要原则，陆海统筹的海岸带地质大数据信息服务平台是实现海陆协调发展的重要技术支撑平台&为实现
海岸带地质成果的高效共享、管理和应用，采用互联网+、大数据等技术建设了海岸带地质大数据信息服
务平台。该平台按照陆海统筹的总体思路，建立了陆海一体的数据模型，实现了海岸带数据的统一规划、
综合管理和资源共享，并开发了海岸带地质环境可视化、监测预警分析等示范应用子系统&平台的建成对
于促进我国海岸带社会经济的协调发展具有十分重要的作用，能够为政府、企业、社会组织、公众等在内的 多元主体进行科学研究、决策和管理提供有力支持，为海岸带脆弱生态系统的保护和管理提供有力保障&
关键词：海岸带；陆海统筹；大数据；监测；信息服务平台中图分类号：P628 + .4
文献标识码：A 文章编号：10044051(2020)04016807Construction and application of land-sea coordination big data information
service platform of coastal geologyLILei12, LIU Pei3 , HUANG Lei2 , WANG Xinhua2(1. National Engineering Research Center for Geographic Information System,
China University of Geosciences(Wuhan) , Wuhan 430074, China；2. Tianjin Survey Center, China Geological Survey, Tianjin 300170 , China ；3. Wuhan Huaxin Lianchuang Technology Engineering Co. , Ltd. , Wuhan 430070, China)Abstract: In the context of the + maritime power\" and the Belt and Road Initiative strategies, it is an importantprinciple for the development and protection of coastal zones to adhere to the land-sea
coordination Thebigdatainformationserviceplatformofcoastalgeologyundertheoveralplanningofland and sea is an important technical support platform for the coordinated developmentofland andsea To
realizetheeficientsharing!managementandapplicationofthegeologicalachievementsofthecoastalzone! the big data information service platform of the coastal zone is built by using Internet + , big data and other
technologies According to the overal idea of land and sea coordination the platform has established a land- seaintegrateddatamodelrealizedtheunifiedplanningcomprehensive managementandresourcesharingof
coastalzone data!and developed the demonstration application subsystems of coastalzone geological environmentvisualization!monitoring andearly warning analysis!etc Theestablishmentoftheplatform plays a very important role in promoting the coordinated development of the society and economy in China's
coastalzone!providingstrongsupportforthediversifiedsubjectsincludingthegovernment!enterprises! socialorganizationsandthe publicto conductscientificresearch!decision-making and management!and收稿日期：2020-02-15 责任编辑：刘硕引用格式：李磊，刘培，黄垒，等•陆海统筹的海岸带地质大数据信息服务平台建设与应用中国矿业，2020,29(4)：168-174. doi：10. 12075/jissn 1004-4051 2020 04 029第4期李 磊！等：陆海统筹的海岸带地质大数据信息服务平台建设与应用providing a strong guarantee for the protection and management of the fragile ecosystem in the coastal zone.169Keywords: coastal zone; land-sea coordination； big data; monitoring； information service platform海岸带指陆地向海洋延伸的地带的过渡地 带，广义上是以海岸线为基准向海、陆两个方向 辐射扩散的广阔地带'1(&海岸带作为连接海洋和
1海岸带地质大数据信息服务平台建设需求分析 1.1海岸带地质大数据信息服务平台建设是实现
海岸带地质数据综合管理，促进海岸带合理开发利技术支陆地系统的特殊地理地带，具有独特的海、陆属
性，是动态、复杂的自然体系&海岸带是国家经 随着沿海地区经济发展，海岸带环境资源开发 程度也不断加大&海岸变迁、植被变化、土壤质量下 降、水体污染、泥沙淤积等问题，使得海岸带区域生
济发展的支柱区域，又是区域社会经济发展的 “黄金地带与此同时，海岸带生态环境极 其脆弱和敏感，易受全球气候变化与人类活动的
影响，地质灾害频发，严重阻碍中国的经济建设
和社会发展[47] &为科学应对海岸带存在的生态、地质灾害等问
题，我国开展了海岸带综合地质调查、地质环境监 测，研究海岸带资源分布、生态环境特征及可能存在 的地质灾害等，以掌握近海岸的资源、生态、环境及 灾害点的时空分布特征与分布规律[811] & 20世纪
80年代末，利用遥感(Remote Sensing,RS)、地理信
息系统(Geographic Information System, GIS)、全 球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，
GNSS)等信息化高技术手段进行资源环境综合管
理成为各国竞相发展的领域&近年来，在海岸带陆 海相互作用研究计划等的带动下，传感器技术、3S
技术、互联网通信、高性能计算、数值模拟等技术的 大量应用，大大提高了海岸带科研信息化和协同研 究的水平，推动了海岸带综合研究的进展&如何运
用这些综合地质调查成果、海量监测数据成果，按 照陆海统筹的思路，实现地质成果的信息化共享
与管理，更加有效地为海岸带功能规划、海岸带地 质资源开发与地质环境保护提供参考依据，充分 发挥海岸带地质工作为国民经济发展、国土资源
管理服务职能，成为海岸带可持续发展亟待解决 的主要问题&为此，基于互联网+、大数据、物联网及遥 感技术，整合与挖掘海岸带综合地质数据资源， 建设了海岸带地质大数据信息服务平台，开发了
海岸
地质可 、 测 能，海岸
测 管理与 测 系统 共享访问。通过海岸带地质大数据信息服务平台，
发挥数据资源的最大价值，为政府、企业、社会 组织、公众等在内的多元主体进行科学决策和管
理 支持， 对海岸保护并对地质灾害做出预测和预警，促进海岸带 可持续发展&态环境的可持续发展受到了严峻的挑战&地质调查 部门开展了大量海岸带陆域和海域地质调查工作， 为海岸带管理、开发与保护提供数据支撑&海岸带
相关部门高度重视空间信息技术及其应用，先后建
设了功能相对独立的空间信息系统和面向专题的信 息系统平台。随着对海岸带保护的日益重视，独立
的空间信息系统平台很难满足海岸带保护、研究和
合理开发的需求，需要信息间的共享和应用平台推 动统筹海陆、海陆融合的海岸带保护和开发更好更 快发展&1.2海岸带地质大数据信息服务平台建设是海岸
地质 测 系统建设 基海岸带特定自然地理位置，存在着一系列特定
的自然过程，同时也是人类活动集中活跃地区，对地 质作用过程的影响和扰动会对人类的生产生活产生
不利影响[1214] &另外，海岸带地区经济发达和人口 聚集,会加剧某些自然灾害的强度和损失'15(&海岸
地质大数据 服务平台是建设海岸 地质测 系统 基 ， 是 海岸 地质 研
究的基础平台&海岸带地质环境监测预警系统建设
对 海岸 测数据动 管理， 全面 建
海岸 地质 测 体系，
“ ” 决策者提供辅助决策评价与分析&1.3海岸带地质大数据信息服务平台建设是落实
大数据和互联网+创新发展战略的重要举措大数据发展和应 国内 政 、社及学术界、产业界高度关注& 2015年国务院印发 《促进大数据发展的行动纲要》，纲要指出要顺应潮
流引导支持大数据产业发展，深化大数据在各行业 创新应用，催生新业态、新模式，形成与需求紧密结
合的大数据产品体系，使开放的大数据成为创业创 新的新动力&中国地质调查局高度重视大数据技术
及其地质应用2014年开始设立地质大数据与信息
服务工程，开展地质大数据的相关研究和应用工作， 连续多年列为工作的重中之重&海岸带地质大数据170中国矿业第29卷信息服务平台是一个共享的海岸带地质数据设施，
设及其示范应用，既是海岸带地质工作自身发展、推 海岸 设
可 2
数据综合管理，解决数据瓶颈
分析，又能与建设 要，也是 国家海洋战绸
支撑互联网+创新产业发展&略、“ 21世纪海 ”倡议、国
海岸
明建地质& “海岸带地质 服务平台建设项2.1海岸带数据资料分散，缺乏陆海统筹规划 目”于2018年启动，主要任务
针对海岸带基础地质、资源和 题，相关 作，获 海岸
等方面的问大数据基 设 建设和海岸 地质 服务平台 建设，系统框架见图1,各层主要内容与功能如下&1） 数据采集层根据数据
开展了综合地质监测、调查和评价工地质数据，包括地形地貌、物集类型，对 数、水文、钻探等数据资料，
数据
在不同单位（如地质、测绘、海洋、国土、规划等），且保
和数据
千差
，
数据相对独立，共享不足，使得海岸带地质数据得环 整合与 研究&同时，海岸带是海陆交互作用的特 ，海陆是
统一体， 去的数据资料 ，使海陆无 衔接，如地形、基础地质、工程
等要素
在 内显示，基础资料和数据不能满足陆海统筹规
&2.2互联网+大数据快速发展互联网+大数据技术快速发展为海量海岸带地
质数据 、处理与共享
技术支撑& 、学者根据存取热度 同，设计海量数据，
决普通海量数据
\"18（。同，黄冬梅等「19（面对具有多源性、区域性、海量、动 、空间相关、时间动 海洋数据，设
海洋大数据特 移模型，
海洋大数据&
系统GFS、、 数据库Big Table,批处理技术MapReduce以及开源实现
平台 Hadoop 等 产 ， 大数据处理、段，实现数据
快速转化&
在互联模 ， 多资源 数据 互联互 ， 数
据共享， 数据获取与 ， 数据利用率&2.3互联网+地质应用需要突破海岸地地质大数 据服务设 瓶颈建立海岸带地质大数据设施和服务体系，可以
实现多 数据资源的互联互通、数据综合发现和数据 ，打破政策 和成
大大
产商和终端
对于海岸带地质数据综 能力，通过与其他科学数据、社会经济数据和互联 动 数据 大数据
， 大程度强大数据挖掘和组织能力，提高数据的童率， 服务 社 经济发展， 支 新型空 产业化应用&3 平台建设与应用陆海统 海岸 地质大数据 服务平台建据 同的获取传 库 &人工数据处理后
数据中 地质 数据库、监测数据库或成果文档数据库；设
测数据 数据集系统和无线传 数据中
测数据库&2） 数据操作层按照统一的标准建立数据库逻辑模式和物理 数据库，对海 测数据和属性数据 管理，为应用系统提供一个 基
础设施和 率
&3） 平台支 层基 GIS 平台， 系统显 空
间数据 地图编辑、投影转换、空
和地图裁剪等功能&4） 业务系统层围绕业务建立并集成业务应用系统，开发海岸 地质可视化、监测预警分析和数据等系统，并 系统Web页面，
测 I管理与监测 系统的共享访问&图1海岸带地质大数据信息服务平台基本框架图Fig. 1 Basic framework of big data informationservice platform of coastal geology3.1研究内容与关键技术3. 1. 1
地质数据组织与存储技术地质数据 ，
，二者是一个共
整体。非结构化数据
呈 '状 、图形和图像 呈现，数据 内在第4期李磊，等：陆海统筹的海岸带地质大数据信息服务平台建设与应用171的规律，但无法进行严格的模式约束&数据中多种 特征值;Evolvement存储取值自演化域的特征项的 值 键，彳
&价值 梳理
交织在一起, 大
确定位,
，难 HBise表设计中，彳 设计至关重和归纳&多尺度、细粒度的内容拆 度分析和
’要，每一个内 个唯一根 可 「行数据 会带成 如下策略。内 段数 几 数 长& NoSQL技术1） 递归地将同一父 子孙节点按深度中&值，则将决 向列簇 理&
良
技术
，项目中 面为权值升 其编码并
在连续
数据 与管2） 如果数据项存在
，基于HBase设 性能后，否则占位补齐&是大型的数据集，所以算法&Evolvement数据存储表结构（图2）。行键（Rowkey）是根路径 哈希和 特征编码的组合，表中包含两个列簇,
Proto用于存储内容项的Value、关系和来自原生域3） 保证每个rowke y的长度是相等的，并进行散列处理& 面对
概率
ProtoRowkeyPhroot:hash(ci)+pfPhroot:hash(cj)+pf1
Valuercontent :
i i
V(ci):byte[] !
> > >Dk+1 : Dk+2 ； ••- > h h>i href:er \\ 0 ! Ji i i >! ! !i i V(cj)：byte[] : {Rp,[RJ}:ej e3 1 e2 0①! ref:er ! ii - ■ L _ 1 J_____»1 1 LRelation
> 4J DO J DI j Dk i i. i i i： ej | eO | e2 j ei图2非结构化数据存储表结构Fig. 2 Unstructured data storage table structure3. 1. 2面向主题的非结构数据快速检索技术 点登录、权限控制、个性化定制、内容集成、文件管
主题是 签是系统
数据中抽取 ，标标签，理、数据交换等功能，彳 集成、个性 内容表 &标签指的是 聚合和定 集
发，实现面向不同 地质资料服务展性& Portal是基于程 动完成&每个内容项会被打展现，保证良
同 过构建这种
标签， 多个标签可
索引能够在
成 个 ，WEB的应用，整 同资源的综合信息展示平台，层面表达中心，提供统 录数据的内涵，彳 检索数据& 标签是一关系种 表 ， 索 对标签 索
的集中访问和个性 共享服务&它主要作为系统 展 层! 个性 、统 录和内 整
数据库的B+树索引，能
SQL查询功能。此技术
数据的类应用是在线服务中能，一个Portal可以具有很多个性化参数，用 调整 定制的内容&3.2 海岸 地质大数据 服务平台建设成果海岸带地质大数据
的基于地 档 检索功能，完成传统SQL查询向
3.1.3
数据的嫁接&大数据技术等大数服务平台，建 ’孤大数据设施和智能化共享服务，消除数据和
平台采用Kafka数据接收器,NoSQL（HBase） 数据库.Tachyon内存管理Spark统
象，彳 资源共享，彳 数据资源，提动获取的准确性和 性，为强化海岸 能力、提升资源
据主流技术，支撑和满足多种类、高频次、大容量实 科学决策和公众 服资料 求。与
传 ，数据 和 ，数据
同步和共享需和数据务 平
3.2.1 海岸
基 。地质数据库标准规 编系统相比，该系统在数据
集
显 面 关海岸
成 海岸 地质数据库标准规 编 。际体思系型数据库 耗时，数据显
署，大大缩短了数据检索SVG
地质数据库建设指南是根据中国地质调规
和分级显示，大数查局“海岸带综合地质调查工程”数据库建设
据
3.1.4
度明显提升&海岸 地质大数据 服务平台 Portal
数据与产品共享服务整合，通过单Portal 技术需要而编 ，按照陆海统
要求，在借鉴城 地质 调查评价数据库建设指 与海 调查数据库数据模型基 !建（门户）技术 陆海 体 数据模型。172中国矿业海岸带环境地质数据库的数据内容分为野外综
第29卷项目完成了可视化分析系统、监测预警系统、资源环
合调查类、野外综合施工类、野外动态监测类、样品 测试类、数据整理与汇总类、综合研究与分析成果类
6大类，基本上是按地质调查评价工作过程来组织
境承载力评价系统以及科普服务及门户网站系统四
个应用系统的开发&3.3.1海岸带数据可视化系统数据内容的。在各大类基础上，再按专业类型来进 海岸 数据可 系统可 海岸 地质 信息一站式管理与服务功能，实现海岸带地质环境 相关所有图表数据、成果文档、地质图件等综合数据
一步组织相关数据，用来描述基础地理、基础地质、 水文地质、工程地质、环境地质、地球物理（遥感）、地 球化学、地质资源等方面的专业信息。的数据显示、查询、统计、业务展示以及分析评价功 能,全面提高数据库与各类成果数据的使用率&海
其中，空间矢量数据、栅格数据，按数据本身格 式进行存储，属性数据包括各类水文地质、工程地
质、环境地质、地质灾害、地质资源、地质监测等相关 专业的属性数据，将以关系数据库的常规模式进行 组织管理，而对于地质环境工作过程中产生的一系
列成果数据,非结构化数据，包括众多的图件、报告
和多媒体资料，这些资料数据量较大,不易直接存放 于普通的关系数据库中，系统采用地质资料非结构 化数据存储方案进行存储&3.2.2海岸带环境地质数据库管理系统与海岸带
数据集成建库示范按照海岸带环境地质数据库标准完成了海岸带 环境地质数据库管理系统的建设，实现海岸带数据
一体化整合、入库、存储和管理工作，并进行了示范 区数据库的建立&数据库管理系统建设以已有相关建库标准与数 据为基础，以数据的更新、管理与维护为支撑，以数
据集成与应用为目标，重点解决海岸带工程数据的
集成管理，应用服务支撑与更新维护动态变化等问 题。基于该系统完成了示范区数据库的建立：通过
海岸带数据管理系统开发的转换模块入库，建立了 曹妃甸一期数据库与平台数据库的对应关系；城市 群数据库（包括曹妃甸二期数据库、唐山-秦皇岛地
质环境数据库、沧州地质环境数据库）直接由数据管 理系统转换入库；海岸带工程增量数据与已有的各
类原始数据则分别录入为Excel表格，在管理系统 的不同属性表中分别导入。整理完成钻孔、监测数据 入库工作包括钻孔数据、测试数据、各监测数据及钻 孔附属子表等数据,共计录入钻孔1 098个、测试数
据12 473条、水文监测剖面4条、底质沉积监测150 条等;整理完成物探数据入库工作包括重力剖面、浅 震剖面、CSAMT物探剖面、EH4勘探剖面等，共计70
余条。接入中心自动监测设备共8个,包括昌黎水质 监测站、南港码头潮汐站、秦皇岛新港港务总公司、河
北唐山地应力监测点、河北昌黎地应力监测点等。33 平台应基于海岸带大数据中心基础设施和服务平台，
岸带地质大数据信息服务平台支持多专题图层显
示、图层控制显示、地质图件显示以及文档资料显示 功能。其中多专题图层显示支持多个专题图层的叠
加显示；图层控制显示实现限制空间范围显示功能, 对限制范围内的数据可以实现上图功能；地质图件
显示实现地质图件的显示功能；文档资料显示主要
显示海岸带地质成果文档数据（如PDF、Word、
JPG、MapGIS图件、ArcGIS图件等）通过以上四
个 能模块， 海岸 地质 综 显 能
达到快速、直观、全面地了解海岸带地质信息的目的&
332 海岸 测 系统对 海岸 测数据动 管理， 全面
建海岸带地质环境监测预警体系，通过“一张图”为
决策者提供辅助决策评价与分析&海岸带生态系统 具有物种多样性、环境脆弱性、监管繁琐等特点，对
海岸带生态系统功能监管与保护是国家发展的工作 重点之一。项目针对地应力、地面沉降、地下水、斜
坡稳定性、海洋底质沉积、海洋动力环境、海洋水质、
水土环境污染、水土环境、海岸带水深、海岸线、海岸 线地表环境等12方面进行监测，通过集成相关技术 构成监测预警系统&对监测数据进行信息管理、数
据分析、实时监测预警以及历史监测预信息分析，实
现对监测数据的统一管理。为海岸带环境地质监
测、政府部门决策与社会公众科学普及提供简洁、高 、快
业务管理和技术支 ， 海岸带脆弱的生态系统，促进海岸带可持续发展&
3.3.3海岸带资源环境承载力评价系统海岸 载 价系统在建 可定 资源境承载力综合评价指标体系与评价模型基础上，以
市、县为评价单元分别进行海岸带资源承载力评价, 而 成海岸 资源 载 价和 ， 地 可
持续发展提供技术支撑和科学依据&在该系统基础 上，对秦皇岛资源环境承载能力进行综合评价&海岸 资源 载 价与 平台 要是 面向专业业务人员进行构建。首先建立海岸带资源
环境承载力土地资源、地热资源、水资源、天然建材
第4期李磊，等：陆海统筹的海岸带地质大数据信息服务平台建设与应用173资源、土地质量和地下水质量海岸带要素的指标体
参考文献'1(骆永明.中国海岸带可持续发展中的生态环境问题与海岸科
系，根据建立的指标体系进行数据模型和评价模型 设计;通过评价模型定义的数据类型和计算方法进 行评价，从数据中心中抽取相关数据进行计算，得到 最终评价成果，并发布为标准的OGC服务提供其 他系统进行调用&系统包括首页、指标体系、评价模
学发展中国科学院院刊,2016,31(10),1133-1142.LUO Yongming. Sustainabilty associated coastal eco-environ-
mentalproblemsand coastalscience developmentin China [J(. Bulletin of Chinese Academy of Sciences,2016,31(10):
型、数据管理、评价分析和评价成果等几个模块&
3.3.4科普服务及门户网站系统1133-1142'2(徐明姣，韦_，林融.中国-东盟海岸带资源的可持续利用与管
该系统主要为搭建海岸带社会化服务公共服务 理'(•广西师范学院学报(自然科学版)201734(3):114-119. XU Mingjiao!WEIYu!LIN Rong Sustainableutilizationand
窗口，为社会公众提供海岸带地质相关资讯与科学
普及知识服务&“地质云”平台对接主要结合海岸带地质大数据 信息服务平台实际建设情况及数据管理方式，建设 完成地质云海岸带专题应用，实现海岸带地质图件、
监测数据等在地质云中的展示功能。“渤海湾西岸
海岸带变迁”专题应用的设计核心是泥质海岸带的
典型区域-渤海湾西岸的海岸带在过去2万〜3万 年以来的变迁，科普中国大陆海岸的知识，展示海岸 带变迁的整个过程和变迁过程中的现象&海岸带地质信息服务门户系统为基于SOA架
构的WebGIS服务平台，其通过专业GIS手段为地 质空间数据库成果应用提供技术支撑&空间数据存
储在PostgreSQL轻量级开源数据库中，通过
ArcSDE交互访问。将数据通过ArcGIS Server发
布为Web Services，整合在线地理底图服务与业务
空间数据服务，前端通过Web浏览器调用地图服务 和数据服务，实现基本GIS操作，业务数据空间查
询、条件查询、目录检索和成果输出等功能 4展望海岸带作为连接海洋和陆地系统的特殊地理地
带，涉及海岸地质、地理、生态、环境、资源、生物、灾 害、信息、工程、经济、管理等多个学科领域，为科学
管理海岸带，需要对各领域的数据进行综合整理分
析。项目建设的海岸带地质大数据信息服务平台，
按照陆海统筹的思路，实现了海岸带数据的统一规
划、综合管理和资源共享。为未来海岸带地质大数 据信息服务平台的推广进行了示范应用，基于该平
台开发了海岸带数据可视化系统、海岸带监测预警 系统，海岸带资源环境承载力评价系统和科普服务
及门户网站系统等示范应用子系统&未来将进一步
整 海岸 数据! 平台 成海岸 管理 要 基础设施，为政府、企业、社会组织、公众等在内的多 元主体进行科学研究、决策和管理提供有力支持，促
进海岸带生态系统的保护和管理，促进海岸带持续
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