城市地质信息化的概念框架

       随着我国的城市化进程不断加快，为适应新型城镇化发展需要，加强城市地质工作成为优化城市空间结构、扩展城市地下空间的必然要求。经验表明，IT技术及其应用是地质调查现代化的驱动力，也一定是城市地质调查创新与现代化的推动力。

在城市地质工作中，需要不断创新城市地质工作理念技术方法，强化大资源、大环境、大数据理念，建立城市地质调查标准体系，对城市地质资源、环境、空间、权属等进行全面调查。具体内容包括：逐步构建三维地质结构模型、资源环境监测预警网络、地质信息决策支撑平台，形成地质标准化服务产品体系；开展多目标综合调查，全面摸清区域资源、环境（灾害）、空间和权属等重大问题；开展对资源环境监测与开发预警网络；开展以地质资源、环境、生态、安全及土地利用等国土空间开发适宜性评价；建设城市地质大数据共享平台，推进地上地下、地质与城市规划管理等信息的整合与服务。城市地质调查信息化的概念框架如下（图1）

图1 城市地质调查信息化的概念框架

       城市地质调查及信息的基础是数据，其数据源包括通过多种采集及获取方式取得的数据，特别是通过各种监测获取实时数据，例如地下水、地下水污染、地质灾害、土地质量等，此外还应注意对数据质量的控制和保障，才能提供可靠的信息和决策建议。同时，数据是整个分析解释评价和服务的基础，在城市地质工作及相关项目进行中，一定要抓住城市地质调查试点经验，建立并完善数据基础设施，不断的积累完善数据，更好地服务于城市的建设管理。

       城市地质的信息服务是多方面的，而提供与城市发展的决策直接相关的信息服务是核心。

       分析解释评价是生产辅助决策信息的过程，是城市地质能否解决城市发展中的问题，能否在城市规划管理中占有一席之地的关键，是决定政府对城市地质重视程度的关键。在国内外，包括英美等国家发展水平较高的城市，城市地质的重要性往往为城市的管理者忽略，其原因是地质工作者提供的信息看不懂、用不上，所以城市地质工作要加强对于地质信息分析、解释、评价的水平，使之真正高效地服务于城市的建设管理。此外，城市地质调查信息化需要站在国家的角度进行顶层设计，需要多层次的协同。

       城市地质调查过程的信息化

        当前，在地质调查中需，加强地质专家及相关工作者在调查过程对新技术的应用，改变两层皮现象。长期以来，地学专家游离在数字编图与制图技术之外，虽然我国从上个世纪90年代开始推广GIS技术，但许多城市地质图件的编制仍然是地质专家编稿原图完成之后再进行数字化。90年代开始在地质领域引进数字化，但很多的地质专家对于数字地质图与地质图空间数据库仍不理解。

       在发达国家，地学专家对于3D建模、GIS应用以基本普及，GIS引进中国已经二十多年了，但很多项目都是地质专家将成果报告及地质图准备好了，才去找人数字化。地质工作者应当积极运用信息化的手段，运用GIS技术去表达自己的思想。全过程的信息化就是要改变地质工作者从事地质工作的工作方式，也是实现地质工作现代化的关键点。

       数据的一体化管理

       城市地质调查涉及的多个领域、专业，涉及静态与动态（调查与监测）、2D与3D、地下与地上，原始、中间阶段与成果数据，且不同专业调查与监测各自进行，这样的复杂数据的综合管理是需要认真研究的。如，哪些采用结构化数据管理方法，哪些用非结构化数据管理方法？不能一项调查建立一个数据库，一个数据库开发一个管理系统。不能再进行低水平的重复的信息化建设。

       在已开展的六个城市地质调查试点时，管理的数据多数都与3D建模有关，其他调查的数据并没有纳入其中。在今后的调查工作中，可考虑研究城市地质调查基础数据模型，包括结构化与非结构化数据，制定城市地质基础数据库标准；采用依据基础标准制定专用标准的思路，给各城市一定的灵活性以便反映其特性；研究确定数据汇聚，集成管理的机制。

       三维地质框架模型

       地质本来就是3D的，所有地质现象，地层、构造、岩性与地质体之间的关系都处在3D空间内。从1815年世界上你第一幅地质图开始，地质学家就在寻求怎么样来表达三维信息。

       三维地质模型还地质以本来面目，使地质学家可以在多维空间中研究地质问题，表达研究的结果，具有更直观、更准确、更合理、更灵活、能力更强的优势，因此成为国家地质调查机构不可避免的演变趋势。

       3D地质模型已应用到城市地质涉及的几乎所有领域，地下水资源、地热、地下空间、土地利用，地下水污染、土地质量，工程地质的稳定性、建筑适宜性，地质灾害如滑坡、地面沉降等。

       3D模型的运用，让我们看到了以前看不到的构造。例如，芬兰在地下水补给的时候，利用三维模型旋转及分离显示的功能，发现了一个湖穴系统，该地质系统影响给水钻孔的效率，在改进了设计方案之后，给水效率大幅提升。

       大数据与云计算技术的应用

       城市地质调查监测的内容很丰富，是大数据应用的绝佳机会。大数据技术对地学及地质工作具有重要的额意义，能够提高分析、可视化与从各种大量的数据集中抽取有用信息（获取知识）的能力。各种时间序列的监测数据是典型的大数据，利用大数据技术能够从各种时间序列的监测数据获取新的知识。

       云计云计算技术的实质是将基础设施、软件、平台等都视为服务，在分布式、虚拟和并行技术的支持下，实现更大范围的共享。云计算技术在城市地质中的应用涉及的因素较多，在地质云、国土云、数字或智能城市建设中云计算运用十分广泛。但是也应注意到绝不可以到处建“云”，否则势必造成新一轮的巨大浪费。

       伴随着整个国家的发展，我们迎来了城市地质调查及城市地质信息化的新的发展机遇，这是一个不断积累、不断深入的长期的过程，需要不断地开拓、进取、创新的过程，为城市的科学发展，为城市的现代化做出应有的贡献。

（作者单位：中国地质调查局发展研究中心）