⑴ 谁选择 选修课是 全球变化与地球系统科学 求答案

全球变化与地球系统科学
超星尔雅 全球变化与地球系统科学 答案
转载 2016-05-12 18:05:54
标签：教育历史收藏文化

全球变化与地球系统科学绪论（一）

1

地球系统是指由地核、地幔、岩石圈、大气层、水层、生物圈相互作用而组成的统一体。

正确答案：√

2

钱学森何时提出建立地球表层学思想的人是

A、1981年

B、1982年

C、1983年

D、1984年

3

中国航天事业的奠基人是

A、王淦昌

B、钱三强

C、钱学森

D、邓稼先

4

地球系统科学作为一门独立科学的诞生时间是

A、1986年

B、1987年

C、1988年

D、1989年

5

美国何时提出地球系统和地球系统科学概念

A、1980年

B、1981年

C、1982年

D、1983年

6

地球系统科学以广义的“地球系统”为研究对象。

正确答案：√

7

地学和天文学有密切的关联。

正确答案：×

8

在哪一年中国地质学会成立八十周年？

A、2000.0

B、2002.0

C、2007.0

D、2008.0

9

地球系统科学的研究包括找矿、环境、资源、灾害。

正确答案：√

10

地学属于以下哪一类？

A、系统科学

B、社会科学

C、自然科学

D、应用科学

11

地球系统科学即为传统的地学科学。

正确答案：×

12

地球系统科学以美国航天局出版《Earth system science》为标志而建立，这一年是哪一年？

A、1983.0

B、1985.0

C、1987.0

D、1990.0

13

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》关于地球学的发展不包括以下哪条？

A、生命过程的定量研究和系统整合

B、核心数学及其在交叉学科中的应用

C、地球系统过程与资源、环境和灾害效应

D、太阳系研究

14

1983年提出要建立地球表层学的思想的人是谁？

A、冯如

B、邓小平

C、李四光

D、钱学森

15

温家宝是中国地质大学的校友。

正确答案：√

16

狭义的地球系统是由地核、地幔、岩石圈、大气圈、水圈和（）相互作用而组成的统一体？

A、自然环境

B、生态系统

C、动植物

D、生物圈

全球变化与地球系统科学绪论（二）

1

哥本哈根会议达成的协议规定所有国家减排数量一致。

正确答案：×

2

全球环境变化和国际人文计划哪一年开始？

A、1998.0

B、1995.0

C、1996.0

D、1997.0

3

世界研究计划哪一年开始？

A、1980.0

B、1985.0

C、1990.0

D、1990.0

4

中国是世界气候研究计划的参与国之一。

正确答案：√

5

世界气候研究计划已经结束。

正确答案：×

6

国际生物多样性科学计划的开始时间是

A、1990年

B、1991年

C、1992年

D、1993年

7

世界气候研究计划的开始时间是

A、1977年

B、1978年

C、1979年

D、1980年

8

全球环境变化国际人文因素计划的开始时间是

A、1995年

B、1996年

C、1997年

D、1998年

9

中国GDP产值在哪一年开始超过德国？

A、2006

B、2007

C、2009

D、2010

10

中国将全球变化基础研究列入以下哪一个重大研究计划？

A、十五计划

B、十一五计划

C、十二五计划

D、十三五计划

11

全球变化与地球系统科学要体现多学科之间的交叉渗透。

正确答案：√

12

气候暖化理论认为整个气候无可逆转得变暖，而且要崩溃。

正确答案：√

13

2009年的气候门事件是英国人的丑闻。

正确答案：√

14

2009年到2010年初，一些地区的气温降低到记录点地位。这些地区不包括哪个地区？

A、北美

B、大洋洲

C、欧洲

D、亚洲

15

国际生物多样性科学计划哪一年开始？

A、1988.0

B、1989.0

C、1990.0

D、1991.0

16

从2010年中国政府每年投入多少资金用于全球气候变化基础研究？

A、两亿元

B、三亿元

C、四亿元

D、五亿元

17

中国在2003年消耗全球30%的煤炭和50%的水泥，而创造的GDP只占全球的

A、0.03

B、0.1

C、0.08

D、0.04

全球变化与地球系统科学绪论（三）

1

我国能源消费中占67%的是什么能源？

A、核能

B、煤炭

C、石油

D、天然气

2

鄂尔多斯勘探的煤炭有多少？

A、10亿吨

B、50亿吨

C、200亿吨以上

D、100亿吨以上

3

布什政府强调生物能源。

正确答案：√

4

奥巴马团队重视风能、太阳能。

正确答案：√

5

世界生产煤炭最多的国家是

A、日本

B、印度

C、美国

D、中国

6

世界消费煤炭最多的国家是

A、印度

B、美国

C、中国

D、日本

7

世界一次能源消费最多的是

A、水电

B、核电

C、油气

D、煤炭

8

中国一次能源消费最多的是

A、水电

B、核电

C、油气

D、煤炭

9

乌拉盖湿地干枯的主要原因是

A、降雨量减小

B、人工截流

C、过度放牧

D、气候变化

10

乌拉盖湿地得到很好的保护。

正确答案：×

11

世界最大的煤炭生产国是哪个国家？

A、中国

B、美国

C、印度

D、日本

12

世界上最大的煤炭消费国是哪个国家？

A、中国

B、美国

C、印度

D、日本

13

奥巴马是美国第几任总统？

A、四十三任

B、四十四任

C、四十五任

D、四十六任

14

鄂尔多斯明显存在着房地产泡沫。

正确答案：√

15

液化一吨煤，需要从地下抽取多少吨水？

A、5吨

B、6吨

C、6.5吨

D、7吨

16

中国高碳能源以什么为主？

A、石油

B、天然气

C、煤炭

D、木材

17

布什政府强调生物能源，奥巴马政府强调风能和

A、潮汐能

B、核能

C、水能

D、太阳能

18

我国的风电发电量在2002年达到了600万千瓦。

正确答案：×

19

美国奥巴马政府提出了绿色能源复兴美国。

正确答案：√

地球系统科学的探测技术和研究思路（一）

1

地球内部结构不包括哪个？

A、地壳

B、地核

C、地幔

D、地壤

2

大洋钻探三部曲不包括下列哪个？

A、浅海钻探计划

B、深海钻探计划

C、大洋钻探计划

D、整合大洋钻探计划

3

地壳微细的移动最敏感的是地壳里的液体。

正确答案：√

4

灵巧炸弹最早使用在海湾战争。

正确答案：×

5

最早使用灵巧炸弹的国家是

A、德国

B、法国

C、美国

D、英国

6

大洋地震网开始建设的时间是

A、1990年

B、1991年

C、1992年

D、1993年

7

不属于野外地质研究“老三件”的是

A、罗盘

B、铁锤

C、探测仪

D、放大镜

8

不属于野外地质研究“新三件”的是

A、笔记本电脑

B、数码相机

C、GPS定位仪

D、智能通讯仪

9

地球成像是地球科学和什么高度结合的典范？

A、探测技术

B、卫星技术

C、电脑技术

D、技术科学

10

地址测年技术可以帮助我们获取地球的

A、二维图像

B、三维图像

C、四维图像

D、空间图像

11

地质研究中的老三件是指罗盘、铁锤、放大镜

正确答案：√

12

黄河口的土地处在不停的扩展之中。

正确答案：√

13

目前在建的全球定位系统不包括哪个系统？

A、GPS全球定位系统

B、格鲁纳斯全球导航系统

C、伽利略卫星导航系统

D、天宫卫星导航系统

14

深海钻探计划是什么时候开始的？

A、1963.0

B、1966.0

C、1968.0

D、1979.0

15

过去地质学的研究工具老三件是罗盘、铁锤、放大镜。

正确答案：√

16

大样地震网于哪一年开始建设？

A、1990.0

B、1991.0

C、1993.0

D、1995.0

17

GPS定位仪可以直接读出经度纬度和海拔

正确答案：×

18

地质研究中的新三件是指笔记本电脑、数码相机和

A、GPS定位仪

B、钻头

C、水平仪

D、三脚架

地球系统科学的探测技术和研究思路（二）

1

2004年川滇地区设置了四个地电台，下列哪个不是这四个之一？

A、红格台

B、丽江台

C、北川台

D、元谋台

2

2004年川滇地区设置了四个地电台，在08年汶川地震发生时只有哪个台在工作？

A、红格台

B、丽江台

C、北川台

D、元谋台

3

树木正常的年轮的平均年轮宽度值为多少毫米？

A、3.14

B、2.14

C、1.14

D、0.14

⑵ 云计算模式及在地质资料集群化、产业化服务中的应用探讨

张兆代 王圣洁 刘京鹏 宋宏伟

（青岛海洋地质研究所）

摘 要 云计算继承和整合了虚拟化技术、海量数据存储、分布式并行计算框架、智能化与自动管理等多项关键技术，形成了具有高性能、可伸缩、低成本及面向服务的新的计算模式。目前学术界及产业界对云计算的研究和探讨均呈快速增长趋势，大量论文发表在计算机类和图书情报类期刊，研究的重点集中在云计算的基础理论、云计算的关键技术、云服务的应用领域、云计算与信息资源管理等多个方面。本文以 2000 ～ 2012 年发表在国内核心期刊上关于云计算的研究文献为统计样本，分析了云计算的研究热点及其演化方向，结合我国地质资料集群化产业化服务的发展状况，探讨云计算应用策略。

关键词 云计算模式 地质资料 信息共享和服务

1 前言

“云计算（Cloud Computing）”一词出现于 2006 年，是谷歌总裁埃里克 施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次正式提出的一个概念。它不仅揭开了谷歌搜索背后关键技术的神秘面纱，而且在短短的数年内就迅速超越“网格计算（Grid Computing）”并成为新的潮流（图 1）。

图 1 网格计算与云计算搜索量变化趋势图

2006 年后，在谷歌、亚马逊、IBM 等企业的推动下，“云计算”作为新兴的计算模式已经有了广泛应用。云计算作为一种基础设施与服务的交付和使用模式，正深刻地影响着互联网的发展。近年来，国内外掀起了关于云计算的研究热潮，涌现了大量的研究文献和应用案例，云计算已经成为学术界和产业界共同关注的热点。本文首先介绍了云计算的基本概念和关键技术，并通过对现有的云计算研究文献的综合分析，结合我国地质资料集群化产业化服务的发展状况，提出其在云计算应用中需要注意的问题。

2 云计算及其关键技术

2.1 云计算的基本概念

云计算的概念仍存在不同的定义。一般认为云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备[1]。美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）也给出了云计算的定义，认为云计算是一种能够通过网络以便利的、按需使用的方式获取计算资源并显著提高可用性的方式，这些计算资源来自一个共享的、可配置的资源池，并能够以自动的方式获取和释放[2]。

中国电子学会云计算专家委员会认为：云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式，其计算资源（计算能力、存储能力、交互能力）是动态、可伸缩、且被虚拟化的，并以服务的方式提供。这种新型的计算资源组织、分配和使用模式，有利于合理配置计算资源并提高其利用率，从而促进节能减排，实现绿色计算[3]。

尽管云计算有不同的定义，但对于云计算的特点已有很多深入的讨论。下面五个基本特征可以用来判断一个计算服务是否是云计算。

（1）服务按需即取。云计算是把信息技术作为服务提供的一种方式。由于这种服务是从用户角度出发，按需即取的自助服务是其最重要的特征之一。用户可以自行获得计算能力，包括服务器的使用和网络存储的使用，而整个过程通常是自动进行的。

（2）便捷网络访问。云计算支持广泛和便捷的网络访问能力，用户可以使用多种设备，如手机、移动计算机或工作站等获取云服务。

（3）资源共享池。云计算带来的一个好处是能够提高资源的利用率，通过把资源集中到一个公共的资源共享池中，可以为大规模的用户群提供共享服务。由于资源池可以动态分配所有物理和虚拟资源，达到了通过共享提高资源利用率的目的。

（4）高可扩展性及弹性服务。云计算具有快速及可伸缩地提供服务的能力。根据需求变化，云计算所提供的服务可以自动并快速地扩展或收缩。

（5）服务可度量。云系统通过自动监控资源的使用，可以提供定量的运行报告，从而保证云服务处于应有的水平。

2.2 云计算的体系架构

计算机技术的发展经历了传统主机计算模式到个人普及计算模式及分布式网络计算模式的转变[4]。云计算作为一种新的计算模式，既是分布式计算、并行计算和网格计算等技术快速演化的结果，也是信息社会中信息需求的必然选择。社会化、集约化与专业化的信息服务通过各种云计算得以体现，其中既包括了各种通过网络提供给用户的互联网应用、软件或计算资源服务，也包含了用来支撑这些服务可靠和高效运行的软硬件平台。

美国国家标准与技术研究院的技术报告给出了关于云计算体系架构的完整模型（图 2），该顶层模型定义了云计算模式中的角色（Actors）、行为（Activities）和功能（Functions）[5]。云计算的核心角色有云用户（Cloud Consumer）、云服务商（Cloud Provider）、云审计者（CloudAuditor）、云代理商（CloudBroker）和云运营商（Cloud Carrier）共五类（表 1）。在该模型中，云用户可以获得包括 ERP、CRM、HR 等商业智能或信息、通讯、协作、存储、备份以及软件、硬件托管等多种服务，云服务商则通过云计算中心的建设、运行和管理提供在线的软件服务（SaaS）、平台服务（PaaS）和基础设施服务（IaaS），云运营商通过提供网络接入、通讯系统等保障云计算的提供和使用，云审计者和云代理商的参与则保证了云计算和云服务的稳定性、持续性和透明度及服务水平。

图 2 云计算体系架构参考模型（引自 NIST）

表 1 云计算模式中的主要角色及定义

2.3 云计算的关键技术

云计算是计算机技术发展的产物，其中虚拟化技术、海量数据存储、分布式并行计算框架、智能化与自动管理被认为是实现云计算的关键技术[6]。

2.3.1 虚拟化技术

虚拟化（Virtualization）技术是将各种计算及存储资源充分整合和高效利用的关键。虚拟化技术包括两个方面：物理资源池化和资源池管理。物理资源池化是把物理设备由大化小，将一个物理设备虚拟为多个性能可配置的最小资源单位；资源池管理是对集群中虚拟化后的最小资源单位进行管理，根据资源的使用情况对资源进行灵活分配和调度，实现按需分配资源。虚拟化技术主要应用在服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化三个方面。

2.3.2 海量数据存储

海量数据存储是云计算的主要任务。为了保证可用性、可靠性和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，由于采用了分布式冗余存储的方式，数据既有高可靠性，也能并行地为大规模用户提供服务。云计算的数据存储技术主要有谷歌的分布式文件系统（GFS，Google File System）和 Hadoop 的HDFS（Hadoop Distributed File System）。

2.3.3 分布式并行计算框架

并行计算是云计算的核心。云计算采用 Map-Rece 的编程模式实现分布式并行计算。Map-Rece通过“Map”和“Rece”这样两个过程来简化并行计算，所有应用只需要提供 Map 函数以及 Rece 函数就可以在集群上进行大规模的分布式数据处理。Map-Rece 不仅仅是一种编程模型，同时也是一种高效的任务调度模型，该模型的使用使计算任务高度并行及分布式实现成为现实。

2.3.4 智能化与自动管理技术

云计算具有高度自治的特点，智能化与自动管理是云计算模式的重要技术支撑。通过对集群系统各节点的全面监控、自动反馈、智能调配，实现了包括设备、虚拟资源、通讯与服务等的动态管理和自动迁移。以第四代大规模数据中心为基础的云计算，既能灵活扩展部署，也能满足服务计算和多粒度计算的要求。

3 我国云计算研究热点分析

3.1 国内外云计算搜索量变化趋势比较

搜索量的大小通常反映关注度的高低，使用 Google Trends 工具还可以分析一些长期的趋势和变化。这里选择“Cloud Computing”和“云计算”分别作为世界和我国在云计算领域的指标性关键词，从分析结果可以看出以下几个特点（图3）：①世界上对于云计算的关注开始于 2007 年，我国则自 2008 年才开始关注该领域。因此，我国仍属于学习—跟随型研究模式。②自 2007 年后，世界上关于“Cloud Computing”的搜索量出现迅速增长趋势，目前，已超过“Grid Computing”成为新的信息技术热点，我国对此的关注则较为平缓和滞后。③如果把搜索量代表的关注度看做是“海上的冰山”，那些“水下的部分”，包括基础理论、关键技术、应用实践等方面，国内外存在更大的差距。

图 3 国内外云计算搜索量变化趋势比较

3.2 国内云计算研究文献的计量分析

本文利用中国知网 CNKI 学术期刊数据库，检索 2000 年 1 月至 2012 年 3 月发表的有关云计算研究的核心期刊文献 852 篇（表 2）。我国对于云计算的研究始于 2007 年，之前罕见相关研究。2008 ～2011 年，云计算的研究开始引起广泛关注，论文数量开始急剧上升，同时发表云计算论文的期刊数量也同步快速增多，显示出云计算研究领域的广泛性。由于只统计到 2012 年 4 月的部分数据，从表面看检索到的 2012 年的成果不多，实际并未改变论文数量快速增加的趋势。

表 2 云计算论文发表时间分布表

对于检索到的 852 篇论文，对其关键词进行了计量分析，其中涉及关键词 1376 个，累计出现频次3020 次。按频次从大到小排列，排在前十位的关键词有：云计算（645）、虚拟化（115）、图书情报（115）、云服务（94）、安全（65）、存储（42）、物联网（33）、MapRece（24）、档案（20）、数据中心（13）等。从关键词分析可以看出，云计算的研究涉及基础理论、关键技术、应用领域、信息资源管理等诸多方面，对于虚拟化、存储、MapRece 等关键技术有较多论述；但整体来讲，多数仍为综述性、展望类的论文。就应用领域来讲，图书情报界对云计算进行研究和借鉴的趋势比较明显[7]，而地质资料界对云计算的关注和应用研究仍较少。

4 云计算与地质资料服务

4.1 地质资料数据与服务现状

地质资料是国家重要的基础资料。新中国成立以来，通过实行地质资料统一汇交制度，积累了大量的地质资料。我国现有全国性基础地质与战略性矿产地质数据资源 12 大类 50 余种数据库，数据量达10TB 以上，涉及区域地质、矿产地质、水文—工程—环境地质、农业地质、海洋地质、基础地质、地球化学、地球物理、地学科研、地质资料、遥感等领域[8]。

我国目前实行的是二级监管、三级保存的地质资料管理框架。由于条块分割等原因，地质资料的共享与服务尚存在很大差距，突出表现在数字化程度低，信息孤岛现象严重，地质资料不能及时、有效地满足国家建设与社会需求。

2002 年，国务院颁布了《地质资料管理条例》，2003 年，国土资源部发布了《地质资料管理条例实施办法》，地质资料的管理与共享服务得到了前所未有的重视。国土资源部又相继推动地质资料汇交、地质资料委托保管、地质资料集群化、产业化服务等，地质资料的管理与服务开始出现一个新的局面。由于管理与服务模式的转变是一个较长期的过程，地质资料工作的重要性仍未完全显现，社会对地质、矿产等的关注度仍远落后于“土地”“海洋”“气象”，仅稍高于“测绘”（图 4）。

4.2 云计算是改变地质资料服务模式的契机

从云计算的产生和发展过程来看，云计算是在继承和整合了虚拟化技术、海量数据存储、分布式并行计算框架、智能化与自动管理等多项关键技术的基础上，形成的具有高性能、可伸缩、低成本及面向服务的新的计算模式。云计算正在推动着信息产业实现社会化、集约化、专业化的大转型。

社会化：互联网计算正成为社会基础设施，建立集中的、各种各样的云计算中心实现规模化的社会服务，是当前发展的趋势。

图 4 地质等搜索量变化趋势比较

集约化：归并分散、粗放的软件开发与应用，软件模块构件化，提高平台利用率，使计算资源以虚拟化组织和配置、弹性伸缩，通过软件的重用和柔性重组，进行服务流程的优化与重构。

专业化：面向多租户使服务更为精细、规范，并对服务透明使用，按需租用[9]。

地质资料服务及信息共享是一种典型的数据密集型计算服务，这恰与云计算模式的基本特点相符合。因此，引入云计算是推进地质资料信息服务集群化产业化的天然契机。从技术层面上来讲，国家地质资料数据中心建设十分重要，建议规划为提供完整 SPI（软件即服务 SaaS、平台即服务 PaaS、基础设施即服务 IaaS）服务的地质资料专业云，全面涵盖二级监管、三级保存及社会化服务，这种集中式的部署方式既降低了技术难度，也有利于提高投入和使用效率。其次，国家地质数据中心也可以规划为“逻辑统一、物理分布”的三级数据中心体系，这种社区云的部署方式符合我国地质资料行业现状，组织实施均较为简单。需要注意的是，无论哪种方式，统一的体系架构、成熟技术的采用、一致的标准和安全性都是需要重点考虑的问题。

5 结语

与网格计算相反，云计算更多地经历了从实践到理论的过程，从研究者关注云计算开始，其实已经大量出现云计算的实例。我国在云计算领域的基础研究仍然落后，但图书情报界对云计算的跟踪和应用却十分突出，一些基于知识的服务已经达到专业化和产业化服务水平。相信云计算模式的引入，将会极大地推动地质资料服务向集群化产业化方向转型，以更好地实现地质资料和成果的全社会共享。

参 考 文 献

[1] 维基网络.云计算.http：//zh.wikipedia.org/wiki/ 云计算，2012.

[2]Peter Mell，Timothy Grance.The NIST Definition of Cloud Computing.NIST Special Publication 800 ～ 145，2011.

[3] 李德毅，林润华，郑纬民等.云计算技术发展报告 [M[.北京：科学出版社，2011.

[4] 杨春霞，王圣洁，王春民.谈计算模式的演变及其对海洋地质数据处理的影响 [J].海洋地质动态，2004，20（2）：32 ～ 36.

[5]Fang Liu，Jin Tong，Jian Mao et al.NIST Cloud Computing Reference Architecture.NIST Special Publication 500 ～ 292，2011.

[6]Michael Armbrust，Armando Fox，Rean Griffith et al.Above the Clouds： A Berkeley View of Cloud Computing.http：//www.eecs.berkeley.e/Pubs/TechRpts/2009/EECS-2009-28.pdf，2009.

[7] 张正禄.我国图书情报界云计算研究述评 [J].国家图书馆学刊，2010，（3）：73 ～ 76.

[8] 国土资源部矿产资源储量司.推进地质资料信息服务集群化产业化 [M].北京：地质出版社，2011.

[9] 李德毅.云计算支撑信息服务社会化、集约化和专业化 [J].重庆邮电大学学报，2010，22（6）：698 ～ 702.

⑶ 新一代信息技术为智能野外地质调查工作模式架起了桥梁

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（2010年）中列了七大国家战略性新兴产业体系，其中包括“新一代信息技术产业”。其主要内容是“加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施，推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发及产业化，加快推进三网融合，促进物联网、云计算的研发和示范应用。着力发展集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业。提升软件服务、网络增值服务等信息服务能力，加快重要基础设施智能化改造。大力发展数字虚拟等技术，促进文化创意产业发展”。

最近科技部发布《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》。该规划明确了我国导航与位置服务产业跨越式发展的方向和目标，给出了突破三大核心技术：泛在精确定位，全息导航地图，智能位置服务的具体目标。

科技部《中国云科技发展“十二五”专项规划》指出：云计算是互联网时代信息基础设施与应用服务模式的重要形态，是新一代信息技术集约化发展的必然趋势。它以资源聚合和虚拟化、应用服务和专业化、按需供给和灵便使用的服务模式，提供高效能、低成本、低功耗的计算与数据服务，支撑各类信息化的应用。给出了“突破大规模资源管理与调度、大规模数据管理与处理、运行监控与安全保障等重大关键技术，研制按需简约的云操作系统与服务管理平台、EB 级云存储系统、支持亿级并发的云服务器系统、面向云计算中心网络大容量交换机，以及与其相适应的安全管理系统，形成面向区域、重点行业的各类云服务整体技术解决方案”的具体目标。

以北斗系统为主体的中国卫星导航加上云计算技术，将是新一代信息技术和智能信息产业的核心要素与共用基础。它对高端制造业、现代服务业、综合数据业等多个产业改造升级有促进作用。对传统地质调查工作来说，智能地质调查和智慧地质调查就是现代地质调查的典型标志，而导航与位置服务、云计算和网格计算等技术为智能地质调查和智慧地质调查带来了契机。下面就云计算、网格计算和导航与位置服务等技术的当前进展综述如下。

一、导航与位置服务

（一）国内外导航卫星技术发展现状

全球导航卫星系统（GNSS（GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM））是能够提供时间、空间基准和位置相关动态信息的天基卫星导航定位系统，是当前最具发展前景和带动性的高科技领域之一，已经成为重大空间信息化基础设施。由于GNSS系统在国家政治、军事、经济、科技等领域的重要作用，世界航天大国都在发展各自的GNSS系统，如今美国GPS（Global Positioning System）、俄罗斯GLONASS（GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM）、欧盟GALILEO（“伽利略”）和中国北斗卫星导航系统（BDS,BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System）已经被联合国确认作为全球四大卫星导航系统。此外，印度和日本基于本国的发展战略，分别发展了针对亚太地区的区域卫星导航系统IRNSS（Indian Regional Navigation Satellite System）和QZSS（Quasi-Zenith Satellite System）。

20世纪60年代末至70年代初，美国和前苏联分别开始研制全天候、全天时、连续实时提供精确定位服务的新一代全球卫星导航系统，至90年代中期全球卫星导航系统GPS和GLONASS均已建成并投入运行。2002年3月，欧盟启动GALILEO 计划。全球各定位系统参数见表1-1。

表1-1 全球定位系统参数及性能表

我国卫星导航事业起步于20世纪80年代，从陈芳允院士提出双星定位理论开始。作为我国自主研发的导航卫星系统，其发展战略分三步，第一步：2000年建成北斗卫星导航试验系统，中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步：北斗卫星导航（区域）系统，在2012年，建成由5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星（2颗在轨备份）和4颗MEO卫星共14颗卫星构成的，形成覆盖亚太大部分地区的北斗卫星导航系统。第三步：2020年全面建成北斗卫星导航系统，届时将包含5颗地球同步轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和27颗中轨道卫星，形成优于GPS定位精度并具备短报文通讯的覆盖全球的导航定位系统。目前，北斗卫星导航系统已经完成第二步的建设，并开始为亚太地区用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务。

北斗卫星导航系统提供定位、导航、授时和短报文通讯服务，分为开放服务和授时服务两种方式。开放服务是指在服务区内为任何拥有终端设备的用户提供定位、导航和授时服务，定位精度10m，授时精度50ns，测速精度0.2m/s。授权服务是指需要获得授权方可使用的服务，包括更高精度的定位服务（最高可达1m）和短报文服务。

我国卫星导航与位置服务产业按产业上中下游基本可分为：上游是导航与卫星制造、芯片、OEM板卡、模块、天线等：中游是终端集成、系统集成；下游是销售、运营、服务。2012年12月，国务院新闻办公室举行新闻发布会，正式宣布北斗卫星导航系统即日正式提供区域服务。根据中国卫星导航定位协会预测，到2015年，卫星导航与位置服务产业产值将超过2250亿元，至2020年则将超过4000亿元，届时北斗产业有望占据70%至80%的市场份额。

北斗除在定位、导航功能方面不弱于GPS外，其授时功能主要应用于金融、电力以及通信等领域。北斗授时精度能达到10ns的级别，其特有通信功能有望成为无线移动通信的重要补充，对资源调度、安全监控和防灾抗灾工作具有重要意义。

（二）国内外位置服务的发展现状

位置服务（LBS,Location Based Services）又称定位服务，LBS是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动终端的位置信息（如经纬度坐标数据），提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。

2004年，Reichenbacher将用户使用LBS的服务归纳为五类：定位（个人位置定位）、导航（路径导航）、查询（查询某个人或某个对象）、识别（识别某个人或对象）、事件检查（当出现特殊情况下向相关机构发送带求救或查询的个人位置信息）。

随着智能手机的普及，美国有3/4的智能手机用户正在使用实时的LBS定位服务。Pew Inter ent＆ American Life Project对此进行了一项调查研究，结果表明：美国有74%的智能手机用户使用实时的LBS定位服务，来查找附近的相关信息；另外，18%的用户会使用诸如Foursquare的地理位置社交服务的“签到”来确认自己的地理位置，并分享给朋友。

美国的智能手机用户占有率由2011年的35%增长到2012年的46%，这意味着其中使用LBS服务的整体比例也在增加。此外，使用“签到”的用户量也从2011年的12%增长到2012年的18%，智能手机在美国市场的占有率越来越高。

Pew Interent＆American Life Project成员Kathryn Zickuhr向Mashable透漏，长期的研究发现：位置与用户的互联网及手机使用情况无关，但是用户定位服务意识的增长已经成为人们使用数码科技产品的一部分。Zickuhr同时补充到，发现人们所处的位置，其重要性在于发现自我，发现与他人之间的社会联系。毫无异议，LBS信息服务及地理位置社交签到服务会更多地在年轻用户中普及。研究同时表明，尽管低收入人群会较少使用LBS信息服务，但却更可能成为地理位置社交服务的用户群体。

2001年12月，日本的KDDI推出第一个商业化位置服务。在KD DI服务推出之前，日本知名的保安公司SECOM 在2001年4月成功推出了第一个具备GPSONE技术，能实现追踪功能的设备。该设备也运行在KDDI的网络中。这一高精度安全和保卫服务能在任何情况下准确定位呼叫个人、物体或车辆的位置；NTTDoCoMo在i-mode套餐中提供了i-Area业务，但仅限于日常信息服务。基于高通MS-GPS系统开发的EZNaviWalk步行导航应用在日本市场大获成功，成为KDDI与NTTDoCoMo竞争的杀手级应用。

在韩国，KTF于2002年2月利用GPSONE技术成为韩国首家在全国范围内通过移动通信网络向用户提供商用移动定位业务的公司。在LBS业务创新方面，走在世界最前端的是韩国移动运营商。2004年7月，韩国最大的移动运营商SK 电讯率先推出全球首项保障儿童安全的网络定位服务—i.—Kids，用来确认孩子当前的位置和活动路径，一旦孩子的活动超出设置的范围，就会自动发出报警短信。

加拿大的Bell移动公司可谓LBS业务的市场领袖，率先推出了基于位置的娱乐、信息、求助等服务，2003年12月，Bell移动的M yFinder业务已占尽市场先机。Bell移动还不断推陈出新，2004年9月，Bel l移动发布全球首款基于GPS的移动游戏Swordfsih，利用移动定位技术，把地球微缩成了一个可测量的鱼塘。据调查，大约2/3的美国用户愿意每月支付费用来获得引导驾驶的方向和位置信息。在市场的驱动下，在E911方面处于领先地位的SprintPCS在2004年9月份推出了LBS商用服务。

在欧洲，运营商应用LBS的技术已经相当成熟，服务主要是定位与导航业务。

2012年，科技部发布了《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划（征求意见稿）》（以下简称《规划》），指出“导航与位置服务产业在国际上已成为继互联网、移动通信之后，发展最快的新兴信息产业之一。”《规划》明确了我国导航与位置服务产业跨越式发展的方向和目标：突破泛在精确定位、全息导航地图、智能位置服务三大核心技术；开展公众、行业及区域应用示范，为政府、企业、公众用户提供位置信息服务：直接形成1000亿以上的规模产业：初步建立5个高新技术产业化基地等。

全球导航与位置服务产业已成为继互联网、移动通信之后发展最快的新兴信息产业之一，近年来保持着50%以上的年增长势头。据统计，我国卫星导航与位置服务产业2011年产值接近700亿元，与2000年相比，增长约20多倍，占全球的7.4%。我国地理信息位置服务产业在未来的5年内将进入黄金发展期，甚至是“钻石”发展时期。

目前，北斗卫星导航系统已成为我国重大的空间信息化基础设施。以北斗系统为主体的中国卫星导航，将是新一代信息技术和智能信息产业的核心要素与共用基础。北斗卫星导航系统对高端制造业、现代服务业、综合数据业等多个产业改造升级有促进作用，“位置”作为新一代信息技术的重要元素将无所不在。

二、云计算与网格技术

（一）云计算

信息时代，新技术创新能力和新产业发展程度成为各国综合实力的衡量标准。因此，世界各国，尤其是发达国家，针对云计算的技术创新、产业发展以及人才保障都制定了一系列扶植政策和保障措施。全球云计算产业虽处于发展初期，市场规模不大，但将会引导传统ICT 产业向社会化服务转型，未来发展空间十分广阔。2011年全球云计算服务规模约为900 亿美元，2015年将达到1768 亿美元，发展空间十分广阔。

近些年，美国政府制定了一系列关于云计算的扶植政策，主要体现在以下几个方面：统一战略计划、明确云计算产品服务标准；加强基础设施建设，制定标准、鼓励创新：加大政府采购，积极培育市场；构建云计算生态系统，推动产业链协调发展。由当前的现状分析，美国政府将云计算技术和产业定位为维持国家核心竞争力的重要手段之一。美国政府对云计算产业的扶植采用深度介入的方式，通过强制政府采购和指定技术架构来推进云计算技术进步和产业落地发展。

2012年9月，欧盟委员会宣布启动一项旨在进一步开发欧洲云计算潜力的战略计划，旨在扩大云计算技术在经济领域的应用，从而创造大量的就业机会。欧盟委员会的云计算战略计划中的政策措施包括：筛选众多技术标准，使云计算用户在互操作性、数据的便携性和可逆性方面得到保证，到2013年确定上述领域的必要标准：支持在欧盟范围内开展“可信赖云服务提供商”的认证计划；为云计算服务，特别是服务的SLA 制定安全和公平的标准规范；利用公共部门的购买力（占全部IT支出的20%）来建立欧盟成员国与相关企业欧洲云计算业务之间的合作伙伴关系，确立欧洲云计算市场，促使欧洲云服务提供商扩大业务范围并提供性价比高的在线管理服务。欧盟委员会制定的云计算战略计划的目标是：到2020年，云计算能够在欧洲创造250万个新就业岗位，年均产值1600亿欧元，达到欧盟国民生产总值的1%。

2010年8月，日本经济产业省发布的《云计算与日本竞争力研究》报告指出：政府、用户和云服务提供商（数据中心，IT厂商等）应利用日本的优势，如在IT方面的技术优势，并通过分析云计算的全球发展趋势，解决云计算演进和发展过程中的挑战和关键问题，构建一个云计算产业发展的良好环境。通过开创基于云计算的服务开拓全球市场，在2020年前培养出累计规模超过40万亿日元的新市场。

2011年9月，韩国政府制定了《云计算全面振兴计划》，其核心是政府率先引进并提供云计算服务，为云计算开发国内需求。韩国通信委员会（KCC）报告指出：2010～2012年间，韩国政府投入4158亿韩元预算来构建通用云计算基础设施，将电子政务中使用的1970台利用率低下的服务器虚拟化，逐步置换成高性能服务器，并根据系统服务器资源使用量实现服务器资源的动态分配。

我国云计算服务市场处于起步阶段，云计算技术与设备已经具备一定的发展基础。我国云计算服务市场总体规模较小，但追赶势头明显。据Gartner估计，2011年我国在全球约900 亿美元的云计算服务市场中所占份额不到3%，但年增速达到40%，预期未来我国与国外在云计算方面的差距将逐渐缩小。

大型互联网企业是目前国内主要的云计算服务提供商，业务形式以IaaS+PaaS形式的开放平台服务为主，其中IaaS服务相对较为成熟，PaaS服务初具雏形。我国大型互联网企业开发了云主机、云存储、开放数据库等基础IT 资源服务，以及网站云、游戏云等一站式托管服务。一些互联网公司自主推出了PaaS云平台，并向企业和开发者开放，其中数家企业的PaaS平台已经吸引了数十万的开发者入驻，通过分成方式与开发者实现了共赢。

ICT 制造商在云计算专用服务器、存储设备以及企业私有云解决方案的技术研发上具备了相当的实力。其中，国内企业研发的云计算服务器产品已经具备一定竞争力，在国内大型互联网公司的服务器新增采购中，国产品牌的份额占到了50%以上，同时正在逐步进入国际市场；国内设备制造企业的私有云解决方案已经具备千台量级物理机和百万量级虚拟机的管理水平。

软件厂商逐渐转向云计算领域，开始提供SaaS 服务，并向PaaS领域扩展。国内SaaS软件厂商多为中小企业，业务形式多以企业CRM 服务为主。领先的国内SaaS 软件厂商签约用户数已经过万。

电信运营商依托网络和数据中心的优势，主要通过IaaS服务进入云计算市场。中国电信于2011年8月发布天翼云计算战略、品牌及解决方案，2012年提供云主机、云存储等IaaS服务，未来还将提供云化的电子商务领航等SaaS 服务和开放的PaaS服务平台。中国移动自2007年起开始搭建大云（Big Cloud）平台，2011年11月发布了大云1.5版本，移动MM等业务将在未来迁移至大云平台。中国联通则自主研发了面向个人、企业和政府用户的云计算服务“沃·云”。目前“沃·云”业务主要以存储服务为主，实现了用户信息和文件在多个设备上的协同功能，以及文件、资料的集中存储和安全保管。

IDC 企业依托自己的机房和数据中心，将IaaS作为云服务切入点，目前已能提供弹性计算、存储与网络资源等IaaS服务。少数IDC企业还基于自己的传统业务，扩展到提供PaaS和SaaS服务，如应用引擎、云邮箱等。

为加快推进云计算技术创新和产业发展，科技部于2012年下发了《中国云科技发展“十二五”专项规划》，在规划中，提出了重点突破的关键技术。这些关键技术也是该领域十二五技术发展趋势。

这些关键技术主要包括云计算体系结构、计算、存储、管理、应用支撑、海量数据处理等共性关键技术。如支持万级并发任务的云服务器节点技术，支持十万量级节点有效交互的数据中心互联网络结构与通信栈技术，支持身份认证、加密与隔离的硬件安全技术：大规模分布式数据共享与管理技术；资源调度及弹性计算技术；用户信息管理技术，运行管控技术，安全管理与防护技术；应用服务开发和运行环境技术，应用服务交互技术：云计算数据中心绿色节能技术等。

（二）网格计算

从20世纪90年代中期开始，美国自然科学基金会、NASA 等组织、部门以及美国军方都相继投入大量资金用于各自领域内的网格研究项目。到目前为止美国政府用于网格技术基础研究经费已达5 亿美元。NPACI（National Partnerships forAdvanced Computational Infrastructure）Grid 是由美国自然科学基金会（NSF）资助的网格研究项目。其目的是建立一个能够满足NPACI科学计算需求的先进计算机体系。其运作方式是：研究人员首先从试验或是数字图书馆收集数据，然后通过运行计算网格上的模型来对数据进行分析，并通过Web 实现这些数据的共享，最后将分析结果通过数字图书馆发布。NPACI Grid 由一系列分布于各个资源站点的硬件资源、软件资源、网络资源及数据资源构成。这些站点主要包括圣迭戈超级计算中心（San Diego Supercomputer Center,SDSC），得克萨斯先进计算中心（Te Axdvaanceds Computing Center,TACC）及密歇根大学（University of Michigan）。目前这些资源站点已经安装了集成的网格中间件集合和先进的NPACI应用软件。

TeraGrid 项目于2001年8月由美国NSF 支持启动，旨在构建全球范围最广、功能最全面、支持开放式科学研究的分布式网格计算体系。该体系能够使全美国成千上万的科学家通过全球最快的研究网络共享计算资源。2001年8月资助5300万美元支持四个站点：国家超级计算应用中心（NCSA）、圣迭戈超级计算机中心（SDSC）、Argonme国家实验室（ANL）和高级计算机研究中心（CACR）。2002年10月，匹兹堡超级计算中心加入，NFS追加35万美元增补资金。2003年9月TeraGrid又增加了四个站点，NSF相应地增加了10万美元。TeraGrid主要的合作伙伴是IBM、Intel和Qwest通信。到2004年为止，TeraGrid将向用户提供20TeraFlop（万亿次浮点运算/秒）的计算能力，1PetaByte（250）的数据存储能力，高分辨率的可视化环境，以及一系列支持网格计算的软件工具包。TeraGrid的所有资源将通过一个具有40Gigabits/s交换能力的网络相连。

Globus是目前全球最有影响的网格研究计划之一，主要项目成员有美国阿贡国家实验室、芝加哥大学、南加州大学，IBM 公司现在也参与其中。其主要研究任务分4个方面：网格基础理论和关键技术研究，软件及工具的开发，试验平台的建立，网格应用的开发。

根据Globus的规划，在网格计算环境下，所有可用于共享的主体都是资源，如计算机、高性能网络设备、昂贵的仪器、大容量的存储设备、各种科学数据、各种软件等是资源，分布式文件系统、数据库缓冲池等也可以理解为资源。实际上，只要在网格计算环境中对用户存在利用价值的东西都可理解为资源。Globus 实际上关心的不是资源的实体本身，而是如何把资源安全、有效、方便地提供给用户使用。所以从共享的角度考虑，Globus将主要研究重点放在了资源的访问接口或访问界面上。目前，Globus 把在商业计算领域中的Web Service技术融合进来，希望能够对各种商业应用提供广泛的、基础性的网格环境支持，实现更方便的信息共享和互操作。

网格研究已被列入国家“863”计划。“十五”期间我国将研制具有每秒4万亿次运算能力、面向网格的高性能计算机；建设一个具有5万～7万亿次聚合计算能力的高性能计算环境即“中国国家网格”（CN-Grid）：开发一套具有自主知识产权的网格软件；建设若干个科学研究、经济建设、社会发展和国防建设急需的重要应用网格；形成若干网格技术的国家标准，参与制定国际标准；使我国在网格技术方面达到世界先进水平，大幅度地提高我国的综合国力和国际竞争能力。

中科院计算所正在开展名为“织女星网格”的研究。其核心思想是基于宽带和无线网络，让现在位于一台计算机内的各种部件都能独立上网，共享资源和服务。计算所将重点研究通用服务、辅助智能、全局一体、自主控制4项技术，并研究开发出面向网格的服务器、路由器、操作系统、协议等具体产品和技术。

中国教育科研网格ChinaGrid计划是教育部“十五”211工程公共服务体系建设的重大专项。其科研网格支撑平台由华中科技大学、清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学等联合开发，它基于W eb服务的参考架构，达到国际先进水平。该支撑平台利用中国教育科研网和高校的大量计算资源和信息资源，实现资源的有效共享，消除信息孤岛，提供有效的服务器，形成高水平、低成本的计算服务平台。

中国教育科研网格将充分利用中国国家教育科研网CERNET和高校的大量计算资源和信息资源，开放相应的网络软件，配合网络计算机的使用，将分布在教育和科研网上自治的分布异构的海量资源集成起来，实现CERN ET环境下资源的有效共享，消除信息孤岛，提供有效的服务，形成高水平低成本的服务平台，将高性能计算送到教育和科研网用户的桌面上，成为国家科研教学服务的大平台。

三、新一代信息技术在野外地质调查工作应用需求

.1 从传统走向数字化和智能化是野外地质调查工作的需求

导航与位置服务是指基于导航定位、移动通信、数字地图等技术，建立人、事、物、地在统一时空基准下的位置与时间标签及其关联，为政府、企业、行业及公众用户提供随时获知所关注目标的位置及位置关联信息的服务。对带动现代地质调查行业升级改造具有重要促进作用。随着基础设施的完善和技术的进步，“位置”作为新一代信息技术的重要元素将在野外地质调查中发挥重要作用。

野外地质调查工作通常在艰险地区开展，很多地方具有一次性到达的性质，野外一手获得的信息就极为宝贵了。如果在野外观察，受限于个人的能力和观察环境的限制，可能就会漏掉极为有用的信息，导致失去发现“矿”的机会。其次，野外工作环境艰苦、学科交叉多、找矿难度大，通过现代化工具实现野外地质工作部署、专家会诊、远程指导，管理监控等方面的需求越来越迫切。

为有效在野外一线获取地质数据，使其最大化和准确，需要利用北斗系统为主体的中国卫星导航的特点与优势，与野外地质调查充分结合，搭建野外地质调查北京（中国地质调查局）、大区（华东、华北、西南、西北、东北、中南）、地调院或地勘单位（省级）及野外人员4级结点组网体系；以网格GIS技术为基础，研究支撑中国地质调查局万级用户的位置信息搜索、智能推送和按需服务技术、通过基于BDS/GPS的野外地质调查智能位置服务系统与平台的建设，为地质人员在野外地质调查主动地推送当前位置相关地质、矿产、地球化学、地球物理、区域预警信息、区域人文地理背景信息等综合信息，为智能地质调查和智慧地质调查的实施提供空间和信息化基础设施的具体依托。

2.加强对野外地质调查人员的工作、管理服务能力的需要

中国地质调查局组织实施国家“青藏高原地质矿产调查与评价专项”，开展主要成矿带大比例尺区域地质矿产调查和矿产资源远景评价工作，通过面积性的地质、化探、物探工作，提高基础地质调查程度，查明成矿地质背景、成矿条件和矿产资源潜力，圈定找矿靶区，进行矿产开发等人类活动对环境破坏的修复试验，对于充分发挥青藏高原资源优势，缓解我国资源“瓶颈”制约，促进区域经济可持续发展，提高边疆民族生活水平和巩固边防具有重要的意义。

现在每年都有大量地质技术人员涌入艰险的野外一线，实施国家基础性、公益性地质调查任务。由于野外地质调查工作具有移动性大、单独工作（或2～3人一组）、分散性强等特点。我国现阶段我国基础地质调查工作的重点在西部地区，多为移动通讯和地面通讯网络的盲区，野外地质调查工作进度和动态、野外工作的应急救援主要是采用卫星电话的联络方式，其推广应用受自动化程度低和成本高的限制，很难满足野外地质调查移动目标的动态跟踪与导航。急需通过高技术手段提高野外地质调查的工作精度和安全保障，完成国家基础性地质调查队伍精兵加现代化的转型要求。