龔文峰

（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

大數(shù)據(jù)時代城市地質(zhì)信息的集群與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

龔文峰

（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

以城市地質(zhì)調(diào)查成果為依托，深化城市地質(zhì)信息的集群化與產(chǎn)業(yè)化，是順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的必然要求。闡述了大數(shù)據(jù)的基本特征、城市地質(zhì)信息集群化與產(chǎn)業(yè)化的工作準(zhǔn)則與技術(shù)途徑；結(jié)合上海地區(qū)實踐，探討城市地質(zhì)信息集群化與產(chǎn)業(yè)化的社會應(yīng)用及服務(wù)領(lǐng)域開拓。

城市地質(zhì)；信息資源；大數(shù)據(jù)時代；集群化 ；產(chǎn)業(yè)化

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)日益引起人們的關(guān)注和重視。數(shù)據(jù)作為重要的信息資源，已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在改變我們的生活與工作，并開啟重大的時代轉(zhuǎn)型，大數(shù)據(jù)時代將帶來思維和管理變革[1]。

目前國內(nèi)外積累了極為豐富的城市地質(zhì)調(diào)查成果資料，對于海量地質(zhì)數(shù)據(jù)的挖掘和運用，將為地質(zhì)工作更好地服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展提供重要支持[2~5]。如何面對大數(shù)據(jù)時代的機遇與挑戰(zhàn)，是城市地質(zhì)工作深化和發(fā)展的重要內(nèi)容。

1 大數(shù)據(jù)的基本特征

（1）數(shù)據(jù)量大

大數(shù)據(jù)的起始計量單位至少是PB級別，或?qū)⑦_(dá)到EB及ZB級別（1TB=1024GB，1PB=1024TB，1EB=1024PB，1ZB=1024EB），即分別為100萬GB、10億GB、1萬億GB級別，呈千倍躍升。據(jù)國際數(shù)據(jù)公司的研究結(jié)果，2008年全球產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為0.49ZB，2009年為0.8ZB，2010年為1.2ZB，而2011年則為1.82ZB，相當(dāng)于全球每人產(chǎn)生200GB以上的數(shù)據(jù)；而到2012年為止，人類生產(chǎn)的所有印刷材料的數(shù)據(jù)量是200PB。IBM的研究稱，整個人類文明所獲得的全部數(shù)據(jù)中，90%是過去兩年內(nèi)產(chǎn)生的；預(yù)計到2020年，全世界所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模將達(dá)到今天的44倍。

（2）類型繁多

數(shù)據(jù)類型包括音頻、視頻、圖片、地理位置信息等等，多類型的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高要求。

（3）價值密度低

隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，信息感知無處不在，信息海量，但價值密度相對較低。如何通過強大的機器算法更迅速地完成數(shù)據(jù)的價值“提純”，是大數(shù)據(jù)時代亟待解決的難題。

（4）速度快時效高

處理速度快、時效性要求高，這是大數(shù)據(jù)區(qū)分于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘最顯著的特征。既有的技術(shù)架構(gòu)和路線，已經(jīng)無法高效處理如此海量的數(shù)據(jù)。可以說，大數(shù)據(jù)時代對人類的數(shù)據(jù)駕馭能力提出了新的挑戰(zhàn)，也為人們獲得更為深刻、全面的洞察能力提供了前所未有的空間與潛力。

2 城市地質(zhì)信息的集群化與產(chǎn)業(yè)化

城市地質(zhì)信息是城市地質(zhì)調(diào)查工作中形成的重要基礎(chǔ)信息資源，具有可被重復(fù)開發(fā)利用、能夠長期提供服務(wù)的重要功能。新中國成立65年來，我國形成了海量的地質(zhì)成果信息，為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供了重要支撐。但在管理方面存在資料分散、綜合研究不夠、數(shù)字化程度不高、服務(wù)渠道不暢、服務(wù)能力不強等問題，使地質(zhì)信息資源的巨大潛在價值未能得到充分發(fā)揮。

提高地質(zhì)信息的數(shù)字化水平，不斷擴大服務(wù)領(lǐng)域、提高服務(wù)功能是國外地質(zhì)工作強國的普遍做法。推進(jìn)城市地質(zhì)信息的集群化產(chǎn)業(yè)化工作，實現(xiàn)城市地質(zhì)三維可視化，是解決城市地質(zhì)信息管理諸多問題的一項根本性措施，是對傳統(tǒng)服務(wù)理念、服務(wù)方式和服務(wù)能力的重大變革。推進(jìn)城市地質(zhì)信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化，有利于地質(zhì)工作更加緊密地與經(jīng)濟社會發(fā)展相結(jié)合，有利于開拓地質(zhì)工作新領(lǐng)域，提高地質(zhì)工作社會影響力和公共服務(wù)能力，有利于避免地質(zhì)工作重復(fù)投入、減少社會投資浪費，有利于社會資金投入地質(zhì)資料信息服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)，拉動地質(zhì)資料信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、應(yīng)用和轉(zhuǎn)化已經(jīng)形成一個完整的數(shù)據(jù)鏈。數(shù)字化、定量化及行為化產(chǎn)生數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的解析化、集成化、綜合化產(chǎn)生信息，信息的模型化、智能化和專業(yè)化產(chǎn)生知識和產(chǎn)品，知識和產(chǎn)品的實用化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化產(chǎn)生財富和效益，并服務(wù)于公眾和社會，在服務(wù)社會和公眾過程中，又產(chǎn)生大量新的數(shù)據(jù)，這樣，數(shù)據(jù)—信息—知識—財富—服務(wù)—再數(shù)據(jù)，如此形成完整數(shù)據(jù)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈。

城市地質(zhì)信息集群化，就是通過構(gòu)建城市地質(zhì)資料匯交和社會共享機制，把分散、孤立的城市地質(zhì)資料匯集到統(tǒng)一的共享平臺上來，通過對城市地質(zhì)資料的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)一步整合、挖掘城市地質(zhì)信息的內(nèi)在價值。

城市地質(zhì)信息產(chǎn)業(yè)化，就是充分發(fā)揮市場經(jīng)濟作用，通過服務(wù)機制和模式的創(chuàng)新，發(fā)揮海量綜合城市地質(zhì)信息的深厚潛質(zhì)，結(jié)合地質(zhì)工作者的知識和智慧，探索城市地質(zhì)服務(wù)多元化，實現(xiàn)城市地質(zhì)信息由量變向質(zhì)變的升華，使之成為地質(zhì)工作服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展的有效途徑。

3 工作準(zhǔn)則與技術(shù)途徑

3.1 工作準(zhǔn)則

大數(shù)據(jù)時代的城市地質(zhì)信息集群化與產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)體現(xiàn)如下6個方面的工作準(zhǔn)則：

（1）公共服務(wù)

堅持公益性目標(biāo)，建立城市地質(zhì)信息公共服務(wù)體系，充分考慮政府管理、科學(xué)研究、企業(yè)發(fā)展、社會公眾等用戶需求，開發(fā)公共服務(wù)產(chǎn)品，提高公共服務(wù)水平，拓展服務(wù)領(lǐng)域。同時，充分發(fā)揮市場機制，進(jìn)行深度綜合開發(fā)利用，延伸城市地質(zhì)信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈。

（2）全面覆蓋

城市地質(zhì)信息服務(wù)集群化要涵蓋國家和社會出資開展地質(zhì)工作形成的原始、實物和成果地質(zhì)資料，整合形成可滿足不同需求的系列化、集群化的城市地質(zhì)信息產(chǎn)品。

（3）互聯(lián)互通

按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、格式，開發(fā)統(tǒng)一兼容的服務(wù)平臺，通過管理制度、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)手段把各領(lǐng)域的城市地質(zhì)資料進(jìn)行有效整合與關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)互聯(lián)互通與信息共享。

（4）權(quán)益維護(hù)

將公益性地質(zhì)資料和商業(yè)性地質(zhì)資料分體運行，開發(fā)不同類別的信息產(chǎn)品，既公開公益性地質(zhì)資料，又保護(hù)商業(yè)性地質(zhì)資料，充分維護(hù)匯交人的利益。

（5）逐步推進(jìn)

圍繞目標(biāo)任務(wù)，統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一部署，加強協(xié)調(diào)，組織技術(shù)力量，有計劃、有步驟地穩(wěn)步推進(jìn)。借鑒試點經(jīng)驗，選擇部分地區(qū)先行開展工作，建成一批，利用一批，不斷積累完善。

（6）共同參與

集群化產(chǎn)業(yè)化工作涉及社會各方面與不同單位，應(yīng)充分調(diào)動和發(fā)揮各自作用，共同參與。

3.2 技術(shù)要求

城市地質(zhì)信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范予以推進(jìn)。在推進(jìn)數(shù)據(jù)庫、共享服務(wù)平臺、數(shù)據(jù)運行環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，應(yīng)堅持以下技術(shù)要求：

（1）數(shù)據(jù)庫建設(shè)要求

按照元數(shù)據(jù)目錄數(shù)據(jù)庫、圖文城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和專題數(shù)據(jù)庫三大類進(jìn)行建設(shè)。數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范和信息化標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)能夠納入“一張圖”進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（2）共享服務(wù)平臺建設(shè)要求

城市地質(zhì)信息共享服務(wù)平臺是分布式共享服務(wù)系統(tǒng)，包括元數(shù)據(jù)目錄服務(wù)、公開數(shù)據(jù)服務(wù)和依申請和定制產(chǎn)品服務(wù)3個層次。資料數(shù)據(jù)目錄和公開資料數(shù)據(jù)依托互聯(lián)網(wǎng)形成以門戶網(wǎng)站為龍頭的網(wǎng)絡(luò)化統(tǒng)一對外服務(wù)系統(tǒng)，非公開地質(zhì)資料數(shù)據(jù)依托各省市地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心開展服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)運行環(huán)境要求

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)運行環(huán)境應(yīng)包括主機與服務(wù)器系統(tǒng)、存儲備份系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件和安全系統(tǒng)，充分考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)和系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)，空間數(shù)據(jù)管理軟件可選擇國內(nèi)外主流產(chǎn)品，支持通用交換格式；數(shù)據(jù)庫軟件可選擇國內(nèi)外大型主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。

（4）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求

城市地質(zhì)信息共享服務(wù)平臺依托Internet對外提供服務(wù)，國家級數(shù)據(jù)中心Internet網(wǎng)絡(luò)帶寬不小于10M，省級數(shù)據(jù)中心不小于5M；依托國土資源主干網(wǎng)進(jìn)行省級地質(zhì)資料數(shù)據(jù)分中心與國家級地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交換、非涉密地質(zhì)資料傳輸。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

城市地質(zhì)信息集群化管理與輔助決策解決方案以服務(wù)為中心，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，基于MapGIS數(shù)據(jù)中心理念，利用GIS、數(shù)據(jù)庫、三維可視化等技術(shù)，實現(xiàn)對海量多源異構(gòu)的城市地質(zhì)資料和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲和共享管理，提供豐富的三維地質(zhì)建模和多維空間分析功能，構(gòu)建面向城市的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)集成服務(wù)與分析應(yīng)用的開放式平臺，有效提升地質(zhì)資料信息服務(wù)規(guī)模和水平。

（1）層次化集群管理

按照分專題、多尺度進(jìn)行管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的層次化管理，并可根據(jù)用戶需求進(jìn)行自定義擴展。

（2）真三維一體化展現(xiàn)

以真三維的方式實現(xiàn)城市地質(zhì)信息的集群化管理與成果的地上、地表、地下一體化展現(xiàn)。

（3）多專業(yè)分析與三維地質(zhì)建模工具

提供面向城市相關(guān)行業(yè)的分析應(yīng)用工具，豐富的三維建模和空間分析功能。

（4）Web在線城市地質(zhì)信息智能服務(wù)

通過城市地質(zhì)信息二維成果、三維模型的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、智能搜索與專業(yè)服務(wù)，探索地質(zhì)資料的產(chǎn)業(yè)化服務(wù)模式。

3.4 基本功能

城市地質(zhì)數(shù)據(jù)錄入、導(dǎo)入、配置管理，鉆孔標(biāo)準(zhǔn)地層輔助生成與編輯工具，實現(xiàn)城市地質(zhì)數(shù)據(jù)資料整合和管理；

數(shù)據(jù)查詢檢索，多專業(yè)鉆孔柱狀圖、剖面圖生成與編輯，平面圖、統(tǒng)計圖、等值線圖、專題圖生成與編輯，綜合圖排版與編輯，專業(yè)報表輸出；

城市地質(zhì)專業(yè)計算工具，城市地質(zhì)專業(yè)評價模型構(gòu)建與評價分析工具；

城市規(guī)劃建設(shè)與地下空間開發(fā)等的實體建模、含標(biāo)準(zhǔn)層的多源數(shù)據(jù)耦合的層狀地質(zhì)體建模、多約束下的復(fù)雜地質(zhì)體交互式建模、基于平行剖面的復(fù)雜地質(zhì)體交互建模、三維模型切割分析、隧道開挖與漫游；

城市地質(zhì)參數(shù)屬性體建模、可視化及分析；

城市地質(zhì)資料元數(shù)據(jù)的發(fā)布與檢索，城市地質(zhì)資料多級智能搜索，三維城市地質(zhì)模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，綜合城市地質(zhì)資料檢索、瀏覽和下載，城市地質(zhì)專業(yè)成圖，動態(tài)新聞管理等。

4 示范應(yīng)用實踐

上海在國內(nèi)率先開展城市地質(zhì)信息服務(wù)集群化和產(chǎn)業(yè)化工作，通過實施“三年行動計劃”，構(gòu)建了地質(zhì)資料匯交和社會共享機制，實現(xiàn)地質(zhì)資料收集全面化、整理標(biāo)準(zhǔn)化、錄入格式化、管理常態(tài)化，基本建成上海市地質(zhì)資料數(shù)據(jù)中心，并納入上海市規(guī)劃和國土資源管理統(tǒng)一平臺；以社會需求為導(dǎo)向，創(chuàng)新地質(zhì)資料信息服務(wù)機制和模式，全面融入規(guī)劃和國土資源管理工作，按產(chǎn)業(yè)化思路推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)多元化[6~10]。

4.1 圍繞城市發(fā)展戰(zhàn)略，主動融入規(guī)劃領(lǐng)域

根據(jù)后世博城市發(fā)展戰(zhàn)略，主動參與虹橋商務(wù)區(qū)規(guī)劃、浦東新區(qū)戰(zhàn)略規(guī)劃編制，圍繞城鎮(zhèn)體系布局、市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，超前開展規(guī)劃地質(zhì)環(huán)境評價工作。同時參與了部分新城規(guī)劃修編、控制性詳細(xì)規(guī)劃編制的地質(zhì)環(huán)境評價工作。通過服務(wù)示范，完善城市規(guī)劃不同階段地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價工作標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)模式。

4.2 發(fā)揮城市地質(zhì)信息優(yōu)勢，積極參與國土資源管理工作

通過多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查，全面了解土壤、地下水質(zhì)量狀況，有關(guān)成果豐富了全市農(nóng)用地分等定級工作基礎(chǔ)，推進(jìn)耕地保護(hù)向數(shù)量、質(zhì)量并重方向轉(zhuǎn)變。在全市基本農(nóng)田精確劃定過程中，充分發(fā)揮多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查成果作用，把土壤質(zhì)量優(yōu)良農(nóng)田優(yōu)先劃為基本農(nóng)田進(jìn)行保護(hù)。同時，開展了全市基本農(nóng)田質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測，對基本農(nóng)田質(zhì)量進(jìn)行跟蹤評價。

人多地少、土地資源緊缺是上海最突出的特點，保護(hù)耕地、實現(xiàn)耕地占補平衡是城市發(fā)展面臨的主要問題。灘涂造地是上海新增耕地的主要來源。為保持環(huán)境保護(hù)和灘涂資源的可持續(xù)利用，需要考慮自然環(huán)境保護(hù)和灘涂利用對深水航道、河勢影響等綜合因素。因此，在近百年長江河口海岸地形數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，建立了三維海岸帶地質(zhì)環(huán)境模型和動態(tài)演化數(shù)據(jù)庫，分析了長江、潮汐和人類活動等因素藕合作用的大河河口沉積作用模型，評價了灘涂資源利用與后備土地資源潛力，研究了灘涂資源利用與工程建設(shè)可能對長江河口海岸帶產(chǎn)生的影響。

4.3 創(chuàng)新城市地質(zhì)工作模式，營造生命線工程安全監(jiān)測與預(yù)警機制

圍繞地面沉降對生命線工程安全運營影響問題，邀請地鐵、防汛、市政等部門，共同參與地面沉降對城市安全影響的監(jiān)測與預(yù)警研究，把軌道交通、防汛、高架橋梁、磁浮列車、西氣東輸管網(wǎng)等生命線工程納入地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，定期監(jiān)測，針對工程特點研究設(shè)定監(jiān)測預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 構(gòu)建共享機制，擴大城市地質(zhì)調(diào)查成果的應(yīng)用領(lǐng)域

工程地質(zhì)資料對建設(shè)工程選址和設(shè)計十分重要，依托海量地質(zhì)鉆孔信息可以更加科學(xué)地比選選址方案，提高工作效率，避免地質(zhì)災(zāi)害對工程建設(shè)和安全運營的影響。建立全覆蓋、可持續(xù)更新的海量數(shù)據(jù)庫，需要建立社會共建共享機制，形成相關(guān)部門共同參與共享資源的平臺。同時，依托海量地質(zhì)，已與地鐵建設(shè)單位共同開展新增軌道交通地質(zhì)環(huán)境適宜性評價和地面沉降監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)研究，與建筑設(shè)計單位共同開展綜合分析城市高架沉降監(jiān)測、地質(zhì)資料及樁基礎(chǔ)設(shè)計，對高架橋梁樁基設(shè)計進(jìn)行后評估。

5 結(jié)語

大數(shù)據(jù)可能帶來的巨大價值正逐漸被充分認(rèn)識和高度重視，隨著技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，基于海量數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，將極大地推動管理變革與創(chuàng)新。依托城市地質(zhì)調(diào)查研究成果，深入推進(jìn)城市地質(zhì)信息的集群化與產(chǎn)業(yè)化，將是順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展方向與重要途徑。

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The Clustering and Industrialization Development of Urban Geological Information Based on the Big Data Time

GONG Wenfeng
（Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 200072）

Based on the urban geological survey results, to strengthen clustering and industrialization of urban geological information is the inevitable requirement in the big data time. This paper expounds the basic features of big data, the urban geological information of clustering and industrialization work principles and technical way. To take the relevant practice in Shanghai as an example, this paper discusses the application of the clustering and industrialization of urban geological information in the social development and service f eld.

Urban geology；Information resources；Big data time；Clustering；Industrialization

P64

A

1007-1903 (2014) 03-0014-04

龔文峰(1966- )，男，主要從事城市地質(zhì)及信息化工作。