城市地質資料信息服務集群技術探索與實踐

牟今容 曾玉清 金小燕 劉小娥

摘 ?要 ?作為全國試點省份之一，湖南省率先開展了城市地質資料信息服務集群化產業化項目。經過2年多的探索與實踐，形成了資料收集、資料整理、建立目錄數據庫、全文數據庫、鉆孔數據庫，數據庫質量檢查的一整套全面、系統的技術方法。本文介紹了該集群技術方法，旨在為開展地質資料信息服務集群工作提供方法和經驗借鑒。

關鍵詞 ?城市地質資料;集群;數據庫

中圖分類號：P621.6 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Exploration and Practice on Citys Geological Date and Information Services Cluster

Mou Jinrong ， Zeng Yuqing ， Jin Xiaoyan， Liu Xiaoe

（Natural Resources Transaction Center of Hunan Province， Changsha Hunan 410004）

Abstract： Citys geological date and information services cluster was firstly conducted in Hunan province which was one of pilot provinces. After more than 2 years of exploration and practice， a comprehensive and systematic technology method was inquired including collecting geological data， sorting out the date， creating catalog database， full-text database and drill hole database and checking the quality of databases. The technology method was described in details to provides methods and experience for other provinces to carry out the work of geological data information service cluster.

Keywords： citys geological date; cluster; database

長期以來，即有地質資料的保管、利用方式，越來越難以適應數據化、信息化的現實需要。隨著城市布局和城市經濟的飛速發展，對城市地質資料的開發利用提出了更高的要求。將現有的地質資料積聚、融合于相關平臺，深度挖掘數據信息，并通過地質資料集群化產業化工作（以下簡稱“兩化”工作）開發出各類服務產品成為大勢所趨。2009年上海市率先開展了“上海市地質資料信息服務集群化和產業化”三年行動，并取得了顯著的成效。2012年在國土資源部、中國地質調查局、湖南省政府的高度重視下，湖南省作為全國第二批試點省份也開展了長株潭城市群核心區“兩化”工作。在兩化工作中，我們發現上海的成功經驗根本無法復制，我省在地質資料存檔，城建、市政等不同組織機構管理，道路、土建、鐵路等不同行業的勘察標準等方面均與上海市的情況存在明顯區別。經過不斷探索，終于摸清了適合我省的“兩化”工作方法、技術路線，打通了不同行業之間壁壘，解決了不同行業的勘察成果不統一等問題，在編制技術標準、創新服務機制、構建服務體系等工作上積累了豐富經驗，并建立培養了熟悉“兩化”工作的專業技術隊伍。

本文以湖南省長株潭城市群核心區地質資料集群化產業化試點項目為依托，介紹城市地質資料集群的探索與實踐方法，旨在為開展地質資料信息服務集群工作提供支持和借鑒。

1 ?湖南省長株潭城市群核心區地質資料集群化產業化項目介紹

2012年，長株潭城市群核心區地質資料集群化產業化項目作為長株潭城市群地質調查與區劃項目（中國地調局地質工作項目任務書，項目編碼：1212011220017）的子項目正式啟動。根據中國地質調查局對長株潭城市群核心區地質資料集群化產業化項目預期成果的要求，該項目的最終目標是通過開展長株潭城市地質資料規范化管理和集群，將海量地質資料進行系統整合和標準化錄入，建立“長株潭城市群核心區地質資料目錄數據庫”“長株潭城市群核心區地質資料全文數據庫”“長株潭城市群核心區鉆孔數據庫”“長株潭城市群核心區三維地質空間數據庫”，并開發長株潭城市群核心區三維城市地質資料信息服務與管理系統，運用成熟的系統平臺，對海量數據進行管理、更新、應用，然后根據市場的不同需求，科學劃分服務對象的類別和層次，定制提供相應的差異化和個性化的服務產品。

項目組接到任務之后，積極調動各方力量開展工作。一是制定了《長株潭城市群核心區城市地質資料集群技術指南》，理清地質資料集群的工作流程、工作方法，明確目錄數據庫、全文數據庫、鉆孔數據庫、二維空間數據庫的建庫方法、依據標準、屬性字段，建立三維空間數據庫的方法和流程，數據檢查的要求等。二是制定了長株潭城市群核心區地層分層、工程地質標準分層、水文地質標準分層及各類數據庫的質量驗收標準。三是選定武漢中地數碼有限公司開發的“湖南省三維可視化城市地質資料信息服務與管理系統”為軟件平臺，并在軟件中按照《長株潭城市群核心區城市地質資料集群技術指南》的要求設置了目錄數據庫、全文數據庫、鉆孔數據庫的屬性結構，逐步完善了數據錄入、數據檢查與修改、地層標準化等相應功能及界面。四是組織長沙、株洲、湘潭三市開展地質資料收集及目錄、全文、鉆孔數據標準化建庫。五是利用收集的鉆孔數據及區域地質資料建立地下三維工程地質、水文地質數據庫，并建立了模型精度評價方法。六是運用軟件平臺，對海量數據進行管理、數據挖掘、產品應用。

2017年12月，湖南省國土資源廳對《長株潭城市群核心區地質資料信息服務集群化產業化》項目成果進行驗收。評審專家一致認為該項目成果整體達到國內領先水平，已完成了下達任務，達到了預期目標，同意項目通過驗收。

2 ?長株潭城市群核心區城市地質資料集群技術方法

長株潭城市地質資料集群工作是新的試點工作，在此之前沒有既定標準，更沒有適合本省實際情況的工作方法，建庫標準、數據庫結構、數據庫檢查方法等內容。為保證長株潭城市地質資料集群項目規范有序進行，在技術方面，認真學習上海、北京地質資料集群化產業化、我省重點礦區和整裝勘查區地質資料集群化產業化的成功經驗;在標準規范方面，仔細研究了中國地質調查局編制的《城市群地質環境調查評價數據庫建設指南》、上海地質調查研究院編制的《上海市地質資料信息數據庫建設指南》、GB50021-2009《巖土工程勘察規范》等相關的技術標準;在實踐方面，結合我省長株潭地質資料的現狀，率先主動開展資料收集工作、資料整理建庫工作，用實踐檢驗工作方法的合理性和實用性;在技術把關方面，在省廳領導的工作指導下，不斷進行討論修改，組織行業專家評審，最終形成地質資料集群技術方法，并集中主要精力編制了《長株潭城市群核心區城市地質資料集群技術指南》，用于指導和規范長株潭城市群核心區城市地質資料集群工作。

2.1 ?集群工作流程

長株潭城市群核心區城市地質資料集群工作流程主要包括城市地質資料的收集，數據分專業整理與標準化處理，地質資料目錄數據庫、全文數據庫、鉆孔數據庫的建設，數據檢查等。集群工作流程如圖1[1]。

2.2 ?資料收集與整理

首先明確資料收集的內容，主要包括分散在各城建、各地勘單位等地質資料保管部門的區域水文、工程、環境地質資料，物探、化探、遙感地質資料，城市地質、農業地質資料，已有的經過國家有關部門評審驗收的地質數據庫及工勘資料等，重大非城建工程如交通、水利等工程勘察資料也屬于本次資料收集范圍。其中以水文地質、工程地質、環境地質的資料為主[2]。

經多次走訪調查、咨詢了解，發現湖南省的地勘資料保管較分散。各地勘單位保存有自己生產的地勘成果，但很少有單獨的檔案室，導致很多地勘資料保管不規范，甚至部分遺失。城建系統在項目竣工驗收時有規范的資料匯交機制，因此城建系統的地勘資料都保存在各市城建檔案館。長沙、株洲、湘潭市主要交通道路、地鐵、城際鐵路、學校、醫院等項目的地勘資料都由本省幾家大型綜合甲級設計院完成，甚至有外省的設計院完成，比如武漢鐵四院等。想要收集這些資料，需要跨部門、跨行業、跨多家單位，導致項目資料收集工作遇到了難以想象的困難。在省政府和省國土廳、長株潭三市政府和市國土資源部門的共同努力下，前后歷時四年多時間資料收集工作取得了突破性的進展，并且湘潭市人民政府還制定了工程勘察資料匯交管理辦法。通過政府采購，湖南省地質調查院、湖南省勘察設計院、中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司三家單位分別獲得長沙、株洲、湘潭對應區域的工程勘察資料收集、目錄數據庫、圖文數據庫、鉆孔數據庫建設任務。

資料收集工作完成之后，對收集的數據資源、實驗數據、監測數據、統計數據等資料進行分析、歸類和整理，理清各種數據的基本特征與相互關系，描述數據種類、主要內容、表達方式[3]。一般情況下，所有資料均應列入全文瀏覽類資料，可以檢索瀏覽，鉆孔資料用來建立鉆孔數據庫，重要的鉆孔資料如控制性鉆孔資料用來建立三維數據庫。資料整理還包括資料可利用性分析、重復資料查找等信息化前期工作。

2.3 ?建立地質資料目錄數據庫

對于收集到的所有原始或成果地質資料均應建立地質資料目錄數據庫。目錄數據庫的錄入按照《成果地質資料目錄數據庫著錄表和著錄要求》錄入系統操作，其中，檔號、題名、形成單位、形成時間、資料類別、行政區等關鍵信息為必填項，這6個必填項是數據庫檢索的關鍵字段。目錄數據錄入界面如圖2。

2.4 ?建立地質資料全文數據庫

收集到的所有原始或成果地質資料可能包括：直接生成的電子文檔、掃描成果和紙質資料，每檔資料需將所有包含的電子文件按相關要求整理到一個文件夾中入庫，文件夾以相應的檔號命名。

對于直接生成的電子文檔，按《關于開展成果地質資料電子文件匯交工作的通知》（國土資發〔2002〕93號）或《關于印發〈成果地質資料電子文件匯交格式要求〉的通知》（國土資發〔2006〕210號）附件要求制作的電子數據，直接編檔號入庫（即直接放入以檔號命名的文件夾中）。對于掃描成果和紙質資料，按照《圖文地質資料掃描數字化規范》（SZ1999001-2000）進行分類、組織編排、逐頁逐張掃描、命名，并制作三級目錄，再將所有掃描命名的電子文件與制作的三級目錄放入以檔號命名的文件夾中。整理完成的全文資料如圖3。

2.5 ?建立鉆孔數據庫

長株潭三市收集的地質資料種類繁多，情況復雜。不同行業完成的地勘成果依據的標準不盡相同;從20世紀50年代至今完成的地勘資料均有，時間跨度大導致地層巖性劃分不同;不同地區的鉆孔選用坐標不一致，有北京54坐標系、西安80坐標系、黃海坐標系、地方獨立坐標系、相對坐標等;不同單位完成的地勘成果計量單位也不統一、鉆孔剖面繪圖比例尺不一致等。為了將這些復雜的鉆孔資料都統一到一個數據庫中，需要考慮的因素非常多。在沒有既定鉆孔數據庫屬性結構的情況下，我們需對鉆孔資料進行數據分類，將不同的數據錄入不同屬性表中，并設計每一張屬性表的內容。

本次長株潭城市地質資料集群工作是以城市工程地質、水文地質資料為主要研究對象，依據城市地質調查研究目的，按照數據分類分別建立了工程地質、水文地質兩個專業鉆孔數據庫。建立各個專業數據庫的屬性表，共45個，其中水文地質專業16個屬性表，工程地質專業29個屬性表。這些屬性表中包括了項目基本信息表、鉆孔基本信息表、各類試驗屬性表、溶洞基本信息表等。工程地質鉆孔數據屬性表展示如圖4。

在設計每張屬性表的屬性結構時，須首先設計各類數據需要填寫的數據項，及相關數據項名稱、數據項代碼、數據類型、長度、統一單位等。基本格式如表1所示：數據庫屬性結構的確定為鉆孔資料的錄入提供了規范化的格式。

最后武漢中地公司根據項目辦設定的鉆孔數據庫屬性結構配置了“湖南省三維可視化地質資料信息服務管理系統”中的鉆孔數據庫內部結構，設計了數據錄入功能，數據導入、導出等功能，為鉆孔數據采集提供軟件支撐。

為方便建庫人員準確無誤地錄入鉆孔數據，有必要依據國家規范、相關行業技術標準規范，對數據項填寫內容進行規范統一。主要包括以下內容：一是規范部分字段的填寫內容，比如原資料中勘察階段出現“詳細勘察”“施工圖設計勘察”“詳細工程地質勘察”等幾種不同叫法，實為同一種勘察階段，在鉆孔數據庫建設時統一按“詳細勘察”錄入。二是規定了字段填寫的類型。比如：所有的時間按年月日格式列出，如2004-02-18;字段項“原坐標系名稱”應填寫鉆孔原始坐標系的空間坐標系名稱和高程基準，且空間坐標系與高程基準之間用“/”隔開。三是統一了巖土參數的量綱，避免錄入的數據單位不統一。比如：原資料中“巖土密度”單位為“g/cm3”、“kg/m3”等，現統一按單位為“g/cm3”的數據進行信息錄入，不同單位的數據應進行坐標轉換。四是規范了巖土參數的取值指標。巖土參數的統計值較多，比如：平均值、標準差、變異系數、標準值等，在鉆孔數據庫中統一填寫“巖土密度”“含水量”“重度”“孔隙比”“塑性指數”“液性指數”“壓縮模量”“壓縮系數”的平均值，填寫“內摩擦角”“黏聚力”的標準值等。

2.6 ?數據庫質量檢查

為了加強長株潭城市群地質資料信息服務集群項目成果資料數據質量檢查的管理，規范各類數據庫的檢查行為，提高成果資料數據質量，項目辦制定了統一的數據質量檢查辦法。該檢查辦法中明確了各類數據庫的檢查標準、檢查項目及各個項目的質量要求，規定采用承擔單位自檢、互檢，承擔單位抽檢，項目辦入庫前復查的三級檢查制度對成果資料進行質量把關，并要求各承擔單位根據數據質量評述原則判斷各類數據資料是否合格，最終將檢驗合格的資料按照統一的數據庫匯交格式提交項目辦。各承擔單位提交數據時，必須同時提交地質資料數據庫匯交清單、質量檢查記錄和工作說明，否則不予接受。

2.7 ?目錄、全文、鉆孔數據庫的應用

驗收合格的數據統一上傳到長株潭城市地質資料信息服務平臺，該平臺可提供便捷的地質資料查詢、檢索、分析等服務。以目錄、全文、鉆孔數據庫為例，可以通過目錄檢索關鍵字，如檔號、題名、形成單位、形成時間、資料類別、行政區，來精確查找一檔數據的全部內容，如圖5。也可以通過單擊鉆孔點位圖中的任意鉆孔，查看該鉆孔的詳細信息及其相關聯的地勘資料，如圖6。

鉆孔數據庫包含的內容很豐富，比如鉆孔分層、地層巖性、各地層取樣的試驗結果，各地層的物理力學參數等，對這些數據進行分析運用，根據不同需求生成很多應用服務產品。比如：利用鉆孔分層信息可以生成鉆孔柱狀圖、地質剖面圖等;利用鉆孔分層信息查詢不良地質體和特殊巖土的分布范圍;利用鉆孔中第四系、基巖、任意巖土體的分布點位生成區域第四系分布圖、基巖地質分布圖、某一巖土體分布圖;利用各地層的物理力學參數，分析巖土體的力學性能、承載力等;利用現有鉆孔資料減少今后的勘察投入;為城市規劃設計提供全局性的勘察資料等。

3 ?總結

城市地質資料信息服務集群工作是一項非常復雜的任務，目前沒有統一標準可以直接運用，且該工作全面系統，需要不斷進行探索和研究。湖南省作為試點的省份之一做了大量有益的嘗試，形成了一套切實可行的技術方法和管理方式，可為大規模地開展地質資料信息服務集群工作提供方法和經驗。由于地質工作一直在持續推進，地質資料集群也必將是一項長期的工作，為了建立地質資料集群長效機制，結合現階段接觸到的實際問題提出建議如下：一、盡快落實與相關行業單位開展資料信息的共建共享機制。二、盡快建立工勘資料信息的查詢利用服務制度。三、廣泛開展成果的推廣應用，為經濟社會發展提供定制服務產品。

參考文獻/References

1] 曾玉清，牟今容.長株潭城市群核心區城市地質資料集群技術指南[M].湖南：湖南國土資源信息中心，2013.11.

[2] 張紅英，王占昌.西北地質資料信息服務集群化工作初探[J].陜西檔案.2012（6）：34-35.

[3] 韓培光，劉忠明，曾俊，等.地質資料信息服務集群化中地質資料和地質數據的初步分類：以黃石市為例[J].資源環境與工程.2012（2）：169-172.