筑牢大厦之门服务“美丽厦门”

气质、尐侽亽 · 发表于 2014-3-25 14:40

吴少元
在可见的未来，厦门地铁将建成通车。当你从厦门北站出站后，去往镇海路，将不必再为约2个小时的路程而煎熬；而家住集美却在莲滨里工作的上班族，也不用再受交通问题的折磨……没错，地铁会改变厦门人的生活，让出行变得方便快捷，但前提是必须要对厦门城市地质情况了如指掌，才能为地铁建设保驾护航。
厦门地质情况比较复杂，关于地铁建设，必须要对厦门的地质条件和地质灾害情况进行专业的评估后，才能确定最佳路线。而在厦门地铁前期的选址及可行性研究上，厦门城市地质项目中大量基础地质调查成果，为其提供了前期基础性地质资料，而基于mapgis平台研发的城市三维地质信息管理与服务系统，也使得施工人员对工程地质结构特征有了清晰的了解，优化了轨道交通勘察方案。
其实不只是在轨道交通建设方面，关于厦门城市规划、城市建设等等众多与市民生活相关的方方面面，厦门城市地质调查包括城市三维系统，都是其背后坚强的支撑力量。
九课题六专题工作，奠基“优秀等级”
2008年底，为了贯彻《国务院关于加强地质工作的决定》，厦门市在福建省范围内率先开展了《厦门城市地质调查》工作。2010年底，中国地质调查局与厦门市合作，进一步拓展了城市地质调查工作的广度和深度，工作区范围覆盖全市1573km2陆域面积以及附近海域340km2（图1）。

图1工作区范围

作为项目承担方，我院（厦门地质工程勘察院）根据项目总体目标和任务要求，基于调查、研究和信息化工作的内容并兼顾专业特点，设置了基础地质调查、工程地质调查、水文地质调查、海岸带调查、生态地球化学调查、地质灾害调查、矿产资源调查、地热资源调查、城市地质综合数据库与信息管理服务系统建设等九大课题，以及厦门市第四纪沉积特征与古环境演变、主要断裂带与地壳稳定性评价、砂土液化工程地质问题调查评价、软土震陷工程地质问题调查评价、地下空间资源与适应性评价、环东海域大面积填海区工程地质问题与稳定性分析评价等六个专题来开展工作。
项目围绕厦门城市发展战略，针对厦门市社会与经济可持续发展面临的资源、安全及环境等问题，在充分利用、整合已有地质资料和成果的基础上，综合运用地质、遥感、地球物理、地球化学、钻探和信息技术与方法，全面调查城市地质资源与地质环境。而已建立的三维可视化城市地质信息管理服务系统，则实现了全市地学数据的一体化管理和可视化表现，为城市规划、建设与管理提供了决策平台。
在2013年6月，中国地调局南京地质调查中心组织专家组对项目成果进行了评审，综合评定为“优秀等级”。
创新成果独具厦门“因子”
在开展厦门城市地质调查项目过程中，我们充分考虑厦门的城市地形、地貌以及海岛等特点，取得了独具厦门“因子”的创新成果。
首先，厦门属于海岛海湾型城市，围绕这一特殊情况，开展了海岸带地质调查（图2）。基本查明了海岸带的工程地质条件、海底地形地貌、地质环境、沉积物化学特征以及海岸带地区冲淤和岸线变迁动态变化，并开展了海岸带工程地质和地质灾害调查，评价了海岸带稳定性，提出了维护海岸带稳定性的措施建议。

图2海岸带三维模型

其次，厦门地区河流、港湾发育，冲洪积、海积的砂层和淤泥层发育，根据这一特点，较系统地对厦门地区范围内的软土、砂土、残积土以及人工填土的分布、工程地质性状等进行了研究，并对软土和砂土进行了震陷、液化程度分区，对由特殊土体引发的主要工程地质问题进行了分析评价。
再次，考虑到厦门地区地貌单元小而且复杂多变，陆相沉积、海相沉积交错发育以及地层分布不均匀且变化较大等因素，项目采用了新开发的“地质分区图约束下的多源地质数据耦合自动建模技术”，较好地解决了模型构建难题，取得了较理想的效果。
首次构建海湾型城市三维系统
正所谓“工欲善其事，必先利其器”。厦门正在着力打造独具风格的海湾型城市，在全国范围内，首次构建了海湾型城市三维地质信息管理与服务系统。系统可有效收集厦门历年来的地灾点，并详细记录每一个点的地灾情况，可根据信息库地质灾害图、综合地质图、工程地质图、水文地质图和地形图进行分析，能够及早发现这些问题，帮助城市决策者有效避免城市灾害，科学合理进行城市规划。
这一系统包括数据库和三维信息管理与服务系统两大部分。数据库采用大型商用关系型数据库软件Oracle进行建立，这是整个项目顺利开展的基石；三维信息管理与服务系统则又分为数据管理维护子系统、数据分析评价子系统、数据共享与社会化服务子系统。
在数据库建设方面，系统以MapGIS K9为基础平台，运用数据中心体系架构，利用系统提供的建库工具进行数据入库，得到原始数据和基础数据；利用分析评价子系统提供的分析与建模工具进行建模和分析，得到成果数据，建立厦门市的原始数据、基础数据、模型数据等不同层次结构的多源、异构、海量城市地质数据库（图3），实现了城市地质数据的集群管理与数据共享服务。

图3 厦门城市地质数据（钻孔点叠加地形）

在三维方面，则采用最新的MapGIS DCS和IGServer平台架构，在构建厦门地质数据仓库的基础上，通过研发城市地质多专业的查询、分析、计算与评价流程功能库，构建了包含城市地质二三维可视化表达、数据检索服务、地质环境数据的GIS空间分析、专题图生成、专业评价与分析、三维地质建模与分析等功能仓库，并通过C/S模式或B/S模式提供了厦门城市地质的评价与辅助决策支持平台。
众多技术“加盟”三维系统
地下空间是今后城市开发的重点方向。地质条件对地下空间开发利用有明显的影响。我们利用地质分区图约束下的多源地质数据耦合自动建模技术建立了三维地质结构模型，更全面、直观、多视角地分析地质结构对地下空间开发的影响，结合城市地下地籍调查，此技术发挥了重要作用。下图（图4）为基于多方法集成和数据耦合，构建的反映基础地质、第四纪沉积结构、基岩构造、工程地质结构的专业三维地质模型。尤其需要指出的是，通过遍布全市的4千多个基岩钻孔及其他地质勘探数据，我们构建了厦门基岩地质模型（图5）。不同颜色的色块表示不同时期、成因和组成的岩石，如红色区域是1亿年前形成的花岗岩体。

图4三维地质模型

图5基岩地质模型

另外，系统还采用了基于对象描述的地质数据弹性扩展技术，这一技术的优势在于，工作人员可以任意扩展地学数据专业，将不同专题的数据按照存在方式的不同以专业树型组织起来进行管理。而基于数据中心的二三维一体化管理技术的加入，则改变了以往二维和三维数据分别处理的局面，使得二、三维在数据模型、数据管理、数据可视化和数据集成等层面上无区别的对待，真正实现了二、三维空间数据在深层次上的应用（图6）。

图6三维剖面转换为二维剖面

服务“美丽厦门”，后期持续发力
厦门市自去年7月就制定了《美丽厦门战略规划》，对发展做出了新的战略规划，最大限度的实现厦门人民的根本利益。令人倍感振奋的是，项目成果包括三维系统的应用，所发挥的作用已经逐渐地在“美丽厦门战略”中显现出来。
除了之前提到的城市地质调查成果为厦门轨道交通项目可行性研究及试验段勘察，提供了前期基础性地质资料外，在厦门已全面启动创建“中国温泉之都”的准备工作中，也大量使用了项目地热资源调查的成果资料——查明的地热资源可采热流体量大于30000m³/天，而这是申报“中国温泉之都”的硬件条件；另外，随着城市发展，厦门拟在大小嶝岛之间建设第二机场，需要大量土石料进行回填，通过项目构建的数据库与地质模型，针对性地为厦门新机场造地土石料源调查前期工作提供了比选基地。
总体而言，厦门市城市发展与三维地质信息管理与服务系统的联系非常紧密，不仅是上面举的几个例子，在服务城市安全、土地利用管理、地热资源勘查开发、社会公众上也都有广泛应用价值。接下来，厦门城市地质调查工作将会从以下几个方面持续发力，筑牢大厦之门，助力“美丽厦门”。
第一，继续充分利用三维系统平台的资源，编制地学科普宣传片，加大地质知识及地学成果知识对社会大众的宣传力度，并将已建成的地质展示厅建设成为我市青少年地质科普教育基地。
第二，在政府给予适当资金的支持下，将逐年补充、完善、更新数据库资料及三维模型。
第三，将在城市地质调查基础上，对项目进行拓展，开展海岛地质调查，为海岛保护及资源的开发利用提供基础地质资料。
第四，将充分利用项目地热资源成果资料，完成厦门“温泉之都”的申报工作，为“美丽厦门”建设增添一张新名片。
寄语GIS平台：更快更准确
当今，诸多领域的发展已经无法与GIS技术脱离了。尤其是城市地质领域，随着城市的发展和城市地质工作的进一步开展，数字城市、虚拟城市的发展，必将对城市地质信息化工作提出更高的要求，城市地质信息系统也将向网络化体系结构、分布式存储的方向发展，三维GIS技术，对于地下建模有着至关重要的支持。所以也希望GIS软件尤其是国产GIS软件把握机遇，GIS平台能够具有更快的处理速度、更准确的三维模型、更丰富的表现形式、更多的评价分析手段，更好的发挥系统在城市规划、建设等方面的辅助决策作用。
作者简介：
吴少元，福建省厦门地质工程勘察院地质环境调查研究所所长，主要从事水工环地质调查、地质灾害防治、矿产资源调查等工作。