計算機應用和信息處理的研究

2015-12-25


康健

我院應用計算機技術是冶金和有色行業開展最早的單位,早在1976年就開始在國產的DJS-6型晶體管電路計算機上開展物化探數據處理和應用的探索工作,并取得一定的成果。1980年遷到北京后,在新形勢下,更是積極開展計算機地質應用和計算機引進籌備的工作。在上級領導的支持下,引進了美國INTERDATA8/16小型計算機,它是當時引進的紅外分光光度計的附屬設備,在內存僅有64K字節,硬盤10M的情況下,進行了以Fortrun語言作為開發工具的化探數據處理和物化探異常等值線繪圖等的探索和研究。

一、信息系統研究室與引進計算機

1985年我院整合了與計算機應用有關的物化探數據處理及軟件開發、遙感圖像處理、數學地質、計算機硬件與維護等專業課題,成立了“信息系統研究室”其方向是地質計算機應用與方法的研究。信息系統研究室的技術人員的組成,主要是從70年的就開始研究地質計算機方法和應用的骨干,還有不少新分配計算機和地質專業的畢業生,組成了一支強力的計算機應用與開發的力量。

研究室成立的第一件事就是考察當時國內外能夠適合于地質數據處理的計算機,在有色總公司、地質局和我院三級領導的支持和全室同志們的努力下,1976年引進了美國著名的DEC公司生產的超級小型計算機VAX-11/780,該機采用中規模的集成電路CPU1.06MHz、內存6MB、外存(硬盤)3x465MB、具有標準的串行和并行接口、支持多種外部輸出入設備,特別是處理地質圖件的大型繪圖儀、操作系統是VMS支持多終端虛擬并行工作、多種程序開發語言、數據庫、遙感圖像處理等,這是一臺美國70年代末開發的計算機產品,80年代引進到我國,在當時是比較先進的,配置很高機器。從此,信息室的20幾位工程師圍繞它一直工作了整整十年,取得了很多的研究和應用成果。

二、數據處理和數據庫的研究與開發

地質信息數據的特點的分類特多,處理量特別大。在浩如煙海的信息中,將分散的集中化,零星的系統化,混雜的規格化,用計算機管理已是國內外處理地質信息的必然。我院引進的VAX-11/780計算機后,并以此為基礎進行開發研究,建立了功能強、應用廣的地質信息系統,即有“物化探數據處理及成圖”、“地質物化探圖件綜合編繪及管理系統”,“成礦區帶化探數據庫”、“金屬礦產資源庫”、“多源地學信息綜合處理系統”、“生產管理遠程通訊”、“微機地學成圖”、“地質測繪數據庫成圖”等系統所組成的,廣泛地應用于地質勘查和地質科研工作,取得了一系列的科研生產成果。如“物化探數據處理及成圖系統”,自1988年以來為許多單位處理了2000多萬數據,編繪了數以千計的物化探成果圖件,1989年獲有色總公司科技進步二等獎;“地質物化探圖件綜合編繪及管理系統”,自1990年以來為用戶完成了1000多幅地質圖件編繪,為總局與日本、韓國洽談合作項目按時編繪了幾百幅高質量精美地質圖件,頗受稱贊,1992年獲有色總公司科技進步三等獎;“成礦區帶化探數據庫”,存有48幅1:5萬化探分散流,49個區帶化探綜合異常以及400多個礦床(點)資料,共計100多萬個數據,編制應用程序80個為用戶提供優選異常,確定找礦靶區提供了大量有用信息,1989年獲總公司科技進步三等獎。“國家金屬礦產資源數據庫系統”,存儲全國(臺灣省暫缺)52種金屬礦產資源信息,服務于領導決策部門和資源研究,1992年獲有色總公司科技進步三等獎。

三、多源地學信息與遙感圖像處理與研究

“多源地學信息綜合處理系統”是本院地質信息一大組成部分。它是以數字圖像處理為基礎,具有常規數據處理方法不能比擬的直觀效果和快速實現遙感、地質、物化探等數據處理,對研究區域地質構造和深部地質結構以及成礦預測等方面,已成為重要技術方法手段,許多國家都積極發展這項新技術。80年代以來開發研究了多種類型地學數據特征信息提取方法和多變量模式分析技術以及綜合地學數據圖像分析軟件系統,在完成“六五”、“七五”國家科技攻關項目,為內蒙東部、贛東北、湖南、贛南、滇中等區帶找礦取得顯著的找礦效果,提供了重要依據。還為廣西大廠平桂地區錫礦應用綜合地學數據圖像分析技術方法,建立找礦預測的組合標志和多變量模式,為在礦山及其外圍找礦預測提供了依據,并取得了顯著找礦效果,1986年獲有色總公司科技進步四等獎。隨后結合寧鎮地區以銅為主的多金屬礦深部找礦,開發了陸地衛星多波段數據、重力、航磁及化探原生暈多變量數據的模式分析技術,圈定出多金屬礦化的可能富集地段和找礦靶區,經驗證找到了工業礦體。

“八五”期間,承擔了國家計委下達的“地質遙感信息系統”下設的“多源地學信息綜合處理系統(MGIPS)”研究,得到國家計委的資助引進了SGI工作站。經院內外大力協同,園滿地完成了課題研究任務,提交了軟件成果。該系統是在SGI-40/30GUNIX環境下,應用C語言和FORTRAN-77語言開發的一個具有遙感圖像處理功能,又適用于多源地學信息綜合分析的中型軟件系統。處理功能較全,能夠支持多類型的數據格式,是國內地學應用研究領域具有綜合數據處理與分析能力的軟件成果,對數據綜合工作的開展給出了有力支持。同時,完成了有色地質勘查總局下達的“云南重點成礦區帶多源信息圖像處理”(1991-1994)的重點科研項目,開展了云南全省、昆陽裂谷和羅武地區及滇東南地區三個層次的多源信息處理和綜合解譯及成礦預測的工作。首次提供了云南全省重力、航磁的數字化圖像,通過綜合解譯,厘定構造格架,劃分了主要成礦區帶,特別是新解譯出基底的東西向構造,劃定昆陽裂谷的邊界及內部結構。在羅武和滇東南地區優選出20余出銅金錫多金屬找礦遠景區,指出金平地區為具有大型金礦遠景一級找礦重點區。大部分的認識被后期找礦勘查所證實。

四、數學地質方法研究

數學地質是地質科學較新的分支學科。它的產生是地質學沿著定量化方向發展的必然趨勢。我院根據勘查有色金屬礦產資源和地質科研的需要,自80年代以來,在銅礦資源統計分析及預測、大比例尺統計預測工作方法開發研究、成礦預測定量找礦模式、應用數學地質方法研究礦床地質問題以及克立格法在礦產儲量計算中的應用和地質統計學計算礦產儲量應用研究等方面開展10余個專題研究,取得較好的科研成果,在地質找礦工作中起到重要作用,獲得有色總公司科技進步獎:二等獎1項(與“七五”國家攻關課題合得)、三等獎1項、四等獎1項。在金屬礦床大比例尺定量預測和地質統計學計算礦產儲量應用等方面逐步形成了特色,出版兩本專著。1982年本院(所)科研人員與其他單位科研人員合著出版了《地質統計學及其在儲量計算中的應用》(地質出版社,1982)。1993年出版了《金屬礦床大比例尺定量預測》(地質出版社,1993),這本專著是有色總公司數學地質中心(掛靠在本院(所))組織有色地質部門從事數學地質工作的有關同志集體編著而成。總結了有色地質部門多年來開展金屬礦床大比例尺定量預測工作經驗和找礦成功實例,并有方法理論介紹。正如為本書作序的趙鵬大院士所評價的“在中國有色金屬工業總公司北京礦產地質研究所組織領導下的大比例尺礦床統計預測研究工作進行得比較深入、系統和完善。稱贊“本書內容豐富、闡述清楚、實用性強,是我國數學地質研究的一項重要成果”。與此同時,完成了多項有色地質勘查總局下達的重點找礦科研項目,如“河南熊淆地區金銀礦定量找礦預測”和“云南東川銅礦立體定量預測”等。

五、GIS應用與開發

地質勘查行業是最早將地理信息系統(GIS)用于采集、檢索、統計、分析與處理地學信息的行業之一。我院早在1987年的重點科技攻關項目中就開始探索、研究將地學矢量圖形數據、柵格圖形數據與其屬性數據相結合的數據處理與分析,研發具有GIS基本功能的軟件系統。經過近20年不懈的努力,在地質科研勘查與城市建設通用的GIS應用領域中已獲得多項成果,并培養出一批具有GIS技術應用,在多種領域內的技術專家。

由于GIS技術的發展與廣泛深入的應用,現在不少重要的地質勘查項目中都嵌入了3S(GIS、RS、GPS)應用技術,使項目的前沿科技水平有了極大的提高,科研勘查項目所涉及的成礦區帶的地質、地球化學、地球物理、遙感等信息的采集、處理、分析與綜合的可視性與準確性大大增強,成為野外地質人員快速分析不可或缺的技術手段。

從上世紀九十年代以來,先后完成了北海市城市建設信息管理系統、廣州市供水管網信息管理系統、科技部下達的城市管網信息系統和北祁連銅鎢金礦多源地學信息系統以及有色重點成礦區帶礦產勘查信息系統等大型綜合系統的研制開發。

1.北海市城市建設信息管理系統(1994-1997)

系統由道路、排水、供水、路燈、公交、環衛、煤氣及多媒體演示等8個子系統構成。依據《北海市城市建設信息管理系統》技術開發合同書所確定的目標,對北海市城建各行業進行的調查與需求分析,確定了北海市城市建設信息管理系統的總體目標是:采用GIS應用技術,按照已有的國家信息標準并結合北海市的具體情況,以城市地理空間(主要是道路)為基本框架,建立承載北海市城建基礎設施信息的空間數據庫。通過對圖形信息和屬性文字信息進行輸入、查詢、分析、維護、輸出等數據操縱,動態科學的管理城建基礎設施,為北海市的城市規劃、建設和管理部門提供準確、有效的信息,為管理部門的日常工作服務,為各級領導提供輔助決策支持。

該項目的實施是GIS應用于我國城市建設設施管理方面的最早嘗試,它的成功營運,開創了我國中等城市城市建設領域多專業GIS技術應用的先例。它為北海市現代化城市管理與對外開放做出了一定的貢獻。

北海市城市建設信息管理系統的建立與開發,是GIS技術走向實際應用與成熟的成功例證,是高新科學技術與實踐相結合的產物。隨著我國城市建設的迅速發展,科學地管理城市建設基礎設施尤為重要,隨著技術的推廣GIS技術在我國城市建設管理方面的應用,已產生巨大的社會效益和經濟效益。

2.廣州市供水管網信息管理系統(1997-2000)

廣州市自來水公司是國內第二家特大型供水企業。改革開放以來,隨著城市經濟的迅速發展,供水事業日新月異,飛速發展。到1995年廣州市自來水公司已擁有11座水廠,4100多公里供水管線,日供水能力已達到74萬噸,供水范圍84平方公里。經過廣州市自來水公司技術人員近三年的前期準備及認真地調研,通過內部招標的方式選定我院(所)為軟件開發合作方,并決定立項建立“廣州市供水管網信息管理系統”(簡稱GWGIS),引進西門子SICAD/openGIS軟件和計算機系統,進行技術開發。

本項目分二期工程實施。第一期,從1997年10月到1998年10月用一年的時間,先在荔灣區2.4平方公里小區進行試驗,以此確定利用SICAD/open在廣州實施GIS工程的可行性。第二期,1999年4月到2000年4月用一年的時間,正式實施系統開發、推廣及完善工作,即在荔灣、越秀、芳村三個供水管理所進行推廣,并建立水公司的GIS信息中心,以期達到實用的目標。

到2000年6月,按計劃完成了GWGIS系統工程所既定的目標,并順利通過測試與驗收,開發的系統功能已完全達到大型供水企業專業化的實用的程度。項目的完成使自來水公司的三個供水管理所完全利用計算機對近三千公里的管線設施進行計算機管理,完全摒棄了復雜、傳統的手工作業方式,大大提高了企業的管理效率與現代管理水平,這在當時是國內GIS大型應用在少數大城市地下管線設施管理的成功案例之一。

上述的研究和開發成果大部是1996年前,以在VAX-11/780計算機為平臺開展的工作,回首往事歷歷在目,隨著時間的推移、技術的飛速進步、改革開放的深入,VAX-11/780早已成為歷史,它的性能甚至與現在的一臺普通智能手機都無法相比。同樣,在科技日新月異的今天也不可能再有人用當年性能的計算機作出當年那樣的成果。而我們20來位同志在它上整整花費了十年的歲月,每開發一段代碼,都要反復調試,力求精辟,最為優化,不少人幾乎把加班作為常態。如今當年的中年技術骨干現已退休多年,年輕人也都早就在不同的崗位擔當一面。信息系統研究室是個努力工作,出成果出人才具有集體榮譽感的集體,直到今天大家聚在一起,談起往事依舊興奮。




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