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创新与实用:上海城市地质调查“双拳”出击

发布日期:2017-02-21 发表者:方正 浏览次数:331次

温家宝总理曾经在一次地质会议上强调,地质工作既是经济建设的先行,又贯穿于长期建设的全过程,渗透在经济、社会发展的方方面面。上海作为一个临江滨海的特大型城市,地质工作承担着服务城市发展、保障城市安全的双重职责。同时,围绕上海城市发展战略和面临的地质问题,借鉴国内外先进经验,在充分利用、整合已有地质成果基础上,综合运用现代地质调查手段,开展系统的城市地质结构、地质灾害及城市地球化学环境的调查研究,利用GIS技术建立开放、动态的城市地质信息平台和三维可视化的城市地质应用与咨询服务系统,将地质数据集群化、信息化管理,就尤为重要。上海市地质调查研究院在近10年的工作中,从上海市成为第一批国家城市地质试点城市,基于MapGIS平台建立上海城市地质基础信息管理与服务系统开始,一步一个脚印,不断的突破与创新,已经基本建立了支撑上海城市发展所需要的地质基础,形成了“政府主导、体制保障,科学支撑、机制推进,信息共享、服务决策”的地质工作服务地方经济社会发展的新模式。


循序渐进 GIS技术独占鳌头

上海城市地质信息化建设起步较早,上世纪80年代开始,依托地质调查项目,陆续建立起一些地质数据库及系统。2004年开展的部市合作“上海三维城市地质调查”项目,对地质信息化建设推动作用巨大,从2009年开始,依托“上海市地质资料信息服务集群化与产业化”项目,将地质信息服务全面推向社会,2013年开始的“上海市海岸带地质调查”项目,进一步深化了城市地质信息化建设,将地质信息化建设拓展到近海海岸带。在信息化建设过程中,GIS技术应用从无到有,近10年来,更是贯穿信息化建设始终。

其中,以上海市三维可视化城市地质基础信息与咨询服务系统的研发为代表,这个系统是我国首个启动的城市三维地质信息系统研发项目。系统基于MapGIS大型国产优秀GIS平台研发,是一个实现城市地质数据→城市地质信息→城市地质知识→城市发展价值转换的信息化、网络化、可视化的大型、集成三维数字化地质工作环境。包括城市地质数据采集与处理、城市地质数据管理维护、城市地质数据分析应用、城市地质信息共享与服务、城市地质成果汇报与展示等几个主要信息化环节。实现了基于三级模式的综合地质信息集成于管理;基于模板和规则定制的地质专题图表生成;基于多源数据耦合的三维地质结构动态建模;基于Kriging插值高精度三维地质属性模型快速构建等多项关键技术及创新,除完成了城市地质信息系统目标任务外,还完成了地下管线、地下建(构)筑物、多通道立体显示、滩涂资源管理等功能模块或应用系统研发。


广博调查 专业精深

从2004年开始,地调院就将信息化作为上海城市地质调查的重点,引入了MapGIS平台等,取得了许多创新性成果。在海岸带地质信息化建设工作开展前,地调院也做了很多调研工作,国外一些做海岸带地质调查的城市,以及国内一些开展海岸地质调查比较早且做的比较好的城市,如天津、青岛、广州等地,从中学习他们的优点,找到上海的方向。海岸带信息化建设工作我们还是要以“信息”为本,区别于其他地区海岸带地质调查多从资源调查角度出发,要从信息化中发掘出更多有价值的应用。从信息的角度,做出来的东西要实现共享,要为社会提供实实在在的服务。

我们做的这块海洋地质调查,和一般的海洋地质不同,通常我们提到这方面的内容大多是调查海上的资源,比如石油,而我们主要是调查浅海,了解浅海区域的沉积环境,如第四纪沉积环境,调查将来这块区域是否适合造陆,计算淤沙量,预测土地预涨的前景。同时在地质环境监测方面,要监测海水冲刷产生的侵蚀,潮涌对堤坝、岸堤的影响等等。再比如像上海市东海大桥建成后,是否对地质环境有一定的影响,潮流、洋流对泥沙搬运的影响,是否改变了原来的一些自然趋势等,都是要进行的工作内容。

随着上海市城市地质调查工作越做越大,越做越精细,专业性也越来越强,特别是对软件开发、数据管理这些方面的要求越来越高。因为海上调查和陆路调查有很大的区别。海上的资料很少,施工难度大、成本高,更多的是采用物探的方法来获取数据。这样的方法相对在陆上来说会变得不够直观,需要专业人员通过路径、思维进行分析应用。而以前我们做的信息化内容,都不会过多要求开发人员有这样的专业化程度,通常是通过地调院的信息化小组工作人员充当专业人员和开发人员的沟通桥梁,而在海上调查中如果开发人员对数据本身不了解,系统做起来会产生很多问题,也许不够灵活、适用,成为不了专业开发工具。所以我们希望为我们提供服务的系统开发人员,能够对我们的地质专业介入更深,才能不断满足海岸带地质调查等一系列深入、广泛的地质调查需求。


合二为一 优势尽显

可以说上海市的城市地质调查工作在多年的进展中已经形成了较为成熟的模式,再发展下去一方面要注重创新,一方面要注重应用。前面提到的以信息为主的海洋地质调查是我们创新的一部分,另一部分还体现在表现形式上,即“一张图”的形式。国土资源部曾经在数字国土建设中提出了“国土一张图”,中国地质环境监测院也提出了建设“全国地质环境一张图”,“一张图”的理念非常好,也是我们在海岸带地质信息化建设以及未来要做的重点内容。有时我们会发现,只看单一的信息可能发现不到的问题,在将很多信息叠加到一起的时候问题就出现了。举个简单的例子,在做地质剖面时,在二维模式下认为已经做的很好的东西,在三维模式下可能就会发现很多错误。所以这也是我们选择建设“一张图”的原因,信息叠加后会产生更多新的有价值的信息,也会发现很多单一信息情况下发现不了的问题。

“这张图”涉及土地(海域、陆域)、地质的方方面面,如土地规划数据、地籍数据、地下空间应用开发数据等等,将所有的数据都集成到一个平台上统一展现、管理。各种GIS数据,如二维、三维数据也都可以展现、分析利用。当然,随着系统的不断深入,各种数据之间的兼容、融合问题等要逐步解决,技术难度也会越来越大,还需要我们付出更多的努力。


多种应用 服务社会

上海市是我国的两化融合(信息化和工业化)首批试验区,再多信息化技术的使用都是为了有更好的应用,技术不可和应用脱节,应用也会推进技术发展。“一张图”将会在城市规划、基本农田、城市安全等诸多方面体现它的价值。

从海岸带地质方面,围海造田需要进行沙源调查。建立海岸带数据库和三维演化模型,使用“一张图”会很快统计出一片区域的滩涂资源,以及海岸带沉积的变化规律,计算沙源量,分析出滩涂按时间变化可能浮出水面的年份等等,研究泥沙、潮汐和人类活动等因素对海岸带地质环境演化影响,为土地规划前期决策做必要的参考。

从基本农田方面,在《国土资源“十二五”规划纲要》中指出,在保证基本农田的保有量基础上,建设高标准基本农田4亿亩。可见现在农业生产更加强调生态、健康,什么土地种植什么植物,都很有研究,这就涉及地质化学这一领域。水土环境调查即地下污染调查、地下环境调查,对人类健康及农作物有什么样的影响。我们的想法是,做可能出让土地的普查,获得基础数据,再进一步详查,做出污染评价报告,土地可以使用,但不能污染。为高效生态农业的区域规划、特色农产品的适宜性评价等方面提供决策判别,让合适的土地种最合适的作物,才能最终实现生态优良、农村稳定、农业增效、农民增收。

从城市安全方面,上海市由于自身土壤条件及地下水开采、高层超高层建筑的不断兴建所发生的深基坑施工排水活动等引发严重的地面沉降问题。地铁隧道由于受区域地面沉降,地质结构差异、沿线建设活动等综合因素影响呈明显的不均匀沉降状态。不均匀沉降会导致错位,引发漏水,影响轨道交通运营安全。目前上海运营的地铁线有13条,有11条在监测范围内,主要监测沉降因子,每年测两次数据,最后把所有的数据归集起来,判断各地的安全隐患及沉降原因。有了“一张图”的管理后,可以把沉降数据、地质数据、轨道结构数据等等和地质图叠加起来,判断沉降区域沉降原因到底是地面引起的,还是附近的建筑施工引发的,会使沉降原因分析的更透彻、精细,快速判断影响轨道交通安全运营的症结,解决问题。

再比如说,工程抢险。可能上海市每天都会有正在进行的工程建设,当施工中发现某地有险情了,利用“一张图”就可以马上拿到这个区域的地质基础数据,燃气、给排水等管道埋设情况等等,根据已具备的数据就可以在不打孔的情况下,马上制定初步施工方案,解决险情。


吐故纳新 合作共赢

上海的城市地质调查是以服务于上海社会与经济可持续发展为宗旨的。“一张图”是我们的目标,为了实现这个目标,只有我们自己的努力是不够的,还要选择合适的技术平台,和软件开发方一起,合作共赢。我们选择MapGIS软件作为上海市地质信息系统的基础支撑平台,一是考虑到它的专业性,技术实力雄厚。二是能有长期的技术支持,运作规范。城市地质调查是一个长期的工作,且随着进行的深入,专业性也越来越强,我们希望的GIS基础平台可以做到专业性、产品化、兼容性这几个方面,才能成为我们城市地质信息化的有力工具。

未来我们还会把云平台应用到我们的系统中,将多数据、多资源集成起来,实现更多现实应用。针对政府部门和企事业单位等服务对象,根据不同需求开发地质资料信息服务产品,按照产业化机制,实现差异化、多元化服务,形成地质资料信息服务产业链。让这个平台成为每一位地质工作人员的日常工作平台,发挥更大的作用。

 

       作者简介:

       方正,教授级高级工程师,上海市地质调查研究院副总工程师。主要从事城市地质调查、地质灾害防治与监测等研究工作。