國內(nèi)外城市地質(zhì)調(diào)查現(xiàn)狀及對長沙市相關(guān)工作的啟示

曹暉 楊漢元 葉見玲 何大芳

摘 要? 本文在對國內(nèi)外城市地質(zhì)調(diào)查現(xiàn)狀及北京、雄安、上海三個典型案例分析的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了多要素城市地質(zhì)調(diào)查特征與發(fā)展趨勢，分析了長沙市多要素城市地質(zhì)調(diào)查相關(guān)工作需求，思考了長沙市多要素城市地質(zhì)調(diào)查未來發(fā)展方向，提出了多要素調(diào)查--多要素綜合評價--多要素系統(tǒng)監(jiān)測--城市地質(zhì)大數(shù)據(jù)及服務(wù)“四步走”戰(zhàn)略路線，對今后相關(guān)工作的開展起到一定的啟示作用。

關(guān)鍵詞? 多要素城市地質(zhì); 調(diào)查現(xiàn)狀; 長沙市; 啟示

中圖分類號：P5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：B

Abstract： Based on the analysis of the domestic and abroad urban geological survey， three typical cases of Beijing， Xiong'an and Shanghai are researched， this paper summarized the characteristics and development trends of multi-element urban geological survey and the work demand ofin Changsha. We proposed a strategy of "four-step" as multi-factor survey--multi-factor comprehensive evaluation--multi-factor system monitoring--the urban geological big data and service， it has certain enlightenment to the development of related work in the future.

Keywords： multi-factor urban geological survey; current situation; Changsha; recommendation

0? 前言

為響應(yīng)十九大提出的“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新型城鎮(zhèn)化發(fā)展要求，2017年中國地質(zhì)調(diào)查局提出了以“空間、資源、環(huán)境、災害”等多要素為調(diào)查內(nèi)容，以服務(wù)規(guī)劃、建設(shè)、運行、管理全過程的新型城市“多要素”調(diào)查理念[1]。長沙市近年來人口逐年增加，城市建設(shè)迅猛，隨之而來需解決的城市地質(zhì)問題越來越多。開展長沙市多要素城市地質(zhì)調(diào)查，匯總集成長沙市地質(zhì)調(diào)查、評價和監(jiān)測預警資料，將地質(zhì)工作與信息化相融合，建設(shè)長沙地質(zhì)信息服務(wù)與決策支持系統(tǒng)，對提高解決城市重大資源環(huán)境問題的能力，提升城市綜合競爭力等方面具有重要推動作用。

1? 國內(nèi)外城市地質(zhì)調(diào)查研究現(xiàn)狀

1.1國外城市地質(zhì)調(diào)查研究現(xiàn)狀

城市地質(zhì)活動最早開始于19世紀末，德國開展了特殊地質(zhì)填圖，形成了為城市規(guī)劃服務(wù)的土壤圖集[2];二戰(zhàn)后經(jīng)濟迅速復蘇，歐洲、北美等國家城市地質(zhì)活動顯著增加，多以大比例尺城市地質(zhì)填圖為主;20世紀60-70年代，美國、歐洲各國分別開展了城市地質(zhì)數(shù)據(jù)、城市地質(zhì)信息定量描述和預測人類活動對城市發(fā)展的影響方面相關(guān)研究，逐漸發(fā)展創(chuàng)立了城市地質(zhì)學科[3]。20世紀80年代，城市地質(zhì)迅速受到社會普遍關(guān)注，工作典型特征為電子自動化技術(shù)在填圖中的應(yīng)用。與此同時，發(fā)展中國家特別是亞太地區(qū)紛紛啟動城市地質(zhì)相關(guān)研究工作。20世紀90年代開始，城市地質(zhì)工作進入新的發(fā)展時期，以促進城市社會、經(jīng)濟、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)目標進一步明確，工作方法也有所創(chuàng)新。典型的有英國地質(zhì)調(diào)查局開啟的“倫敦計算機化地下與地表項目”，德國將城市地質(zhì)工作重點轉(zhuǎn)向環(huán)境調(diào)查研究，建立了地學與行政管理綜合數(shù)據(jù)庫，支持政府決策[4]。21世紀開始，“動態(tài)化、超前化”是發(fā)達國家城市地質(zhì)工作新的特點。以整體觀研究城市地質(zhì)問題的工作得以深化，以適當指標體系定量表征城市地質(zhì)質(zhì)量，并將其納入城市環(huán)境總體管理的軌道。

1.2 國內(nèi)城市地質(zhì)調(diào)查研究現(xiàn)狀

中國城市地質(zhì)工作始于20世紀50年代，先后經(jīng)歷了單要素調(diào)查階段、水工環(huán)調(diào)查階段、綜合性多要素城市地質(zhì)調(diào)查階段三個主要階段。20世紀六七十年代開始，為解決制約城市發(fā)展的水資源問題，全國開展了水文地質(zhì)普查;20世紀80年代，以城市為中心的水工環(huán)綜合調(diào)查全面展開，城市地質(zhì)工作得到了快速發(fā)展，完成了14個沿海重點城市水工環(huán)地質(zhì)綜合勘查，60多個城市供水水文地質(zhì)勘查[5-6];21世紀以來，多學科、多門類聯(lián)合，用以服務(wù)規(guī)劃、建設(shè)和運行、管理全過程的新一輪城市地質(zhì)調(diào)查拉開序幕。2003年以來中國地質(zhì)調(diào)查局分兩批啟動了北京、上海、杭州、天津、廣州、南京六個城市三維地質(zhì)調(diào)查試點工作[7]。目前武漢、鄭州、成都、廣州等多個城市開展實施多要素城市地質(zhì)調(diào)查工作。前期示范工作在調(diào)查內(nèi)容、工作方法、信息系統(tǒng)建設(shè)等方面積累了較豐富的經(jīng)驗。

1.2.1 北京

北京地質(zhì)工作開展比較早，北京西山為現(xiàn)代地質(zhì)工作的“搖籃”。20世紀以來，針對北京市重大地質(zhì)問題，按照城市地質(zhì)學的創(chuàng)新理論，實施了以地質(zhì)資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警為主的理念發(fā)展型城市地質(zhì)工作模式，開展了以下三類工作[8-9]。

1）調(diào)查類：為城市規(guī)劃建設(shè)服務(wù)，開展了大比例尺立體地質(zhì)填圖和多參數(shù)、多目標地質(zhì)調(diào)查評價，包括戰(zhàn)略性資源調(diào)查評價、地質(zhì)條件對城市發(fā)展的制約性調(diào)查、城市發(fā)展對地質(zhì)生態(tài)環(huán)境影響評價。

2）監(jiān)測類：為開展周期性調(diào)查而實施的監(jiān)測型地質(zhì)工作，主要通過建立城市地質(zhì)安全監(jiān)測預警系統(tǒng)來實現(xiàn)。已建成有“北京市地面沉降監(jiān)測預警預報系統(tǒng)”、“北京市平原區(qū)地下水環(huán)境監(jiān)測預警預報系統(tǒng)”、“北京市地溫場監(jiān)測預警預報系統(tǒng)”等。

3）信息服務(wù)類：建立城市地質(zhì)安全信息系統(tǒng)，為城市發(fā)展建設(shè)提供地質(zhì)信息。開發(fā)了“北京城市地質(zhì)網(wǎng)絡(luò)管理與服務(wù)平臺”，建立了北京基巖地層、新生界地層、工程建設(shè)層以及奧運場區(qū)等多個三維地質(zhì)模型。

1.2.2 雄安

雄安新區(qū)是我國多要素城市地質(zhì)調(diào)查首個示范區(qū)。該示范區(qū)是地質(zhì)工作在城市規(guī)劃建設(shè)前，直接參與城市規(guī)劃、建設(shè)及后續(xù)運營管理的一次系統(tǒng)性的、全面嘗試，是城市建設(shè)地質(zhì)工作先行的標桿[10]。

1）開展城市地下空間資源調(diào)查，構(gòu)建了“透明雄安”。針對不同地下空間、資源利用目標層位，調(diào)查地下0～10000m范圍內(nèi)土壤層、工程建設(shè)層、主要含水層、地熱儲層、深部地下層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)參數(shù)，建立不同空間尺度三維地質(zhì)模型。

2）開展地熱地質(zhì)綜合調(diào)查與運用，打造了地熱資源利用典范。開展了雄安新區(qū)地熱清潔能源調(diào)查評價，查明了淺層地溫能和中深部基巖熱儲地質(zhì)條件，建立了地熱資源高效利用示范基地，探索建立了公益與商業(yè)開發(fā)相銜接、礦權(quán)管理政策支持的中國特色地熱資源勘查開發(fā)模式。

3）為雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)運行管理提供了全過程地質(zhì)解決方案。根據(jù)雄安新區(qū)總體規(guī)劃、詳細規(guī)劃、重大工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等不同階段的需求，設(shè)計了相應(yīng)的地質(zhì)成果服務(wù)產(chǎn)品，建立了城市地質(zhì)成果服務(wù)城市管理的制度和機制。

1.2.3上海

上海城市地質(zhì)調(diào)查開創(chuàng)了城市地質(zhì)成果服務(wù)國土資源規(guī)劃、重大工程安全運營和地質(zhì)災害防治的技術(shù)路徑，構(gòu)建了地質(zhì)工作服務(wù)城市規(guī)劃管理的常態(tài)機制，實現(xiàn)了地質(zhì)調(diào)查成果服務(wù)融入政府管理主流程[11]。

地下空間調(diào)查與利用研究。圍繞上海地下空間開發(fā)利用面臨的一系列重大關(guān)鍵科技問題，開展了地下空間利用基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查研究、開發(fā)利用規(guī)劃、建設(shè)風險評估、安全運營監(jiān)測等方面研究，實現(xiàn)了全市100m以淺地質(zhì)結(jié)構(gòu)透明化顯示。

2）土地質(zhì)量調(diào)查與監(jiān)測。獲得了全市及各區(qū)土壤重金屬元素和養(yǎng)分元素等指標的分布規(guī)律、以及土地質(zhì)量的時空變化特征，為土地利用規(guī)劃編制、耕地保護等工作的實施提供了技術(shù)支撐，實現(xiàn)了工業(yè)用地和經(jīng)營性用地建檔立冊，全覆蓋、全過程的全生命周期管理。

3）地面沉降監(jiān)測與防治機制。上海市人大常委會通過的《上海市地面沉降管理條例》為地面沉降防治工作確立了法律保障，創(chuàng)新建立了市水務(wù)局、市規(guī)劃和國土資源管理局、市交通委員會、市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會“兩局兩委”部門聯(lián)動的地面沉降防治管理模式。

4）地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化和產(chǎn)業(yè)化。實施了《上海市地質(zhì)資料管理辦法》，實現(xiàn)了建設(shè)工程項目地質(zhì)資料匯交全覆蓋。搭建了上海市專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺“上海地質(zhì)信息共享服務(wù)平臺”，面向政府部門、專業(yè)機構(gòu)和社會公眾的需求，提供了分類、分級地質(zhì)信息服務(wù)。

2? 多要素城市地質(zhì)調(diào)查特征及發(fā)展趨勢

2.1多要素城市地質(zhì)調(diào)查特征

在新形勢、新機遇下，城市地質(zhì)調(diào)查工作涵蓋“空間、資源、環(huán)境、災害”等多種要素，具有以下幾個方面的特點：（1）基礎(chǔ)性、先行性。由單純地質(zhì)調(diào)查轉(zhuǎn)變?yōu)檎茖W合理規(guī)劃布局決策提供超前服務(wù)，從而減少了盲目性;（2）綜合性。由傳統(tǒng)的、分散的、單一學科轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)觀為統(tǒng)領(lǐng)研究城市地質(zhì)問題，開展多專業(yè)、多領(lǐng)域、多種技術(shù)方法手段的調(diào)查;（3）持續(xù)性。對調(diào)查研究對象的持續(xù)監(jiān)測，將成果及時的傳送回數(shù)據(jù)中心分析;（4）精準性。針對“城市病”問題，提高工作成果精度，解決實際問題;（5）實用性。緊緊圍繞城市規(guī)劃、管理、建設(shè)需求，成果及時提交城市政府轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

2.2 多要素城市地質(zhì)調(diào)查發(fā)展趨勢

近年來多要素城市地質(zhì)調(diào)查工作有了新的發(fā)展趨勢。首先，城市地質(zhì)工作重心將傾向于已有地質(zhì)數(shù)據(jù)的管理、更新與重構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上建立不同尺度城市三維或四維地質(zhì)模型。其次，城市地質(zhì)數(shù)據(jù)與信息將傾向于已有地質(zhì)模型與網(wǎng)絡(luò)軟件相結(jié)合，構(gòu)建數(shù)據(jù)交流平臺及管理系統(tǒng)。最后，城市地質(zhì)調(diào)查工作內(nèi)容和服務(wù)對象不斷擴展，伴隨著城市地質(zhì)數(shù)據(jù)與成果的豐富，采用科學合理的技術(shù)方法與措施，實現(xiàn)成果在政府管理及社會公眾等非專業(yè)領(lǐng)域的有效利用。

3? 長沙市多要素城市地質(zhì)調(diào)查工作相關(guān)啟示

3.1長沙市多要素城市地質(zhì)調(diào)查的工作需求

針對長沙市發(fā)展特色與需求開展多要素調(diào)查，將新型城鎮(zhèn)化綠色發(fā)展和地質(zhì)工作有機結(jié)合，可為實現(xiàn)長沙市集約、智能、綠色、低碳和安全的發(fā)展提供基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。當前長沙市城市地質(zhì)工作的需求主要集中在以下幾個方面：（1）城市規(guī)劃建設(shè)對城市地質(zhì)調(diào)查工作的需求。長沙市目前已開展的城市地質(zhì)調(diào)查精度偏低，城市空間布局，包括淺層地溫能、土地及水等資源的開發(fā)利用、環(huán)境保護、災害監(jiān)測預警、建設(shè)城市地質(zhì)大數(shù)據(jù)共享平臺等方面的高精度地質(zhì)信息還不足，地質(zhì)工作的先行性作用需進一步加強。（2）重大工程建設(shè)對城市地質(zhì)調(diào)查工作的需求。近年來長沙市軌道交通、城區(qū)主干道地下管廊建設(shè)、主干道快速通道建設(shè)項目越來越多，重大工程項目建設(shè)均需詳實的地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)作為技術(shù)支撐。且已有城市地質(zhì)調(diào)查工作多偏重地表，地下空間資源調(diào)查、資源評估相關(guān)工作做得不夠。（3）“智慧長沙”對城市地質(zhì)信息的需求。長沙市尚未構(gòu)建城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)平臺，“智慧長沙”建設(shè)涵蓋了人口、自然資源、空間地理、宏觀經(jīng)濟等龐大的數(shù)據(jù)體系，迫切需要將“長沙市城市地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”納入其中，實現(xiàn)長沙市城市地質(zhì)數(shù)據(jù)資料收集、管理、分析、共享服務(wù)等功能，促進城市科學化、精細化、合理可持續(xù)發(fā)展。

3.2長沙市多要素城市地質(zhì)調(diào)查工作構(gòu)想

目前，長沙市并未開展綜合性多要素城市地質(zhì)調(diào)查工作，鑒于國內(nèi)外城市地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)狀，國內(nèi)北京、上海、雄安重要城市地質(zhì)調(diào)查典型案例分析，在2017年頒布實施的《中國城市地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（DZ╱T 0306-2017 ）》基礎(chǔ)之上，長沙市開展多要素城市地質(zhì)調(diào)查工作可以分為以下四個步驟：首先開展“空間、資源、環(huán)境、災害”多要素調(diào)查;其次，對資源、環(huán)境、關(guān)鍵要素進行多要素綜合評價;接下來，建立一套涵蓋地應(yīng)力場、地溫場、地面沉降、地下水流場等的多要素監(jiān)測系統(tǒng)，最后，對集成的各類地質(zhì)信息建立城市地質(zhì)大數(shù)據(jù)和服務(wù)評價系統(tǒng)（圖1）。

（1）多要素城市地質(zhì)調(diào)查

在長沙市范圍內(nèi)開展多要素城市地質(zhì)收集整理分析，包括城市地質(zhì)背景調(diào)查、城市工程建設(shè)與地下空間開發(fā)調(diào)查、土地和地下水環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)災害調(diào)查、淺層地溫能資源調(diào)查等。立足現(xiàn)有資料基礎(chǔ)，合理補充開展野外工作。

（2）多要素綜合評價

對上一階段的調(diào)查結(jié)果進行分析評價，針對長沙市實際情況，重點對地下空間資源、淺層地溫能資源、地下水資源、土壤地球化學環(huán)境、地質(zhì)災害方面進行專項深入評價。為城市資源合理有效利用，實現(xiàn)城市環(huán)境友好、安全、健康可持續(xù)發(fā)展提供相關(guān)意見與建議。

（3）多要素系統(tǒng)監(jiān)測

在傳統(tǒng)的地質(zhì)災害預警的基礎(chǔ)之上，整合前期調(diào)查結(jié)果，綜合地質(zhì)災害、地下水資源、地溫場、土壤地球化學性質(zhì)等方面建立地質(zhì)資源環(huán)境監(jiān)測預警體系，進一步提升對災害、環(huán)境治理的綜合監(jiān)測、預警能力。

（4）城市地質(zhì)大數(shù)據(jù)及服務(wù)

整合多行業(yè)公益性地質(zhì)調(diào)查資料和商業(yè)性工程資料，對前期調(diào)查成果進行資源數(shù)據(jù)分類、整理以及系統(tǒng)化管理，建立城市地質(zhì)信息大數(shù)據(jù)信息服務(wù)和決策支持系統(tǒng)。為城市政府及國土、規(guī)劃、建設(shè)等管理部門相關(guān)決策提供相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)支撐。

4? 結(jié)論

綜上所述，多種要素城市地質(zhì)調(diào)查涵蓋了“空間、資源、環(huán)境、災害”等各方面，具有基礎(chǔ)性、先行性、綜合性、持續(xù)性、精準性、實用性等特征。新形勢下城市地質(zhì)工作重心已轉(zhuǎn)變?yōu)閷σ延械刭|(zhì)數(shù)據(jù)的重構(gòu)、管理與更新，將城市地質(zhì)數(shù)據(jù)與地質(zhì)模型相結(jié)合，構(gòu)建數(shù)據(jù)交流平臺及管理系統(tǒng)，服務(wù)于政府管理及社會公眾等非專業(yè)領(lǐng)域。

長沙城市化建設(shè)快速發(fā)展，要解決發(fā)展過程中面臨的特殊挑戰(zhàn)，需要以地質(zhì)學理論創(chuàng)新和長沙城市地質(zhì)工作實踐為基礎(chǔ)。按照多要素調(diào)查—多要素綜合評價—多要素系統(tǒng)監(jiān)測—城市地質(zhì)大數(shù)據(jù)及服務(wù)“四步走”的思路，扎扎實實開展長沙市城市地質(zhì)調(diào)查和研究工作，消除地質(zhì)安全隱患，走理念與實踐協(xié)調(diào)發(fā)展型路線，為提升長沙市智慧化水平及城市可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)地質(zhì)支撐，是新時代城市地質(zhì)發(fā)展必由之路。

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