1  引  言

进入 21 世纪，以互联网、物联网、区块链、大数据、云计算、人工智能、数据感应器等为代表的新一代信息技术正加速突破应用，已进入全面渗透、跨界融合、引领发展的新阶段，对人类社会生产生活方式和国家治理能力产生了重要影响，成为推动各行各业高质量发展的引擎。此外，美国、澳大利亚等国家地质调查机构积极推进大数据、人工智能等信息技术在地质调查工作的应用，发布了《美国地质调查局21世纪的科学战略》（U.S. Geological Survey 21st Century Science Strategy）《澳大利亚地质调查局地球科学数据转型战略》（Australia Geoscience Data Transformation Strategy）等战略规划，以此加快推进地质调查信息化建设，提高地质调查工作效率、能力和水平。十九大以来，我国开启了全面建设社会主义现代化国家新征程，加快推进国家治理体系和治理能力现代化建设。地质调查现代化建设作为地质工作的重要组成，是高水平支撑地质工作服务我国经济社会发展、生态文明建设、保障人民安全福祉的重要基础，也是彰显我国地质事业综合实力的重要标志，对于支撑实现我国社会主义现代化建设具有重要意义。

地质调查现代化是运用现代信息技术与方法，对地质数据采集、存储、处理、分析、共享、服务等工作进行改造与升级，实现地质调查工作全过程、各环节的数字化、信息化、智能化（周永章等，2018；施俊法，2020）。地质空间数据是对地球表面及以下地质结构、构造、岩性、地层、矿产资源、水文等多维度信息的数字化表示，可通过地面调查、观测探测、地球物理勘探、地球化学勘探、遥感勘探、地质钻探、实验测试等多种手段获取、处理与分析。地质空间数据，对于自然资源管理、国土空间规划、地下空间开发利用、地质找矿、地质灾害防治、重大工程规划建设、城市规划建设、地质科学研究等国民经济建设与社会发展具有重要作用（王斌等，2018；王静等，2022）。

我国地质调查现代化贯穿地质事业发展全过程，起步于20世纪五六十年代，但总体进展缓慢。在大数据已经成为世界发展主潮流、国家大力推进数字中国建设等新形势下，如何推进地质调查现代化建设、促进地质调查工作高质量发展是需要迫切研究的问题。测绘、气象等行业利用信息技术加快推进高质量转型发展并取得一定成果。测绘、气象等行业与地质调查行业除研究对象不同之外，在工作模式、方式、方法等诸多方面有相似之处，经历了传统人工野外数据采集、手工处理与绘图、经验定性预测等过程。学习相关行业现代化建设的经验和做法，了解其实施路线图，对于进一步明晰地质调查现代化建设工作的发展趋势和方向及未来的工作重点，促进现代地质调查工作体系构建等均具有重要的应用价值和实践意义。本文在分析大数据时代地质调查工作未来发展趋势和方向的基础上，以对地观测为主要技术的气象行业为典型案例，总结研究气象行业依托卫星遥感和数字分析模拟等现代信息技术推进气象现代化建设的做法与经验，提出利用信息化手段推进我国地质调查现代化建设工作的对策建议，以此促进地质调查工作范式变革，提高地质调查现代化能力和水平。

2  地质调查现代化的内涵与发展趋势

2.1  地质调查现代化的内涵

信息化是推进地质调查事业转型发展的重要驱动力。随着地质科学技术发展，以信息技术应用为主导的科技进步更加丰富了地质调查现代化内涵。推进地质调查现代化，主要是基于地质基础理论，利用传感器、遥感、雷达、光谱、地球物理、地球化学、探测仪器、实验测试、定位、互联网、物联网、区块链、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术，建成以数字地质、智慧地质为标志的，自动化、信息化、网格化的立体综合调查监测观测体系，定量化、精准化、智能化的分析预测评价体系，精细化、个性化、智慧化的信息服务体系，集约化、共享化、高效化的业务信息化支撑体系，自主化、开放化、协同化的地质科技创新体系，制度化、规范化、科学化的地质调查管理体系（即六大业务体系）。通过地质调查现代化建设，建立具备自动感知、分析、判断、选择、行动、创新和自适应能力的生态系统，让地质调查业务、服务、管理活动的全过程、各环节都充满“智慧”，改变业务流程和工作模式，形成调查自动、预测智能、评价精准、服务智慧、资源集约、管理科学的地质调查业务发展新模式，构建地质调查工作新范式，全面提高利用现代信息技术提升地质调查、监测、观测、探测、预测、评价、服务、治理等工作的效率、能力和水平。智慧地质是未来地质调查工作发展的重要方向和重要标志，是贯穿于六大业务体系建设的基本特征，也是推进地质调查现代化的基本要求。

2.2  地质调查现代化的发展趋势

感测技术、电子技术、通信技术、计算机技术等现代信息技术的发展与应用，特别是遥感、全球定位系统、互联网、大数据、云计算等技术，对传统地质调查工作方式方法产生了深远影响，正加速推进地质调查工作向自动化、信息化、智能化发展，为地质调查现代化建设提供了基础保障条件（翟明国等，2018）。当前，地质工作正朝着系统化、集成化、智能化、协同化方向发展，更加注重地球系统过程和整体行为，更加注重宏观与微观、浅部与深部、局部与整体的综合研究，地质科学研究正在由“问题驱动”向“数据驱动”、由“已知求未知”向“未知求未知”、由“经验、理论范式”向“模拟、数据密集型范式”等模式转变。自动化、信息化、智能化已成为新时代地质调查工作的的基本标志，地质调查现代化建设已成为地质调查事业高质量转型发展的时代要求。

面对新一轮科技革命和国际地质科技竞争，必须紧跟时代发展、紧贴国家需求，运用新的信息技术手段与信息管理理念，从更大格局上谋划、更高质量上发展地质调查工作（李灿锋等，2022；施俊法等，2014，2024）。监测精密、预测精准、服务精细将是未来地质调查工作高质量发展的必然要求。基于现代信息技术，推进调查数字化、监测自动化、预测定量化、评价智能化、服务智慧化，是地质调查工作未来发展的必然趋势和方向（赵鹏大和陈永清，2021；谭永杰等，2023；施俊法等，2024）。深入应用现代信息技术，有利于加快推进地质调查信息化建设进程，变革以手工为主的传统地质调查工作模式，支撑地质调查科学研究新范式构建。

（1）遥感等空间探测信息技术的发展与应用，正在变革传统野外地质调查工作模式。高光谱、多光谱、微波等遥感技术，具有全方位、全天候、多高度、多角度、多时相、探测面积大、波段范围广、受限制条件少、穿透能力强及获取信息快、更新时间短等特点，正在向高空间分辨率、高时间分辨率、高波谱分辨率的方向发展，可广泛应用于地面调查、资源普查、环境监测、灾害监测、工程建设及规划、海洋监测等工作，对于提高野外工作部署的针对性，减少盲目性、合理安排野外工作量等具有重要意义（王少峰和上官晶亮，2019；杨贤，2021；赵子萱，2021）。构建形成高精度、全覆盖、多类型、近实时的全天候空天地海一体化的立体地质调查监测观测探测体系，有力推进地质数据综合分析与预测评价，实现野外地质调查监测观测数据采集、处理、分析、评价等工作的自动化、定量化、智能化，改变常规以人工为主的地质调查工作模式，有力支撑现代地质调查工作体系构建（谭永杰等，2018）。卫星遥感、合成孔径雷达、激光雷达、探地雷达、地面自动监测与识别技术的应用，是未来地质调查工作的主要手段，能够显著提高地面调查、动态监测数据的采集速度、密度、精度和更新频率，变革当前“以人工野外调查为主”为“以室内分析解译制图为主，人工野外验证为辅”的地质调查工作模式。

（2）地球系统模拟技术的发展与应用，正在变革地质科学与应用研究方式方法。地球系统模式的发展为地球系统模拟提供了科学工具，为不同学科交叉研究提供了平台。当前，数据耦合、观测系统、资料同化、大数据等技术，加快推进了以数值模式为主的地球数值模拟和预测评价研究，为水资源系统模拟、地质灾害模拟、生态湿地模拟、海洋耦合模拟等提供了解决方案（蔡学林和阳正熙，1999；王斌等，2008；曾庆存和林朝晖，2010）。发展反映地球各圈层之间相互作用的数值模式是地球系统科学研究的迫切需求，是地球系统中各种物理、化学和生物过程及其复杂相互作用研究必不可少的手段，将极大增强对地球系统中各种复杂过程的理解和现实模拟能力。地球系统模式的发展，将助推地质科学研究由“问题驱动模式”向“数据驱动模式”、由“因果关系研究”向“相关关系研究”、由“已知求未知”向“未知求未知”方式方法转变，改变常规的地质科学研究思路与方法，推动地质科学研究由“经验、理论范式”向“模拟、数据密集型范式”发展。

（3）大数据等新一代信息技术的发展，为地质大数据建设与应用提供了可行性。北斗卫星网络、互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链及计算机硬件设施的发展，为野外地质调查、监测、观测数据的高速传输提供了网络通道，为多源异构地质数据的集成融合、存储保管、快速处理、分析模拟、评价应用、知识产权保护等提供了技术支撑，为分布式地质大数据运行体系构建、数字地球建设等提供了解决方案，助推地质调查工作向数字化、智能化方向发展（吴冲龙和刘刚，2019；刘建军等，2022）。建设逻辑集中、物理分布、统一管理的地质大数据是未来地质调查数据集成整合与共享应用的发展方向。

3  我国气象现代化建设的做法与启示

气象工作的对象是地球表层外的大气层，主要利用各种仪器和技术，如地面观测站、高空探测、雷达、卫星及其他遥感技术，收集气象要素数据和地表数据，对数据进行处理和综合分析，特别是进行数字模拟，做出不同区域的气象预报。地质调查工作的对象是地球，尤其是地球的表层，主要是获取地球表层及地下的地质空间数据，并对其进行处理与分析，服务于地质找矿、地质灾害防治、国土空间规划、工程建设等。气象工作与地质调查工作对象均是地球，除工作内容和工作目标有差别外，在工作性质、工作模式、工作方式、工作方法、发展历程等诸多方面有相似之处，学习了解气象现代化建设的做法和经验，有利于更好地推进地质调查现代化建设工作。我国气象信息化快速发展于改革开放后，特别是2000年后得到快速发展，基本建成气象现代化体系。2017年中国气象局被世界气象组织认定为全球九大世界气象中心之一，标志着我国气象现代化水平已达到或接近同期世界先进水平，迈入世界先进行列（中国气象局，2021a，b）。气象现代化事业发展，先后经历了以传统手工采集处理预报为主的缓慢发展阶段，到以数字气象为标志的快速发展阶段，再到以智慧气象为标志的高质量发展阶段。气象现代化建设取得快速发展的基本做法如下。

（1）数据采集自动化。广泛联合省级气象局、行业部门、企业和社会力量，构建卫星、飞机（包括无人机和商用飞机）、地面自动站、地基遥感、船舶、浮标观测等“天地空”一体化的综合观测体系，形成全球最大的综合气象观测网，具备气象数据自动化观测能力，推动气象数据采集从手工采集向自动化采集转变，变革气象数据采集工作模式，提高了气象数据采集效率，为气象事业高质量发展提供了数据基础。

（2）数值预报预测系统智能化。强化气象预报、气候变化、风险预警等基础科学和技术研究，建立以数值预报模式为核心的智能化气象预报预测业务技术体系，自主研发全球区域同化数值预报系统，攻关资料同化和数值预报模式两大核心技术，改变了气象数据处理、分析、预测预报方式方法，变革了气象预报业务工作模式，助推我国气象工作成为具备数字化网格预报预测能力的少数国家之一。

（3）信息资源管理集中化。利用大数据、人工智能、5G、物联网等技术，打造四件“天”字号重器，即大数据云平台“天擎”、综合观测产品系统“天衍”、综合业务实时监控系统“天镜”、综合观测数据质量控制系统“天衡”，实现国家、省、市、县四级的数据、基础设施、业务应用三大核心资源的统一管理，形成“云+端”气象业务工作模式，实现从数据采集、加工、处理、分析、存储、应用到服务的气象业务流程再造，推进气象业务在线化运行。

（4）社会服务精准化。建立保障领域广、机制全、效益突出的公共气象服务体系。在做好社会化服务的基础上，主动融入农业、生态环境、水利、交通、城市、自然资源、旅游、卫生、金融、保险等行业领域，与各部委开展对接合作，开展直通式的专项支撑服务，满足其生产发展需求，实现从“避害”向“避害+趋利”转型发展。

（5）业务工作标准化。聚焦气象治理体系和治理能力现代化，加强气象业务的制度化、标准化、规范化管理。建立了以《中华人民共和国气象法》为主体，行政法规、部门规章、地方法规、规范性文件等组成的气象制度体系。建立由国标、行标、地标、团标组成的气象标准体系，形成“标准先行于生产”的工作程序，将标准制定作为开展气象业务的首要工作。坚持“开门制标”，鼓励全行业及社会企事业单位积极参与标准的制修订，形成工作合力，累计发布现行标准近900个。其中，“十二五”和“十三五”期间，发布国标行标400余个，近300个与气象现代化业务直接相关（中国气象局，2021b）。

4  以信息化推进地质调查现代化的思考

地质调查现代化工作体系构建是一项系统性工程。对照国家需求和世界先进水平，我国现代地质调查业务能力与日益增长的社会需求不适应的矛盾，依然是当前地质调查事业发展的主要矛盾。目前，我国地质调查数据采集速度、密度、精度、更新频率，以及数据处理分析信息化能力、资源环境预测评价信息化能力、应用服务精细化能力，均与国家和社会需求存在诸多不适应。推进地质调查工作高质量发展的挑战和压力依然很大，需要加强研究与部署推进。为加快推进地质调查现代化建设，建议在以下五个方面加强工作。

4.1  加强信息技术应用，推进调查监测基础设施条件建设

发展智能调查监测，主要是通过自动化改造和自动判识信息技术研发与应用，推进调查、监测、观测、探测等站网设备的协同建设，建立“空天地海井”相结合的立体综合调查监测体系，实现地质数据采集的立体化、数字化、自动化，变革地质数据获取从传统地面人工野外采集为主向自动化采集为主的工作模式转变，提高地质数据采集效率。

（1）发展“空天地海井”一体化的立体综合监测站网，提高动态监测数据自动获取能力。协同创新卫星等航天航空遥感、飞机等航空摄影、远洋船舶探测、地面自动监测等技术装备，构建适用于地质调查领域的“空天地海井”一体的立体综合自动监测技术装备体系。在青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区、长江重点生态区、东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带“三区四带”等重点区域，优化监测观测站网布局，新建一批立体综合监测观测站网，升级改造现有监测观测站网，建成一站多能、一网多用的综合立体监测观测站网，具备水、灾害、环境、海洋、地表基质等多专业、多要素、广覆盖的自动化监测观测能力，显著提高动态监测数据的采集速度、密度和精度，缩短地质数据更新周期。

（2）发展遥感、雷达等地面调查应用技术，扩展常规地面调查数据采集工作模式。加强成像机理、地质解译标志、岩矿石标准波谱等基础理论研究，卫星航空遥感图像自动识别与分类、图像处理、信息提取解译等技术研究，以及卫星航空遥测仪器装备、图像处理设备等研发。深化航空、卫星等地球物理、遥感、雷达等技术在基础地质、矿产地质、水文地质、环境地质、灾害地质、湿地资源、地表基质等地面调查中的业务应用，实现足不出户即可得到拟调查区大部分地质信息，提高野外地质工作的效率和能力。

4.2  加强信息资源管理，推进业务信息化支撑能力建设

围绕支撑地质调查业务平台化运行、“互联网+”、大数据挖掘应用三大方向，升级优化地质调查业务云平台，建成资源集约高效、数据整合共享、业务协同高效的地质调查业务信息化支撑体系，形成“云+端”地质调查业务工作模式，支撑地质调查业务信息化运行。

（1）建设符合业务需求、统管共用的地质大数据平台。按照逻辑集中、物理分布、统一管理，管用分离原则，优化数据集成方式方法，建设在线统管各类信息资源、实时数据秒级同步、“数据、算法、算力”一体化提供、产品加工处理流水线制作、业务平台化运行的地质大数据平台，具备数据直传、产品直算、服务直通能力，统筹管理全局基础设施资源，实现“一本账”管理（亢孟军等，2019）。搭建以地质大数据平台为云、业务应用系统为端的“云+端”业务工作模式，支撑业务网络化运行，促进全局信息资源的集约节约与高效利用。

（2）建设综合业务实时监控运维系统。实现涵盖数据管理、设施设备管理、业务应用运行等的全业务、全要素、全流程的实时监控、全程追溯、集中预警与运维管理，及时发现潜在风险，推进监控运维的自动化、智能化，节约人力成本和重复性资源消耗。

（3）重视多源应用，助力地质调查业务云上发展。未来云平台的发展，势必以应用为导向，与应用系统同设计、同建设，避免搭建平台而后谋求应用入驻的设计方式，以此避免平台与应用不匹配、应用不得其门而入。通过改造接入、融入示范、新建应用、开源众创社区等措施，推进应用系统长在云上，实现云上部署、终端应用，促进地质调查业务模式全流程再造，业务人员在端即可利用云上资源开展业务工作，切实发挥云平台建设价值。

4.3  加强产品研发，推进服务保障能力建设

地质调查工作的最终目的是服务。政府部门、企事业单位、公众等不同的服务对象，需要不同服务内容的地质调查成果，加快推进由资料服务、数据服务向专题服务、智慧服务转变，提高地质调查工作服务能力。

（1）服务国家政府部门决策。政府决策通常需要的是地质调查结论性成果，如一张图、一个结论、一个数据等，而非成果获取的过程。因此，提供政府决策的地质成果应聚焦需求，在项目成果报告基础上总结提炼，形成简洁明了的专报，由提供信息向提供决策服务方向转变，提高服务针对性和影响力。

（2）服务国家重大战略和重点领域。地质信息服务终归要落到服务和保障国家重大战略实施上，要加强与农业、环境、应急、气象、交通、住建、水利、卫生、旅游等国民经济重点行业和领域的对接与交流，开展伴随式、跟进式的专项服务，提高服务的科技含量和精细化水平。例如，基于土壤地球化学元素丰度，可联合农业农村部门共同推进特色农业示范区建设，赋能特色农业，助力乡村振兴。

（3）服务企事业单位。坚持需求导向，形成固定的、常态化的地质信息产品。针对不同用户需求，研究提出新产品，为用户提供增值服务。

（4）服务社会公众。社会化服务需要与公众日常生活有较强的紧密度、黏合度、依赖度，主要是普及地学科普知识，可开展提供基于位置的个性化定制、按需推送、情景体验等智慧服务。建议研究设置与公众生活相关、关注度较高的指标指数，如地基稳定性指数、岩石辐射指数、水土污染指数、地质灾害风险发生指数等；与气象、应急、交通、旅游等部门联合，向公众提供基于位置的个性化信息推送服务，引导公众接触地质知识，提高公众感知、认知和黏性。例如，基于导航，向用户提供基于位置的地壳稳定性、岩石辐射、罹患地方病风险等信息，提高用户感知，助力健康中国行动。

4.4  加强地质调查标准制修订，推进地质调查现代化标准体系建设

完善的地质调查信息化标准规范是高质量推进地质调查现代化建设的基础，是地质调查治理体系和治理能力现代化建设的关键，为地质调查工作提供了科学、规范的技术支撑，规范地质调查信息化建设，推动地质调查技术创新，促进地质调查事业向数智化转型发展。

（1）构建地质调查现代化标准体系。按照标准先行、标准引领的发展思路，研究制定地质调查现代化工作标准体系和实施路线图，为后续标准的制修订工作提供基础。

（2）建立开门制标、开放贯标工作机制。发挥行业引领作用，鼓励支持省级地调院、环境监测站、高校、企业等参与标准制修订，形成工作合力，增强标准行业指导性，引领地质行业发展。

（3）推进地质调查业务标准与信息化融合。在已有地质调查业务标准中增加现代信息技术手段、方式、方法、要求等内容，让信息化融入业务标准，形成综合性的地质调查业务标准，突破以专业、学科为导向的常规制标理念。

4.5  加强关键技术攻关研究，支撑地质调查工作高质量发展

科技创新是引领地质调查事业高质量发展的核心驱动力。推进地质调查现代化建设，必须把科技创新摆在核心位置，加强地球科学基础理论、技术、方法、装备等创新研发。

（1）加强地质数据预测评价模型研究。发展地质调查数据处理分析、模拟计算、资源预测与评价、地质灾害危险性预测与评价、地质环境脆弱性评价、土地利用适宜性评价、工程建设稳定性评价等领域的各类数据模型，构建以数值模式为基础的各专业预测评价技术体系和预测评价系统，建立耦合地质、生态、物理、化学等多种过程的地球系统模式，形成基于多源融合数据的分析、预测、评价、预警业务，推进地质调查预测评价的定量化、精准化、智能化。

（2）加强地质调查监测技术装备研发。充分发挥科研院所、高校、企业等各自优势，加强协同攻关，集中资源择优重点扶持，发展智能化、小型化、低功耗、高可靠性的新型地面自动化监测观测装备，以及卫星、雷达、民用飞机、无人机、远洋船舶等机载探测器，构建地质调查监测观测探测技术装备体系，为地质调查现代化建设提供装备支撑，确保事业可持续发展。

5  结  论

当今世界已进入大数据时代，自动化、信息化、智能化已成为新时代地质调查工作的基本标志。我国地质调查工作经过近百年的发展，正在加快向信息化、数字化、智能化方向转型发展，调查数字化、监测自动化、预测定量化、评价智能化、服务智慧化是地质调查工作未来发展的必然趋势和方向。推进地质调查现代化建设，需要充分利用现代信息技术构建形成“星空地海井”一体化的地质调查监测观测探测体系，具备自动感知、处理高效、预测智能、评价精准、服务智慧的能力，变革传统地质调查工作模式，构建地质调查工作新范式。

本文在分析大数据时代地质调查工作未来发展趋势和方向基础上，结合地质调查工作实际，提出了加快推进我国地质调查现代化建设的实施路径和对策建议，希望能够为地质调查现代化建设提供一定的参考借鉴。

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