一种新的四维地质信息系统架构

国家地理信息标准体系（第一版）二O O八年十二月前言随着经济全球化、全球信息化的发展，具有时空特征的地理信息已成为国家经济和社会发展的重要基础性战略性资源；作为整合其它各类自然资源、社会经济和人文信息的基础平台，地理信息越来越广泛地应用于国民经济、社会发展、国家安全和公众生活的各个方面。

全国地理信息标准化技术委员会是在地理信息领域内从事全国性标准化工作的技术组织，负责地理信息领域的标准化技术归口工作。

2006年国家测绘局和国家标准化管理委员会印发了《国家地理信息标准化“十一五”规划》，2007年全国地理信息标准化技术委员会印发了《国家地理信息标准化体系框架》，在这两个文件的基础上，编制“国家地理信息标准体系”。

- 1 -一、意义和作用编制“国家地理信息标准体系”是为适应在信息化和网络化环境下地理信息技术和产业发展的需要，促进地理信息资源的建设、协调、交流与集成；优化地理数据资源的开发与利用；规范地理信息服务和市场秩序；保护知识产权和国家地理信息安全；提高地理信息对经济社会发展的保障能力和服务水平；推进地理信息共享共建和产业发展的一项基础性工作。

编制和发布“国家地理信息标准体系”有利于标准化工作的科学性、计划性和有序性。

地理信息标准化是地理信息共享和系统集成的前提，也是地理信息产业化和社会化的必由之路。

“国家地理信息标准体系”为标准化主管部门制定方针政策提供参考；为地理信息产业法律、法规提供技术支撑；为地理信息市场准入、契约合同维护、合格评定、产品检验和质量体系认证等诸多方面提供依据；为跨部门的地理信息标准制、修订和协调提供指导。

- 2 -二、目标地理信息科学与技术是一门多学科交叉、融合的科学技术领域，“国家地理信息标准体系”面向表示四维时空信息，涉及的学科和行业多，采用的技术新、应用面广。

本标准体系定义地理信息数据模型和结构；理清标准间的层次及相互关系；解决共性标准和个性标准的隶属和包容的关系；规范地理信息数据的获取、处理、存储、分析、访问和表达；描述实现以数字或电子形式在不同用户、不同系统和不同空间位置之间的数据交流的方法、过程和服务；避免标准间的矛盾和交叉、遗漏和重复；推动在分布式计算环境中地理信息系统间的互操作；有利于克服地理信息标准编制的盲目性、随机性。

地球系统的多圈层构造摘要:地球系统多圈层构造学的基本理论框架是：（1）将大地构造研究从地壳和岩石圈构造扩展到整个地球系统的多圈构造。

(2)由地球系统和宇宙天体系统共同驱动的全球动力学：太阳能、地球系统的多层相互作用以及宇宙系统中天体运动的共同作用是各种地质作用的驱动力。

(3)大陆-海洋转换理论：大陆和海洋是两个对立而统一的地质单元，可以相互转化;大陆和海洋都不会永远存在;不存在大陆增生或海洋消亡的单向发展;简单的单向大陆加积理论被认为是无效的。

(4)大陆地壳和地幔具有多层的特点，不同的层容易沿着它们之间的界面滑动，但需要证实大陆是作为一个整体运动的，甚至是自由漂移的。

(5)循环进化理论：地球构造的发展不是一种匀速变化，而是一种螺旋式向前演化，其特征是非匀速、非线性、渐变和突变相结合;摘要不同的地球演化阶段（构造旋回）具有不同的全球构造格局和特征，不能将同一种构造模式应用于不同的构造旋回或演化阶段。

(6)地球的结构和演化具有非对称性和非均匀性，一种构造模式不可能适用于世界不同地区。

(7)大陆地壳的多旋回演化:大陆地壳是由多环构造和岩浆作用,而不是简单的横向或垂直吸积。

(8)深大断裂的作用:深断裂带切割通常通过不同层的地壳和地幔构造演化中扮演重要角色。

例如,现在的大洋中脊断层、转换断层区和贝尼奥夫带概述全球构造格局。

不同的构造周期和地球的进化阶段必须有自己的独特的深层断层系统,控制全球构造格局和演化过程在不同构造周期和阶段。

以Jason（太平洋）和Tuzo （非洲）两个地幔超地幔柱为起点，研究中国及亚洲其他地区中新生代构造格局大变革、大重组过程中壳幔组成与结构的演化过程，是对地球系统多圈构造理论的一个很好的论证。

关键词:深断裂、全球动力学、旋回演化理论、多圈层构造、陆海转换理论、地球系统科学1 引言19世纪中叶以来，出现了两种具有代表性的大地构造理论：地槽-地台理论和板块构造理论。

地槽-地台理论提出于19世纪中叶，盛行于20世纪上半叶，标志着地质学家对地壳构造及其演化理论研究的开始。

浅议新时期地质测绘技术与发展摘要：随着测绘技术的现代化，地质测绘的技术方法和技术手段也将逐步更新换代。

本文对新时期现代地质测绘技术进行了分析探讨。

关键词：测绘技术；地质；GPS地质测绘长期依靠经纬仪、平板仪、水准仪“老三仪”进行工作，新技术的应用较局限。

在未来的发展中，随着现代测绘技术的逐步扩大应用，向“老三仪”告别的时代已经到来。

现代测绘技术的核心是卫星导航定位技术、遥感技术和地理信息系统技术。

其中，卫星导航定位技术和遥感技术是航天技术、卫星技术、传感器技术、现代通信技术、计算机技术等高新技术综合集成的结果，地理信息系统技术是计算机技术、数据库技术、空间分析与模拟(虚拟现实)技术综合集成的结果。

因此，现代测绘技术是空间技术和信息技术等现代高新技术的综合集成，也是国家高新技术的重要组织部分。

1工程地质测绘工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，在诸项勘察方法中最先进行。

按一般勘察程序，主要是在可行性研究和初步勘察阶段安排此项工作。

但在详细勘察阶段为了对某些专门的地质问题作补充调查，也进行工程地质测绘。

工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。

将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。

这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。

工程地质测绘所需仪器设备简单，耗费资金较少，工作周期又短，所以测绘工作在结合岩土工程时应力图通过它获取尽可能多的地质信息，对建筑场地或各建筑地段的地面地质情况有深入的了解，并对地下地质情况有较准确的判断，为布置勘探、测试等其他勘察工作提供依据。

高质量的工程地质测绘还可以节省其他勘察方法的工作量，提高勘察工作的效率。

根据研究内容的不同，工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。

岩土工程勘察智能新技术及发展方向摘要：岩土工程勘察智能信息化技术是目前国内外岩土勘察技术研究广泛关注的焦点。

国内外学者在岩土工程勘察智能化技术及信息化系统开发方面取得了大量的成果。

本文通过介绍勘察技术信息化研究进展，结合目前互联网、大数据的技术特点，总结分析了岩土工程勘察信息化技术的主要特点，以及对勘察行业的技术痛点进行分析，提出了勘察行业智能化信息化发展的新技术、新方向。

关键词：岩土工程勘察；智能化；信息化；新技术随着信息化技术的高速发展，现代测绘技术、计算机技术、网络通信技术、CAD技术、人工智能技术己通过计算机、软件及辅助设备深入应用到岩土工程勘察流程工作中。

工程勘察行业在信息化技术发展的推动下，从传统的“纸笔”模式逐步走向信息化、智能化工作模式。

传统岩土工程勘察通常将外业钻探所得芯样，由编录人员在现场对各岩土层进行识别划分，并手写记录各岩土层的层序、层深、厚度、名称以及描述等至编录表上，然后再人工录入计算机勘察软件生成各类成果图件。

这一过程中，记录及录入等人工输入环节容易产生数据错漏等问题，往往需要耗费大量人力物力去解决，效率较低，且芯样性状的判断识别往往依赖现场工程师的理论及经验水平。

在我国工程建设的需求增加和劳工成本飙升的背景下，上述传统岩土工程勘察工作模式的效率问题日益凸显，制约了工程勘察行业的发展。

因此，如何充分利用信息化技术作为提高岩土工程勘察的流程效率的手段及质量水平，是岩土工程勘察行业广泛关注的热点问题。

一、岩土工程勘察智能化新技术研究重点传统工程勘察行业实际工作中存在诸多痛点、难点问题，继续采用传统工作模式无法有效地解决，主要有以下几个方面。

（一）勘察现场外业数据真实可靠性问题主要是勘察现场外业的数据内容、行为数据的真实性容易受到人为因素影响，专门指派工程师全程跟踪的劳动成本高，需要发展多钻机勘察全过程的无人智能长期监控技术；勘察内业数据重复错误问题：传统勘察流程的纸质数据数字化过程中容易产生大量重复性录入工作而导致的错误录入问题，应形成一次录入，快速校验的信息化录入校验技术，减少纸质化工作；（二）勘察外业录入与室内数据传输流程复杂问题一些勘察设备及软件的外业与内业环节相对孤立，数据转化使用的流程繁琐，应尽早确定数据标准格式及流程，发展一体化信息化系统技术。

新时代新征程地层深处“掌灯人”（纪实文学）——中国石油塔里木油田地质力学科技带头人、企业高级专家张辉和他的创新团队李佩红2023年3月9日那天，塔克拉玛干沙漠的天空异常纯净，没有一丝云，蓝得澄明透彻，海浪般起伏的沙丘绵延到遥远的地平线，9000米的钢铁钻塔耸立在金波荡漾的沙海之上，钻井平台上欢呼声震耳欲聋，扎着硕大红绸花的黑色钻杆高悬在半空，挥洒着激情和力量。

横幅“热烈庆祝中国石油塔里木油田果勒3C 井刷新亚洲最深水平井纪录”在站成一排的石油人的红色工装与阳光的双重映照下，透着喜庆。

富满油田在9396米深处顺利完钻，标志着油田超深油气钻探能力正式迈入9000米级新阶段，具备向万米深地进军的条件，为我国油气资源勘探开发打开了新大门。

这一天，我走进中国石油塔里木油田地质力学科技带头人、企业高级专家张辉的办公室，只见他锁着眉、凝神静气地坐在电脑前工作。

工作专注的他等我走到他办公桌前才注意到我。

我说：“了解到你们直面世界级难题，针对果勒3C 井开展的地应力地质理论研究，准确预测出地层的孔隙压力、坍塌压力、漏失压力、闭合压力和破裂压力，清晰掌握了工程地质规律，为这口井做了全身‘PTCT ’，实现超深井眼受力‘看得见’，护航超深井安全快速钻进，刷新了亚洲最深水平井记录，取得了这些成绩，您和团队不庆祝一下吗？”张辉微笑回答，这算是我们的常规工作。

9396米对塔里木油田来说并不是极限，下一步将挑战万米井，面对新的更大挑战，我们需要快马加鞭，时间对我们来说太宝贵了。

来见张辉之前，我是做了准备的，对他和064他的团队的研究成果做了了解。

他创建了超深油气地质力学建模与应用关键技术体系，培养了国内首批油气田地质力学科研人才和首个油田地质力学科研团队，解决了超深致密砂岩、页岩及碳酸盐岩储层地质力学建模、裂缝性“甜点”预测、井位井眼轨迹优化、钻井井壁稳定性预测、储层三维可压裂性预测、四维地应力与断裂活动性预测等技术难题，保证了复杂油气藏地质认识深化、储层品质准确评价、安全快速钻井、单井有效提产和裂缝性气藏稳产开发，并将自研技术体系向中石油、中石化和中海油相关深层砂岩、碳酸盐岩、页岩油气、煤层气和深水油气勘探开发领域推广与输送，解决实际生产问题并帮助建立相应的油气田地质力学科研团队。

科技成果——煤矿四维灾害模拟与预警系统技术开发单位山东蓝光软件有限公司适用范围本系统适用于各类矿山灾害模拟与预警。

可在矿山灾害发生机理研究的基础上，综合各类空间数据、生产数据和实时监测数据，对矿山灾害进行超前预报，对危险性较大的区域进行重点监控和实时预警，从而有效的避免发生重大事故；对可能发生灾变的地点，按照灾害类型进行事故模拟和仿真，制定相应的应急预案，可根据该预案开展应急演练，模拟灾害事故发生后快速启动应急预案，生成科学合理的救灾方案，协同调度应急救援物资，实现对应急预案可行性的校验，指导应急预案的编制。

当真正发生灾变时，通过该预案可以有效避险、高效救援，从而有效的保证矿山的本质安全和高效生产，具有广泛的推广应用价值。

成果简介本系统以井上下地质模型和危险源模型为基础，借助先进的数字化和信息化手段，综合各种灾害的发生机理，利用模态识别技术对危险源进行判识，实现对矿山顶板、冲击地压、煤与瓦斯突出、火灾、水灾等各种灾害的超前预测和安全预警；对可能发生灾变的地点，按照灾害类型进行事故模拟和仿真，制定相应的应急预案；对矿山应急资源和预案进行数字化管理,充分利用四维地理信息系统的空间分析和网络分析功能，实现矿山应急演练过程的可视化和数字化，为矿山的安全生产提供保障。

关键技术关键技术一：煤矿四维地理信息平台。

基于现代图形学、地质学、采矿技术、计算机、多媒体和互联网技术，实现三维CAD和三维GIS 的无缝集成、各种属性数据库管理和真三维空间分析、采矿各种专业的协同应用和动态联动。

关键技术二：煤矿时空灾害预警技术。

基于对矿山的模型、岩性、冲击倾向性、突出危险性、自燃倾向性、应力分布、瓦斯压力、水文、开挖破坏范围等各种静态分析，结合微震、应力、瓦斯、束管、水文等各种动态监测数据，研发有效的数学力学模型和实用的预警技术，实现重大灾害的预测预报。

关键技术三：事故仿真技术。

实现煤与瓦斯突出、水灾、火灾等地质灾害事故以及跑车事故、机电事故等生产事故的模拟仿真，可视化展示事故灾害演变过程、灾害影响区域、蔓延方向及速度，为灾害防治、应急预案编制、安全教育、应急培训和应急指挥提供技术支持。

如何进行测绘数据的四维分析四维分析是一种综合利用地理信息系统（GIS）和测绘数据的方法，通过对空间和时间维度的分析，研究地理现象的时空演变规律。

在传统的测绘数据分析方法中，通常只考虑了地理现象的空间特征，而忽视了其随时间变化的动态特性。

而四维分析正是通过引入时间维度，将测绘数据与时间相关联，从而更全面地理解和解释地理现象的变化过程。

首先，四维分析能够帮助我们研究地理现象的时空演变规律。

通过对一段时间内不同时间点的测绘数据进行比对和分析，我们能够发现地理现象的变化趋势和周期性规律。

例如，在城市规划方面，我们可以通过测绘数据的四维分析，了解城市建设的扩张速度和空间扩展的方向，从而更好地做出决策和规划。

其次，四维分析能够帮助我们发现地理现象的发展趋势和变化原因。

通过对不同时间点的测绘数据进行对比和分析，我们可以找出地理现象变化的原因，并推测未来的变化趋势。

例如，在环境保护方面，我们可以通过测绘数据的四维分析，找出污染源的位置和变化趋势，从而制定相应的污染治理措施和政策。

此外，四维分析还可以用于预测和预警。

通过对历史测绘数据的分析，结合当前的测绘数据，我们可以构建模型，预测未来地理现象的变化。

例如，在灾害管理方面，我们可以通过对历史地震的测绘数据进行四维分析，建立地震预警模型，提前做好防范和救援准备工作。

然而，四维分析也面临一些挑战和难点。

首先是数据的获取和处理。

测绘数据的获取通常需要耗费大量的时间和人力，并且需要高精度的测量仪器和设备。

而且，在进行四维分析时，我们还需要对数据进行清洗和融合，以消除噪声和冗余信息，确保数据的准确性和一致性。

其次是数据的可视化和呈现。

四维分析的结果通常是一系列空间和时间的地理信息数据，如何将这些数据以直观和易懂的方式呈现出来，是一个具有挑战性的任务。

需要运用数据可视化技术和工具，将海量的数据转化为可视化的图表、动画或交互式界面，以便用户能够更好地理解和分析数据。

最后，四维分析还需要结合其他学科的知识和方法，进行综合分析和研究。

地理信息系统(GIS)发展趋势综述摘要:地理信息系统(GIS)是随着计算机技术发展而形成的一门新兴技术,计算机技术正以前所未有的速度迅速发展,GIS应用程度和应用范围随之深入扩大,正处于急剧变化与发展之中。

本文结合当前信息技术发展的特点,分析GIS的发展趋势及其主要功能。

关键词:地理信息系统(GIS)网络GIS开放式GIS虚拟GIS地理信息系统(GIS,GeographicInformationSystem)是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间地理分布有关的数据信息的计算机系统。

它由硬件、软件、数据和用户有机结合而成。

它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计与制图等。

GIS始于60年代的加拿大与美国,尔后各国相继投入了大量的研究工作;自80年代末以来,特别是随着计算机技术的迅速发展,地理信息的处理、分析手段日趋先进,GIS技术日臻成熟,已广泛地应用于城市规划、市政管理、政府管理、环境、资源、交通、公安、灾害预测、经济咨询、投资评价和军事等与地理信息相关的几乎所有领域。

随着信息技术尤其是计算机技术的快速发展、数字地球(DigitalEarth)的提出与实施,以及GIS应用程度的不断深入和应用范围的逐渐扩大,GIS正处于急剧变化与发展之中,并对GIS提出了许多新的要求。

本文就目前地理信息系统的热点问题进行介绍、分析和总结。

GIS技术依托的主要平台是计算机及其相关设备。

进入90年代以来,计算机核心部件CPU的处理速度愈来愈快、性能价格比更高;其存储器可实现将大型文件映射至内存的能力,且能存储海量数据。

随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术以及三维图形芯片、大容量光盘技术与宽频光纤通讯技术的突破性进展,特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立,以及能够提供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射,所有这些为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。

四维地球遥感卫星数据互联网服务文 | 魏红 龙小祥 公雪霜 徐启龙 忻怡中国四维测绘技术有限公司一、前言随着社会快速发展和航天科技事业的进步，我国遥感卫星无论在数量或质量上都有了跨越式发展。

遥感卫星数量提升的同时，严格把控卫星数据质量，做好卫星数据服务是当下面临的重要问题。

然而，目前的遥感数据服务模式仍存在许多缺点，比如：数据重复存储重复加工，资源严重浪费；应用效率低；专业技术门槛高，大众化普及困难等。

传统遥感卫星数据服务模式已经无法适应各行业用户深层次、多场景的业务需求。

因此，在云计算、大数据的技术驱动下，基于“互联网+”的新模式，开发面向公众服务的遥感数据服务平台是做好遥感卫星数据服务的必然趋势。

本文通过对四维地球遥感云数据服务平台在互联网服务方面的介绍，对目前陆地观测卫星数据服务现状进行分析，结合行业多样化、及时化及网络化的需求对未来互联网服务发展进行展望。

二、遥感卫星数据互联网服务成为发展趋势在产业互联网化变革的进程中，欧美已经领先走在了前面。

2017年美国遥感卫星代表企业DigitalGlobe公司启动业务全面上云计划“All-in on AWS”，实现了从卫星测控到用户应用的全面云际联接；将8700盘磁带中100PB的遥感存档影像迁移到亚马逊公司的云上，而且还在以每年10PB的速度增加。

同时，其公司通过谷歌地球（Google Earth，GE）软件以全分辨率形式通过互联网发布，用户可在谷歌地球上免费浏览全球各地清晰的高分辨率卫星影像。

这种所见即所得的服务形式极大地增加了用户的使用效率，为各行业用户提供了高效、精准的服务。

欧洲方面，欧洲航天局与4家公有云平台合作，启动“哥白尼”计划，将哨兵系列数据通过4家公有云平台发布，同时联合ATOS和AIRBUS等数据集成商共同服务终端用户。

经过20年来的发展，我国遥感卫星应用行业已经开始由政府主导向市场主导转变，相关政策也在随之优化调整，这使得市场在产业资源配置中发挥决定性作用，引导行业从“小、散”的局面向“产业化”的业态发展，遥感卫星应用产业也将迎来蓬勃发展的时间窗口。

油藏工程的新技术和新方法在当今石油工业的发展过程中，油藏工程一直都是一个非常关键的领域。

油藏工程的主要任务就是研究和探索油藏的特征以及如何提高原油开采率。

在不断改革和发展的石油工业中，不断出现了一些新技术和新方法，以助力于油藏工程的发展。

一、四维地震技术四维地震技术是相对于传统随机地震勘探而言的。

它通过大量的地震勘探数据来精确地描述地下岩层结构，帮助探测潜在的油藏。

利用这项技术的前提是地震勘测必须为长期连续的。

它能够在沉积环境变化和油藏开采的影响下观察到地震数据的变化，从而更加准确的掌握油藏信息，为油井开采提供科学的依据。

二、增量油藏开采技术增量油藏开采技术是在传统原油开采技术的基础上，运用新型技术方法实现提高原油的开采效能，即大幅增加油井的产量。

这种技术方法常用的是地质改造和人工干预，通过改变沉积环境，以增加和调节油藏地下水、天然气和原油的流向，中国利用该技术挖掘出了大量的增量油气资源。

三、油藏数值模拟技术油藏数值模拟技术是一个非常实用的油藏工程应用技术。

它基于一系列的计算机程序模拟油井开采的复杂过程，通过数值模拟的方法模拟出油井的开采过程，为油藏管理和开采提供数据支持和科学依据。

该技术能够充分发掘油藏的开采潜力，实现合理规划井位、形成不同开采方式、调裤底水、增量储油等目标。

四、流动反应模拟技术流动反应模拟技术是一种非常实用的技术，它通过模拟油井开采时的流体和化学反应过程，以获取开采过程中井底环境的变化情况，并预判油井开采过程中可能发生的化学反应。

该技术不仅能够预测油井内流体的运动状况，也能够帮助开采者判断哪些化学成分会对油井内流动产生更大的影响。

五、开发美好油藏评价技术开发美好油藏评价技术是一种新技术，主要应用于高含水油藏和难开采油藏的评价。

该技术根据岩石物理特性及地质环境特征，采用地球物理勘探技术、工程技术和数字模拟等方法，实现对高含水和难开采油藏的评价。

总体来看，油藏工程新技术和新方法对于油田勘探和开发都具有极其重要的意义。