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葛伟亚:以科技创新为先,建立城市地质“新体系”

发布日期:2019-10-12 发表者:gly 浏览次数:53次

       这次专访“没按套路来”,更像是一节城市地质专业课,上课地点在中国地质调查局南京地质调查中心;教室就在《GIS时代》此行目标——中国地质调查局城市地质调查工程首席、中国地质调查局南京地质调查中心城市地质室主任葛伟亚的办公室;主题是城市地质调查与成果应用服务。

       在近两个小时的访谈中,葛伟亚教授级高工从城市地质涵义及内容、发展历程、存在问题及解决方案、科技创新、发展趋势等多个方面进行了讲解。


       城市地质其质如“风水”,又恰如“医术”

       什么是城市地质?

       除了专业的定义,葛伟亚形象的用“风水”来解释,“中国人比较讲究风水,盖房子要定方位,门窗朝向、家居布置也多有讲究。地质工作也如同风水之术,其本质都是‘趋利避害’,把有利于规划建设的要素找出来加以利用,不利的因素找出来加以规避。”

       他以时下最热的雄安新区建设为例,新区选址采用中国传统文化关于城市建设的“山川定位”立轴线的哲学思想。最初选址是北京南北中轴线向南延伸的河北霸州,但因地质条件不是很好,最终选择了地质条件较好、结构稳定的河北雄县地区。足见地质条件以及地质调查工作对城市发展的重要性。

       新形势下,城市地质工作已经成为新型城镇化建设和生态文明建设中一项重要的基础性、先导性工作。城市地质工作的需求充分反映在中央有要求、地方有需要、人民有期盼。

       从国家战略层面上,城市地质工作势在必行。19782018年,城镇常住人口从1.7亿人增加到8.3亿人,城镇化率从17.9%提升到59.58%,年均提高1.1个百分点,每年城镇人口增加2000万。短期快速城镇化进程中出现了交通拥堵、城市内涝、环境恶化、雾霾增多等城市病问题。中央提出,优化城市空间结构和管理格局,提高城市规划建设水平,统筹规划地上地下空间开发,建立健全城市地下空间开发利用协调机制。推动以人为核心的新型城镇化,有效化解各种“城市病”。2017年国务院政府工作报告中,明确要求“统筹城市地上地下建设,加强城市地质调查”。

       从地方发展角度,由于地表土地供应紧张对于城市发展的制约,地下空间开发已成为城市立体化开发的必然要求,也是提高土地集约化和综合利用水平的必然要求。城市集约节约发展,需要城市地质调查,合理开发利用地下空间,拓展城市发展空间。而城市绿色发展也需要开展城市地质调查,摸清自然资源家底,为国土空间规划和用途管制等提供准确可靠的基础支撑。

       从人民对美好生活向往看,以城市地质工作为基础,开发清洁能源、整治水土环境,解决制约城市可持续发展的一系列问题,让天更蓝、水更清、地更净,进而满足人民日益增长的优美生态环境需要,增强城市居民的获得感、幸福感和安全感。这也是新时代对于城市地质工作的要求。

       葛伟亚进一步借医生给患者看病,类比阐述城市地质内涵及其内容,城市地质工作就是给大地看病,通过钻探、物探、测试、分析等手段来对城市地质进行“体检”,哪里有活动断裂带、哪里有岩溶空洞、哪里有地面沉降、哪里有丰富的地下水、哪里有土壤污染等等。通过体检找到异常,通过异常分析原因,找到原因开出治理良方。


       城市地质亟待“新体系”建立,探索新的发展路径

       从上世纪60年代开始,我国就开始探索城市地质工作。2004年开始,在北京、上海、广州、南京、杭州、天津6个城市开展城市地质调查试点工作,主要是查清城市的地质结构。但调查结果的数据及应用信息化程度不足。之后,上海开展了城市地质信息化建设,建成了大数据平台,并与政府的规划管理相结合。

       2018年开始,在成都、武汉、西安、杭州、广州、海口等16个城市,开展多要素城市地质调查,在地质结构调查的同时,也要将空间、资源、环境、灾害、生态等多方面调查清楚。目前,试点城市各项工作正在陆续开展中,通过试点,总结经验,之后将制定一系列调查技术标准,指导后续各城市的城市地质工作。

       关于各城市的试点工作,葛伟亚也强调,不同的城市有着不同的地形地貌,不同的地质条件,不同的发展问题,不同的规划功能,城市的科学规划需要加强城市地质调查,摸清城市国土空间资源“底盘”。城市的政策制定者、规划设计者对地质信息关注的不全面、理解的不深刻,地质学家应依据科学获取的城市地质数据,找出共同关心的问题,建立可视化的地质模型,加强和决策者、建筑师、规划师、开发者等多方的沟通,让他们对地质有更广泛的认识,找到最优化的解决方案。不同城市地质调查工作过程中,由于城市管理体制机制各异,探索形成的工作运行机制,在全国推广存在困难。需要进一步探索中央和地方联动、公益性和商业性地质工作融合发展、政府多部门协调等方面的有效工作机制,要积极努力把城市地质工作纳入到政府管理的主流程中。

       城市地质调查工作带来的益处是毋庸置疑的。但是在实际工作当中,也面临诸多问题。尤其在地下空间开发利用方面最为突出:一是我国城市地下空间开发利用规划制定普遍滞后于建设发展实践,缺少系统性、前瞻性顶层协同规划;二是地下空间规划理论不完善,依然沿用城市地表规划的一系列理论和方法;三是我国城市规划、抗震安全评价等法令、规范,没能科学反映地下空间开发的地质环境制约;四是地下空间规划与开发没有考虑地上设施与地下空间协同、不同层次地下空间之间协同、不同开发类型地下空间协同,城市地下空间与地下水、地温能、地质材料等地质资源综合开发利用协同。

       为此,葛伟亚建议,地方政府要高度重视,出台相应的指导意见,强化资源整合与城市地质工作开展;地质工作者要加强城市地质工作理论技术、应用服务等方面的创新,共同推进城市地质调查工作,建立新时代城市地质工作新体系。

       何为“新体系”?

       从理念思路上,城市地质工作一定要契合当前中央提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,增强大资源、大环境、大数据的工作意识,以城市地质工作满足城市地上地下统筹规划、资源环境协调开发与保护等生态文明时代的新要求,支撑集约、智能、绿色、低碳、安全的新型城镇化建设。

       从工作任务上,新时期的城市地质工作,既要关注当前城市发展面临的空间不足、环境污染、交通拥堵、城市安全等突出问题,又要着眼长远,统筹谋划新时期城市地质工作使命;既注重城市地质基础工作,又注重推动地下空间资源利用的产业化发展。

       从工作模式上,要按照机构改革的战略部署和“多规合一”的总体要求,发挥好国土空间规划的指导约束和底数、底线和底盘作用。充分运用城市地质调查成果,促进城市开发建设与国土空间开发适宜性相协调,以国土空间开发利用方式的转变,加快促进形成绿色发展方式和生活方式,形成城市国土空间治理新模式。

       从平台建设上,要建设新时代城市地质数据驱动信息新平台。集成城市历史时期以来形成的各类地质信息,建立城市地质大数据信息服务与决策支持平台,实现城市地质信息集成管理、分析处理、共享服务、决策模拟,为政府管理、科学研究和科普宣传等提供个性化的综合地质信息服务。

       当前,地球系统科学理念正得以深化。“动态化、超前化”是近年来城市地质工作的特点。欧美日等发达国家城市地质工作的基础好,城市地质调查和填图任务已基本完成,开始向广度和深度发展。中国城市地质工作也当以新时代为起点,探索城市地质新的发展路径。


       持续深化城市地质工作,应以科技创新为先

       在2016年全国科技创新大会上,习近平总书记指出,“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。

       城市地质工作如何向地球深部延伸?如何向“动态化、超前化”发展?关键还在于技术的创新与应用。

       当前我国城市地下空间开发及城市地质工作面临的诸多问题中,城市地质工作技术能力和信息化水平是重要桎梏。一方面,客观上城市地下空间探测存在技术瓶颈,主要的钻探、物探技术在地下空间探测中都存在较大干扰和限制;另一方面,在国内广泛开展的城市地质调查信息化工作中,在地下空间资源评价、三维建模等方面,其精细准确程度、服务能力,还难以满足城市地下空间规划、开发、综合利用及防灾减灾的综合需求。

       习近平总书记在党的十九大报告中提出,推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合,建设数字中国。城市地质信息平台是城市管理决策的重要支撑,当前城市地质工作应加强信息平台建设,以有效解决当前城市发展面临的“有基础、无集成,有数据、无共享,有需求、无平台”的局面。

       为持续深化城市地质工作,葛伟亚建议,要开展城市地下空间探测与安全利用科技创新,解决“卡脖子”的关键技术问题。同时,大力推广“互联网+地质”模式,适应快速变革的城市发展方式和城市居民的生产方式和生活方式。

       葛伟亚特别强调三维地质建模技术的突破非常重要。城市土地、地下空间、地热、地下水等资源合理开发和城市安全面临的地震断裂、洪涝灾害、农产品污染、地质灾害等问题科学预防,需要地质模型的支持,应重视地质建模和模拟预测、预警预报,为城市发展决策提供更好的解决方案。受软件技术、数据质量、计算能力等限制,当前城市地质工作中,三维地质结构模型过于简单,精度不够,大量的地质调查基础数据无法有效利用,且模型只能用于宏观决策,和城市应用需求差距较大。

       三维地质建模技术需融入大数据、云计算,物联网等IT主流技术。特别是三维建模软件,需要引入大数据的存储、处理、分析技术,以及并行计算、人工智能、云计算、物联网、多维时空数据挖掘等技术。在技术融合的基础上,三维地质建模平台将成为地质大数据的处理平台,丰富、拓展大数据技术的内涵与外延。

       此外,当前自然资源工作也要求城市地质工作服务于自然资源管理、服务于智慧城市建设,这要求城市地质信息化建设要做好与自然资源信息化、智慧城市时空大数据平台的衔接。自然资源管理及智慧城市建设需要地上地下时空数据资源,这就要求城市地质信息平台要朝二三维一体化的方向发展。

       同时,基于更广泛的应用服务需求,要积极运用“互联网+”技术,打通政府各委办局、承担政府工作的企事业单位、城市建设与工程勘察部门间的信息孤岛,并面向社会公众,提供实时地质产品和政府应急服务。

       作为智慧城市建设、自然资源信息化、城市地质信息化中的关键技术,GIS技术的发展也必然朝二三维一体化方向发展。基于此,GIS技术当融合利用大数据、云计算、人工智能等技术,实现多源-多维大数据集成管理,打造服务一流的“透明城市”数字平台,为绿色智慧城市规划建设、运行管理提供支撑。

       20192月,自然资源部印发了关于《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲(2019版)》的通知,要求加快推进智慧城市时空大数据平台建设工作,做好与其他智慧城市建设项目的衔接。

葛伟亚表示,自然资源部统一行使全民所有自然资源资产所有者职责、统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责的“两统一”职责和智慧城市时空大数据平台建设,给城市地质与地理信息相融合带来了契机,城市地质工作将积极为支撑国土空间规划、用途管制、生态修复、确权登记等自然资源管理工作和智慧城市建设做出贡献,服务城市经济社会发展各领域,推进城市治理体系和治理能力现代化,促进城市高质量发展。

       在近两个小时的访谈中,笔者深感葛伟亚教授对于解惑“城市地质”的坚持与努力。在地质地勘行业亟待转型升级的当下,城市地质工作如何提升技术和服务能力,如何深入参与城市发展,甚至如何强化城市地质科普工作,都将成为行业转型的关键。笔者看到了包括葛伟亚教授在内的一众地质人的努力!