计算机应用和信息处理的研究

2015-12-25


康健

我院应用计算机技术是冶金和有色行业开展最早的单位,早在1976年就开始在国产的DJS-6型晶体管电路计算机上开展物化探数据处理和应用的探索工作,并取得一定的成果。1980年迁到北京后,在新形势下,更是积极开展计算机地质应用和计算机引进筹备的工作。在上级领导的支持下,引进了美国INTERDATA8/16小型计算机,它是当时引进的红外分光光度计的附属设备,在内存仅有64K字节,硬盘10M的情况下,进行了以Fortrun语言作为开发工具的化探数据处理和物化探异常等值线绘图等的探索和研究。

一、信息系统研究室与引进计算机

1985年我院整合了与计算机应用有关的物化探数据处理及软件开发、遥感图像处理、数学地质、计算机硬件与维护等专业课题,成立了“信息系统研究室”其方向是地质计算机应用与方法的研究。信息系统研究室的技术人员的组成,主要是从70年的就开始研究地质计算机方法和应用的骨干,还有不少新分配计算机和地质专业的毕业生,组成了一支强力的计算机应用与开发的力量。

研究室成立的第一件事就是考察当时国内外能够适合于地质数据处理的计算机,在有色总公司、地质局和我院三级领导的支持和全室同志们的努力下,1976年引进了美国著名的DEC公司生产的超级小型计算机VAX-11/780,该机采用中规模的集成电路CPU1.06MHz、内存6MB、外存(硬盘)3x465MB、具有标准的串行和并行接口、支持多种外部输出入设备,特别是处理地质图件的大型绘图仪、操作系统是VMS支持多终端虚拟并行工作、多种程序开发语言、数据库、遥感图像处理等,这是一台美国70年代末开发的计算机产品,80年代引进到我国,在当时是比较先进的,配置很高机器。从此,信息室的20几位工程师围绕它一直工作了整整十年,取得了很多的研究和应用成果。

二、数据处理和数据库的研究与开发

地质信息数据的特点的分类特多,处理量特别大。在浩如烟海的信息中,将分散的集中化,零星的系统化,混杂的规格化,用计算机管理已是国内外处理地质信息的必然。我院引进的VAX-11/780计算机后,并以此为基础进行开发研究,建立了功能强、应用广的地质信息系统,即有“物化探数据处理及成图”、“地质物化探图件综合编绘及管理系统”,“成矿区带化探数据库”、“金属矿产资源库”、“多源地学信息综合处理系统”、“生产管理远程通讯”、“微机地学成图”、“地质测绘数据库成图”等系统所组成的,广泛地应用于地质勘查和地质科研工作,取得了一系列的科研生产成果。如“物化探数据处理及成图系统”,自1988年以来为许多单位处理了2000多万数据,编绘了数以千计的物化探成果图件,1989年获有色总公司科技进步二等奖;“地质物化探图件综合编绘及管理系统”,自1990年以来为用户完成了1000多幅地质图件编绘,为总局与日本、韩国洽谈合作项目按时编绘了几百幅高质量精美地质图件,颇受称赞,1992年获有色总公司科技进步三等奖;“成矿区带化探数据库”,存有48幅1:5万化探分散流,49个区带化探综合异常以及400多个矿床(点)资料,共计100多万个数据,编制应用程序80个为用户提供优选异常,确定找矿靶区提供了大量有用信息,1989年获总公司科技进步三等奖。“国家金属矿产资源数据库系统”,存储全国(台湾省暂缺)52种金属矿产资源信息,服务于领导决策部门和资源研究,1992年获有色总公司科技进步三等奖。

三、多源地学信息与遥感图像处理与研究

“多源地学信息综合处理系统”是本院地质信息一大组成部分。它是以数字图像处理为基础,具有常规数据处理方法不能比拟的直观效果和快速实现遥感、地质、物化探等数据处理,对研究区域地质构造和深部地质结构以及成矿预测等方面,已成为重要技术方法手段,许多国家都积极发展这项新技术。80年代以来开发研究了多种类型地学数据特征信息提取方法和多变量模式分析技术以及综合地学数据图像分析软件系统,在完成“六五”、“七五”国家科技攻关项目,为内蒙东部、赣东北、湖南、赣南、滇中等区带找矿取得显著的找矿效果,提供了重要依据。还为广西大厂平桂地区锡矿应用综合地学数据图像分析技术方法,建立找矿预测的组合标志和多变量模式,为在矿山及其外围找矿预测提供了依据,并取得了显著找矿效果,1986年获有色总公司科技进步四等奖。随后结合宁镇地区以铜为主的多金属矿深部找矿,开发了陆地卫星多波段数据、重力、航磁及化探原生晕多变量数据的模式分析技术,圈定出多金属矿化的可能富集地段和找矿靶区,经验证找到了工业矿体。

“八五”期间,承担了国家计委下达的“地质遥感信息系统”下设的“多源地学信息综合处理系统(MGIPS)”研究,得到国家计委的资助引进了SGI工作站。经院内外大力协同,园满地完成了课题研究任务,提交了软件成果。该系统是在SGI-40/30GUNIX环境下,应用C语言和FORTRAN-77语言开发的一个具有遥感图像处理功能,又适用于多源地学信息综合分析的中型软件系统。处理功能较全,能够支持多类型的数据格式,是国内地学应用研究领域具有综合数据处理与分析能力的软件成果,对数据综合工作的开展给出了有力支持。同时,完成了有色地质勘查总局下达的“云南重点成矿区带多源信息图像处理”(1991-1994)的重点科研项目,开展了云南全省、昆阳裂谷和罗武地区及滇东南地区三个层次的多源信息处理和综合解译及成矿预测的工作。首次提供了云南全省重力、航磁的数字化图像,通过综合解译,厘定构造格架,划分了主要成矿区带,特别是新解译出基底的东西向构造,划定昆阳裂谷的边界及内部结构。在罗武和滇东南地区优选出20余出铜金锡多金属找矿远景区,指出金平地区为具有大型金矿远景一级找矿重点区。大部分的认识被后期找矿勘查所证实。

四、数学地质方法研究

数学地质是地质科学较新的分支学科。它的产生是地质学沿着定量化方向发展的必然趋势。我院根据勘查有色金属矿产资源和地质科研的需要,自80年代以来,在铜矿资源统计分析及预测、大比例尺统计预测工作方法开发研究、成矿预测定量找矿模式、应用数学地质方法研究矿床地质问题以及克立格法在矿产储量计算中的应用和地质统计学计算矿产储量应用研究等方面开展10余个专题研究,取得较好的科研成果,在地质找矿工作中起到重要作用,获得有色总公司科技进步奖:二等奖1项(与“七五”国家攻关课题合得)、三等奖1项、四等奖1项。在金属矿床大比例尺定量预测和地质统计学计算矿产储量应用等方面逐步形成了特色,出版两本专著。1982年本院(所)科研人员与其他单位科研人员合著出版了《地质统计学及其在储量计算中的应用》(地质出版社,1982)。1993年出版了《金属矿床大比例尺定量预测》(地质出版社,1993),这本专著是有色总公司数学地质中心(挂靠在本院(所))组织有色地质部门从事数学地质工作的有关同志集体编著而成。总结了有色地质部门多年来开展金属矿床大比例尺定量预测工作经验和找矿成功实例,并有方法理论介绍。正如为本书作序的赵鹏大院士所评价的“在中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究所组织领导下的大比例尺矿床统计预测研究工作进行得比较深入、系统和完善。称赞“本书内容丰富、阐述清楚、实用性强,是我国数学地质研究的一项重要成果”。与此同时,完成了多项有色地质勘查总局下达的重点找矿科研项目,如“河南熊淆地区金银矿定量找矿预测”和“云南东川铜矿立体定量预测”等。

五、GIS应用与开发

地质勘查行业是最早将地理信息系统(GIS)用于采集、检索、统计、分析与处理地学信息的行业之一。我院早在1987年的重点科技攻关项目中就开始探索、研究将地学矢量图形数据、栅格图形数据与其属性数据相结合的数据处理与分析,研发具有GIS基本功能的软件系统。经过近20年不懈的努力,在地质科研勘查与城市建设通用的GIS应用领域中已获得多项成果,并培养出一批具有GIS技术应用,在多种领域内的技术专家。

由于GIS技术的发展与广泛深入的应用,现在不少重要的地质勘查项目中都嵌入了3S(GIS、RS、GPS)应用技术,使项目的前沿科技水平有了极大的提高,科研勘查项目所涉及的成矿区带的地质、地球化学、地球物理、遥感等信息的采集、处理、分析与综合的可视性与准确性大大增强,成为野外地质人员快速分析不可或缺的技术手段。

从上世纪九十年代以来,先后完成了北海市城市建设信息管理系统、广州市供水管网信息管理系统、科技部下达的城市管网信息系统和北祁连铜钨金矿多源地学信息系统以及有色重点成矿区带矿产勘查信息系统等大型综合系统的研制开发。

1.北海市城市建设信息管理系统(1994-1997)

系统由道路、排水、供水、路灯、公交、环卫、煤气及多媒体演示等8个子系统构成。依据《北海市城市建设信息管理系统》技术开发合同书所确定的目标,对北海市城建各行业进行的调查与需求分析,确定了北海市城市建设信息管理系统的总体目标是:采用GIS应用技术,按照已有的国家信息标准并结合北海市的具体情况,以城市地理空间(主要是道路)为基本框架,建立承载北海市城建基础设施信息的空间数据库。通过对图形信息和属性文字信息进行输入、查询、分析、维护、输出等数据操纵,动态科学的管理城建基础设施,为北海市的城市规划、建设和管理部门提供准确、有效的信息,为管理部门的日常工作服务,为各级领导提供辅助决策支持。

该项目的实施是GIS应用于我国城市建设设施管理方面的最早尝试,它的成功营运,开创了我国中等城市城市建设领域多专业GIS技术应用的先例。它为北海市现代化城市管理与对外开放做出了一定的贡献。

北海市城市建设信息管理系统的建立与开发,是GIS技术走向实际应用与成熟的成功例证,是高新科学技术与实践相结合的产物。随着我国城市建设的迅速发展,科学地管理城市建设基础设施尤为重要,随着技术的推广GIS技术在我国城市建设管理方面的应用,已产生巨大的社会效益和经济效益。

2.广州市供水管网信息管理系统(1997-2000)

广州市自来水公司是国内第二家特大型供水企业。改革开放以来,随着城市经济的迅速发展,供水事业日新月异,飞速发展。到1995年广州市自来水公司已拥有11座水厂,4100多公里供水管线,日供水能力已达到74万吨,供水范围84平方公里。经过广州市自来水公司技术人员近三年的前期准备及认真地调研,通过内部招标的方式选定我院(所)为软件开发合作方,并决定立项建立“广州市供水管网信息管理系统”(简称GWGIS),引进西门子SICAD/openGIS软件和计算机系统,进行技术开发。

本项目分二期工程实施。第一期,从1997年10月到1998年10月用一年的时间,先在荔湾区2.4平方公里小区进行试验,以此确定利用SICAD/open在广州实施GIS工程的可行性。第二期,1999年4月到2000年4月用一年的时间,正式实施系统开发、推广及完善工作,即在荔湾、越秀、芳村三个供水管理所进行推广,并建立水公司的GIS信息中心,以期达到实用的目标。

到2000年6月,按计划完成了GWGIS系统工程所既定的目标,并顺利通过测试与验收,开发的系统功能已完全达到大型供水企业专业化的实用的程度。项目的完成使自来水公司的三个供水管理所完全利用计算机对近三千公里的管线设施进行计算机管理,完全摒弃了复杂、传统的手工作业方式,大大提高了企业的管理效率与现代管理水平,这在当时是国内GIS大型应用在少数大城市地下管线设施管理的成功案例之一。

上述的研究和开发成果大部是1996年前,以在VAX-11/780计算机为平台开展的工作,回首往事历历在目,随着时间的推移、技术的飞速进步、改革开放的深入,VAX-11/780早已成为历史,它的性能甚至与现在的一台普通智能手机都无法相比。同样,在科技日新月异的今天也不可能再有人用当年性能的计算机作出当年那样的成果。而我们20来位同志在它上整整花费了十年的岁月,每开发一段代码,都要反复调试,力求精辟,最为优化,不少人几乎把加班作为常态。如今当年的中年技术骨干现已退休多年,年轻人也都早就在不同的岗位担当一面。信息系统研究室是个努力工作,出成果出人才具有集体荣誉感的集体,直到今天大家聚在一起,谈起往事依旧兴奋。




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