建設現代化城市地質數據庫思路及重要性分析

程崎峰

(杭州市勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310012)

0 引 言

我國已進入“十四五”時期，以更好的滿足人民日益增長的美好生活需要為目標，作為與國民經濟相關的重要產業，工程建設依舊熱度不減，在基礎設施建設、新型鄉村建設等重點領域尤為突出。在新基建的牽引下，EPC、全過程工程咨詢等模式蓬勃發展，成為行業主流趨勢，迅速占據了大量市場份額，并為行業拓寬了新的業務方向。同時，城市的深度發展對工程建設的品質提出了更高要求，以此為良性動力，進一步促進了相關工程服務行業的高質量轉型和技術革新，如工程地質勘察。

1 現 狀

根據住建部相關數據統計，2019年，全國參與統計工程勘察企業共2 325個，與上年相比增長了13 %，勘察人員15.8萬人，與上年相比增加了8.0 %，工程勘察收入986.9億元，與上年相比增加了7.9 %，全國工程勘察設計行業科技活動費用支出總額為1 520.5億元，與上年相比增加了29.1 %；2020年，勘察企業數量2 410個，勘察從業人員16萬人，收入達到1 026.1億元，科技活動費用支出總額1 867.6億元；2021年，工程勘察企業共2 873個，勘察人員16.4萬人，工程勘察收入1 103億元，科技活動費用支出2 541.7億元。

由數據可知，從“十三五”末期到“十四五”初期，行業規模逐漸壯大，其中勘察企業數量幅度變動較大，是受新冠疫情影響所導致的。而企業人員、收入增長趨勢低緩，一方面是受經濟環境的影響，另一方面則因為勘察行業已進入成熟期，市場空間趨于飽和，人才流動加劇，行業需求和發展前景不足。同時，與此相對應的行業科技活動費用支付總額增速卻較大，這表明我國勘察設計行業對科學技術能力愈加重視，圍繞“兩新一重”“雙碳”等目標，綠色化、數字化、信息化、可視化已逐漸演變成行業共識。詳見圖1。

2 建庫緣由

在大數據時代下，隨著工程地質勘察與工民建、市政、地礦、地調、水利、交通、地災、安評、環評等領域的進一步融合滲透，傳統的數據管理及共享服務形式已經不能滿足行業發展的需要，建設一個現代化城市地質數據庫，作為推動公共服務、綜合治理、社會經濟高質量發展的必然途徑和方式，已成為重中之重。

通過建設現代化城市地質數據庫，可以推動地質工作轉型升級和地質信息全面認知，是實現數字化改革的重要舉措，是國家科學管理能力的良好體現。文中所提到的數據庫，并非傳統意義上的數據庫，也不是僅針對工程勘察一個板塊的數據庫，而是包含二維圖形、三維模型、文本、數字、統計表格數據等，基于應急響應、規資、住建、水利、交通、管線等相關部門及企業單位進行多維度數據資源整合，并結合物聯網、智能應用、云計算、5G等而形成的新時代數據庫。其可以搭建起智慧統籌平臺，構筑開放式的數據橋梁，實現信息實時共建共享，地質立體可視化和風險隱患全面感知，為城市規劃建設、地下空間開發、環境安全監測、政府部署決策、資源高效利用提供基礎支撐，對民生福祉保障、社會穩定安全，經濟發展等具有重大戰略指導意義，是全面建成富強民主文明和諧綠色的社會主義現代化國家的關鍵環節。

3 建庫流程

建立現代化城市地質數據庫可分為5個階段，詳見圖2。

圖2 建庫流程圖Fig.2 Database Construction Flow Chart

3.1 收集資料

對資料進行全面收集，涵蓋各種資料類型，匯集各種生產生活要素，將信息的利用水平和數據價值達到最大化。

3.2 數據統一

以大量數據為基礎資料，對收集來的資料進行數字化、歸一化、標準化的處理，為系統性建設數據庫做準備。

3.3 三維建模

采用計算機圖形化技術及建模軟件，按照統一標準對數據化的信息進行解譯處理和空間可視化表達，將離散的二維地質數據形成三維地質模型，實現對地質現象的直觀描述，是解決生產實際問題的實用工具。

3.4 建立數據庫

對已完善的數據資料、建模圖形等進行整理統計，明確數據庫在匯交、獲取、維護、共享過程中的使用規范和涉密安全，采用科學的運營技術和管理軟件，保證數據庫的高效穩定運行。

3.5 數智平臺應用

將地質數據庫搭載至城市數字智慧平臺，以政府為主導，促成多行業、多企業共同參與，以平臺為載體，建立數字資源的集成應用，開放各類便捷性功能，對城市內人類活動、自然活動、構筑物等與地質條件相互影響關系進行動態把控，實現對城市建設項目的管理和跟蹤。

4 建庫準備

4.1 資料收集

建立數據庫所需收集資料，以工程地質勘察(查)數據資料為主，以工程建設項目地質資料、地質災害評估資料、地質環境評價資料為輔。工程勘察地質數據資料是指根據建設工程的要求，開展巖土工程勘察、水文地質勘查、工程物探等工作所形成的各類成果資料，如鉆孔、物探、測繪、測量、測試、航攝、遙感、電磁波、地震解釋資料等；工程建設項目資料是指為滿足人類生產生活需求而匯集的城市規劃、建設和地下空間開發利用等資料；地質災害評估資料是指對影響人類財產及生存環境的危險地質現象進行分析預測進而提出防治措施的資料，其以遙感、航測等為主要技術手段，涉及城鄉建設、交通、地理、氣象、水文、水利等多項內容；地質環境評價的等級程度要弱于地質災害評估，它是對人類健康發展、環境安全保護、經濟建設開發三者彼此的適宜性進行綜合性判定并提供決策依據的評價過程，如查明工程活動、城市地質水、地球化學異常、道路病害體等對人類健康的潛在影響等。

上述資料根據內容性質可分為原始資料、成果資料和實物資料。原始資料主要為圖文表格、聲像記錄、電磁介質等類型；成果資料以報告、圖件、數據文件和軟件形式為主；實物資料包括紙質資料、膠片資料、光盤與磁質資料、巖心巖樣、標本薄片等資料。

4.2 數據統一

(1)應用軟件的統一：不同單位在整理數據、錄入數據、分析數據時所采用的軟件類型不同，造成數據之間難以兼容和共享，應統一數字化成果交付及歸檔模式，采用先進、適用的數據庫軟件，推進工作的協同進行。

(2)老舊資料的統一：不同歷史階段，城市發展進程隨之變化，建設情況和地質狀況不斷在改變，對于資料的記錄、編制、和處理方式方法也會產生變化，老舊的資料內容無法統一，應合理抉擇采納。

(3)采納標準的統一：對于同一地質情況，不同人員的技術水平不一，不同單位描述解釋差異，不同行業的執行規范有區別，都可能會造成對地質情況的評價分析互相矛盾，應建立統一標準。

(4)測量系統的統一：不同區域不同時間不同項目實施的坐標系統和高程十分雜亂，比如相對坐標系、各城市獨立坐標系、1954北京坐標系、1980西安坐標系、2000國家大地坐標系等，故坐標系的轉換和統一對于提升工作速度至關重要。

(5)多領域資料的統一：不同領域的資料側重不同，將工程地質勘察(查)數據資料、工程建設項目地質資料、地質災害評估資料、地質環境評價資料匯總平衡，做好各數據維度、尺度、精度之間的統合銜接，才能建立完善的現代化城市地質數據庫。

4.3 三維建模

地質工作是十分繁瑣復雜的，往往充滿不確定性和模糊性。隨著工程勘察項目數字化成果內容不斷增加，傳統二維地質資料對于地質情況的還原局限性進一步體現出來，而三維建模作為識別、展示、評價地質現象的重要方法，在長期實踐中逐漸普及開來。

三維地質建?；诳臻g圖形實體化技術，可以對各類數據參數和信息特征進行疊加、控制，其精度與數據來源、數量、類型、分辨率等緊密相關，選用的數據多樣性、代表性、可靠性和均勻性越好，對地質情況的還原越客觀，對建庫的準備越有利。

5 結 語

將地質數據庫進一步升級，以BIM軟件為基礎，融合GIS空間信息資源，同步至城市CIM平臺，建成動靜結合、虛實交互、宏微互補、數字資源一體化的智慧城市集成應用，利用分析算法預知問題、評價問題、解決問題，以現代化理念和方法系統性的指導實際工作。

數據庫建設對城市發展具有極大價值，其容量、效率、穩定性、實用性、可持續創新性和數字化程度影響著城市的現代化水平。從短期來看，建設現代化城市地質數據庫，可以對工程項目進行提供良好的技術支持和信息保障，從長遠來看，其可以對民生共富不斷提質賦能，為我國2050年實現全面建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國創造戰略基礎。