大數據時代的“玻璃地球”

如果地球像玻璃一樣透明，我們可以清楚看到地球內部的一切，這將是怎樣一幅景象?

“大數據時代，利用信息技術使地質結構和地質過程可視化的‘玻璃地球’計劃有望帶來地質研究、礦產勘察和工程勘察的巨大變革?！比涨?，中國地質大學(武漢)地礦信息系統研究所教授吳沖龍接受《中國科學報》記者采訪時如是說。

讓地球變得透明

使地球表層一定深度“像玻璃一樣透明”一直是地質學家們的夢想。目前，業內人士認為，“玻璃地球”是一項基礎性的地質信息系統工程，可被看作一種存儲在計算機網絡上的三維可視化虛擬地殼，該系統提供的地質、地理信息，可供開展地質、資源和環境決策分析。

近年來，世界各國都在各自的“玻璃地球”計劃中開展了諸多工作。2001年，澳大利亞政府率先啟動“玻璃地球”計劃。荷蘭、加拿大、英國、法國、德國和美國等多個國家也都將三維地質填圖及三維地質模型放在了地質調查工作的核心位置。

對此，吳沖龍評價，盡管世界各國對“玻璃地球”所賦予的含義不同，建設內容也有所側重，在建設中又面臨技術性和體制性的諸多難題和難點，但都取得了一定的進展。

我國也開展了諸多探索性研究。例如，國土資源部和中國地質調查局在2006年和2011年，先后啟動了三維城市地質填圖試點和三維區域地質填圖試點。據了解，這些試點工作圍繞增強能源資源保障能力、保障地質環境安全、促進地球科學發展三大主題，開展了大陸地殼、含油氣盆地、重要成礦帶等綜合研究。

地質學需要“大數據”

不少科學家在將地球“透明化”的探索過程中，發現“大數據”這一技術有望為全面掌握和了解地球運動規律提供解決方案。

中科院院士趙鵬大認為，大數據時代地球科學的工作方法包括三個層面?！耙皇菙祿墨@取和保存;二是數據挖掘和數據分析，包括建模、可視化、管理和服務;三是知識層面，深化對地球系統的認識和理解?！彼f。

例如，“數字礦山”便是建立在大數據應用基礎上的礦山真實三維空間模型。中國礦業大學環境與測繪學院教授吳立新表示，“數字礦山”為礦山設計、生產作業、安全管理等提供了基礎平臺和決策支持。

以三維圖像的方式呈現“看不見”的地球內部，成為大數據時代地質學家們關注的焦點?！安捎每梢暬姆绞竭M行三維建模，能讓地質學家直觀地感知和理解地質體、地質現象和地質過程，將有助于發現大型隱伏礦床，也將揭示地質災害孕育機理?！眳菦_龍指出。

中國的“玻璃地球”待建

然而，雖然“玻璃地球”建設與我國“國民經濟信息化”和“地質勘察和礦業開發信息化”的戰略目標一致。但目前已經建立的三維地質框架模型所承載的信息仍然有限，在資源、環境和災害預測的實際應用中所體現的價值與所期盼的目標還存在一定距離。

日前，香山科學會議召開了以“中國玻璃地球建設核心技術及發展戰略”為主題的討論會。與會的專家指出，“玻璃地球”概念被提出后，尚缺乏成熟的理論和方法論指導，更缺乏強勁而適用的關鍵技術支持。

吳沖龍認為：“‘玻璃地球’建設的核心技術是信息技術，其中包括能滿足大數據一體化儲存與管理的三維地質信息系統技術，能實現地質結構和地質過程快速、動態、精細和全息構建的三維地質建模技術，能支持地質時空大數據分析與挖掘的三維地質信息處理技術等?！?/span>

與會專家一致認為，當務之急是應在國家層面開展戰略規劃和頂層設計，正式啟動我國的“玻璃地球”建設計劃，協調各部門力量著力開展關鍵技術研發，保證我國“玻璃地球”建設的健康發展。