城市地質信息平臺建設探索與實踐

楊坤朋 胡波

收稿日期：20231217；修訂日期：20240113；編輯：曹麗麗

基金項目：濟寧市城市地質調查項目（SZBM-2021-G0024）

作者簡介：楊坤朋（1989—），男，山東費縣人，工程師，主要從事地理信息測繪及地質大數據研發工作；Email：435926039@qq.com

摘要：城市地質信息平臺建設是推動城市地質調查成果服務于城市規劃、建設與發展的重要手段。我國眾多城市已成功構建或正在積極推進城市地質信息平臺建設，實現了城市地質調查與研究成果的統籌管理、應用及共享服務，為城市規劃、建設和管理提供了有力支持。但也存在重展示輕應用、與其他平臺缺乏集成、對新技術應用探索不足、管理機制不健全等共性問題。濟寧城市地質信息管理與服務平臺建設遵循“一庫、一平臺、三服務、N應用”的架構設計，推出了“資源利用一鍵分析、用地選址地質體檢、災害應急三維指揮”等特色應用，為政府部門、社會公眾及專業技術人員提供了便捷的地質數據應用服務。

關鍵詞：城市地質；信息平臺；大數據；輔助決策；地質體檢；山東濟寧

中圖分類號：P208??? 文獻標識碼：A??? doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.06.005

引文格式：楊坤朋，胡波.城市地質信息平臺建設探索與實踐——以山東省濟寧市為例［J］.山東國土資源，2024，40（6）：3644.

YANG Kunpeng， HU Bo. Exploration and Practice of Urban Geological Information Platform Construction——Setting Ji'ning City as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（6）：3644.

0? 引言

城市地質信息平臺作為“數字政府”的組成部分之一，為城市規劃、建設和管理提供了重要支撐［1］。自2000年以來，我國多個城市相繼開展城市地質調查工作［2］，并運行數字化、信息化技術手段，實現了調查與研究成果的共享應用。

目前，全國已完成或正在建設的城市地質信息平臺，主要功能集中于C/S架構模式的數據管理、三維評價、三維建模等方向，以及B/S架構模式的信息對外開放等，一般包含城市地質數據管理系統、分析評價系統、共享服務系統、運維管理系統等模塊［3］，有效解決了城市地質調查與研究成果的管理、展示和共享應用的問題。但也存在重展示輕應用、與其他平臺缺乏集成、對新技術應用探索不足、管理機制不健全等共性問題［4］。

在濟寧市“數字政府”建設背景下，構建濟寧城市地質信息管理與服務平臺具有重要意義。一是為城市規劃提供精確的地質數據和科學依據，確保城市建設的合理性和可持續性；二是為城市規劃、建設、管理提供可靠的地質環境信息［5］，以預防和減少地質災害的發生；三是為城市管理提供有效的地質資源開發和利用信息，實現城市資源的優化配置和高效利用。本研究以濟寧為例，概括城市地質信息平臺的一般架構，并以應用需求為導向，探討在自然資源應用方面的具體實踐。

1? 城市地質信息平臺架構設計

1.1? 總體架構

圍繞服務城市規劃、建設和管理的核心任務，立足于城市發展的實際需求，本研究遵循“統一標準、統一底圖、統一管理、統一服務”的基本原則［6］，以應用需求為引領，依托城市地質綜合調查與研究成果，構建“一庫、一平臺、三服務、N應用”架構（圖1）的城市地質信息平臺。該平臺旨在實現城市地質信息的有序管理、有權使用、有為應用和有效共享，為專業技術人員、政府部門以及社會公眾提供差異化數據與應用服務。同時注重其科學性、實用性、先進性、可擴展性和安全性，確保既能滿足當前需求，又能與智慧城市、數字政府的建設相結合。

一庫：城市地質大數據資源庫，作為城市地質信息平臺的基礎與核心，其構建主要包括3個方面：首先，根據城市特點制定數據采集、建庫及共享的技術規范；其次，以城市地質調查與研究成果為基礎，整合歷史地質成果資料［7］，并接入地質資源環境監測數據，從而形成地質專題數據庫；最后，結合實景三維、管線普查等成果，構建城市地上、地表、地下三維立體場景。

一平臺：城市地質綜合管理支撐平臺，作為城市地質信息平臺建設的核心管理與地質分析基礎［8］，具備三項能力。一是具備城市地質數據處理、建庫與管理的能力，實現城市地質圖件制作、三維建模、分析評價、成果入庫、大數據管理等功能。二是具備城市地質技術支撐能力，實現地圖服務發布與管理、流程引擎、大數據分析建模、數據庫與資料庫中間件管理、物聯網管理、接口與集成對接管理等功能。三是具備城市地質信息平臺用戶、權限、內容管理以及運行監控能力，實現組織機構、用戶信息、角色權限管理，字典配置、模塊設置、網站信息、地圖圖層等內容管理，服務器運行、系統運行、日志信息等運行監控。

三服務：面向平臺用戶，提供特色化應用服務。針對專業技術人員，提供城市地質數據管理及專業分析評價服務；針對政府部門，提供高效、直觀的成果查詢與應用服務；針對社會公眾，提供城市地質成果目錄檢索與地質科普應用服務。

N應用：作為城市地質數據與應用的主要展示窗口，是城市地質信息平臺的實際應用環節。基于一庫一平臺的既定成果，針對三類服務對象提供具有通用性和專題性的應用服務。具體涵蓋了城市地質大數據分析、地圖綜合展示、地質檔案的集中管理、地質環境實時監測、輔助決策的智慧支持、地質災害應急響應、面向社會開放的應用平臺，以及方便移動使用的App應用等多個方面。

1.2? 技術架構

按照“五橫兩縱”架構設計（圖2），分別是基礎設施層、數據匯聚層、平臺管理層、應用服務層和用戶應用層，并按照統一的標準規范、工作機制、保障措施、安全防護、保密制度、運行維護開展建設。

（1）基礎設施層：為城市地質信息平臺提供計算、存儲、運行所需資源，具備彈性擴展能力，以滿足不斷變化的實際運行需求和用戶訪問量。

（2）數據匯聚層：包括知識圖譜庫、原始地質資料庫、地質專題庫以及三維場景庫。根據關系表格、空間矢量、切片緩存以及附件資料等數據格式的差異，分別部署在MySQL、PostgreSQL、MongoDB等數據庫系統中。

（3）平臺管理層：包括城市地質數據工具集和管理系統、數據與業務服務引擎、運行維護管理模塊等組成部分，實現與國土空間基礎信息平臺、透明城市、智慧城市的集成對接。

（4）應用服務層：包括政務服務系統與社會服務系統兩大模塊。其中政務服務系統主要針對自然資源部門內部及通過安全網絡訪問的政府部門，提供全面的城市地質數據成果應用服務；社會服務系統則面向公眾，發布城市地質數據成果目錄、非涉密城市地質資料以及科普知識等應用服務［9］。

（5）用戶應用層：包括文化旅游、自然資源、應急管理、交通運輸、城市管理、生態環境、城鄉建設等行業領域。依據應用需求，分別為各行業用戶設定相應的訪問權限。

1.3? 數據庫設計

城市地質大數據資源庫為城市地質信息平臺的構建和實施提供關鍵性基礎保障。

1.3.1? 數據來源

全面整合匯聚區域多來源、多要素、多尺度城市空間要素信息（表1）［10］。

1.3.2? 數據建庫流程

整體流程涵蓋6個環節，分別為收集獲取、整理分析、數據建目、加工處理、數據質檢以及數據入庫［11］。在上述環節中，加工處理環節被視為數據建庫的關鍵與難題。其處理方式主要包括以下3個方面：首先，對紙質圖件進行數字化處理，將其轉化為系統可加載使用的格式文件；其次，針對Excel格式、MapGIS 6.7格式、CAD格式等文件，將其處理為MapGIS 10.5 HDF格式文件，并統一采用國家大地2000坐標系和配圖樣式；最后，根據數據庫結構設計，為地圖數據賦予屬性字段值，從而形成統一標準的矢量圖形、三維空間數據、數據表、圖片數據、視頻數據等數據成果［12］。

1.3.3? 數據庫內容

城市地質大數據資源庫（圖3）由4個子庫構成，分別為知識圖譜庫、原始地質資料庫、地質專題庫和三維場景庫。知識圖譜庫是基于相關法律法規、標準、政策等文件進行數字化和條目化處理后形成的知識信息數據庫，其主要應用于城市地質決策分析。

1.4? 平臺功能設計

1.4.1? 城市地質數據工具集和管理系統

城市地質數據工具集及數據管理系統（圖4）為專業技術人員和運維人員設計，構建于C/S架構，旨在實現數據處理及管理任務。該工具集具備城市地質三維建模、數據建庫、分析評價及共享發布等功能。城市地質數據管理系統則負責對城市地質數據及資料成果進行動態管理。

1.4.2? 城市地質政務服務系統

城市地質政務服務系統（圖5）旨在滿足政府部門領導決策和業務管理的需求，具備城市地質數據成果的展示、查詢、統計和分析功能。該系統基于B/S架構設計，與國土空間基礎信息平臺實現數據共享和應用互聯，并擁有地質一張圖、地質資料中心、地質大數據屏展、輔助決策分析、資源與環境專題等應用功能。

1.4.3? 城市地質社會服務系統

城市地質社會服務系統（圖6）為廣大公眾提供地質成果及科普知識的查詢與了解途徑，其基于B/S架構設計，并與智慧城市等城市綜合服務平臺實現集成應用。該系統具備以下應用功能：門戶首頁、電子地圖、地質資料、服務中心、科普知識、新聞動態、個人中心、地質旅游、調查問卷以及移動端應用。

2? 城市地質信息平臺關鍵技術應用

2.1? 物聯網技術

依托移動互聯網絡，整合接入地下水、地質災害、采煤沉陷、城市沉降、地熱礦泉水資源等地質資源環境監測點位，結合自動化監測、長測、統測等監測手段，優化完善覆蓋全市域的地質環境監測網絡，實現對區域地質資源環境的動態感知［13］，為城市地質環境的動態預警和分析研判，以及地質災害應急、資源開發利用監管、生態環境修復治理等提供數據支撐。

2.2? 大數據技術

地質信息存在多樣性、多尺度、多維性、異構性和海量性等特點［14］，基于大數據技術方法，圍繞國土空間規劃、礦產資源開發利用、城市用地要素保障、資源與環境監管等業務需要，建立面向業務應用的大數據分析模型，并將基礎地理、規劃分區、用地現狀、礦產資源、地質條件、環境問題等多要素信息，與法律法規、標準規范等知識信息結合，為政府部門業務應用，提供一鍵式地質大數據分析服務，實現位置信息、要素信息、知識信息的深度挖掘與應用，助力政府部門業務管理提質增效。

2.3? 三維仿真與數字孿生技術

利用三維仿真技術［15］，構建地質框架模型、礦山地質模型、地下空間三維模型、鉆孔三維模型、水文地質模型、采空區模型等多類型地質分層仿真表達，直觀展示地下地質分層構成［16］。結合地上和地表立體模型，融合構建形成城市數字孿生空間（表2），為城市規劃、建設、管理與運行發展構筑起一張真實、立體、動態的數字空間底板。

3? 城市地質信息平臺應用實踐

濟寧城市地質信息管理與服務平臺是城市地質信息平臺架構設計的具體實踐。該項目秉持“實用、管用、好用”的建設原則，充分利用物聯網、大數據、數字孿生等先進信息技術。在MapGIS10.5基礎平臺提供的IGServer、GMServer支持下，以及城市地質數據建庫、三維建模、二三維分析評價等產品應用下，整合地質資料構建起多源異構、標準統一、安全共享的城市地質大數據資源庫（一庫）。

在此基礎上，搭建城市地質信息綜合管理與服務平臺系統（一平臺），并建設包括資源開發一鍵分析、工程選址地質體檢、地質環境監測預警、災害應急三維指揮、地勘項目查詢分析、礦產資源壓覆分析、露天礦山修復監管等七項城市地質特色應用（N應用）。該平臺面向地質專業人員、政府部門以及社會大眾（三服務），提供城市地質調查成果數據與應用服務，為政府在城市發展規劃、統籌規劃、優化布局、打造現代化高品質都市等方面提供輔助決策支撐［17］。

同時，平臺還設有科普宣傳窗口，旨在讓“地質資源保障與地質環境安全”的理念逐步深入人心，提高社會大眾對地質知識的認識和理解。

3.1? 資源開發一鍵分析

針對地下水、地熱、礦泉水等地質資源的開發利用需求，通過空間位置疊加分析、知識圖譜識別分析以及地質條件分類建議等方法，構建了地質資源開發利用分析模型。該模型能夠一鍵式分析目標區域地質資源的賦存狀況、開發利用現狀與規劃情況，同時提供開發利用實施建議，為提高資源開發效率和城市發展規劃提供了地質勘查方向及技術支持。

3.2? 工程選址地質體檢

平臺著重于滿足城市規劃、建設和運行管理的需求，提供地質健康狀況評估服務（簡稱地質體檢服務）（圖7），給出較為詳盡的地質風險評價分析。用戶可導出地質分析簡報，查看特定地塊的地下三維模型，直觀地展示地下地層結構和巖土體物理力學性質等信息。圖7? 地質體檢服務模型圖

3.3? 地質環境監測預警

深入整合地下水、地質災害、采煤塌陷、地質資源等監測點，系統分析監測數據變化，為災害防治和國土空間生態修復提供數據和應用支持。通過地圖，形象展示各類地質環境監測點分布、基本信息、監測數據變化曲線、等值線分區圖等信息。

3.4? 災害應急三維指揮

通過集成地質災害防治規劃、隱患點、防災明白卡、避險明白卡等相關信息，以及應急資源和預案，實現地質災害防治的精準管理和應急響應。在日常管理中，利用這些信息進行帶圖管理，并開展應急演練，以提高應對能力。在應對突發地質災害時，能夠迅速啟動三維指揮系統，確保高效、準確地應對災害［18］。

3.5? 地勘項目查詢分析

通過對地質資料實施數字化錄入、整理，設定統一標識，并進行集中分類，從而構建地質資料庫［19］。在項目可行性研究階段，通過導入或繪制特定區域，對地質檔案資料進行大數據分析，直觀展示該區域內已實施的地質勘查項目和鉆孔資料的種類、分布以及研究程度等相關信息。

3.6? 礦產資源壓覆分析

基于四輪礦產規劃、礦產資源儲量報告、礦業權設置等成果資料，能夠自動地分析目標區域及其周邊的礦產壓覆狀況。并結合礦產資源三維地質模型，直觀生動地展示資源稟賦分布，為城市建設和資源的合理開發利用、優化配置，構建了溝通的紐帶。

3.7? 露天礦山修復監管

針對露天礦山生態修復治理監管的需求［20］，將露天礦山在治理前、治理后以及維護期內的實景三維模型數據進行了整合。通過分屏瀏覽功能，實現多期實景三維的對比，直觀地展示礦山開采與修復的變化情況。同時，計算了兩期動土量信息，為自然資源主管部門進行礦山開采和生態修復監管提供數據與應用支持。

4? 結語

城市地質信息平臺是對以往地質成果的一次較為綜合、全面的信息集成、深入研究與共享應用，通過構建“一庫、一平臺、三服務、N應用”總體架構和建設城市特色場景化應用，能夠有力支撐城市資源、空間、環境、生態的可持續發展，對其他地市開展同類平臺建設具有借鑒參考意義。

針對新發展階段城市地質信息平臺建設提出以下幾點建議：

（1）標準先行，指導并規范實踐。充分結合城市地質特點和發展需求，建立適合的城市地質調查、數據建庫、共享服務標準。

（2）明確定位，深化共享與融合。應與實景三維、自然資源三維立體數據庫、國土空間基礎信息平臺等建設成果做好銜接，加深共享與融合。

（3）需求導向，場景化應用服務。隨著數字政府、智慧城市等城市提升工程的持續推進，面向業務化、場景化的應用，將是城市地質信息平臺建設的重點和導向。

（4）創新引領，增強數據價值鏈。數據要素的價值一方面是數據本身特性和內容決定了其直接價值，另一方面需要運用新技術延伸和挖掘數據的深層次價值。

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Exploration and Practice of Urban Geological Information Platform Construction——Setting Ji'ning City as an Example

YANG Kunpeng1，2，3， HU Bo1

（1.Lunan Geo-engineering Exploration Institute （No.2 Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources），? Shandong Yanzhou 272100， China; 2.Technical Innovation Center for Comprehensive Management of Coal Mining Subsidence Areas of the Ministry of Natural Resources，? Shandong Yanzhou 272100， China; 3.Shandong Provincial Big Data Industry Innovation Center， Shandong Yanzhou 272100， China）

Abstract： The construction of urban geological information platform is an important means to promote the service of urban geological survey results in urban planning， construction and development. Many cities in China have successfully constructed or are actively promoting the construction of urban geological information platforms， achieving the coordinated management， application， and sharing services of urban geological surveys and research results， providing strong support for urban planning， construction， and management. However， there are also common problems， such as emphasizing display over application， lacking integration with other platforms， insufficient exploration of new technology applications， and inadequate management mechanisms. The construction of Ji'ning Urban Geological Information Management and Service Platform follows the architecture design of "one database， one platform， three services， and N applications". It has launched characteristic applications， such as "one click analysis of resource utilization， geological examination of land use selection， and threedimensional command of disaster emergency"， providing convenient geological data application services for government departments， the public， and professional technical personnel.

Key words：Urban geology; information platform; big data; assistant decision; geological inspect;Shandong Ji'ning