淺談城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設的必要性

翟代廷

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展與城鎮(zhèn)化建設進程的快速推進，信息化成為了時代發(fā)展的主流。對于地質(zhì)行業(yè)而言，城市地質(zhì)也成為地質(zhì)工作新的陣地。在信息技術盛行的當下，基于三維GIS技術、三維可視化技術、數(shù)據(jù)庫構建的城市信息平臺已經(jīng)成為當前許多國家地質(zhì)工作的熱點，也是發(fā)展趨勢。本文將對城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設要點進行探討。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；城市地質(zhì)；數(shù)據(jù)處理

1 城市地質(zhì)信息系統(tǒng)功能

城市地質(zhì)信息系統(tǒng)作為“數(shù)字地球”概念中要的組成部分，可動態(tài)、定量，高精度地管理城市地質(zhì)、地質(zhì)資源、地質(zhì)環(huán)境，可準確、客觀地提供城市底層信息，及時、直觀為城市規(guī)劃、建設和經(jīng)濟社會發(fā)展決策提供科學依據(jù)，從而科學合理利用地質(zhì)環(huán)境資源?？紤]到系統(tǒng)必須具備易用性與穩(wěn)定性，所以需構建一個集成化的數(shù)字工作環(huán)境實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與共享以滿足實際應用的需求。就系統(tǒng)功能而言，簡而言之，需要包括如下三個方面：

（1）由于城市地質(zhì)數(shù)據(jù)來源廣泛、類別眾多、數(shù)量龐大、主題鮮明、時空多維，需對這些數(shù)據(jù)進行科學有效的管理；

（2）系統(tǒng)需對城市地質(zhì)及相關數(shù)據(jù)進行專業(yè)分類，建立相關適用的模型?；诖?，可對數(shù)據(jù)進行相關查詢、可視化處理及專業(yè)分析；

（3）系統(tǒng)需面向政府及公眾提供相關數(shù)據(jù)信息和對應增值服務，為政府城市規(guī)劃、基礎設施建設、環(huán)保決策制定提供必要的數(shù)據(jù)支持。

2 城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設要點

2.1城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設

信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫作為城市地質(zhì)信息系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)建設的基石?；跀?shù)據(jù)源，可構建數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫部署作為構建數(shù)據(jù)庫的重要部分，主要包括確定數(shù)據(jù)庫建庫標準和規(guī)范，統(tǒng)一技術標準、建立基礎地理信息圖庫、城市地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫建設、開發(fā)城市地質(zhì)基礎信息的管理平臺。數(shù)據(jù)庫的構建必須依照《城市地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)建設指南》。按照數(shù)據(jù)特點，可分為：點、線和面狀數(shù)據(jù)；層狀點數(shù)據(jù)、鉆孔樣品實驗數(shù)據(jù)、化探數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)?；诖?，將其數(shù)據(jù)抽象為簡單數(shù)據(jù)模型、鉆孔數(shù)據(jù)模型、四維地質(zhì)數(shù)據(jù)模型、地球化學數(shù)據(jù)模型、地質(zhì)數(shù)據(jù)模型，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)模型。

系統(tǒng)所管理的城市地質(zhì)空間數(shù)據(jù)包括城市基礎地理信息、城市地質(zhì)專題信息及輔助信息三大類。其中城市基礎地理信息包括各種平面和高程測量控制點、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名以及某些屬性信息等，用于表示城市的基本面貌，并作為各種專題信息的空間定位的載體；城市地質(zhì)專題信息則包括有基礎地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地球化學、地質(zhì)災害、海岸帶、地熱地質(zhì)、應急水源地等各種專業(yè)性的城市地質(zhì)基礎信息，用于表示城市地質(zhì)某一專題領域地質(zhì)地理要素的空間分布及其規(guī)律；輔助信息則是指為便于對數(shù)據(jù)進行分析應用而生成的描述性信息，是對基礎信息和專題信息的一種補充，如元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置信息等。

按照數(shù)據(jù)類型不同，在橫向上可以建成：①工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、海岸帶等三維數(shù)據(jù)庫；②基礎地質(zhì)、地質(zhì)災害、生態(tài)化學、礦產(chǎn)資源和地熱資源數(shù)據(jù)庫。按照使用方式和作用不同，在縱向上可將這些數(shù)據(jù)劃分為不同的層，即原始資料數(shù)據(jù)層、基礎數(shù)據(jù)層、模型數(shù)據(jù)層、成果資料數(shù)據(jù)層，其抽象層次依次由低到高。一般情況下上層數(shù)據(jù)基于下層數(shù)據(jù)構建，在每一個數(shù)據(jù)層上即水平方向上，則參照專業(yè)分類和數(shù)據(jù)類型將本層數(shù)據(jù)進行分類。

2.2城市三維地質(zhì)建模及可視化功能

采用基于八叉樹和四面體的混合數(shù)據(jù)模型作為描述真三維地質(zhì)體的基本數(shù)據(jù)模型，既可滿足復雜地質(zhì)體真三維建模，又可減少數(shù)據(jù)量把以點、線為基本形式的散布式的、局部的勘探資料解釋結(jié)果在三維空間中綜合起來，重新恢復地下地質(zhì)界面和地質(zhì)體的空間形態(tài)和組合關系，進而重建三維地質(zhì)構造形態(tài)模型，將三維地質(zhì)模型用三維圖形圖像生動逼真地表現(xiàn)出來，實現(xiàn)對模型的旋轉(zhuǎn)、平移、放大、縮小等可視化操作及實時漫游；綜合應用體視化技術和傳統(tǒng)的可視化技術基于地質(zhì)體三維實體模型繪制各種等值線、等值面；基于地質(zhì)體三維實體模型進行任意剖切、基坑開挖、虛擬鉆探等可視化模擬功能；提供包括體積、面積、距離計算等的三維量算功能。

2.3地質(zhì)災害監(jiān)測預警系統(tǒng)建設

2.3.1確定輸入神經(jīng)元

地質(zhì)災害的發(fā)生時屬于隨機事件，地質(zhì)災害監(jiān)測的內(nèi)容降雨量、地下水位、土壤含水率、地形變都是導致地質(zhì)災害發(fā)生的最大因素。

2.3.2學習樣本集

在地質(zhì)災害預警模型用到最常用的算法中，最基本的步驟就是首先得確定利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法訓練時的學習樣本集。我們在設計和實現(xiàn)地質(zhì)災害預警模型中，需要進行各種各樣的工作，所以在設計和實現(xiàn)是我們的工作量將會非常龐大，因此在選取地質(zhì)災害的評價指標以及地址災害發(fā)生的歷史情況、現(xiàn)如今的狀況和查閱以及借鑒相關的資料和手冊的基礎上建立的學習樣本集，此次學習樣本集是根據(jù)地質(zhì)災害預測預警評價因子分級標準綜合建立的。

2.3.3輸出層神經(jīng)元數(shù)

在本次完成的地質(zhì)災害預警模型中它的輸出項就是需要進行監(jiān)測的災害點在未來某個時間段是否會發(fā)生災害。

利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，將預測地質(zhì)災害監(jiān)測點拿到的實際樣本影響參數(shù)的實際采集值作為輸入，最終我們根據(jù)完成的模型進行網(wǎng)絡訓練得出結(jié)果進而將得出的輸出值以及我們的所設置的期望輸出的結(jié)果進行比較，這樣就能判斷出該地區(qū)是否會發(fā)生地質(zhì)災害。

結(jié)語

城市地質(zhì)信息系統(tǒng)作為“數(shù)字城市”建設的重要組成部分，在城市規(guī)劃、建設、環(huán)境保護、資源利用等多方面具有重要的社會價值。通過對城市地質(zhì)信息設計目標分析、體系結(jié)構設計、數(shù)據(jù)庫設計和系統(tǒng)功能的研究，對城市地質(zhì)信息系統(tǒng)和“數(shù)字城市”的建設起到一定的借鑒作用。

參考文獻

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