设科技强国贡献力量!”

     
    中国自然资源报:“入地”之旅怎么走?他给出了答案

    一、项目基本情况

    1.项目编号:GC-HGX240875

    2.项目名称:中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心服务器交换机局指挥调度系统基础支撑平台采购项目

    3.采购方式:公开招标

    4.预算金额:940.400000万元

    二、中标(成交)信息

    初审情况:

    以下投标人未通过初审:

    供应商名称: 紫光软件系统有限公司

    供应商地址: 北京市海淀区清华大学东门紫光大楼三层

    中标(成交)金额: 人民币926.000000 万元

    其他补充说明: 第一名得分:85.46分

    三、主要中标(成交)标的信息

    1、紫光软件系统有限公司主要投标标的情况表

    四、评审专家(单一来源采购人员)名单

    宗利群,王蕊,郝春云(组长),章立生,蓝丽梅

    五、代理服务收费标准及金额: 免费

    六、公告期限

    自本公告发布之日起1个工作日。

    七、其他补充事宜

    1. 采购人和中标(成交)供应商可点击本公告附件的链接,登录中央政府采购网,自行下载中标(成交)通知书。

    2. 无

    八、凡对本次招标提出询问,请按以下方式联系

    1.采购人信息

    名  称:中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心

    地  址:北京市西城区北京市西城区红莲南路55号

    联系方式:010-59305265

    2.采购执行机构信息

    名  称:中央国家机关政府采购中心

    地  址:北京市西城区西直门内大街西章胡同9号院 邮政编码:100035

    联系方式:详见http://www.zycg.gov.cn/home/contactus

    3.项目联系方式

    文件联系人及电话:经办人: 徐婧婧 010-83084953  负责人: 侯凤成  010-83083527

    评审联系人及电话:经办人: 于佳辉 010-55602771  负责人: 陈云飞 010-83084969

    九、附件

    1.得分排序表

    2.中标(成交)通知书下载链接

    3.采购文件

    以上附件详见https://www.zycg.gov.cn/ 

     
    中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心
        应印度尼西亚地调局长邀请和资助,局发展研究中心代表团于2013年6月24-29日赴印度尼西亚参加了东盟矿产资源数据库和信息系统培训研讨班,完成了对东盟矿产数据库信息系统所需求的东亚东南亚地学计划协调委员会(CCOP)制订的地学信息元数据标准CCOP-S01与软件系统CCOP-GIMS的培训任务,受到参会东盟国家专家和主办国印度尼西亚的广泛好评。来自东盟的柬埔寨、印度尼西亚、文莱、老挝、马来西亚、泰国、越南等国家,以及CCOP技术秘书处和日本的代表参加了本次培训。

        CCOP 地学信息元数据标准和基于互联网的管理系统软件由发展研究中心牵头、CCOP12个成员国专家参与共同于2009年完成,2010年开始推广使用。2010年3月被东盟采纳作为地质矿产信息共享的元数据标准和管理软件系统。本次培训是第二次对东盟成员国进行的全面使用培训。培训班上,张明华教授作为会议专家和嘉宾应邀发言,并就CCOP地学信息元数据标盖的范围、内容、类别、元素字典及附录代码等,进行了详细讲解和培训。王成锡高工进行了基于网络的元数据管理系统软件的使用培训。通过本次培训和研讨,使东盟国家地质矿产数据库管理者进一步掌握了CCOP地学信息元数据标准及管理软件的使用方法,推广了我中心牵头完成的国际标准和软件,提高了中国地质调查局的国际影响力,同时得到了关于该标准和软件需要进一步完善的反馈意见,明确了我方进一步开展与东盟及CCOP的合作方向。


    培训班代表合影

    培训研讨班开幕式

    培训研讨班会场

    张明华教授进行CCOP地学信息元数据标准培训

    王成锡在做CCOP元数据管理系统培训讲解

    会后考察活动
    发展中心代表参加东盟矿产资源数据库和信息系统培训

    熊盛青准备上飞机执行珠峰高程航空重力和遥感综合测量任务

    熊盛青

    教授级高级工程师,博士研究生导师,现任中国自然资源航空物探遥感中心首席科学家,我国第三代航空地球物理探测技术体系策划和主要创建者。首批“国家高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才、全国杰出专业技术人才、“新世纪百千万人才工程”国家级人选,国家工程师奖、全国创新争先奖状、李四光地质科学奖、黄汲清青年地质科学技术奖获得者,享受国务院政府特殊津贴。主持和参加国家专项、国家863计划重大项目等30多项。获国家科技进步奖特等奖1项、二等奖2项,第一作者出版专著19部,发表论文100余篇。兼任中国地质大学(北京)、成都理工大学和长安大学特聘教授与博导,中国地球物理学会常务理事和航空航天专业委员会主任等学术职务。

     

    马克思曾说,社会的劳动生产力,首先是科学的力量。在我国加快建设现代化产业体系、推进中国制造向中国创造转变的过程中,有突出创新能力、可解决复杂难题的工程师队伍必不可少。首批“国家卓越工程师”称号获得者,自然资源部中国地质调查局中国自然资源航空物探遥感中心首席科学家熊盛青便是其中的典型代表。

    熊盛青是我国航空地球物理勘探技术领域的领军人物,我国第三代航空地球物理探测技术体系策划和主要创建者。在创新的道路上,他带领团队屡次突破,打破国外关键技术垄断,实现了我国航空物探技术装备从进口到国产的飞跃;填补了青藏高原航磁空白,建立了全地域、多尺度、高精度的航空地球物理综合勘查技术体系。

    熊盛青(中)与执行青藏高原航空重磁探测的技术团队

    “我很幸运,赶上了我国航空地球物理勘探事业飞速发展的黄金时期。”采访中,熊盛青多次提到“幸运”二字,记者的感受是,能够赢得幸运之神的眷顾,与他心无旁骛的持续耕耘不无关系。他做事严谨认真,思考问题视角宏阔,勇于突破,特别对专业怀有一种执着的追求,即只要符合国家的战略需求,他会毫不犹豫地坚定做下去。他顽强而执着地坚持自己的理想,在选择的十字路口,在现实利益面前,从未动摇方向。

    “搞地质工作苦”是外界普遍的看法,采访熊盛青之后,完全颠覆了记者的刻板印象。41年间他将毕生激情倾注于事业,在挑战与超越间乐此不疲,不断攀登一个又一个科技高峰并乐在其中。令他感到非常欣慰的是,团队的科研成果极大减轻了地质工作人员野外作业的艰辛,为“中国创造”汇聚了力量。

    年少展现 学习禀赋 

    很多人问熊盛青,为什么他可以通过重重考验,被组织委以重任,成为当时“地矿”系统最为年轻的总工,并且不负众望,不断创新突破,取得诸多令人瞩目的成果。“对事业的无尽热爱”是他孜孜以求的核心动力,然而,更多具体答案并非那么容易找到。不可否认,回望一个人成长的时代和环境,必定有助于增加对他的了解。

    记者想要说明的是,熊盛青小时候的经历虽然有其独特之处,但总体上是他所成长的时代和地域的一个缩影。我们今天看来可能会认为罕见的,恰恰是那个时代背景下人们生活的常态。

    1963年,熊盛青出生于湖南省益阳市桃江县的农村。他还不满五岁便上小学,由于年龄小,家人并未抱什么期待。没想到从入学起,熊盛青就表现出浓厚的学习兴趣,成绩始终名列前茅。放学后,懂事的熊盛青从小就开始帮家里分担各种家务,从打猪草到砍柴,水稻插秧,田地除草,几乎所有的农活他都干过。

    初中学校的位置离家较远,只有不到十岁的熊盛青,每天需要赤脚走二三十里山路往返。“平时我们一年四季都是光脚上学,把鞋背到学校,到老师那里洗洗脚穿上鞋,放学后再背回去。”要是赶上雨雪天气,山路更加难行。“像雨伞、雨鞋这些用品,普通家庭买不起,下雨时一般都是戴着斗笠,披着蓑衣。”熊盛青回忆道。学校没有食宿条件,尤其是天寒地冻的冬季,无法带饭加热,只能早饭后去上学,直至放学回到家才能再吃一顿饭。常常忍饥挨饿,上初中不到一年,小小年纪的熊盛青就得了胃病。即便在这种情况下,也并未影响他的学习成绩。初中毕业后,他在家劳动了一年,通过规律饮食和劳动锻炼,慢慢地把他的胃也养好了。上高中可以住校,熊盛青的温饱问题得以解决。

    当时有一句流行语是“学好数理化,走遍天下都不怕”。熊盛青的数理化成绩都非常突出。1979年全国高考的录取率为6%,位列“文革”后恢复高考录取率的倒数第二,那时的高考真可谓是“千军万马过独木桥”。“报志愿的时候,我爸说他不懂,请物理老师帮忙参考。”没想到熊盛青去报志愿时,物理老师不在。那时很难获得关于报考院校的信息,只有墙上贴了一些招生简报。“地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行!”成都地质学院(2001年更名为成都理工大学)招生海报上的这句话,吸引了熊盛青的注意力。而且那时地质跟师范、农林业一样,属于免收学费专业,可以给家里减轻经济负担,于是熊盛青毫不犹豫报考了成都地质学院。“后来,我的物理老师也鼓励我,他说和传统地质工作相比,航空物探找起矿来又快又好。”

    把孩子送到大学校园,是每个家长都期待的时刻。但在熊盛青成长的年代,这样简单的愿望也会显得奢侈。那时没有直达火车,要从湖南经贵州再到成都。在株洲火车站,家长帮熊盛青找到几个去成都地质学院上学的同伴,不再送他,这样就可以省些路费。“我爸给我送到车厢的连接处把箱子一放,然后我坐在箱子上面一直坐了20多小时,到了成都。”

    第一次离家,进入成都地质学院放射性物探专业就读的熊盛青,学习依然出类拔萃,一直是校三好学生。毕业时,他大学期间所学36门课程平均90分以上,在全专业59名学生中,他的总分排名在前列。作为优秀毕业生,他被学校分配到了北京,来到了中国自然资源航空物探遥感中心(简称航遥中心)。

    回忆起自己的求学过程,熊盛青感慨地说“小时候确实吃了不少苦,但也是我人生的一笔宝贵财富,遇到什么困难也就难不住我了。”正是小时候的这种磨炼,造就了他坚忍不拔、锐意进取的意志。

    熊盛青参加“国家工程师奖”表彰大会

    奋发有为 备受器重 

    该如何理解航空地球物理勘探(简称航空物探)?熊盛青介绍,就是把专用物理探测仪器装载在飞机上,从空中探测地球磁场、电磁场、重力场和放射性场等各种“场”的变化,研究地球的内部结构、寻找矿产资源等,具有宏观、快速、高效、经济、不受地面条件限制等特点。航空物探是地质勘探的重要方法之一,广泛用于各种金属、非金属矿产,石油天然气的勘探,以及区域构造和大地构造等方面的研究。

    “在航空物探和遥感手段出现之前,找矿主要靠地质队员的双腿,而航空物探就相当于地质调查领域的‘空军’,发挥着战略侦察的作用。只有我们尽力缩小找矿的范围,在地面开展工作的地质队员才能少跑腿、少打钻,少一些辛苦。”熊盛青讲解道,航空物探的探测效率是地面方法的10倍至100倍,成本则仅有十分之一左右。

    不积跬步,无以至千里。1983年进入航遥中心后,熊盛青跟着师父到野外去搞飞行测量,获取数据,然后进行数据处理。之后一步一个脚印,学习数据分析和地质解释。也许在老一辈专家眼中,熊盛青这位年轻后辈虽然性格内向,言辞不多,但是具有湖南人那种“吃得苦、耐得烦”的特质,不仅善于学习,尤其身上有股难得的坚韧劲,对待每一件事都非常认真、纯粹、笃定。前辈们都很愿意去教他。

    1991年,年仅28岁的熊盛青已经作为副负责人承担国家重点攻关项目了。作为项目负责人的师父为了给他“压担子”,平时较少插手具体研究工作,在这样的锻炼下,熊盛青成长很快。

    在负责科研工作中,熊盛青发现了自己的不足,意识到需要加强自己的知识更新和储备,于是报考了中国地质大学的博士研究生。熊盛青的成绩达到了统招分数线,但他选择了定向培养,单位对于熊盛青作出上学深造的决定给予了充分支持,他也成为航遥中心送培的我国航空物探领域的第一位博士。

    20世纪90年代初,正是全国下海经商潮如火如荼的时候,熊盛青却甘守寂寞,潜心“充电”。他幽默地说“大家都下海,我选择了上山。”攻读博士研究生的三年,是熊盛青最为充实忙碌、极大开阔专业视野的三年。其间,他在科研创新方面的能力也极大提升,所负责的国家攻关课题圆满完成,后来还获得了省部级奖励。1997年毕业时,他的博士学位论文也获得优秀博士论文奖。

    求学期间,熊盛青事业与学业齐头并进,亦取得了可圈可点的工作成果。1995年,熊盛青被单位提拔为总工助理,并交给他一项特别的任务,即为单位做一份人才工程规划。熊盛青用一年时间,制定出航遥中心关于人才引进、人才培养的具体方案,并且付诸实施。以该方案为蓝本,此后不断补充完善,在航遥中心发挥了重要作用。1996年,熊盛青又被破格提拔为主任助理、副总工。

    完全出乎熊盛青意料的是,1997年他刚刚完成博士学业重返岗位,1998年3月,上级组织就任命他为单位总工程师,成为“地矿”系统内最年轻的总工。在航遥中心这个汇聚了数百名专家的高科技单位,熊盛青德才兼修,以不折不扣的实干精神获得了大家的广泛认可。

    当时航遥中心与国外矿业和石油公司的合作开始增加后,跨国公司往往要求合作方有完整的质量管理标准。就任总工后,熊盛青马上着手建立符合ISO9001国际标准的质量管理体系,全面规范航空物探和遥感勘查工作,于1999年3月率先在全国地勘系统通过了质量管理体系认证,实现质量管理与国际接轨。

    熊盛青(右三)在北京人民大会堂国家科技奖奖励大会现场

    不负冀望 担当重任 

    作为现代化高科技手段,航空物探技术也是各国科技实力比拼的热点。“航空物探就相当于为地球做CT。搭载物探仪器的飞机飞越大地,地下数千米以内的地质结构和矿藏情况就能被‘透视’。”熊盛青比喻道。“把探测的数据生成图像后,专家们要据此判断一个区域成矿的可能性。不同矿产物理性质不同,我们利用这种区别来找到不同的矿藏。我们的目标是追求快速和精准,尽量缩小寻找的范围,那么获取数据的仪器设备的作用非常关键。”

    中国航空物探起步于20世纪50年代,通过前人的不懈努力,已经从中低精度测量发展到了高精度测量,但曾经,高分辨率综合测量核心技术和关键设备却被几个发达国家掌控,成为制约我国航空物探技术发展与应用的“卡脖子”问题。

    工作伊始,熊盛青第一次参加野外勘查,到柴达木盆地寻找钾盐矿藏,就感受到了仪器设备的关键作用。钾盐是农业种植中钾肥的主要原材料,是农业生产不可或缺的矿产资源,探明优质钾盐矿藏,具有重要的战略意义。“当时我们引进了一套国外的仪器,我刚好赶上了这套系统正式用于生产。”在学习数据采集,熟练仪器操作的过程中,熊盛青切身感受到,“我发现我们引进的设备实际上是国外快淘汰的,而先进的肯定是买不来的,所以必须靠自己做。”熊盛青和他同事们曾试图仿制国外仪器,结果发现内部都是“黑匣子”。这更加坚定了他走自主研发之路的决心。

    2006年,“发展航空地球物理勘查技术”被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,这对该领域发展意义深远。就在同一年,我国将“航空地球物理勘查技术系统”列为“十一五”国家高技术研究发展计划中的重大项目,这是当时原国土资源部国家科技项目中级别最高、经费最多、难度最大的一个科研项目。43岁的熊盛青担任了该项目的首席专家和总体专家组组长。

    “规划特别清晰”,在立项时该项目就给科技部评审组留下了深刻的印象。基于累积数年的思考,熊盛青牵头制定了航空物探装备研发详细的“路线图”。熊盛青回忆道,“当时我们确定的目标是,希望能够通过两到三个五年规划的时间,自行研制出相关的仪器设备和软件,实现航空物探装备国产化。”

    根据规划的“路线图”,一支跨学科跨行业的“航空地球物理与遥感地质创新团队”应运而生。在科技部与原国土资源部中国地质调查局的支持下,研究队伍由国内产—学—研25家单位、51个研究团队、近500名跨领域跨专业的科研人员组成。这支庞大的科研队伍为了共同的梦想,开始攻坚克难的征程。

    从基础原理到结构设计,再到仪器研制和系统集成,一个个难题不断被破解。让熊盛青印象最为深刻的一项突破,意外来自偶然的交流。一位从事其他领域研究的科研团队负责人,发愁于测量中总有消除不掉的噪声,但熊盛青却敏锐地发现,对方想要过滤的“噪声”,正是航空物探测量所需的重要信息。“我们迅速达成了合作意向,开展反向研究,把‘噪声’探测放大,就成了我们需要研制的仪器。”上机测试的结果令人惊喜,目前这台仪器与进口同类仪器的测量水平相当。

    随着自主研发的航空物探关键仪器陆续研制成功和投入应用,第三代高分辨率综合航空物探测量技术体系逐步建立。熊盛青负责的863重大项目荣获国家科技进步奖二等奖。

    从“十一五”的重大项目,到“十二五”的重点项目,再到“十三五”国家深地专项中7个项目组成的项目群,国家对航空地球物理技术研发越来越重视,资金投入力度也越来越大。

    通过连续3个“五年规划”的科技攻关,熊盛青带领团队系统性解决了航空地球物理探测理论、技术与工程难题,在国产化航空物探遥感仪器及软件研发和应用上取得了一系列重大创新成果,实现了关键仪器全系列自主研制,航空物探技术装备的工程化应用,填补了多项国内理论、技术和装备空白,打破了国外技术封锁和垄断,实现了我国航空物探技术装备从进口到国产的飞跃。国产的航空物探技术装备,已成为国家地质调查的重要装备,仪器性能指标整体达国际先进水平,大大推动了我国矿产勘查能力的综合化和现代化。

    多年来,熊盛青主持和参加国家863计划重大项目等30多项,先后获得国家科技进步奖特等奖1项、二等奖2项,省部级科技奖15项,第一作者出版专著19部,发表论文100余篇;先后荣获国家工程师奖、全国创新争先奖状、全国杰出专业技术人才、首批“国家高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才、李四光地质科学奖等诸多奖项和荣誉。

    熊盛青(右)与仪器专家段树岭教授研讨相关问题

    中国创造 走向世界 

    实现航空地球物理技术的国产化,不仅需要性能先进的硬件,设备的高效运转同样离不开软件技术的支撑。熊盛青带领团队进行数据处理、信息提取方法的研究和软件开发,最终打造出支持二次开发的GeoProbe Mager地球物理软件平台。

    “我们把航空物探应用的整个流程,从数据输入、数据管理,到数据处理、信息提取,以及到最后成图,全部搭建在这个平台上。不仅打破国外软件的技术垄断,实现了航空磁力、重力、电磁和伽马能谱数据及地面重磁电数据的同平台处理与综合解译,而且支持用户自行开发插件,形成模块插入原软件系统,与平台原有的其他功能同步应用,从而形成符合多样化需求的改进优化和定制服务。”熊盛青介绍,该软件目前已经升级到4.0版本,推广了1800多套。

    熊盛青带领团队打破国外软件技术垄断,自主研制的GeoProbe Mager 4.0 软件系统

    GeoProbe软件优异的专业功能和高度的实用性引起了许多国外同行的关注。尽管目前只有中文版本,但在国外同行的要求下,已经有多个国家的专业人士获得了软件使用权并参加了相应的培训。熊盛青团队正在筹划制作国际版本的软件,让中国人的原创成果更好地融入全球航空物探遥感工作,让中国科技更多地服务世界。

    “扫面”探测 透视地球 

    走进熊盛青的办公室,除了满屋的书籍和资料,最引人注目的就是一幅挂在墙上的特殊“地图”,这就是全国航磁图。“红色区域代表磁场比较强,越向蓝色演变,说明磁场越弱。”熊盛青讲解道,“这片‘红得发紫’的区域就是鞍山铁矿,青藏高原雅鲁藏布江这条带是板块碰撞区域,磁场也明显更强。”

    这是由熊盛青主编出版的《中国及毗邻海区航磁系列图》中的一种,是我国首次陆海统编、种类最多、精度最高的全国航磁系列图之一,已居于国际领先地位。该系列图是国家“十四五”规划的重点出版物,是我国航空物探领域数十年调查和科研成果的集成,也是他主编的第三版全国航磁图。通过对全国航磁资料的研究和地质解释,他和团队编制出版了《中国陆域磁性基底深度图》《中国陆域断裂及岩浆岩分布图》《中国陆域区域构造图》《中国陆域磁性铁矿资源潜力预测图》等系列航磁地质解释图件,为找矿勘查部署、透视地球内部结构、研究“成矿、成藏、孕灾”等地质规律提供了重要的区域地球物理基础资料和地球科学研究成果。

    这套航磁系列图的绘就完成,是我国几代地质工作者共同努力的结果。20世纪末,我国几乎实现了陆域航磁勘查全覆盖,但青藏高原中西部的110多万平方千米,由于层峦叠嶂、高寒低压,航空探测存在飞机作业难、精准定位难、航磁仪器正常运行难等障碍,仍是未知的处女地。

    初生牛犊不怕虎。当时,仅30多岁的熊盛青针对特殊复杂环境提出有效解决方案,带领团队克服重重困难实施野外作业。最终,解决了长期制约高原航空地球物理勘查的关键技术难题,突破飞行“禁区”,获取了青藏高原中西部高精度航磁数据,填补了我国陆域航磁最后一块空白区,实现了我国陆域航磁全覆盖,并获得青藏高原地质构造方面的许多新发现和新认识。其中,青藏高原中西部油气、金属矿产和地热资源远景评价成果,有力地支持了青藏高原的找矿勘查部署和找矿突破,并荣获国家科技进步奖二等奖。

    自主研制的国内首套航磁矢量勘查系统

    自主研制的国内首套航磁全轴梯度勘查系统

    聚焦找矿 勇当先锋 

    “科技创新必须‘落地’。”技术研发中,熊盛青追求先进性与实用性的平衡统一,“就像木桶效应讲的,单一技术指标就算是国际领先,如果整体技术指标不上去,不能转化应用,实际意义也不大。”

    熊盛青介绍,“以需求和实用为导向,对于新技术新方法开发,我们采取边研发、边应用、边完善的模式。”近20年来,高分辨率综合航空地球物理勘查技术与装备的研发和推广应用取得了显著的找矿效果,有力支撑了上一轮全国找矿突破战略行动的实施。

    “大冶铁矿深部富矿体、山东齐河富铁矿、新疆东天山铜镍矿、秦岭华阳川地区铀矿……”谈起航空物探技术助力找矿突破的案例,熊盛青如数家珍。几十年来,我国发现了数万处的航空物探异常,依据航空物探异常支撑发现了数以千计的矿床。熊盛青带领团队完成的基于全国磁测资料的矿产资源潜力评价摸清了全国铁矿资源“家底”,为找矿勘查部署和找矿勘查实践发挥了重要作用。

    国家“十四五”规划和2035年远景目标对战略性矿产找矿提出了新要求,明确要“实施新一轮找矿突破战略行动”。根据国家战略,熊盛青针对面临的新问题和新要求,在大量研究和实践基础上,提出了航空地球物理支撑战略性矿产找矿突破的思路。沿着这个思路,熊盛青领衔制定了中国地质调查局“星空地海井探测观测监测技术体系建设方案”,作为自然资源部专家指导组副组长、中国地质调查局勘查技术方法组组长,指导新一轮找矿突破战略行动。

    自主研制的航空重力系统应用于2020珠峰高程测量

    躬行践履 协作共进 

    透过舷窗,俯瞰世界最高峰珠穆朗玛峰的巍峨壮美,回忆起当时的景象,熊盛青至今记忆犹新。“我参加了珠峰航空重力测量5个架次中的首飞,围着珠峰飞了6个半小时。”曾经有强烈晕车晕机反应的熊盛青,经过常年的锻炼,已经对野外作业安之若素。

    2020年5月,熊盛青登上了中国地质调查局航空物探遥感综合调查飞机“航空地质一号”。机上装载的是包括我国自主研制的航空重力仪等国产化设备在内的先进装备。这一次,他的任务是参与珠穆朗玛峰高程测量,提供重力测量等关键数据。

    此次飞行,为珠峰高程测量历史写下了浓墨重彩的一笔。首先是海拔高,飞行高度为9800米~10250米,接近调查飞机10500米的极限高度。其次,飞行难度大。在珠峰地区,不仅山峰高耸、地形起伏,而且天气变化剧烈,因此要万分警惕来自众多风口的巨大侧向风。此次飞行首次获取了珠峰地区高精度航空重力、航空摄影和激光雷达数据,创新形成了适合高寒高海拔复杂地区要求的航空物探遥感综合测量方法技术体系,填补了国内空白,并达到国际领先水平,标志着我国具备了全球全地域航空探测能力。

    熊盛青回忆起第一次执行飞行任务的情景,“航空物探需要低空飞行,因为距离探测目标越近,可探测到的地下空间范围就越大,得到的数据就越精确。” “飞行高度六七十米,正好是大气层中气流运动最强烈的区域,机身颠簸得特别厉害。飞了还不到1小时,我就吐得七荤八素,整个航程4小时飞下来,感觉自己把苦胆都吐出来了。”再次试飞,情况依然如此。“师父本来想培养我专门搞仪器研发,那么必须在勘探过程中实际操作仪器。”如果当初没有强烈的晕机反应,熊盛青可能会踏上不同的专业主攻方向。

    担任航遥中心总工程师20多载,熊盛青自觉与时代发展同频共振,将自己的科学追求融入服务国家经济社会发展中,带领团队在航空地球物理勘查和遥感领域取得系统性、创造性和实用性成果。回首往昔,熊盛青总结道,做科研首先且最重要的是瞄准国家需求,这样才能准确把握专业的发展方向;其次,要善于合作,能够团结各方力量,取长补短形成合力;第三,要有激情、有热情、有恒心。

    作为团队的负责人,熊盛青不但自身技术过硬,统筹把握专业发展方向,还极为擅长发现问题、解决问题。每当各个小组的技术难题汇集给他,他总能精准抓住问题的关键,提出解决问题的思路。

    创新之道,唯在得人。熊盛青强调,每项成果的取得,都离不开庞大团队的高效协作。如何调动团队的积极性,把每个人的专长和优势与团队的发展结合起来,让每个人都能在合适的位置上发挥最大的作用,需要知人善任和巧妙的管理智慧。他明白,要协调一个多学科、多专业、不同年龄结构组成的团队并不容易。技术出身的他拿出科研攻关中那股务实的劲头,“做事先做人,什么事都先带头做起来。”

    熊盛青十分重视年轻人的成长,不断压担子、交任务,使他们在实际工作中锻炼成长,增强团队的战斗力和竞争力。在熊盛青的带领下,“航空地球物理与遥感地质创新团队”入选首批国家重点领域科技创新团队。该团队有1人入选“国家高层次人才特殊支持计划”领军人才,15人先后入选自然资源部、中国地质调查局等省部级人才工程。

    “科研对我来说既是一个艰辛,也是一个享受的过程,特别是当一个个难题被攻克时,那种喜悦感便油然而生。”作为航遥中心首席科学家,熊盛青求索的脚步无暇停歇,他正以服务新一轮找矿突破战略行动为目标,致力于推动中国地质调查局地球系统“三测”技术体系的建立。

    《中华英才》半月刊:熊盛青:科研探索之路其乐无穷

    吕庆田作学术报告

    “地球物理”四个字对于吕庆田来说,有一种特别的意义。

    1981年,在老师的建议下,懵懵懂懂的他来到了长春地质学院,开始了应用地球物理专业的学习。1988年硕士毕业后,他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所,从一名实习研究员干起。从此,便是大半生无怨无悔地付出。

    寻找深部资源宝藏

    深入地球内部是人类一直以来的梦想。然而,想要了解地球深部,却是异常艰难。厚厚的固体地球介质、复杂的地质条件,挑战着人类的认识的极限。了解地球深部如此艰难,我们为什么还要进行深地探测?

    在吕庆田看来,两大因素促使我们必须探测深部。

    其一,国家资源保障的现实需求。地表或浅层矿产发现的机会越来越小,立足国内,实现资源自给,资源勘查必须要往深走。向深部要资源能源,提高资源储备、缓解资源能源紧缺,是保障国家安全和可持续发展的战略选择。

    其二,认识地球深部运行规律。“金属的富集及矿床的形成、地震的发生、山脉的隆升等,最终还是受地球深部各种物理、化学和动力学过程的控制。目前我们对这一复杂的过程尚不十分清楚。只有通过对重要成矿带、地震多发区进行精细探测,就像‘CT’扫描一样,才能逐渐揭示地球深部的‘庐山真面目’。”吕庆田说。

    在国家重大需求和科学探索双重背景下,近20年来,吕庆田和他的团队以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象,在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究,在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

    “以往认为,成矿作用大都发生在板块边缘,与板块边缘造山密不可分,如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山,而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田和他的团队经过不懈努力,在长江中下游成矿带发现了独特的地壳和上地幔结构特征,发现了大陆内部块体边界控制岩浆—流体活动的反射地震证据,建立了陆内成矿的深部动力学模型。

    在矿集区深部结构和成矿过程方面,他们发现了壳/幔边界基性岩浆底侵的反射地震证据,提出了“多级岩浆系统”结构模型;发现了隐伏在庐枞火山岩之下的两个侏罗纪盆地;精细刻画了庐枞、铜陵等多个矿集区的精细结构和断裂系统空间展布,对认识成矿过程意义重大。

    “我们认为,这些发现可以诠释为什么在长江中下游这个狭窄的带内,形成近百个大中型金属矿床。与板块边缘成矿类似,大陆内部在远程应力的作用下,在组成块体之间也可以发生大陆俯冲,俯冲导致壳幔强烈相互作用,最终沿块体边界形成大陆内部的巨型成矿带。”吕庆田说。

    如何开展深部找矿,这是吕庆田及团队面临的另外一个重大现实问题,目前国内外尚没有现成的经验可以借鉴。他们认为,与地表找矿类似,深部找矿必须先搞清楚地下三维结构,即了解地层、岩浆岩和构造的空间分布。经过反复探索,他和他的团队提出了地质信息约束下的重、磁三维地质建模技术,初步实现矿集区的“透明化”。

    通过研究和探索,吕庆田和项目组提出了基于三维结构、区域成矿模式和示矿信息的“三元”深部找矿方法,并利用这一思路在新疆、长江中下游多处取得深部找矿突破。比如,在新疆伊吾县拉伊克勒克戈壁滩发现了隐伏大型斑岩—矽卡岩矿床,获得333﹢334铜资源量101.5万吨,预测该矿床具有超大型铜矿远景。

    长江中下游成矿带多尺度深部探测试验,形成了一套解剖大型成矿带成矿系统结构的技术解决方案,发展了多种地球物理数据处理与解释技术,为国家“创新2030—地球深部探测”重大项目的实施提供了技术储备。

    创新深部资源探测技术

    如何“看透”地球内部,精准发现深部资源,技术创新最为关键。

    “对深部矿产勘查来说,不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术,提升野外测量设备的稳定性,还要发展新的数据解释技术,把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

    面对我国矿产勘查技术在探测深度、精度和分辨能力等方面与国外差距较大的现状,强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产勘探技术”重大研发任务。

    研发团队克服重重困难,先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术,技术指标总体接近或局部超过目前国际先进水平。微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

    在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面,他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备,形成了从地面到地下的系列仪器装备。

    在地球物理方法数据处理和解释方面,他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法,研制出了多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统,形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统,金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

    “这一轮的勘查技术研发,使我国在地球物理勘查技术领域极大缩小与国外的差距,大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖,一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断,大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

    向地球深部进军

    几十年的不懈努力和学术积累,吕庆田及其团队取得了丰硕成果,收获了不少荣誉。先后获得国家科技进步一等奖、二等奖各一项;国土资源科学技术奖一等奖3项,二等奖1项;入选新世纪百千万人才工程国家级人选。他带领的深部资源探测研究团队入选自然资源部高层次科技创新团队。此外,他还为国家培养了一批深部资源探测人才,为深部资源领域的研究和调查作出了突出贡献。

    “向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”,这是习近平总书记在2016年5月30号“科技三会”上发出的号召。

    “相比于西方国家,我国的深部探测工作起步较晚,在探测技术和实际探测覆盖面积方面与西方国家差距较大,加强地球深部探测,对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”吕庆田说。

    当前,我国正在酝酿启动“创新2030—地球深部探测”重大项目。未来,我国的地球深部探测将紧密围绕国家资源能源重大需求,瞄准国际地球科学前沿进行布局。

    “入地中国梦”的大幕刚刚拉开,向地球深部进军即将全面启动。吕庆田及团队正在积极准备,迎接未来更大的挑战。

    虽然人类直接钻探深度在不断加深,但与6000多公里的地球半径相比,我们还仅仅只停留在地球的表皮。如何拓展深部空间,认识地球深部运行规律,发现更多的资源,是吕庆田毕生的奋斗方向。

    科技创新人物 吕庆田:探向地球深部

    3月11日,第十八次李四光地质科学奖科研奖获得者、中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)原副总地质师肖克炎研究员新申报的战略矿产项目“战略性矿产资源大数据综合信息预测与找矿勘查示范”通过评审。在过去的40年间,从数学地质到数字化矿产预测,从信息化大数据分析再到如今的智能化资源勘查,肖克炎始终围绕国家需求、紧盯科技前沿刻苦钻研,奋战在中国地质行业数字化、智能化研究的前沿,成为这一进程的缩影和地质科学工作者的榜样。

    肖克炎研究员获李四光地质科学奖科研奖

    理想:将“计算机+矿产预测”作为“一生的事业”

    1980年,16岁的肖克炎考入湘潭矿业学院地质系煤田地质与勘探专业。如果不出意外,他的人生轨迹也会像他的许多大学同学那样,毕业进入煤炭行业,一生从事煤田地质方面的研究和实践。

    不过,20世纪80年代初,改革开放的浪潮席卷中国大地,对“科学技术现代化”的渴望蓬勃生长。那时的湖南,一件大事正在发生。1983年12月22日,中国第一台每秒钟运算一亿次以上的“银河”巨型计算机,在位于长沙的国防科技大学计算机研究所问世。“银河”对青年肖克炎的影响是巨大的,从小头脑活跃、热爱数学的肖克炎看到了计算机在煤田矿产资源领域的巨大应用前景。

    1983年年底,他为自己的实习论文圈定了两个方向——矿产资源趋势分析、计算机应用。学校没有计算机怎么办?在学校的支持下,肖克炎在核工业二三〇研究所(原长沙铀矿地质研究所)借了一台进口巨型计算机,它几乎占据了整个屋子。有了这个“宝贝”,肖克炎花费一个星期时间,对湖南湘中盆地煤田沉积谷地的矿产资源进行了5次趋势分析,圆满完成了实习论文。

    这次成功尝试,点燃了他以数学研究地质的兴趣和志向。当然,那时的他,还不知道未来计算机技术将飞速发展,更不知道自己将以此为起点,与“计算机+矿产”打一辈子的交道。

    1984年,肖克炎考取长春地质学院数学地质专业硕士研究生,师从著名数学地质专家王世称教授,并继续攻读该专业的博士学位。

    数学地质是用数学分析及建模的手段,对地质问题进行规律性的研究。然而,把复杂的地质现象进行定量化研究实非易事,不仅需要把矿床成因、地球探测信息技术、计算机等多学科的知识进行交叉、融合,更需要具有宏观的科学视野和创造性的数理推算能力。在学习和实践中,肖克炎不断探索多元统计分析方法的应用、金铜异常区复合模型的建立以及综合信息矿产预测等领域,像海绵吸水一样,在课堂授课、实习项目和国内外资料中汲取知识和经验,并最终将自己的专业方向确定为矿产预测。这也是他坚定不移的选择,为他未来的研究奠定了坚实的基础。

    在长春地质学院学习期间,肖克炎展现出了非凡的勤奋和才华。他发表了数十篇论文,远超学校规定的数量。期间,他还参与了由王世称教授主持的《综合信息矿产预测理论与方法体系》项目,并获得了国家科学技术进步奖二等奖。

    1991年年底,肖克炎博士毕业后不久,中国地质大学开始招收博士后。在博士后流动站和长春地质学院之间,为了自己的梦想,他选择了前者,来到武汉,成为中国地质大学“矿产普查与勘探”博士后。师从我国著名数学地质学家、原地大总校校长赵鹏大教授,进一步深化对数学地质的研究和应用。1993年博士后出站,已晋升为副研究员的肖克炎,来到资源所成矿远景区划研究室(简称“区划室”)工作。

    直到现在,肖克炎都很庆幸自己的“运气”,不仅能师从于数学地质领域有着“南赵北王”之称的两位泰斗,还能在中国矿产资源顶级科研院所找到专业最对口的工作岗位。当然,这份幸运并不是偶然的,而是他坚守初心、不懈努力的结果。 

    肖克炎研究员野外工作

    使命:“成矿区划”→“潜力评价”→“深部预测”

    踏上工作岗位,正直20世纪90年代,全国地质工作陷入低谷期,而肖克炎的“好运”却并未离他而去。

    肖克炎刚刚来到资源所,就赶上了一个大项目——全国第二轮成矿区划工作,并在其中从事成矿远景区划计算机化及GIS应用研究。巧合的是,肖克炎本科和硕士期间,也曾参与过全国第一轮成矿远景区划的部分工作。

    这个项目由时任中国地质地科院院长和地质矿产部总工程师的陈毓川组织领导。此时,经过数十年的找矿,不少地区已转入隐伏矿床、盲矿床预测寻找和评价阶段,找矿难度大,必须筛选出具有较好成矿远景的重点区域,形成“以点带面、点面结合”的找矿突破。同时,当时的地质科技与成矿理论较之改革开放前有了明显的进步,急需使用新理论、新技术综合研究最新的资料,指导找矿。

    陈毓川找到肖克炎,阐述了中国成矿体系和第二轮成矿区划工作的目标,以及应用计算机技术对区域成矿规律进行研究的设想。他强调,一定要注重开展全国和区域性物化资料综合研究,进行矿产预测和评价;要瞄准世界先进水平加快发展勘查技术,加快现代计算机技术的数据处理和成图技术研究,实现“地矿工作信息化”。

    肖克炎始终认为,陈毓川院士是自己重要的伯乐和导师。通过陈毓川指导与项目实践,肖克炎的学术视野愈发开阔明朗,牢牢把成矿系列理论作为计算机技术应用的基础和出发点,成为他所坚守的、不同于其他矿产资源数字化、智能化研究团队的鲜明特点。

    在第二轮成矿区划工作中,肖克炎作为主要骨干,带领团队逐步建立了以成矿系列理论为指导、以GIS计算机技术为支撑的综合信息矿产预测方法体系,开展了不同比例尺矿产资源方法学比较研究,提出了预测底图编图综合解释模型,完善了综合信息找矿评价模型的研究内容方法,编制了首张中国矿产成矿系列图和跨世纪找矿工作部署图,建立了全国成矿远景区划数据库。

    时间紧、任务重。有时候,“活儿”要得急,肖克炎经常要加班到下半夜。好在,辛勤的汗水换来了扎实的成绩:第二轮成矿区划成果“中国成矿体系和区域成矿评价”,在2004年获得国家科学技术进步奖二等奖,肖克炎是主要完成人之一。

    大项目催生大人才。1996年,肖克炎被破格晋升为研究员,1997年开始担任资源所成矿远景区划室总工,2000年,被任命为区划室主任。2006年,原国土资源部部署全国矿产资源潜力评价国情调查工作。这次,作为学科带头人的肖克炎,毫无悬念地成为其中“全国重要矿产总量预测”项目的总负责。

    从2006年到2013年,肖克炎上满了“发条”,瞄准“总量预测”目标任务,创立了矿床模型综合地质信息矿产预测方法;研发出地质专家系统预测与综合信息预测的预测模型,总结了以计算机信息技术为手段,运用矿床模型地质参数法进行资源潜力估算的预测工作方法流程;首次提出区域预测综合信息编图的综合解释模型、矿产预测类型、矿产预测方法类型、最小预测区等概念,创新发展了矿床模型地质参数资源量估算方法;建立了全国矿产资源潜力预测评价成果数据库,为国家资源决策提供了权威国情数据。

    肖克炎研究员在野外与国际知名专家共同野外查证

    矿产资源潜力评价预测成果促进了地质工作顺应时代的发展:广泛应用于我国“十三五”各类矿产勘查规划部署,厘定了我国26个重要找矿部署区带,优选110余处国家重要整装勘查区和矿集区;支撑国家找矿突破战略行动和矿业企业的矿产勘查,推动新发现多处大中型矿产地,实现找矿工作重大突破。即使是现在,其成果仍在发挥着重要作用。

    近年来,矿产勘查逐渐向深部转移,肖克炎智能勘查技术的研发目标也“由浅入深”,在科技部深地资源勘查开采专项“深部资源预测系统技术研究与示范”项目的支持下,围绕深部资源预测需求,系统开展了深部矿产资源预测理论研究、关键技术、平台系统研究,突破了成矿空间三维结构重建机制、深部矿化定位机制及深部预测途径等关键技术瓶颈,首次建立了找矿模型—三维建模—定量预测三元大数据深部矿产资源预测理论方法,自主研制了一套具有自主知识产权的深部综合信息预测评价平台系统,创新研发了深部成矿构造、地球物理、地球化学和地质异常的时空结构解析方法与深层次信息提取新技术,解决了矿集区深部成矿空间三维结构重建、成矿地质异常空间重构以及矿化空间定位等技术难题,推动了我国深部找矿、三维预测领域的技术进步。 

    深部找矿勘查示范基地

    一个个走在科技创新“风口浪尖”的大项目,有效地支撑服务了国家矿产资源安全保障和资源管理,引领了我国矿产资源潜力定量评价与预测科学进步。它们不仅赢得了近十个国家和省部级奖项,也为肖克炎带来了诸多荣誉:俄罗斯科学院与工程院外籍院士、享受国务院政府特殊津贴,以及部百名跨世纪科技人才、原国土资源部先进个人、自然资源部科技创新人才、湘江学者、楚天学者、珠峰人才等称号,而2023年获得的第十八次李四光地质科学奖科研奖,更是对他在地质科研方面突出贡献的充分肯定。

    与此同时,肖克炎不仅在个人学术研究上取得了显著成就,更在团队建设方面展现出卓越的领导力。

    在全国矿产资源潜力评价和国家重点研发计划等项目的实施过程中,他建立了一支集成矿规律、潜力评价、数学建模、软件工具研发等全链条、多层次的高水平科研团队,形成了全国领先的大数据智能找矿“理论—方法—系统平台”完全自主知识产权的开创性成果。

    在他的指导下,团队突破学科壁垒,出色完成了全国25种重要矿产资源2千米以浅资源量预测研究,圈定了各类找矿靶区4万余处、成矿远景区2000余处、重要矿集区240余处,并科学估算了不同深度预测资源量。在山东莱州—招远金矿整装勘查区、四川会理—会东矿集区、湖南—贵州锰矿整装勘查区、贵州贞丰—普安金矿整装勘查区、甘肃玛曲—合作金矿整装勘查区、西藏冈底斯成矿带等地,开展了深部(3000 米以浅)三维预测评价及找矿预测示范,取得了多项找矿突破。由此,肖克炎科研团队在国际SCI期刊上发表了论文106篇,获得发明专利24项,软件著作权27项,6人获得省部级及以上荣誉称号;培养了博士后5人、博士50余人、硕士100余人,为相关行业、企业输送了大量高素质人才。同时,举办各类培训班40余次,培训了行业、企业技术骨干近千人,他本人还在商务部举办的“一带一路”非洲预测方法培训班中多次授课,近千名国外地质专家聆听相关课程。这些工作和成果在学术界产生了广泛的影响,为矿产预测定量化发展作出了重要贡献。

    未来:发展人工智能预测技术是“创新的高地”

    所谓矿产预测,就是在现代地质成矿理论指导下,对预测区的地质、地球物理、地球化学、重砂和遥感等各种成矿信息进行提取解译,并使用先进的多元统计方法和计算机技术进行综合,从而确定成矿有利地段和靶区,并最终估算其矿床数和资源量。

    在如今的矿产预测领域,很少有人不知道MRAS(矿产资源综合信息评价系统)和MinExplorer(探矿者软件)。这套由肖克炎带领团队在全国矿产资源潜力评价项目实施期间自主开发并拥有全部核心技术与知识产权的矿产资源预测评价系统平台,打破了国外在此领域的技术壁垒,填补了我国矿产预测信息化领域的空白,已被全国32省(区、市)的上千家地质调查单位全面应用。 

    探矿者软件(MRAS3.0)赠送仪式

    科学的探索从来都是循序渐进、厚积薄发。

    早在1996年,肖克炎申请承担的“基于GIS平台矿产资源评价辅助决策系统”,在国内首次提出将传统矿产资源评价与现代地学信息技术相结合的研究思路并研制了MRAS软件系统;2002年,肖克炎承担国家863项目“地学空间信息三维可视化系统”,通过基于GIS的资源评价分布式网格计算,开始了对“探矿者”软件核心技术的研发与积累;2006年~2013年,“探矿者”在全国危机矿山找矿专项中推广应用,形成了矿床勘探3DEM储量估算系统;之后,“探矿者”升级为v3.0版本,实现了对三维数字矿床模型及深部矿产资源的立体预测评价。

    MRAS打通了矿产资源评价的GIS工作流程,实现了多源信息变量自动赋值及预测单元自动划分,彻底地改变了以往在预测单元选择、变量研究过程中进行矿产资源统计预测的费时费力的工作环境;而探矿者软件,则是一套适合地质矿产勘查、三维可视化智能分析、三维预测评价系统,其自主研发的三维矿产勘查评价智能地质制图、三维地质建模、三维可视化等底层核心技术,实现了从二维平面预测向三维空间立体预测转化,也使传统统计预测要几个月完成的工作,缩短到几天就可以完成。

    这些,都颠覆性地提升了地质工作中矿产预测的工作模式、准确度以及经济性。

    探矿者地质矿产勘查软件系统(MRAS v3.0)

    30多年对矿产预测数字技术的研发与应用,让肖克炎深深地体会到了“大数据驱动”已成为新的科学范式,而对前沿科学极为敏感的他则清晰地意识到,发展新一代人工智能预测技术是当前资源评价领域创新高地,地质找矿工作智能化已是“奔腾的江河”,必然势不可挡、必然汹涌向前。

    如今,在“人工智能+”找矿的大趋势中,肖克炎又针对战略性矿产资源开始了新的研究探索——通过战略矿产项目“战略性矿产资源大数据综合信息预测与找矿勘查示范”,针对锂、钴、镍等11个战略性关键矿产资源,创新大数据预测评价基本理论、方法流程、预测模型及成果表达等,研发智能地质预测模型和大数据精准预测技术,创新资源评价知识驱动和数据驱动双引擎,突破智能地质模型预测计算机关键技术,形成新一代智能战略性矿产评价软件系统,解决资源评价软件卡脖子难题。

    又是一场硬仗。在今后的4年中,肖克炎将带领项目团队,完成战略性矿产超常富集机理及成矿模型研究、战略性矿产大数据综合信息提取与智能预测方法技术研究、战略性矿产数字矿床模型及预测评价系统平台研发、战略性矿产重点成矿区带资源潜力定量评价、战略性矿产重点矿集区三维预测与找矿勘查示范等课题,继续推进矿产资源大数据智能预测评价水平,为国家提供更多的找矿新靶区,尽快找大矿、找好矿、找急需的矿提供重要支撑。

    熟悉肖克炎的人都知道,他有着地质人的豪迈大气,也有着数学家的精细严谨,既有身为学者的“勇攀高峰、敢为人先”,又有作为教师的“春风化雨、玉汝于成”。30多年来,被同事、学生称为“拼命三郎”的他,始终把李四光等地质先辈的科学家精神视为榜样和指引,以服务国家需求为己任,勇于创新、勤于实践,全身心地投入到了“推动矿产预测理论技术进步”的事业中,而未来,面对国家对能源矿产资源的全新需求和日新月异数字技术的不断召唤,他以科技创新驱动大数据智能预测方法研发的步伐也将更加坚定。

     

    深耕资源评价智能化——记第十八次李四光地质科学奖...

    近日,北京探矿工程研究所研发的“一种高温高压和低温高压流变仪”获国家发明专利授权,专利号ZL201711364549.9。

    探矿工程所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,创新研发了耐酸碱盐腐蚀的高温高压测试腔、外环式强力磁耦合旋转驱动装置和非接触式高精度粘度测量装置,配套开发了高可靠性自动测控软件系统,攻克了高温高压动态密封和高精度粘度信号测试等多个难题,成功研发了该高温高压和低温高压流变仪,可测量钻井液、压裂液等样品在高温高压(320℃、220MPa)和低温高压(-10℃、220MPa)条件下的流变性能,并通过了异地测试和可靠性测试。

    该成果已取得多项转化应用成效。一是服务青海共和干热岩科技攻坚战GH-03井钻探工作,对200℃、50MPa环境下的高温钻井液流变性进行了现场测试,为优化超高温水基钻井液的配方和性能提供了依据,保障了工程的顺利实施。二是已有2台成套样机实现转化,用于支撑中石油等单位高温高压深井钻探现场。三是已为多所高校、研究机构提供了高温高压钻井液流变性测试服务。

    下一步,项目团队将开展小型化、系列化流变仪研发工作,为地球深部探测与矿产资源勘查、天然气水合物试采等钻探工程提供支撑。

     

    探矿工程所“一种高温高压和低温高压流变仪”获国家...
    自然资源部中国地质调查局“地质云”矿物、岩石识别系统,是人工智能(AI)技术在地质信息化中的典型应用。基本原理是——采用人工智能方式,把已确认的矿物、岩石图片存放于地质云服务器中,建立识别模型,通过计算机深度学习方式,对新采集的矿物、岩石图像进行识别。这个系统是地质专业初学者及非地质工作人员快速了解和识别矿物、岩石的辅助工具。

    这款软件系统有手机Android版和电脑网页版两个版本,对提供的图片进行分析识别后提供几种可能答案,并以相似度高低为序进行排列。你可以通过自己拍照或上传相册图片至地质云系统,经过对比分析处理,实现对矿物、岩石的实时“刷脸识别”。目前,该系统可以快速识别100类矿物,识别精度达70%以上。

    已确认的矿物图像 

    红色菱锰矿 

    金光闪闪的黄铁矿 

    精美的蓝色萤石矿物 

    绿色的孔雀石 

    当你在野外调查或旅游时遇到独特的岩石、奇石、玉石,但又不知道是否具有可利用价值,且身边没有专家协助确认,“地质云”——智能识别矿物系统就可以派上用场,它可以为你提供智能解决方案:点击进入中国地质调查局官网( http://www.cgs.gov.cn/),依次点击“地质云”-“云工具”-“岩矿智能识别”,即可选择扫码下载手机APP了。

    有了这款软件,就可以随时随地快速、便捷地了解和识别矿物、岩石,有兴趣的地学爱好者还可以深入去了解有关矿物与岩石的知识。软件中包含了上百种矿物和岩石的相关资料,在“矿物”标签下点击对应的图片便可以进入详细页面进行浏览,查看矿石学名、化学式、硬度等多种属性。目前,软件系统已收集矿物图片15万张、岩石照片4万多张,可供查询和浏览。在“岩石”标签下,你可以选择平铺或树形视图进行查找,树形视图下对岩石进行详细分类。软件可以根据图片识别出矿物或者岩石种类,准确率相当高,矿物、岩石识别系统对矿物的识别已达到75%,对岩石的识别率达40%-50%。

    待确认的岩石、矿物图像 

    这款APP不仅功能强大,还便于使用,对于野外地质工作或地学爱好者来说是一款非常实用且值得拥有的软件。

    带你了解“地质云”

    在数据驱动的背景下,我们已经进入了数字经济时代。据统计,2016年中国数字经济总量已占全国GDP总量的30.6%,数据之于本世纪就像石油之于20世纪,它是发展和改变的动力。如果将数据比作土壤,再加上标准管理、元数据管理、主数据管理等各种营养成分,可以培养滋润出丰富多彩的上层数据应用。地质大数据作为国家空间基础信息重要的部分,为满足不断扩展的应用需求,将数据资源管理模式提升为数据资产管理模式势在必行。

    一、大数据与数据资产管理 

    数据资产管理(DAM)是指规划、控制和提供数据及信息资产的一组业务职能,包括开发、执行和监督有关数据的计划、政策、方案、项目、流程、方法和程序,从而控制、保护、交付和提高数据资产的价值。数据资产管理是需要充分融合业务、技术和管理,确保数据资产的增值。

    2013年,英国商务、创新和技能部发布《英国数据能力发展战略规划》,旨在使英国成为大数据分析的世界领跑者,并使公民和消费者、企业界和学术界、公共部门和私营部门均从中获益。该规划中数据能力主要包含三方面:人力资本、基础设施和数据资产。其中,数据资产主要体现在数据本身的丰富性、可用性和开放性等方面。同《美国大数据白皮书》一样,《英国数据能力发展战略规划》中也使用了data assets一词。

    2014年,美国发布了《大数据:抓住机遇,保存价值》,即《美国大数据白皮书》。白皮书指出:“政府机构根据开放程度已将数据资产划分为三个种类:开放性、半开放性、非开放性,并且只能出版发行开放性密级的信息。”

     

    美国联邦地理数据委员会(FGDC)地理空间数据生命周期管理架构

    2015年7月,国务院出台了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,鼓励企业利用电子商务平台的大数据资源,提升企业精准营销能力,激发市场消费需求。9月,国务院发布的《促进大数据发展行动纲要》指出,在全球信息化快速发展的大背景下,大数据已成为国家重要的基础性战略资源,正引领新一轮科技创新。数据资源一词出现在纲要正文中。

    党的十九大报告提出要“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”,进一步突出了大数据作为国家基础性战略性资源的重要地位,掌握丰富的高价值数据资源日益成为抢占未来发展主动权的前提和保障。

    数据资产管理是一种新型的数据管理理念,其改变了“数据只是企业经营活动的副产品”的旧有观念,将数据作为“一种同货币或黄金一样的新型经济资产类别”来进行管理。

    数据资产管理的核心是数据资产化,即将数据作为与实物资产、知识资产、人才资产一样的能为企业不断创造价值的核心资产,构建完善、统一的管控架构对其进行 管理,更好的应对大数据发展对企业运营带来的挑战。

    大数据背景下,数据资产管理呈现出五大新特征:数据对象转为多源数据,形成了“数据湖”的概念;数据处理的底层架构快速向分布式系统迁移;组织过程扩展为业务部门为主角,IT部门执行,并衍生出兼具业务与技术能力的首席数据官即CDO岗位;管理手段趋于自动化和智能化;数据使用群体扩大,不仅包括企业决策人员、运维用户、业务管理人员、数据分析人员等内部用户,还包括数据科学家、数据应用专业企业等外部用户。

    国外的组织和机构在数据管理方面有着丰富的经验。在地学领域,美国2014年发布了国家空间数据基础设施战略计划(2014-2016年)。

    二、国内外数据资产管理与实践现状

    国外的组织和机构在数据管理方面有着丰富的经验,形成了以国际数据管理协会(DAMA)、能力成熟度模型集成(CMMI)为首的几大流派;提出了数据资产管理的理论方法、技术思路以及相关软件系统,在金融、电信、商业领域较早开始数据资产管理的实践应用。在地学领域,美国2014年发布了国家空间数据基础设施战略计划(2014-2016年),截至目前通过4年实施,取得了显著成效。

    我国的金融和电信等行业,较早开展了信息化和大数据工作,积累了一定的数据管理、治理乃至资产运营的经验,对促进国内数据资产管理的发展有着重要意义。中国信息通信研究院2017年、2018年分别发布了《数据资产管理实践白皮书》1.0和2.0,为中国地质调查局开展地质大数据资产管理工作提供基础参考框架与思路。

    截至目前,中国电信、中国移动、建设银行、中国电网企业、中石化等行业大型企业开展了不同程度的大数据资产管理实践,形成了数据资产目录,搭建能力平台,研发数据资产管理工具及系列产品体系。中国建设银行于2013年全面启动数据资产管理,将原有的120多个系统,以及九大业务领域1700多个标准中的14000多张数据表、20多万数据字段,对照模型进行了梳理和规范,建成数据资产的统一管理和权威发布平台,目前已形成了包含4000多个实体、2万个属性的数据体系,基本上覆盖了各种基准数据,在全行系统内建立了统一的数据管控流程,实现了数据单点采集、多方共享,明确了数据不同节点的责任方,用元数据贯穿整个数据周期进行管理,同时也加强了数据安全和隐私的管理等。

    三、美国地理空间数据资产管理方案

    1. 目标

    2010年美国管理和预算办公室(OMB)发布了OMB通告A的A-16号文补充指南。A-16号文(地学信息与相关空间活动的协调)是联邦政府促进地理空间数据协调使用、共享、传播和国家空间数据基础设施(NSDI)建设的基本政策文件。A-16号文明确了美国联邦地理数据委员会(FGDC)在实施地学信息与相关空间活动协调的角色和责任,A-16号文补充指南首次提出联邦政府在国家空间数据基础设施战略计划(NSDI)框架下,为协调联邦地理空间数据资产和投资更有效地支持国家优先事务和政府任务,启动组合管理,纳入国家空间数据资产组合管理体系进行跟踪、维护、扩展和调整数据资产和资源,在国家层面,通过统一的政策与标准、组织体系、管理体和公众参与等措施,消除数据鸿沟。

    为完成A-16号文规定的任务,FGDC于2014年发布了国家空间数据基础设施战略计划(2014-2016)。该战略计划以全美国家级地学数据共享的角度,提出了三大战略目标,具体分解为9项任务、29个项目活动。三大战略目标分别为提升国家地学数据共享服务能力、确保联邦地理空间信息资源的责任明确和有效开发与管理、实现对全美地理空间信息界的领导。编制与实施国家地理空间数据资产管理计划任务,纳入确保联邦地理空间信息资源的责任明确和有效开发与管理的第二战略目标中,对地理空间投资的有效管理可以使得联邦机构及其合作伙伴控制成本、优化服务、减少重复投资、节省纳税人的钱,并推动联邦政府提高效率。OMB的A-16通告补充条款提出了对联邦地理空间投资和对国家地理空间数据资产(NGDA)管理实施组合管理的指导方针。组合管理方法将允许对数据专题和数据集的识别,满足政府和利益相关者的需求。FGDC也将提出政府开放数据政策的框架来将整个生命周期的信息作为资产来管理,以促进数据的互联互通与开放,保证系统和信息的安全。这一战略目标描述了联邦地理空间信息界将采取的用以落实组合管理的措施,以便更有效地规划地理空间数据收集工作,评估数据资产的状态,并尽量减少重复投资。推进国家地理空间数据资产NGDA的组合管理带来的好处如下:

    ——使得使用高级、可信和标准的国家地理空间数据集和服务更加方便,以及联邦行动和提供管理、访问地理空间资源更加透明;

    ——基础数据资产、高级的数据主题和数据集应该被列入NSDI组合管理;

    ——明确联邦在国家数据管理方面的角色和责任,包括数据与元数据的发布、研究OMB A-16通告补充条款中的组合管理、开放数据政策、地理空间平台、Data.gov和其他相关要求;

    ——落实和实施A-16通告中的组合实施计划,包括申报投资和确定投资要求;

    ——制定对A-16通告中数据主题和地理空间信息平台管理过程的监测和报告制度,包括对内容和技术标准的使用与扩散的推广和报告。

    2. 联邦地理空间数据组合资产数据体系

    FGDC提出了联邦地理空间组合资源(Federal Geospatial Portfolio)和联邦地理空间数据组合资产(Federal portfolio of geospatial assets)两个全新的概念。

    联邦地理空间组合资源包括许多类别的多种资产,包括:非A-16号文规定的空间数据组合资产、基础设施、硬件、软件、人员、应用、服务和产品。联邦地理空间数据组合资产是登记在册的、可靠的、可访问的国家级数据集的体系。联邦地理空间数据组合资产包括不同层级的数据体系:

    (1)国家地理空间数据资产组合(NGDA Portfolio)

    国家地理空间数据资产组合是由多个国家级地理空间数据专题数据库(集)构成,每个专题数据库(集)由相关的国家地理空间数据集组成,能够入选国家级地理空间数据集多是数据量大且持续更新的国家级数据库。不是所有的数据集均可作为国家级地理空间数据资产进行管理,对于符合作为数据资产管理的数据集,须由国家级地学空间数据专题组提出建议,由FGDC协调小组同意并由FGDC指导委员会指定方可纳入。

    (2)国家地理空间专题

    一个NGDA专题(与“A-16主题”同义)是一个组织结构,在这个组织结构下多个相关的NGDA数据集在逻辑上作为一个单元进行分组和管理。国家地理空间数据专题确定的原则如下:

    ——原则1,专题是相关国家地理空间数据资产按应用专题的逻辑分组,用于满足普通公众的,容易被发现并且任何人都可以访问;

    ——原则2,专题的数据覆盖范围原则上需覆盖全国,数据的生产与管理能满足跨联邦机构或组织的应用需求;

    ——原则3,专题确立需有明确的立法授权、规定的法令或是核心空间参考数据集;

    ——原则4,专题的确立可促进多个相关数据集在联邦、州、市和地方政府、私营或非营利部门机构之间的凝聚力和协作开发、维护和深化;

    ——原则5,专题应侧重于选取对国家很重要的自然和人造数据资产数据集,例如境界线等。

    (3)国家地理空间数据集

    空间数据集将进行定期清点,如果符合要求则纳入并建议纳入国家地理空间数据资产组合管理(NGDA Portfolio)。NGDA专题领导和专题委员会负责空间数据集的清点。要获得FGDC指导委员会批准作为NGDA空间数据集,必须至少符合以下标准之一:

    ——数据集被多个机构或与州、市和地方政府等机构合作伙伴使用;

    ——应用于实现OMB所规定的总统优先事项;

    ——需要满足多个联邦机构的共享目标;

    ——法定授权明确要求;

    为了确保NGDA数据集的质量和能被机构组织广泛应用的可用性,数据一定是:

    ——可发现,已发布和可获取;

    ——可靠性,由公认的国家管理机构维护;

    ——一致性,统一的代码、标准和相关定义,确保其完整性(包括符合适用的FGDC标准);

    ——现势性和适用性,定期维护并满足当前需求;

    ——资源化,作为企业资产。

    3. 联邦地理空间数据组合资产管理方案

    NGDA管理计划支持建立A-16 NGDA组合资源管理流程(MP)的两个主要阶段——

    (1)准备管理和报告框架

    建立数据资产管理委员会、专题领导协调组、数据集管理团队;明确数据组合资产管理的目标任务,优选核心国家级地理空间数据集目录清单并在GeoPlatform共享平台发布元数据;建立在线的工作协调平台、数据集成熟度评估模板、年度专题报告模板、数据服务应用投资报告模板、组合资产管理报告模板等及相关软件工具;建立对地理空间投资定义与预算报告的代码。预计全面实施A-16 NGDA数据资产组合管理流程可能需要3到5个预算周期。

    (2)执行数据资产组合管理

    共分为评估、规划、报告和预算设置4个阶段实施:

    评估包括对国家地理空间数据集的成熟度评估和国家地理空间专题的成熟度评估;

    规划阶段包括创建国家地理空间战略专题规划、执行和维护数据集管理方、专题委员会等多方协调机制、管理与维护GeoPlatform共享平台中专题内容等;

    报告阶段,分阶段分别提交国家地理空间数据集、主题和组合资产的年度进展与评估报告;

    预算设置阶段,建立地理空间数据资产组合管理的预算安排流程。

    (3)按NGDA数据集生命周期成熟度评估

    FGDC制定了5个成熟度指标评估地理空间数据生命周期中的7个阶段。

    根据用户需求将数据的生命周期划分为定义、清理与评估、获取、访问、维护、使用与评估、归档7个阶段。

    每个阶段使用6个等级来评价,分别是:

    0级:没有任何措施

    数据集未开发或不能满足主要用户的项目或业务需求。没有考虑次要用户、其他的或合作伙伴(利益相关者)的应用需求。数据集目前不是权威数据,或者是权威数据集的一部分。没有采用数据生命周期管理的任何一个阶段进行管理。

    1级:计划或建设初期

    数据集在初始计划中且可部分满足主要用户的项目或业务需求。初步采用数据生命周期对数据进行管理。准备考虑次要用户、其他的或合作伙伴(利益相关者)的应用需求。数据集的开发建设还处于初期阶段。采用生命周期部分或有限阶段进行管理。

    2级:过渡或转型阶段

    数据集满足主要用户的业务需求,并可被次要用户适度使用。至少采用3个阶段的数据生命周期管理。可获得阶段性的资金、合作伙伴以及数据获取等相关的支持。采用生命周期有限的阶段进行管理实践。

    3级:管理或可预测的阶段

    数据集满足主要用户的大量业务需求,并被次要用户广泛使用。至少采用4个阶段的数据生命周期管理。采用恰当且一致性的数据生命周期进行管理实践。数据集在生命周期的不同阶段与业务需求变化紧密结合,整体成熟度随之变化。

    4级:成熟或一致性阶段

    数据集满足主要用户和大多数次要用户的所有业务需求。该数据集是主要用户和次要用户的权威数据资源。对未来的数据应用需求有着明确的规划和实施方案。数据集在生命周期所有阶段进行循环的支撑和审查。数据集完全按照生命周期全过程进行管理。

    5级:优化或公认阶段

    数据集几乎满足所有用户的所有业务需求。该数据集是主要用户和次要用户的权威数据资源。数据集完全按照生命周期全过程进行管理。主要用户和次要用户对数据资料未来的应用需求有着明确的规划和实施方案。

    地质大数据资产管理实施策略

    考虑到不断变化的业务需求,数据集生命周期成熟度评估是反复进行的过程,定期重新评估可反应出数据集成熟度的变化趋势。成熟度水平不会固定在一个等级水平,而是一个持续的变化过程,同时也表征了NGDA数据集如何满足不断变化的业务需求。

    从2015年底完成的177个数据集的初始成熟度评估结果来看,大多数NGDAs已经取得了很高的成熟度,并且满足了为数据集建设时设定的业务需求。此外,大部分NGDA数据集正在积极更新和维护,并且正在进行定期补充、审核和更新。

    数据集的成熟度评估提供了从数据生产到即时在线服务全流程数据内容的透明度和健康状况,并且通过评估可以明确需要生产哪些新的数据或者对哪些现有数据进行维护更新,从而进行有效的投资。

    (4)目前的阶段性成果

    截至目前,FGDC完成联邦地理空间数据组合资产管理计划(2014-2016)的任务,共确定了17个专题类别和176个NGDA数据集构成了国家地理空间数据资产组合(2017年度有1个被删除);FGDC NGDA数据集网页提供完整列表(www.

    fgdc.gov /ngda-reports/NGDA_Datasets.html),这些数据也共享在了GeoPlatform上。

    2017年成立了一个跨机构团队,重新对2015年177个纳入NGDAs数据集成熟度评估结果进行分析。在GeoPlatform.gov共享平台上,提供了NGDA400余个正在进行数据集成熟度评估可视化展示列表与相关统计结果。无论是数据管理方、数据审核方还是用户,可以及时的掌握国家级地理空间数据集的相关进展。

    四、地质大数据资产管理方案建议

    1. 需求与目的

    通过多年的数字化及数据库建设,自然资源部中国地质调查局积累了海量的多门类地学数据,包括水、土地、矿产、能源、森林、湿地、草地、海洋等资源,以及环境与基础地质等十余类专题数据库(数据集)。2017~2018年实施的地质云建设工程,将全局29个直属单位的200余个地质数据库(数据集)在地质云进行互联互通与共享服务。2016~2018年十大工程300多个项目又积累了海量的调查数据,数据涉及的专业多、类型复杂,除了支持地质调查业务流程运转之外,越来越多地应用于提升管理决策效率、实现价值挖掘和科研技术创新。如果不能构建形成核心数据库体系,对核心地质数据库进行有效梳理及精细化管理,建立动态更新及实时共享机制,其价值就得不到很好体现,严重影响数据价值发挥和高效服务。

    大数据综合应用对数据管理和应用提出了更高要求:

    一是需要创建地质大数据核心数据库体系。明确国家级地质大数据核心数据库的内容、更新维护责任、周期、技术流程,建立更新维护机制,保障数据更新维护工作的持续性、有效性、完整性和权威性。

    二是需要创建统一的数据按生命周期进行管理的标准。数据采集、传输、存储、应用、共享、维护更新与归档统一标准,将有效避免数据混乱冲突、一数多源、多样多类等问题。统一标准是解决数据的关联能力,保障信息交互、数据流通、系统访问功能顺畅的必要前提。

    三是明确数据更新周期。明确不同级别数据库中数据的采集、传输、存储、应用、共享、维护更新与归档等全生命周期及流程。

    四是建立统筹数据管理。建立分布式数据中心数据管理协调机制和统一的数据管理渠道,将分散在不同单位、不同业务部门的数据需求、数据质量、数据应用等问题的统筹管理和解决,支撑数据服务对科研与管理动态需求的即时响应。

    五是建立规范的数据治理流程和数据质量监控与评估措施,解决数据质量参差不齐、数据冗余、数据缺值、数据冲突等数据质量问题。

    六是建立有效的数据安全管理机制,对内部数据、敏感信息、隐私信息、保密信息的访问建立有效控制,使其脱敏脱密合规。

    七是建立数据价值或成熟度评估体系。评估数据生产、传输、管理维护、更新等投入的成本,与数据应用产生的社会效益与经济效益,及时剔除冗余数据,支撑相关数据库建设、管理与应用系统研发以及共享应用的相关投资决策。

    2.地质大数据资产管理的定位与内容

    (1)定位与实施策略

    数据资产管理在大数据技术体系中,位于应用和底层平台中间。数据资产管理包括两个重要方面,一是数据资产管理的核心业务职能,二是确保这些业务职能落地实施的保障措施,包括组织架构、制度体系。数据资产管理在大数据应用体系中,处于承上启下的重要地位。对上支持以价值挖掘为导向的数据应用开发,对下依托大数据平台实现数据全生命周期的管理。

    实施地质大数据资产管理,主要包括4个阶段:一是建立地质大数据资产管理的框架。二是开展数据审计,对数据资产进行识别和分级,形成地质大数据资产目录,并对现有的数据管理与共享应用现状进行评估,形成改进报告与投资建议;三是数据资产管理方案的实施,梳理优选形成国家级地质大数据核心数据资产目录,通过标准管理、元数据管理、数据质量管理等措施对数据进行治理,提升数据综合管理的整理能力。四是数据资产运营。数据资产管理是这四个阶段不断优化的循环过程。

    (2)建立地质大数据资产管理的框架

    开展数据资产管理的顶层框架设计,明确数据资产管理的总体目标、业务框架、数据标准和数据视图、数据清洗管理规范、绩效评价体系、整体推进规划以及相关的组织、人才保障机制等。

    (3)数据审计

    梳理不同单位创建和现在拥有的数据,建立数据资产目录;

    梳理目前数据存储、分享、管理和共享应用的方式和途径;

    评估当前数据管理政策以及数据生产、数据管理、共享应用中存在的不足,发现错误的数据使用、数据丢失情况和不可恢复的数据;

    定性/定量明确主要用户及其他用户对数据的需求,包括数据过去对用户需求满意程度的分析;

    提出改进数据管理、共享应用的方法和维护管理的预算投资。

    (4)数据资产管理实施

    参考国内外相关数据资产管理的相关成果,提出地质大数据资产管理实施主要包含7项管理内容和2个保障措施。7项管理内容指的是国家级地质大数据核心数据库体系、数据标准管理(数据模型管理)、元数据管理、数据质量管理、数据安全管理、数据治理与数据价值评估;2个保障措施包括组织架构和制度体系。

    ——国家级地质大数据核心数据库体系

    在全局地质大数据资产目录的基础上,建立地质大数据库的评价指标和标准,按重要程度、价值高低进行分级处理,优选形成国家级地质大数据核心数据库体系,并将国家级核心数据库纳入数据资产进行管理。

    国家级核心数据库是地质调查、国土空间规划、地质环境评价、矿产能源资源保障等领域需求的基础数据,能够被重复、共享应用于广泛的科研工作、跨越各个单位与部门,并能够在各个系统之间共享、高价值的基础数据,覆盖范围广、数据信息全面、数据质量高、是专题领域的权威数据等特点。为满足多级用户变化的需求,国家级核心数据库需要持续稳定地更新,用以支撑相关的科学研究与政府决策。

    ——数据标准管理

    梳理并管理现有不同专题数据的建库标准(技术要求),包括数据的定义、数据模型、数据格式、比例尺、参考及引用的标准及公共代码等。基于数据模型与当前的系统应用模型,建立全局地质数据通用的数据模型库,将数据的生产与应用模型纳入到统一的语义框架下,即明确数据的首要的创建点,且单点创建多方共享,就是避免原来同一个数据多方采集,多头管理等导致的不一致的问题;同时也保证现有与未来应用系统模型的一致性与可维护性。

    通过数据模型管理可以清楚地表达不同单位、不同专题各种应用之间的数据相关性,使不同部门的业务人员、应用开发人员和系统管理人员获得关于地质大数据核心数据的统一完整视图。

    ——元数据管理

    元数据是描述数据的数据。元数据按用途不同分为核心数据库元数据、业务元数据。

    核心数据库元数据:描述核心数据库采集、空间参考、格式、内容、管理与维护责任单位信息等,也包括数据生产、数据转换的描述与质量信息等内容。

    业务元数据:描述数据不同应用系统中业务领域相关概念、关系和规则的数据;包括业务术语、信息分类、指标、统计口径等。

    元数据管理的主要内容包括:建立地质大数据资产管理维护元数据标准;建设元数据管理工具;创建、采集、整合元数据;管理元数据存储库;分发和使用元数据。

    ——数据质量管理

    数据质量管理是指运用相关技术来衡量、提高和确保数据质量的规划、实施与控制等一系列活动。内容主要包括:开发和提升数据质量意识;建立数据质量监控方案及技术要求;清洗和纠正数据质量缺陷;设计并研发数据质量管理工具;监控数据质量管理操作程序和绩效;确定与评估数据质量水平等。

    ——数据安全管理

    数据安全管理是指对数据设定安全等级,保证其被适当地使用。通过数据安全管理,规划、开发和执行安全政策与措施,提供适当的身份以确认、授权、访问与审计等功能。数据安全管理主要内容包括:明确数据安全需求及监管要求;对涉密及业务敏感数据分级分类,定义数据安全强度,划分信息等级;定义数据安全策略;定义数据安全标准,定义数据安全控制及措施;管理数据访问视图与权限;监控用户身份认证和访问行为;部署数据安全防控系统或工具;审计数据安全等。

    ——数据治理

    根据上述5个步骤提出的要求与规则,对现有的国家级地质大数据核心数据库进行清理与整合,建立地质大数据资源池,实现各个关联系统与数据资源池的数据同步,使得不同部门可以跨系统地使用来自权威数据源的一致、高质量的核心专业数据,降低成本和复杂度,从而支撑跨部门、跨系统数据融合应用。

    ——数据价值评估

    数据价值管理是对数据内在价值的度量,可以从数据成本和数据应用价值两方面来开展。数据成本一般包括采集获取和存储的费用(人工费用、IT设备等直接费用和间接费用等)和运维费用(业务操作费、技术操作费等)。数据应用价值主要考虑数据资产的分类、使用频次、使用对象、使用效果和共享流通等因素。根据不同单位不同数据库的集成度水平与应用场景,计算或估算数据在不同应用场景下的收益及单位数据资产的总体价值。

    (5)保障措施

    数据资产管理是体系化非常强的工作,需要充分考虑企业内部IT系统、数据资源以及业务应用的开展现状,同时也要考虑围绕业务开展所设立的人员和组织机构的情况,在此基础上设计一套有针对性的数据资产管理组织架构、管理流程、管理机制和考核评估办法,通过管理的手段明确“责权利”以保障数据资产管理工作有序开展。保障措施包括组织架构和制度体系。

    典型的组织架构主要由数据资产管理委员会、数据资产管理中心和各业务部门构成,还需要明确组织架构中不同角色相应的职责,让工作职责融入到日常的数据资产管理和使用工作中。

    为保障活动实施和组织架构正常运转,需要建立一套覆盖数据引入、使用、开放等整个生产运营过程的数据管理规范,从制度上保障数据资产管理工作有据、可行、可控。

    五、结论与建议

    地质大数据资产是利用数据助力自然资源部中国地质调查局为国家生态文明建设服务的有效利器。地质大数据资产管理的水平某种程度上决定着自然资源的开发利用保护、资产估价和空间规划的发展进程与水平。因此,建议以目前中国地质调查局正在开展的地质云建设为契机,提高数据资产的意识,开展数据资产管理的顶层框架设计,尽快编制并实施地质大数据的资产管理方案,构建国家级地质大数据核心数据库体系,建立全局地质数据通用的数据模型库,创建统一的数据按生命周期进行管理的标准,对现有的国家级地质大数据核心数据库进行治理,建立统一数据模型的地质大数据资源池,使得不同部门可以跨系统地使用来自权威数据源的一致、高质量的地质大数据核心专业数据,从而支撑跨专业、跨部门、跨系统数据分析挖掘与融合应用,才能更好地为资源管理与环境评价提供坚实的数据支撑和服务。

    比较借鉴,烹好中式“数据大餐”

    2018年6月28日,国家863计划资源环境技术领域 “深部矿产资源勘探技术” 重大项目验收会在北京举行,来自科技部、自然资源部、中国地质调查局等多单位领导和中国科学院、中国地质科学院、国防科技大学、中国地质大学、中国计量科学院、航空物探遥感中心等12位专家院士,项目首席专家、各课题负责人及其他科技研发骨干、科技日报、中国自然资源报、中国矿业报等记者等近百人参加了项目验收会。会议由中国21世纪议程管理中心裴志永处长主持。

    会上,裴志永处长首先介绍了项目的基本情况,项目于2014正式启动,国拨经费近1.1亿元。经过4年多的艰苦努力,除了课题15因课题负责人生病,中途终止外,14个课题全部完成了任务书规定的任务,完全达到了考核指标要求,取得了令人瞩目的成绩。随后,项目承担单位地调局资源所党委书记对各课题组科技研发人员4年来的辛苦努力与积极配合表示感谢,经过大家共同努力,项目攻克了高灵敏度电磁传感器、高精度重力测量传感器等一批核心技术,研发出了大功率伪随机电磁探测系统、分布式遥测地震探测系统、4000米岩心钻机等一批急需的设备,初步形成了从地面到地下,从结构探测到物质探测,适应复杂地质条件的立体探测技术体系。

    按照验收会日程安排,与会领导、院士、专家首先在仪器设备展示现场对项目研发的仪器设备进行了观看、查验,详细询问了各项成果的具体指标及应用效果。现场观看结束后,由项目首席吕庆田研究员对项目总体执行情况、研发内容、取得的代表性成果等进行了详细汇报。

    验收专家组在现场考察研发仪器设备、听取技术汇报、审核验收材料,经质询讨论后,形成了项目验收意见。一致认为:项目攻克了高灵敏度宽频带电传感器、高精度微重力传感器、铯光泵磁传感等10项深部资源勘探测核心技术,主要指标达到并部分超过考核指标;研发、完善了18种我国深部矿产勘查急需的地球物理和钻探装备,经实际应用多数达到了实用化水平,形成了我国深部(2000米)矿产勘查技术体系,降低了对外的依存度;创新和完善了时空陈列(广域)电磁探测等20项勘探地球物理方法,研发和完善了重、磁、电多参数反演解释和金属矿地震数据处理与解释2套大型软件系统,多功能三维电磁正反演等8套专用软件系统。

    项目圆满完成了目标任务,达到全部考核指标要求,大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力,提升了国际竞争力。专家组一致同意通过验收。

     
    国家863计划资源环境技术领域“深部矿产资源勘探技术...

    1月23日-27日,中国地质调查局沈阳地质调查中心为加强软件系统共享和使用效率,提高重磁电在能源、深地等勘探领域的应用水平,深入挖掘重磁电在解决基础地质问题及能源、矿产地质问题的潜力,增强重磁电地质解释成果的可靠性,进一步发挥现代重磁电数据处理方法技术对提高重磁电解决地质问题能力及科技创新方面的作用。邀请中南大学戴世坤教授、周印明博士、张钱江博士来沈阳地调中心进行了为期5天的重磁电三维反演成像解释一体化系统培训。

    培训重点讲解了系统基础理论及系统应用技巧,并就遇到有关重磁电处理解释方面的问题与专家进行了互动性的交流。专家深入浅出的讲解给学员们留下了深刻的印象,取得了良好的培训效果,为更好地发挥重磁电在能源、深地、矿产等领域的应用奠定了基础。

    沈阳地质调查中心举办重磁电三维反演成像解释一体化...

    近日,地调局物化探所“化探数据一体化处理系统”和“电法工作站”研发人员应邀到宁夏地质局下属单位物勘院,为宁夏地质局全体物化探工作者进行物化探软件应用培训。

    4天的培训期间,研发人员利用实测数据,就一体化处理系统和电法工作站软件系统的功能使用进行了培训,并现场演示操作应用。结合地质局各单位正在从事的项目及设定的工作目标,同时针对当前转型升级面临农业化探土地质量调查和深部探测工作相关方面遇到的难题,双方在课堂上进行了技术应用探讨,提出了许多有效建议。

    到中国地质调查局物化探所挂职锻炼的宁夏地质局选派干部,为双方学习交流搭建了桥梁。双方表示,今后要持续加强业务合作,共同推动物化探技术更好的服务于宁夏经济社会发展和生态文明建设。

    培训期间,物化探所为宁夏地质局赠送了60套中大比例尺化探数据一体化处理系统(Geochem Studio 1.5.8)和电法工作站软件系统(WEM 2.5)。

    物化探所应邀举办物化探软件应用推广培训班
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