三维GIS 把脉城市地质

气质、尐侽亽 · 发表于 2013-7-24 09:13

采访邱观永整理李春阳
城市这片土地，承载着人们生存的希望、生活的理想与生产的动力，与人类利益息息相关。而一个城市规划布局、建设发展、资源利用，更是离不开一个词——城市地质，可以说，城市地质在一个城市的发展中，扮演着重要的保障者角色。
随着信息化时代的到来，城市地质的发展方向早已不言而喻——城市地质研究必须与信息化相结合。GIS行业越来越多的应用到城市地质工作中，三维GIS更是异军突起，直观可视的展现城市地质结构。
而三维GIS要想发挥其最大效用，为城市发展保驾护航，就不能停留在可视化层面，而是应该发挥其强大的分析功能等开展实际应用。于去年年底结题的苏州三维城市地质调查项目，很好的秉承了这一理念，取得了诸多成果，作为主要参与者的江苏地调院所长龚绪龙，在这方面则更有发言权。
当城市地质遇上信息化
“搞清楚城市的基础，也就是城市地质的情况，是非常重要的。为什么这样讲？因为城市地质的具体情况，决定着一个城市的布局、一个城市的建设方向。比如说，一个城市可不可以发展一种矿业，有没有比较好的条件承载城市建筑，是否有合适的土壤、水分来维持生态环境等，都要靠城市地质调查获取。”采访初始，龚所长就开门见山地向记者强调了城市地质在城市建设中的重要作用。
我们生存、生活在城市这片土地上，城市地质环境如何，与每个人的利益息息相关。目前，在我国一些城市，之前因为发展工业而超采地下水，现在导致地面沉降，严重影响了生产生活；此外，像滑坡、泥石流等一些地质灾害，也威胁着城市建设与发展。这就要求在城市建设中，要充分研究城市地质，要考虑到资源禀赋，要有合理利用资源的意识。这样，城市规划选址、布局、建设才能够科学、有保障。总体而言，城市地质研究为城市的建设发展、地质环境提供了安全保障和资源保障，其意义不可小觑。
GIS作为信息化技术，已经越来越多的应用到地质研究领域了。如今，很多城市都在创建城市地质数据中心，龚绪龙将其生动地比作“城市数字化地质资料档案馆”。数据中心的建设，使得数据管理更加集中，地质工作人员分析研究也更加方便快捷。
另外，GIS也为城市地质研究提供了一个高效的平台，特别是提供了一个信息化结合辅助工具，极大提升了工作效率。比如在制图方面，之前的手工画费时费力，繁杂不堪；现在采用自动化、自定义的技术，通过数据库即可自动、高速制图，科研人员从一些烦琐工作中解脱了出来。
“以前地质工作同政府管理以及城市建设经常是脱节的，而现在将信息化投入到城市地质研究工作中，通过直观的展示手段，向政府提供数字化的调查成果，辅助政府决策并快速得到反馈，获得最终效益。”谈话中，龚绪龙认为将信息化与城市地质研究相结合，于政府和社会公众都是极其有益的。
三维GIS，抽象变具象
在客观世界中，地质体结构本身是三维的，但是以前受传统地理信息技术的制约，无法直观表达，更多的是等效成二维表达三维实体，效果并不理想；同时，随着GIS在数据库以及地图编制规划方面的作用越来越大。将三维GIS引入城市地质工作当中，就更加显得顺理成章。
将三维GIS引入城市地质研究，最先在国外采用，直到上个世纪90年代才在我国开始。自2003年国家在虚拟现实技术领域给予相当大的支持后，三维GIS驶上了迅猛发展的轨道，国内一些GIS厂商和一些软件平台，都在研发城市地质三维平台工具。
千帆竞发、百舸争流，固然振奋人心，但在三维平台工具的开发上最终还是要靠技术实力说话。龚所长对于三维GIS平台的选择，从技术角度与现实角度也提出了自己的看法。
“现在应用已经进入三维层面，和传统二维有很多不同。目前我所看重的，一个是多数据融合。平台能够提供三维空间进行多种数据融合，比如物探、钻探以及一些传统调查数据，都能够在平台进行数据融合；另外一个是二三维一体化以及它们之间的相互转换。现在经常讲三维，但是三维GIS和二维不在一个定义空间，不是一个窗口可以实现的，三维的功能往往要有二维的依托，所以，二三维一体化也是目前需要攻克的一个技术难题。”
“现实中在三维这块也遇到一些困难，以我们目前苏州的项目举例，在进行三维建模、三维数据处理的时候，会涉及很多机体，要针对具体集合要素进行操作，这对地质工作人员来讲操作太过繁杂，不够高效。所以，更高的自动化程度也是我们所期盼的。”
“现在有些GIS公司在城市矿山应用方面研发三维工具，我觉得这样很有优势，因为客观地质世界本身就是一个三维的，很多东西以前只能在地质研究人员脑海中进行想象，现在则可以用工具直接表达出来，用途还是蛮大的。”
三维GIS落地苏州，开花结果大放异彩
三维GIS工具，不能仅限于空谈、研究，更重要的是要植根于现实地质工作的“土壤”中，让三维GIS的效用“开花结果”。
2009年9月，由江苏省国土资源厅、苏州市国土资源局、武汉中地数码科技有限公司合作开展的苏州三维城市地质项目正式启动，目前已通过评审，主要在四个方面取得了突出成果：一是通过搜集地质信息，建立了苏州市城市地质数据中心，对相关资料数据进行有效管理；二是成功建立地质专业工作平台，提供多种专业数据的可视化处理和专业分析；三是建立了苏州三维城市地质结构模型；四是以B/S方式为政府部门、社会大众提供了信息共享与服务。
显著的成果鼓舞人心，同时也表明，以GIS为主的信息化引入城市地质工作中，是明智之举。通过龚所长的介绍，我们也了解到，目前在上海、广州、天津等地也开展了城市地质项目，相比于这些城市，苏州项目有多个创新之处，可谓是大放异彩。
“第一，我们的数据库开发了一些自动化查错工具，可以进行逻辑查错；还能够各种专业软件的数据格式自动导入数据库，建立自动监测工具。第二，通过开发工具，能够把野外施工中海量工程数据进行自动标准化，大大提高了我们标准化效率。第三，基于城市地质数据库，构建了苏州多专业评价模型库，可以编辑一种方法，通过叠加、层次分析、计算，建立方法库，将这个方法库和数据库融合起来，形成自动化建模，而一些专业评价可以用我们信息自动化来进行，自动生成评价结果分区图。”
“在三维建模方面，苏州三维城市地质项目也有很多突破。开发了基于地质信息的自动化建模；自动创立了一个能够比较客观反映地质体结构的建模方法。另外，还可以自动调用其他开放式的地理底图，我们的地理底图也可以为别人所调用。这些创新之处，都是其他城市还不具备的。”
目前，镇江已经接力三维城市地质项目的工作，徐州也即将开展此项目。相比于苏州项目，镇江又有其突出特点：苏州以平原为主，山区很少；镇江的低山、丘陵则占到了全市面积的60%以上，所以信息化地质数据的一些特点和增量也就大为不同。而这就对地质信息系统、三维数据储存管理以及三维效果的呈现提出了更高的要求。
城市地质信息化，开放方能长远
海纳百川，有容乃大。古人的哲学智慧对于今人来讲，仍旧是受益无穷。万事万物唯有讲求开放包容，方能长远发展。采访最后，龚绪龙谈到了自己对城市地质信息化建设的期许，而他的想法与古人智慧也是合辙而行：
“一是所有的机构数据能够实现共享，二是数据能够时时更新。不管是在服务国家层面，还是服务省级层面，要有一家公益性的地质单位，能够持续把相关地质调查成果，及时更新到城市地质系统当中，使地质调查成果能直观、快捷的为城市规划、建设、地质环境、资源管理服务，让地质工作能够进入政府管理决策主流程。实现整个地质信息集群化和产业化，使它的效益更好发挥出来。封闭起来没有任何意义，要不断更新，共享融合。”

龚绪龙，江苏省地质调查研究院环境地质研究所所长