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百舸争流,奋楫者先,武汉多要素城市地质调查探索与实践

发布日期:2019-10-12 发表者:gly 浏览次数:149次

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武汉市测绘研究院副院长彭汉发


      “一桥飞架南北,天堑变通途。更立西江石壁,截断巫山云雨,高峡出平湖。神女应无恙,当惊世界殊。”毛泽东在武汉写下的诗句言犹在耳,如今半个世纪已经过去,当时的遐想早已变成了现实。“九省通衢”的武汉,是华中地区的“超大城市”,在这片8569 平方公里的土地上,公路、铁路、航空、内河航运,各种交通线路往来交织,成为了中国内陆地区最大的水陆空交通枢纽。“以经济中心、科创中心、商贸物流中心和国际交往中心四大功能为支撑的国家中心城市”目标更是对武汉的发展建设提出了新的要求。聚焦城市规划、建设、运行、管理,开展城市地质调查工作,势在必行。正是在这样的背景下,武汉成为全国首批多要素城市地质调查试点示范城市。武汉市委市政府高度重视城市地质调查工作,要求武汉市自然资源和规划局负责组织实施好示范项目。“精准对接城市发展需求,提出解决城市问题和保障城市高质量发展的对策建议;充分借助大数据、云计算、GIS 等先进技术,将调查成果融入城市管理主流程,充分发挥地质工作的支撑作用”,武汉市测绘研究院彭汉发副院长向笔者总结了武汉多要素城市地质调查将在城市发展建设中发挥的重要作用。

 

       应时而生,多要素城市地质调查实施方案

       不同于传统的以水文、工程、环境、区域为主的专业城市地质调查,多要素城市地质调查,打破了专业的概念,从空间、资源、环境、灾害、生态五个方面出发,以问题为导向开展多手段相结合的综合性调查。这样的调查成果可以直接给相关管理部门使用,更直接有效。

       武汉市在之前就具备一定的城市地质调查基础,且在信息技术结合与应用上多有创新,技术支撑单位武汉市测绘研究院更是集合了测绘、地质、国土规划管理几方的优势,能够实现地上地下无缝对接,利于相关工作的开展。基于此,武汉成为了全国首批多要素城市地质调查试点示范城市。2017 年,《武汉多要素城市地质调查总体实施方案》通过了武汉市政府和中国地质调查局联合组织的审查,相关工作也逐步启动。

       彭汉发副院长介绍了方案的主要内容:一是查明基础条件,包括查明服务国土空间开发利用条件、自然资源赋存条件、生态环境质量条件和地质环境问题发育条件等;二是城市地质综合评价,对武汉市的国土空间开发利用适宜性、地质灾害问题、优势地质资源状况、地质环境承载能力进行系统评价分析。正好切合自然资源部的双评价系统(资源环境承载力,国土空间开发适宜性);三是完善监测体系,进一步完善地质环境监测体系,建立武汉市岩溶地面塌陷监测示范基地,地下水、地面沉降示范基地;四是创新工作机制,研究建立地质工作融入城市规划、建设、管理、运营的机制;五是建设系统平台,建设城市地质一张图,实现地质调查成果在规划、国土、建设、防灾、应急等方面的应用;六是成果综合集成,所有成果都要放在云平台上,做综合集成展示。


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武汉市测绘研究院技术团队

       随需而动,多要素城市地质调查实践探索

       武汉市开展的多要素城市地质调查工作是在精准了解武汉市建设对地质工作需求的基础上,围绕城市规划、建设、运行、管理过程中的重大问题,以城市规划建设区和主要功能区为调查重点,强化地质调查成果的转化应用,编制“读得懂、用得上”的地质相关成果。

      “上周,我们将武汉市岩溶白沙洲条带的精细化调查成果集成到规划一张图上。该区域是武汉历史上发灾最多,受影响最大的地区。在总面积110 多平方公里的区域里,通过精细化处理,高易发区缩减为11 平方公里,即缩减了90%,成果非常突出”。彭院长非常兴奋的与笔者分享了多要素城市地质调查在实践应用上的一个例子。“武汉市有8 条岩溶条带,未来我们要陆续布置1:10000 精细化调查,掌握第一手数据”,彭院长说道。

       岩溶地面塌陷是武汉市最严重、最突出的地质问题,从1931 年有记载以来,多次发生的塌陷,造成了不少人员伤亡与财产损失。近几年随着城市开发强度的不断增大,极端降雨天气频繁,诱发地面塌陷也越来越严重,因此,本次武汉市多要素城市地质调查建立了武汉市岩溶地面塌陷监测示范基地,通过数据积累,最终达到预警及预防的目的。

      “不仅是岩溶地面塌陷,地下水与地面沉降也是我们的监测目标,所有的监测数据最终都要接入云平台进行管理,与相关管理部门联动,为灾害预警、应急及城市安全提供信息化保障,做出地学贡献。”彭院长进一步补充道。据了解,武汉市测绘研究院此次在武汉市也开展了区域地灾评估,确定地灾隐患点及类型,制定巡查及预防方案。有了这些,以后武汉的一般工程建设项目,就不再需要做单独评估了,只要在网上下载即能应用,大大的提高了工作效率。

       为地质灾害防治工作提供支撑只是应用的一个方面,多要素城市地质调查,更为主要的任务是支撑城市规划与建设。为规划建设的不同区域、不同空间、不同层次提供不同基础地质成果数据;为重大项目、主要功能区的空间和布局提供地质环境数据,进行工程建设适宜性分区,指导城市工程;为规划提供水资源、矿产资源和土地资源等城市保障性地质资源的基本情况数据。多要素城市地质调查成果还将为工程建设可能遇到的地质问题进行提前预警,并就如何解决地质问题提供工程措施方案,以满足建设部门的需要,节约建设成本。比如说地铁施工要穿越很多地质灾害易发区,地质调查就可以指导地铁建设,哪些可以在地上穿越,哪些在地下穿越。如果在高易发区穿越,会发生什么问题,提前预判,采取措施。

       在生态文明建设与环境保护方面,多要素城市地质调查也发挥着不小作用。比如大家都很关心的“海绵城市”建设,武汉也在这几年发生过暴雨淹城的事情。地质调查会细化分区,哪些地区下渗系数比较好,哪些地区不透水层厚,相关成果给水务及建设部门提供参考;再比如为水土质量判定提供支撑,如长江沿岸生态地质调查,重点摸清长江沿岸四五百平方公里水土质量,特别是表层土质量,提供防治措施。武汉历史上是重工业城市,工业棕地质量调查,可以判别哪些是污染元素,为下一步综合开发利用提供依据。还有地下水质量,地下水分层次质量,服务水务部门未来综合管理、治理等。

       作为自然资源工作的一环,多要素城市地质调查同样支撑着国土空间规划。资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价作为国土空间规划编制的前提和基础,对于科学有序地统筹布局生态空间、农业空间和城镇空间,划定生态保护红线、永久基本农田控制线和城镇开发边界具有重要的支撑意义,同时也为实施国土空间规划监测评估预警提供重要抓手。而城市地质调查,能够摸清能源矿产、水、土、林、草、湿地等自然资源家底,掌握开发利用状况和动态变化趋势,为“双评价”工作提供各方面的有力支撑。


       创新突破,多要素城市地质调查信息化建设 

      “信息化建设对于武汉多要素城市地质调查非常重要,且是具有创新性的,我们不仅要在框架设计上做好,而且要汇集优秀的平台软件企业,发挥各方优势。最终把多要素城市地质调查搜集或专项调查、专题研究产生的多源、异构、海量地质资料和成果进行整理、处理、建库,形成统一、完备的专题数据库的基础上,综合利用云计算、大数据、物联网、3S、人工智能等技术,建成集数据集成管理、综合查询统计、专题分析评价、大数据挖掘、三维建模、可视化、分析评价以及地质信息共享服务等功能,实现多源地学数据二三维一体化组织与管理的数据中心、实现全空间三维一体化地质信息共享服务的平台、实现地质大数据集成管理与挖掘的平台、实现智能地质信息服务与应用的平台、实现实时地质环境监测预警平台,为武汉市城市规划、建设、运行、管理提供地质信息支撑服务。”彭汉发院长重点介绍道。

      “信息化建设中很重要的一部分是三维地质模型建设,也是我们的创新突破所在。”徐德馨高级工程师进一步说明,“以前做的三维模型,偏重于结构模型,现在我们做的还有属性模型,把这次多要素地质调查很多成果通过属性的形式,与结构结合起来,使得我们的三维地质模型不仅能看而且能用,这是我们的终极目标;另外,把地上三维数据,和三维地质结构模型、三维地质属性模型整合到一起,形成一个地上地下一体化的全空间三维环境,更好的为城市规划、建设等行业服务。”

       更直观的三维地质模型,不仅是一种锦上添花,地质调查的成果最终是要给其他部门的非地质专业人员使用的,如地铁建设,平面图及剖面图也许专业人员看得懂,但三维可以更直观,三维漫游将使得地铁运行地区情况一目了然,非专业人员也看得清楚,弄得明白。三维系统建设促进了“去专业化”,而这正是城市地质调查能够发挥更大作用的至关重要的一环。

      “三维也是与GIS 技术结合最紧密的,我们运用了中地数码的MapGIS 平台,目标突破‘武汉市多要素城市地质平台’的多源三维模型数据一体化集成展示,海量三维数据快速渲染,浏览器端轻量级三维模型构建及应用分析等关键技术。”徐工在三维关键技术上做了介绍,同时,他也指出,测绘地理信息技术在多要素城市地质调查工作中起着很重要的支撑作用,多要素城市地质野外调查和钻探工作需要它来规划路线和定位,地质环境监测和一些研究工作需要遥感技术的助力,成果图件编制和信息化管理更需要GIS 技术的支持。大数据、云计算等也是重点关注与结合的,根据地质专业特点和武汉本身的需求,也进行了新的设计。地质大数据中心及地质大数据管理与共享服务云平台都在同步建设中。

       另外,武汉市多要素城市地质调查数据标准体系也在研究和推进,在一系列标准体系中,比较新颖的“成果图图件政务版标准”将会为非地质专业人员服务。各项标准体系也将作为试点示范,为其他城市参考借鉴。


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武汉市多要素城市地质调查一张图系统

       示范先行,长江新城多要素城市地质调查

       长江新城(新区)是武汉市政府规划的一个新区,位于武汉中北部的长江边上,是武汉的“未来之星”。目前,长江新城多要素城市地质调查(一期)系列成果已移交长江新城管委会使用,得到管委会领导的高度肯定;其他各类阶段性成果,经过专题研讨后也用于新一轮规划修编,减少了投资,规避了地质安全风险。彭院长提到这个示范中的示范:“去年我们完成了长江新城核心区(起步区)50 平方公里的多要素城市地质调查,成果非常丰硕,按照1:10000 比例,数据支撑长江新城11 种规划,包括地下空间、地热、交通、用地等等,通过这项先行调查研究,我们形成了武汉市多要素城市地质调查指南,预计在今年年底完成编写,明年6 月份出版,应该是全国首部,作为示范城市通过调查总结的经验。”

       “长江新城总体面积550 平方公里,剩下的500 平方公里今年全部开展,重点的200 平方公里建设用地,进行1:25000 详细调查,非建设用地按照1:50000 做摸底调查,计划今年年内所有调查成果全部完成。我们也在一边调查一边总结,目前发现长江新城地热禀赋相当可观,六七百米温度已经达到42 度,很有前景。这也为长江新城总体规划中的‘生态绿城’打下良好基础。”

       同时,长江新城地质大数据示范应用系统也正在建设,利用MapGIS 的全空间一体化特色,实现地质大数据分布式存储、地质大数据高性能计算及地质大数据挖掘等关键技术突破。


       到2021 年,武汉多要素城市地质调查将完成全部8569平方公里的调查,提交成果。届时,您将会看到一个透亮、通明的“地下武汉”。地质一张图,会让无论是国土空间开发利用条件,还是生态环境质量条件,都清楚明白的摆在规划管理人员眼前,实现地质调查成果在规划、建设、防灾、应急等方面的应用。

       “一图”飞架南北,天堑变通途。神女应无恙,当惊世界殊。已经不远了。