關于城市地質產(chǎn)品共享服務的思考

李凱　李瀟　李勇　郭亞杉　于喆　許飛青

關鍵詞：城市地質;地質信息化;地質大數(shù)據(jù);共享服務

隨著城市化步伐的不斷加快，城市可持續(xù)發(fā)展與土地資源、地下空間、地下水資源、能源、地質災害、土壤地質環(huán)境等城市地質問題的沖突愈發(fā)明顯。黨的十八大、十九大強調(diào)大力推進生態(tài)文明建設，將城市地質工作推到了突出的位置，新時代的城市地質工作要為城市規(guī)劃、建設、運行、管理全過程提供安全保障。城市地質研究是基于現(xiàn)代地質學的多學科、多專業(yè)協(xié)作研究（鄭桂森等，2018;王慧軍等，2019）。早期的城市地質成果以報告、圖件等紙質化產(chǎn)品為主，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的蓬勃發(fā)展和國內(nèi)外智慧城市建設的熱潮，地質產(chǎn)品逐步演變?yōu)榭臻g數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、數(shù)字化報告與圖件等具有大數(shù)據(jù)特征的多源異構數(shù)據(jù)產(chǎn)品，賦予了城市地質工作的數(shù)字化活力。基于大數(shù)據(jù)為主導的科學研究第四范式在地學研究中的應用，將在地學發(fā)展中發(fā)揮重要作用（趙鵬大，2019;Gray et al.，2007;何文娜，2013;陳建平等，2015;譚永杰等，2017;吳沖龍等，2019）。城市地質產(chǎn)品共享服務在生態(tài)文明建設中要肩負重大歷史使命，迎來全新發(fā)展機遇。面對城市可持續(xù)發(fā)展所帶來的諸多復雜問題，發(fā)揮地質工作先行先決作用需充分挖掘地質大數(shù)據(jù)的潛力，為各類不同的用戶（需求）提供“智慧”的城市地質成果產(chǎn)品服務（屈紅剛等，2013;王翔等，2015;李瀟等，2019），這無疑對地質產(chǎn)品共享服務提出了全方位的要求。

城市地質產(chǎn)品共享服務作為構建良好地質大數(shù)據(jù)“生態(tài)”的基礎，是以地質信息化技術為支撐，將地質資料（成果）匯聚管理、二次開發(fā)利用，向社會輸出共享產(chǎn)品，并推動地質學發(fā)展的必要手段。通過對地質產(chǎn)品分類，以云平臺作為貨架，分布式數(shù)據(jù)庫作為倉儲，將產(chǎn)品定期置入貨架的方式，為解決傳統(tǒng)地質資料共享服務低效率、高成本的問題提供了解決途徑（王文等，2006;姜作勤等，2007;顏世強等，2015;張明超等，2016;臧小鵬等，2018;趙林林等，2019;任曉霞等，2019;張會瓊等，2021）。但是，地質資料成果利用程度低、用戶目標人群不清晰的問題仍然存在。因此，本文在系統(tǒng)總結和分析了城市地質產(chǎn)品發(fā)展與城市地質產(chǎn)品共享服務的關系的基礎上，探討了城市地質產(chǎn)品共享服務發(fā)展的幾點關鍵要素，結合北京市城市地質產(chǎn)品共享服務的實踐，指出基于北京政務云的城市地質產(chǎn)品共享服務發(fā)展方向，以期更好地為新形勢下城市發(fā)展提供服務，為數(shù)字經(jīng)濟城市建設提供數(shù)據(jù)基底。

1城市地質產(chǎn)品共享服務的基本構成

1.1城市地質產(chǎn)品

產(chǎn)品是指人們在實現(xiàn)需求的過程中，與實現(xiàn)需求相關的全部感知事物及意象的集合（閔昱，2018）。城市地質產(chǎn)品是將長期的地質工作形成的大量成果資料按需求匯集、梳理、挖掘，轉化成滿足需求、可供使用的產(chǎn)品。具體地講，是在城市地質工作中通過各種專業(yè)手段或技術方法（調(diào)查、監(jiān)測、實驗、測試、分析、計算、評價、整合、集成、綜合研究、設計、加工等）所取得的能滿足用戶某種需求的專著、論文、報告、圖件、數(shù)據(jù)、軟件、設備、標準、技術方法、多媒體等。它可以包括：滿足政府地質災害監(jiān)測預警預報服務的產(chǎn)品、滿足社會公眾的科普產(chǎn)品、滿足專業(yè)人員科學研究需要的可研產(chǎn)品。

3S技術和物聯(lián)網(wǎng)等信息技術在地質業(yè)務領域中的應用，能采集到具有多元性、時空性、相關性、隨機性、模糊性和非線性等特征的地質大數(shù)據(jù)（何文娜，2013;黃少芳等，2016），為地質產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)基礎，使得地質產(chǎn)品覆蓋范圍更廣、數(shù)據(jù)量更龐大、應用價值更高。大數(shù)據(jù)、云計算、多源異構數(shù)據(jù)存儲等技術則可對采集及積累的海量異構地質數(shù)據(jù)實現(xiàn)快速、高效的整合、集成、存儲和處理（韓征等，2017;付博等，2020），為地質產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了技術支撐。面向政府相關部門的地質資源環(huán)境監(jiān)測預警類產(chǎn)品，是以地面沉降、突發(fā)地質災害、城市隱伏活動斷裂、地下水資源等為主要監(jiān)測對象，通過埋設GPS、雨量計、位移計、含水率儀等物聯(lián)傳感設備，對各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集，包括不同格式的矢量和柵格圖件以及視頻數(shù)據(jù)等，然后經(jīng)過移動通信、衛(wèi)星網(wǎng)絡或光纖傳輸，通過統(tǒng)一接口接入信息平臺并分析處理，經(jīng)過專業(yè)加工和知識發(fā)現(xiàn)，最后輸出為監(jiān)測預警產(chǎn)品。

地質信息化建設經(jīng)過近20年的飛速發(fā)展，形成的數(shù)據(jù)庫已涵蓋基礎地質調(diào)查、礦產(chǎn)地質勘查、地質災害調(diào)查、地熱資源勘查、地下水資源與環(huán)境調(diào)查、工程地質勘察等領域，可面向不同需求的對象建立基礎地質產(chǎn)品庫、動態(tài)監(jiān)測產(chǎn)品庫、監(jiān)測預警產(chǎn)品庫、地學科普產(chǎn)品庫等，為城市的集約、智能、綠色、低碳發(fā)展提供更為有效便捷的支撐服務。

1.2地學共享服務

國內(nèi)外都高度重視地學領域信息共享與服務，將高性能計算、新一代通信技術、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術運用到信息資源建設和共享服務平臺搭建中，激發(fā)地質產(chǎn)品共享服務的巨大潛力，使得原本笨拙的地質報告和成果共享變得簡單快捷便利高效，能有效地為政府、專業(yè)人員以及社會公眾提供獲取信息的途徑。全球地質調(diào)查組織基于GeoSciML構建了分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)OneGeology，超過100個國家的學者使用其作為數(shù)據(jù)獲取和共享的平臺（Stepien et al.，2013）;英國地質調(diào)查局與ESRI合作，基于ArcGIS技術推出了開放式地學信息服務OpenGeoscience;中國地質調(diào)查局的“地質云”采用Hadoop、HDFS、HBase等技術，將下屬各單位作為分布式節(jié)點，各分節(jié)點間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。2008年，中本聰（Nakamoto，2009）提出區(qū)塊鏈，其特點是去中心化、開放性、不可篡改、可追溯、匿名，作為一種去中心化的數(shù)據(jù)庫技術，廣泛應用于金融、醫(yī)療、保險等行業(yè)。傳統(tǒng)的地質行業(yè)主要是中心化管理，地質產(chǎn)品共享服務將地學信息整合成為一個超大型共享數(shù)據(jù)庫，深時數(shù)字地球（Deep-time Digital Earth，DDE）的開啟標志著地學應用新時代的誕生，各國、各界乃至個人構成地質區(qū)塊鏈，實現(xiàn)高效可信流通、共享和交換的目標（周永章等，2020;姚昕等，2019）?？梢哉f依托于信息化工作的發(fā)展，城市地質產(chǎn)品的共享服務水平得到了質的提升，有效的信息共享放大數(shù)據(jù)的價值，更好地實現(xiàn)各專業(yè)、各行業(yè)的信息資源整合利用，從而發(fā)揮“智慧服務”的作用。

2城市地質產(chǎn)品共享服務的關鍵要素

以產(chǎn)品用戶為導向、以產(chǎn)品服務者為紐帶、以產(chǎn)品服務內(nèi)容為基礎、以產(chǎn)品服務策略為保障，對產(chǎn)品服務活動的組成要素及這些要素之間的相互關系的描述，就可以構成一種模式（陳建龍，2003）。在城市地質產(chǎn)品共享服務過程中，以產(chǎn)品用戶的需求為導向，通過知識發(fā)現(xiàn)過程將現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源轉化為可用產(chǎn)品，完成產(chǎn)品發(fā)布、共享服務的同時，使城市地質產(chǎn)品生產(chǎn)者與使用者互為輸入，同時，在服務中，知識再發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，構成“數(shù)據(jù)-服務-數(shù)據(jù)”鏈的閉環(huán)。綜合運用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算等信息技術，建設地質產(chǎn)品共享服務系統(tǒng)，建立以數(shù)字化、網(wǎng)絡化為主要特征的地質產(chǎn)品共享服務，形成以“服務養(yǎng)服務”的北京市城市地質產(chǎn)品共享服務模式。總體來說，關鍵要素有以下4個方面。

2.1精準的產(chǎn)品需求定位

地質產(chǎn)品共享服務模式是需求驅動的產(chǎn)品服務模式。精準解讀新時代城市建設發(fā)展對地質工作的需求，聚焦城市規(guī)劃、建設、運行、管理的重大問題，以科技創(chuàng)新為引領，挖掘“空間、資源、環(huán)境、災害”多方面需求，建立開放共享、動態(tài)更新、一站式、交互式的地質產(chǎn)品服務。中國是地質災害頻發(fā)的國家，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術為支撐，從海量地質災害數(shù)據(jù)中充分挖掘數(shù)據(jù)的潛在信息價值。大量科學有效的防災減災產(chǎn)品服務應運而生，有效預警地質災害發(fā)生，進一步推進地質災害防治領域地質產(chǎn)品服務的研究與應用。產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應用需求驅動地質產(chǎn)品共享服務發(fā)展，供需精準的地質產(chǎn)品支撐服務，能夠讓政府管理者在決策、管理和政策制定時，指導科學決策和管理;讓公眾在社會生活中，能夠更便利的獲取地質科學普及產(chǎn)品服務，提高地質認識和災害防范意識，了解規(guī)避地質災害風險的基本知識。

2.2開放的共享理念與機制

共享使陳舊的封閉思想轉變，地質成果只有變?yōu)榈刭|產(chǎn)品，并共享出去得到使用，才能真正地發(fā)揮其價值。地質產(chǎn)品共享服務是聚焦國家戰(zhàn)略目標和社會發(fā)展需要，深度挖掘產(chǎn)品服務需求，加強地質資料服務政策、標準、體制、機制研究，鼓勵企業(yè)、個人和其他社會組織共同開展地質資料產(chǎn)品開發(fā)與服務。同時，需要提供一個開放共享的環(huán)境，促進不同行業(yè)人員之間的交流互動，由“單一需求”到“萬眾需求”，由“要我服務”向“我要服務”轉變，形成全社會共同參與，既分工合作，又遵循市場調(diào)節(jié)的服務新格局，為新型地質信息化產(chǎn)品服務的建立提供需求支撐（譚永杰，2016）。

現(xiàn)階段，城市地質產(chǎn)品共享服務模式是在依法加強安全保障和隱私保護的前提下，根據(jù)地質產(chǎn)品的敏感性分類，為用戶提供普遍共享和授權共享兩種方式的地質產(chǎn)品，并提供查詢、下載、調(diào)用等服務;向政府部門、企業(yè)、科研機構提供數(shù)據(jù)交易、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)分析及能力調(diào)用等數(shù)據(jù)開發(fā)支撐服務，開展專題服務、知識發(fā)現(xiàn)和學科服務，滿足不同科技人員的需求，在提供共享服務和滿足需求的過程中，逐步完善地質產(chǎn)品共享庫，形成良性循環(huán)（圖1），逐步提高共享服務水平。

2.3統(tǒng)一的標準化體系

信息化給地質產(chǎn)品的發(fā)展帶來了機遇，也帶來了挑戰(zhàn)。一方面，地質信息化建設使地質產(chǎn)品多樣化。另一方面，不同單位和不同時間開發(fā)的地質數(shù)據(jù)庫、軟件和平臺通常集成和融合使用，導致了地質產(chǎn)品服務的疑難雜癥。中國地調(diào)局先后發(fā)布了地質大數(shù)據(jù)平臺“地質云1.0”和“地質云2.0”，構建了12類數(shù)據(jù)庫及八大類地質信息產(chǎn)品體系（王少勇等，2018）;北京市地質礦產(chǎn)勘查院正在建設的北京地質安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，包括突發(fā)地質災害、地下水、土地質量生態(tài)地球化學、礦山地質環(huán)境、地面沉降、重大線性工程地質安全、淺層地熱能利用、地熱資源、平原區(qū)活動斷裂、地下空間、地裂縫等11個監(jiān)測信息系統(tǒng)和相應地質產(chǎn)品庫。但是，不難發(fā)現(xiàn)，不同部門提供的地質產(chǎn)品服務仍存在數(shù)據(jù)標準不一致，融合使用較為困難。因此，地質信息化標準體系建設在智慧地質產(chǎn)品共享服務中起著重要的作用。全國信息技術標準化技術委員會已擬定《信息技術質量評價指標》和《信息技術通用數(shù)據(jù)導入接口規(guī)范》，圍繞這兩項國家標準大綱形成基礎標準、信息交換標準、存儲管理標準、信息接口服務標準等技術標準體系。2021年，GB/T 39972-2021《國土空間規(guī)范“一張圖”實施監(jiān)督信息系統(tǒng)技術規(guī)范》正式發(fā)布，標定系統(tǒng)實施4個層次，2大體系，有力支撐國土空間規(guī)劃“一張圖”實施。統(tǒng)一的標準是地質產(chǎn)品共享服務的基礎，地質產(chǎn)品共享服務要做到由檔案式成果向服務型產(chǎn)品轉變，最大限度地符合或滿足政府、專業(yè)人員、社會大眾的需求，需要建立統(tǒng)一標準的開發(fā)方法與流程。

2.4強大的資源整合能力

高效的資源匯聚整合能力為共享服務持續(xù)注入活力，其前提是打破行業(yè)數(shù)據(jù)孤島的壁壘，保證數(shù)據(jù)資源可動態(tài)擴展。信息化時代，數(shù)據(jù)的壁壘問題是城市地質產(chǎn)品共享服務、智慧城市建設中長期存在的問題。數(shù)據(jù)壁壘不僅僅存在各個行業(yè)之間，即使在工作體單位內(nèi)部不同部門之間、不同個人之間也存在著不同程度的壁壘。如何打破壁壘，保障數(shù)據(jù)的動態(tài)擴展性，提升資源整合能力，是共享服務亟待解決的問題。同時，強大的資源整合能力必然要以開放的共享理念、健全的機制及統(tǒng)一的標準化體系為前提。因此，自2015年8月國務院發(fā)布《國務院關于印發(fā)促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知》（國發(fā)〔2015〕50號）起，國家逐步出臺了《政務信息資源共享管理暫行辦法》（國發(fā)〔2016〕51號）、《關于推進公共信息資源開放的若干意見》《國務院關于印發(fā)政府網(wǎng)站發(fā)展指引的通知》（國辦發(fā)〔2017〕47號）、《國家發(fā)展和改革委員會印發(fā)“十三五”國家政務信息化工程建設規(guī)劃的通知》（發(fā)改高技〔2017〕1449號）、《公共信息資源開放試點工作方案》等政策文件，穩(wěn)步推進政府資源共享、公共信息資源共享開放。按照“共建、共用、互聯(lián)、共享”原則，建立統(tǒng)一共享開放平臺和分布式節(jié)點，整合管理各級各類數(shù)據(jù)信息。在萬物互聯(lián)時代，通過構建分布式節(jié)點的共識機制，利用共識算法進行可信環(huán)境下分布式節(jié)點間的資源共享，保障分布式系統(tǒng)的一致性，進而形成強有力的資源整合能力。

3北京城市地質產(chǎn)品共享服務的實踐與探索

3.1立足于地學科普產(chǎn)品的實踐

e地質公共服務系統(tǒng)（張詩檬等，2020），初步為社會公眾提供包括地質公園、地質遺跡、地質旅游應用、地質災害、寶石鑒賞、在線博物館和城市地質等七大類“互聯(lián)網(wǎng)+地質”產(chǎn)品共享服務。e地質應用系統(tǒng)采用便捷、集約、安全穩(wěn)定的云服務，提供按需、快速的地質產(chǎn)品服務，是一次成功的地質產(chǎn)品共享服務實踐。e地質的問世成為地質旅游發(fā)展的又一塊試金石，貼近民生需求的城市地質產(chǎn)品服務取得公眾的青睞，邁出了促進城市地質產(chǎn)品共享服務的至關重要的一步。隨著“大數(shù)據(jù)大平臺”建設，e地質接入北京政務服務平臺——“北京通”的北京地質模塊，地質科普產(chǎn)品共享服務進入北京市資源目錄連，拓寬了共享途徑，從而更好地為社會公眾提供地學科普產(chǎn)品。截至2021年12月，“北京地質”（e地質）系統(tǒng)在北京通APP中已穩(wěn)定運行了18個月，年度總訪問量達到12.62萬人次，月均訪問量為1.05萬次，其中訪問量最大的模塊分別為“地質博物館”和“地質公園”模塊。通過對引流的用戶行為分析，城市地質產(chǎn)品社會化服務輸出方向將逐漸明晰，公眾需求進一步被挖掘，產(chǎn)品輸出品質也能進一步得到提升，通過共享再次作用于用戶行為，形成良性閉環(huán)。

3.2立足于專業(yè)預警產(chǎn)品的應用

北京市突發(fā)地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)部署于北京市政務云上（李瀟等，2021），通過物聯(lián)傳感監(jiān)測設備的布設和新一代移動通信技術的應用，搭建了實時共享服務信息系統(tǒng)，提供監(jiān)測數(shù)據(jù)分析報告、預警圖件實時生成、預警信息生產(chǎn)發(fā)布等應用模塊，在業(yè)務邏輯上基本覆蓋了突發(fā)地質災害調(diào)查、監(jiān)測、分析、預警、應急管理工作的全流程，面向不同用戶按需提供差異化系統(tǒng)應用服務。該系統(tǒng)為市規(guī)劃和自然資源委及市委市政府相關部門提供突發(fā)地質災害監(jiān)測預警專業(yè)產(chǎn)品服務，是地質專業(yè)預警產(chǎn)品實時生產(chǎn)和在線服務的成功實踐。尤其是由北京市規(guī)劃和自然資源委與北京市氣象局聯(lián)合發(fā)布的北京市地質災害氣象風險預警產(chǎn)品，突出了現(xiàn)階段由共享服務帶動多學科交叉、多部門聯(lián)動的城市地質產(chǎn)品應用，可為北京突發(fā)地質災害監(jiān)測預警工作提供可靠技術支撐。2021年北京市山區(qū)降水量達到933 mm（數(shù)據(jù)來源北京市突發(fā)地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)），遠高于2016-2020年多年平均降雨量581.6 mm，為極豐水年，汛期突發(fā)地質災害發(fā)生概率大大增加，北京市突發(fā)地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)為懷柔、延慶、門頭溝、平谷等多個規(guī)劃和自然資源分局實時共享轄區(qū)突發(fā)地質災害隱患點各項指標監(jiān)測數(shù)據(jù)，全年累計接收監(jiān)測數(shù)據(jù)230余萬條，專業(yè)技術人員依托系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為相關部門報送監(jiān)測信息簡報11期。

京津冀交通網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展地質安全監(jiān)測預警系統(tǒng)（張新偉等，2021），成功預警房山區(qū)一處崩塌險情，系統(tǒng)監(jiān)測到崩塌體累計位移持續(xù)增長，觸發(fā)閾值報警，結合現(xiàn)場研判，啟動災害預警，及時向市規(guī)劃和自然資源委及房山分局、市交通委房山公路分局通報監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場情況，采取相應道路管控措施，避免了人員傷亡和財產(chǎn)損失。

除此以外，北京市地質礦產(chǎn)勘查院重點建設的北京市淺層地熱能動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)（北京市地熱研究院，2020）、北京市土壤地質環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)（北京市勘察技術院，2018）、北京市地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)（北京市水文地質工程地質大隊，2020）等城市地質安全信息監(jiān)測網(wǎng)，已實現(xiàn)專業(yè)人員之間的監(jiān)測數(shù)據(jù)共享，促進專業(yè)人員的技術交流和水平提升。例如，北京市突發(fā)地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)向專業(yè)技術人員提供基礎數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如實時雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)、土壤含水率、地表水位、地下水位、孔隙水壓力、GPS及其他地應力參數(shù)等，以供其對于滑坡、崩塌、泥石流等突發(fā)地質災害展開研究，促進北京突發(fā)地質災害監(jiān)測預警水平的提升。由此可見，產(chǎn)品共享配合按需服務，城市地質產(chǎn)品的產(chǎn)出品質和共享服務都將進一步發(fā)展。

4結論與建議

1）城市地質產(chǎn)品共享服務需以信息化為支撐，需求為導向，開放共享機制、統(tǒng)一規(guī)約與資源整合能力為保障。

2）以北京城市地質產(chǎn)品共享服務為例，利用大數(shù)據(jù)的思維挖掘需求，以北京政務云作為支撐，通過共享交互進一步提升城市地質產(chǎn)品廣度，深度挖掘潛在需求，擴大整個城市地質產(chǎn)品共享服務的維度，符合創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。城市地質產(chǎn)品共享服務的對象覆蓋規(guī)劃與自然資源、應急管理、市政服務、環(huán)境保護等行業(yè)領域。面向需求，充分發(fā)揮共享潛力的城市地質產(chǎn)品服務，在實踐中具有重要意義。

3）北京市地質產(chǎn)品共享服務的實踐仍處于初級階段，但廣闊的前景已現(xiàn)端倪，在大數(shù)據(jù)、大平臺的大環(huán)境下，著力發(fā)展地質產(chǎn)品共享服務，是合理規(guī)劃城市建設、科學管理城市秩序、從容應對地質環(huán)境問題、有效保障資源供給、滿足百姓知識需求的優(yōu)質地學保障。