大數據時代城市地質信息的集群與產業化發展

龔文峰

（上海市地質調查研究院，上海 200072）

大數據時代城市地質信息的集群與產業化發展

龔文峰

（上海市地質調查研究院，上海 200072）

以城市地質調查成果為依托，深化城市地質信息的集群化與產業化，是順應大數據時代發展的必然要求。闡述了大數據的基本特征、城市地質信息集群化與產業化的工作準則與技術途徑；結合上海地區實踐，探討城市地質信息集群化與產業化的社會應用及服務領域開拓。

城市地質；信息資源；大數據時代；集群化 ；產業化

隨著互聯網和信息行業技術的發展，大數據日益引起人們的關注和重視。數據作為重要的信息資源，已經滲透到當今每一個行業和業務職能領域，成為重要的生產因素。大數據帶來的信息風暴正在改變我們的生活與工作，并開啟重大的時代轉型，大數據時代將帶來思維和管理變革[1]。

目前國內外積累了極為豐富的城市地質調查成果資料，對于海量地質數據的挖掘和運用，將為地質工作更好地服務經濟社會發展提供重要支持[2~5]。如何面對大數據時代的機遇與挑戰，是城市地質工作深化和發展的重要內容。

1 大數據的基本特征

（1）數據量大

大數據的起始計量單位至少是PB級別，或將達到EB及ZB級別（1TB=1024GB，1PB=1024TB，1EB=1024PB，1ZB=1024EB），即分別為100萬GB、10億GB、1萬億GB級別，呈千倍躍升。據國際數據公司的研究結果，2008年全球產生的數據量為0.49ZB，2009年為0.8ZB，2010年為1.2ZB，而2011年則為1.82ZB，相當于全球每人產生200GB以上的數據；而到2012年為止，人類生產的所有印刷材料的數據量是200PB。IBM的研究稱，整個人類文明所獲得的全部數據中，90%是過去兩年內產生的；預計到2020年，全世界所產生的數據規模將達到今天的44倍。

（2）類型繁多

數據類型包括音頻、視頻、圖片、地理位置信息等等，多類型的數據對數據的處理能力提出了更高要求。

（3）價值密度低

隨著物聯網的廣泛應用，信息感知無處不在，信息海量，但價值密度相對較低。如何通過強大的機器算法更迅速地完成數據的價值“提純”，是大數據時代亟待解決的難題。

（4）速度快時效高

處理速度快、時效性要求高，這是大數據區分于傳統數據挖掘最顯著的特征。既有的技術架構和路線，已經無法高效處理如此海量的數據。可以說，大數據時代對人類的數據駕馭能力提出了新的挑戰，也為人們獲得更為深刻、全面的洞察能力提供了前所未有的空間與潛力。

2 城市地質信息的集群化與產業化

城市地質信息是城市地質調查工作中形成的重要基礎信息資源，具有可被重復開發利用、能夠長期提供服務的重要功能。新中國成立65年來，我國形成了海量的地質成果信息，為國民經濟和社會發展提供了重要支撐。但在管理方面存在資料分散、綜合研究不夠、數字化程度不高、服務渠道不暢、服務能力不強等問題，使地質信息資源的巨大潛在價值未能得到充分發揮。

提高地質信息的數字化水平，不斷擴大服務領域、提高服務功能是國外地質工作強國的普遍做法。推進城市地質信息的集群化產業化工作，實現城市地質三維可視化，是解決城市地質信息管理諸多問題的一項根本性措施，是對傳統服務理念、服務方式和服務能力的重大變革。推進城市地質信息服務集群化產業化，有利于地質工作更加緊密地與經濟社會發展相結合，有利于開拓地質工作新領域，提高地質工作社會影響力和公共服務能力，有利于避免地質工作重復投入、減少社會投資浪費，有利于社會資金投入地質資料信息服務產品開發，拉動地質資料信息服務產業化發展。

在大數據時代，數據的產生、應用和轉化已經形成一個完整的數據鏈。數字化、定量化及行為化產生數據，數據的解析化、集成化、綜合化產生信息，信息的模型化、智能化和專業化產生知識和產品，知識和產品的實用化、網絡化和可視化產生財富和效益，并服務于公眾和社會，在服務社會和公眾過程中，又產生大量新的數據，這樣，數據—信息—知識—財富—服務—再數據，如此形成完整數據鏈與產業鏈。

城市地質信息集群化，就是通過構建城市地質資料匯交和社會共享機制，把分散、孤立的城市地質資料匯集到統一的共享平臺上來，通過對城市地質資料的信息化、標準化，進一步整合、挖掘城市地質信息的內在價值。

城市地質信息產業化，就是充分發揮市場經濟作用，通過服務機制和模式的創新，發揮海量綜合城市地質信息的深厚潛質，結合地質工作者的知識和智慧，探索城市地質服務多元化，實現城市地質信息由量變向質變的升華，使之成為地質工作服務經濟社會發展的有效途徑。

3 工作準則與技術途徑

3.1 工作準則

大數據時代的城市地質信息集群化與產業化，應體現如下6個方面的工作準則：

（1）公共服務

堅持公益性目標，建立城市地質信息公共服務體系，充分考慮政府管理、科學研究、企業發展、社會公眾等用戶需求，開發公共服務產品，提高公共服務水平，拓展服務領域。同時，充分發揮市場機制，進行深度綜合開發利用，延伸城市地質信息服務產業鏈。

（2）全面覆蓋

城市地質信息服務集群化要涵蓋國家和社會出資開展地質工作形成的原始、實物和成果地質資料，整合形成可滿足不同需求的系列化、集群化的城市地質信息產品。

（3）互聯互通

按照統一的數據標準、格式，開發統一兼容的服務平臺，通過管理制度、技術標準和技術手段把各領域的城市地質資料進行有效整合與關聯，實現互聯互通與信息共享。

（4）權益維護

將公益性地質資料和商業性地質資料分體運行，開發不同類別的信息產品，既公開公益性地質資料，又保護商業性地質資料，充分維護匯交人的利益。

（5）逐步推進

圍繞目標任務，統籌規劃、統一部署，加強協調，組織技術力量，有計劃、有步驟地穩步推進。借鑒試點經驗，選擇部分地區先行開展工作，建成一批，利用一批，不斷積累完善。

（6）共同參與

集群化產業化工作涉及社會各方面與不同單位，應充分調動和發揮各自作用，共同參與。

3.2 技術要求

城市地質信息服務集群化產業化是一項系統工程，應按統一的標準、規程、規范予以推進。在推進數據庫、共享服務平臺、數據運行環境、網絡建設時，應堅持以下技術要求：

（1）數據庫建設要求

按照元數據目錄數據庫、圖文城市地質數據庫和專題數據庫三大類進行建設。數據庫建設中，遵循相關技術規范和信息化標準，應能夠納入“一張圖”進行統一管理。

（2）共享服務平臺建設要求

城市地質信息共享服務平臺是分布式共享服務系統，包括元數據目錄服務、公開數據服務和依申請和定制產品服務3個層次。資料數據目錄和公開資料數據依托互聯網形成以門戶網站為龍頭的網絡化統一對外服務系統，非公開地質資料數據依托各省市地質資料數據中心開展服務。

（3）數據運行環境要求

數據中心基礎運行環境應包括主機與服務器系統、存儲備份系統、基礎軟件和安全系統，充分考慮現有數據和系統平臺基礎，空間數據管理軟件可選擇國內外主流產品，支持通用交換格式；數據庫軟件可選擇國內外大型主流關系數據庫產品。

（4）網絡建設要求

城市地質信息共享服務平臺依托Internet對外提供服務，國家級數據中心Internet網絡帶寬不小于10M，省級數據中心不小于5M；依托國土資源主干網進行省級地質資料數據分中心與國家級地質資料數據中心的數據交換、非涉密地質資料傳輸。

3.3 關鍵技術

城市地質信息集群化管理與輔助決策解決方案以服務為中心，以行業需求為導向，基于MapGIS數據中心理念，利用GIS、數據庫、三維可視化等技術，實現對海量多源異構的城市地質資料和數據統一存儲和共享管理，提供豐富的三維地質建模和多維空間分析功能，構建面向城市的地質資料數據集成服務與分析應用的開放式平臺，有效提升地質資料信息服務規模和水平。

（1）層次化集群管理

按照分專題、多尺度進行管理，實現數據的層次化管理，并可根據用戶需求進行自定義擴展。

（2）真三維一體化展現

以真三維的方式實現城市地質信息的集群化管理與成果的地上、地表、地下一體化展現。

（3）多專業分析與三維地質建模工具

提供面向城市相關行業的分析應用工具，豐富的三維建模和空間分析功能。

（4）Web在線城市地質信息智能服務

通過城市地質信息二維成果、三維模型的網絡發布、智能搜索與專業服務，探索地質資料的產業化服務模式。

3.4 基本功能

城市地質數據錄入、導入、配置管理，鉆孔標準地層輔助生成與編輯工具，實現城市地質數據資料整合和管理；

數據查詢檢索，多專業鉆孔柱狀圖、剖面圖生成與編輯，平面圖、統計圖、等值線圖、專題圖生成與編輯，綜合圖排版與編輯，專業報表輸出；

城市地質專業計算工具，城市地質專業評價模型構建與評價分析工具；

城市規劃建設與地下空間開發等的實體建模、含標準層的多源數據耦合的層狀地質體建模、多約束下的復雜地質體交互式建模、基于平行剖面的復雜地質體交互建模、三維模型切割分析、隧道開挖與漫游；

城市地質參數屬性體建模、可視化及分析；

城市地質資料元數據的發布與檢索，城市地質資料多級智能搜索，三維城市地質模型網絡發布，綜合城市地質資料檢索、瀏覽和下載，城市地質專業成圖，動態新聞管理等。

4 示范應用實踐

上海在國內率先開展城市地質信息服務集群化和產業化工作，通過實施“三年行動計劃”，構建了地質資料匯交和社會共享機制，實現地質資料收集全面化、整理標準化、錄入格式化、管理常態化，基本建成上海市地質資料數據中心，并納入上海市規劃和國土資源管理統一平臺；以社會需求為導向，創新地質資料信息服務機制和模式，全面融入規劃和國土資源管理工作，按產業化思路推進地質資料信息服務多元化[6~10]。

4.1 圍繞城市發展戰略，主動融入規劃領域

根據后世博城市發展戰略，主動參與虹橋商務區規劃、浦東新區戰略規劃編制，圍繞城鎮體系布局、市政基礎設施規劃，超前開展規劃地質環境評價工作。同時參與了部分新城規劃修編、控制性詳細規劃編制的地質環境評價工作。通過服務示范，完善城市規劃不同階段地質環境調查與評價工作標準、服務模式。

4.2 發揮城市地質信息優勢，積極參與國土資源管理工作

通過多目標地球化學調查，全面了解土壤、地下水質量狀況，有關成果豐富了全市農用地分等定級工作基礎，推進耕地保護向數量、質量并重方向轉變。在全市基本農田精確劃定過程中，充分發揮多目標地球化學調查成果作用，把土壤質量優良農田優先劃為基本農田進行保護。同時，開展了全市基本農田質量動態監測，對基本農田質量進行跟蹤評價。

人多地少、土地資源緊缺是上海最突出的特點，保護耕地、實現耕地占補平衡是城市發展面臨的主要問題。灘涂造地是上海新增耕地的主要來源。為保持環境保護和灘涂資源的可持續利用，需要考慮自然環境保護和灘涂利用對深水航道、河勢影響等綜合因素。因此，在近百年長江河口海岸地形數據庫基礎上，建立了三維海岸帶地質環境模型和動態演化數據庫，分析了長江、潮汐和人類活動等因素藕合作用的大河河口沉積作用模型，評價了灘涂資源利用與后備土地資源潛力，研究了灘涂資源利用與工程建設可能對長江河口海岸帶產生的影響。

4.3 創新城市地質工作模式，營造生命線工程安全監測與預警機制

圍繞地面沉降對生命線工程安全運營影響問題，邀請地鐵、防汛、市政等部門，共同參與地面沉降對城市安全影響的監測與預警研究，把軌道交通、防汛、高架橋梁、磁浮列車、西氣東輸管網等生命線工程納入地面沉降監測網絡，統一監測標準，定期監測，針對工程特點研究設定監測預警標準。

4.4 構建共享機制，擴大城市地質調查成果的應用領域

工程地質資料對建設工程選址和設計十分重要，依托海量地質鉆孔信息可以更加科學地比選選址方案，提高工作效率，避免地質災害對工程建設和安全運營的影響。建立全覆蓋、可持續更新的海量數據庫，需要建立社會共建共享機制，形成相關部門共同參與共享資源的平臺。同時，依托海量地質，已與地鐵建設單位共同開展新增軌道交通地質環境適宜性評價和地面沉降監測網建設研究，與建筑設計單位共同開展綜合分析城市高架沉降監測、地質資料及樁基礎設計，對高架橋梁樁基設計進行后評估。

5 結語

大數據可能帶來的巨大價值正逐漸被充分認識和高度重視，隨著技術創新與發展，基于海量數據進行決策，將極大地推動管理變革與創新。依托城市地質調查研究成果，深入推進城市地質信息的集群化與產業化，將是順應大數據時代的發展方向與重要途徑。

[1]維克托?邁爾?舍恩伯格[著]. 盛揚燕,周濤[譯]. 大數據時代[M]. 浙江人民出版社,2012.

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The Clustering and Industrialization Development of Urban Geological Information Based on the Big Data Time

GONG Wenfeng
（Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 200072）

Based on the urban geological survey results, to strengthen clustering and industrialization of urban geological information is the inevitable requirement in the big data time. This paper expounds the basic features of big data, the urban geological information of clustering and industrialization work principles and technical way. To take the relevant practice in Shanghai as an example, this paper discusses the application of the clustering and industrialization of urban geological information in the social development and service f eld.

Urban geology；Information resources；Big data time；Clustering；Industrialization

P64

A

1007-1903 (2014) 03-0014-04

龔文峰(1966- )，男，主要從事城市地質及信息化工作。