大数据时代城市地质信息的集群与产业化发展

龚文峰

（上海市地质调查研究院，上海 200072）

大数据时代城市地质信息的集群与产业化发展

龚文峰

（上海市地质调查研究院，上海 200072）

以城市地质调查成果为依托，深化城市地质信息的集群化与产业化，是顺应大数据时代发展的必然要求。阐述了大数据的基本特征、城市地质信息集群化与产业化的工作准则与技术途径；结合上海地区实践，探讨城市地质信息集群化与产业化的社会应用及服务领域开拓。

城市地质；信息资源；大数据时代；集群化 ；产业化

随着互联网和信息行业技术的发展，大数据日益引起人们的关注和重视。数据作为重要的信息资源，已经渗透到当今每一个行业和业务职能领域，成为重要的生产因素。大数据带来的信息风暴正在改变我们的生活与工作，并开启重大的时代转型，大数据时代将带来思维和管理变革[1]。

目前国内外积累了极为丰富的城市地质调查成果资料，对于海量地质数据的挖掘和运用，将为地质工作更好地服务经济社会发展提供重要支持[2~5]。如何面对大数据时代的机遇与挑战，是城市地质工作深化和发展的重要内容。

1 大数据的基本特征

（1）数据量大

大数据的起始计量单位至少是PB级别，或将达到EB及ZB级别（1TB=1024GB，1PB=1024TB，1EB=1024PB，1ZB=1024EB），即分别为100万GB、10亿GB、1万亿GB级别，呈千倍跃升。据国际数据公司的研究结果，2008年全球产生的数据量为0.49ZB，2009年为0.8ZB，2010年为1.2ZB，而2011年则为1.82ZB，相当于全球每人产生200GB以上的数据；而到2012年为止，人类生产的所有印刷材料的数据量是200PB。IBM的研究称，整个人类文明所获得的全部数据中，90%是过去两年内产生的；预计到2020年，全世界所产生的数据规模将达到今天的44倍。

（2）类型繁多

数据类型包括音频、视频、图片、地理位置信息等等，多类型的数据对数据的处理能力提出了更高要求。

（3）价值密度低

随着物联网的广泛应用，信息感知无处不在，信息海量，但价值密度相对较低。如何通过强大的机器算法更迅速地完成数据的价值“提纯”，是大数据时代亟待解决的难题。

（4）速度快时效高

处理速度快、时效性要求高，这是大数据区分于传统数据挖掘最显著的特征。既有的技术架构和路线，已经无法高效处理如此海量的数据。可以说，大数据时代对人类的数据驾驭能力提出了新的挑战，也为人们获得更为深刻、全面的洞察能力提供了前所未有的空间与潜力。

2 城市地质信息的集群化与产业化

城市地质信息是城市地质调查工作中形成的重要基础信息资源，具有可被重复开发利用、能够长期提供服务的重要功能。新中国成立65年来，我国形成了海量的地质成果信息，为国民经济和社会发展提供了重要支撑。但在管理方面存在资料分散、综合研究不够、数字化程度不高、服务渠道不畅、服务能力不强等问题，使地质信息资源的巨大潜在价值未能得到充分发挥。

提高地质信息的数字化水平，不断扩大服务领域、提高服务功能是国外地质工作强国的普遍做法。推进城市地质信息的集群化产业化工作，实现城市地质三维可视化，是解决城市地质信息管理诸多问题的一项根本性措施，是对传统服务理念、服务方式和服务能力的重大变革。推进城市地质信息服务集群化产业化，有利于地质工作更加紧密地与经济社会发展相结合，有利于开拓地质工作新领域，提高地质工作社会影响力和公共服务能力，有利于避免地质工作重复投入、减少社会投资浪费，有利于社会资金投入地质资料信息服务产品开发，拉动地质资料信息服务产业化发展。

在大数据时代，数据的产生、应用和转化已经形成一个完整的数据链。数字化、定量化及行为化产生数据，数据的解析化、集成化、综合化产生信息，信息的模型化、智能化和专业化产生知识和产品，知识和产品的实用化、网络化和可视化产生财富和效益，并服务于公众和社会，在服务社会和公众过程中，又产生大量新的数据，这样，数据—信息—知识—财富—服务—再数据，如此形成完整数据链与产业链。

城市地质信息集群化，就是通过构建城市地质资料汇交和社会共享机制，把分散、孤立的城市地质资料汇集到统一的共享平台上来，通过对城市地质资料的信息化、标准化，进一步整合、挖掘城市地质信息的内在价值。

城市地质信息产业化，就是充分发挥市场经济作用，通过服务机制和模式的创新，发挥海量综合城市地质信息的深厚潜质，结合地质工作者的知识和智慧，探索城市地质服务多元化，实现城市地质信息由量变向质变的升华，使之成为地质工作服务经济社会发展的有效途径。

3 工作准则与技术途径

3.1 工作准则

大数据时代的城市地质信息集群化与产业化，应体现如下6个方面的工作准则：

（1）公共服务

坚持公益性目标，建立城市地质信息公共服务体系，充分考虑政府管理、科学研究、企业发展、社会公众等用户需求，开发公共服务产品，提高公共服务水平，拓展服务领域。同时，充分发挥市场机制，进行深度综合开发利用，延伸城市地质信息服务产业链。

（2）全面覆盖

城市地质信息服务集群化要涵盖国家和社会出资开展地质工作形成的原始、实物和成果地质资料，整合形成可满足不同需求的系列化、集群化的城市地质信息产品。

（3）互联互通

按照统一的数据标准、格式，开发统一兼容的服务平台，通过管理制度、技术标准和技术手段把各领域的城市地质资料进行有效整合与关联，实现互联互通与信息共享。

（4）权益维护

将公益性地质资料和商业性地质资料分体运行，开发不同类别的信息产品，既公开公益性地质资料，又保护商业性地质资料，充分维护汇交人的利益。

（5）逐步推进

围绕目标任务，统筹规划、统一部署，加强协调，组织技术力量，有计划、有步骤地稳步推进。借鉴试点经验，选择部分地区先行开展工作，建成一批，利用一批，不断积累完善。

（6）共同参与

集群化产业化工作涉及社会各方面与不同单位，应充分调动和发挥各自作用，共同参与。

3.2 技术要求

城市地质信息服务集群化产业化是一项系统工程，应按统一的标准、规程、规范予以推进。在推进数据库、共享服务平台、数据运行环境、网络建设时，应坚持以下技术要求：

（1）数据库建设要求

按照元数据目录数据库、图文城市地质数据库和专题数据库三大类进行建设。数据库建设中，遵循相关技术规范和信息化标准，应能够纳入“一张图”进行统一管理。

（2）共享服务平台建设要求

城市地质信息共享服务平台是分布式共享服务系统，包括元数据目录服务、公开数据服务和依申请和定制产品服务3个层次。资料数据目录和公开资料数据依托互联网形成以门户网站为龙头的网络化统一对外服务系统，非公开地质资料数据依托各省市地质资料数据中心开展服务。

（3）数据运行环境要求

数据中心基础运行环境应包括主机与服务器系统、存储备份系统、基础软件和安全系统，充分考虑现有数据和系统平台基础，空间数据管理软件可选择国内外主流产品，支持通用交换格式；数据库软件可选择国内外大型主流关系数据库产品。

（4）网络建设要求

城市地质信息共享服务平台依托Internet对外提供服务，国家级数据中心Internet网络带宽不小于10M，省级数据中心不小于5M；依托国土资源主干网进行省级地质资料数据分中心与国家级地质资料数据中心的数据交换、非涉密地质资料传输。

3.3 关键技术

城市地质信息集群化管理与辅助决策解决方案以服务为中心，以行业需求为导向，基于MapGIS数据中心理念，利用GIS、数据库、三维可视化等技术，实现对海量多源异构的城市地质资料和数据统一存储和共享管理，提供丰富的三维地质建模和多维空间分析功能，构建面向城市的地质资料数据集成服务与分析应用的开放式平台，有效提升地质资料信息服务规模和水平。

（1）层次化集群管理

按照分专题、多尺度进行管理，实现数据的层次化管理，并可根据用户需求进行自定义扩展。

（2）真三维一体化展现

以真三维的方式实现城市地质信息的集群化管理与成果的地上、地表、地下一体化展现。

（3）多专业分析与三维地质建模工具

提供面向城市相关行业的分析应用工具，丰富的三维建模和空间分析功能。

（4）Web在线城市地质信息智能服务

通过城市地质信息二维成果、三维模型的网络发布、智能搜索与专业服务，探索地质资料的产业化服务模式。

3.4 基本功能

城市地质数据录入、导入、配置管理，钻孔标准地层辅助生成与编辑工具，实现城市地质数据资料整合和管理；

数据查询检索，多专业钻孔柱状图、剖面图生成与编辑，平面图、统计图、等值线图、专题图生成与编辑，综合图排版与编辑，专业报表输出；

城市地质专业计算工具，城市地质专业评价模型构建与评价分析工具；

城市规划建设与地下空间开发等的实体建模、含标准层的多源数据耦合的层状地质体建模、多约束下的复杂地质体交互式建模、基于平行剖面的复杂地质体交互建模、三维模型切割分析、隧道开挖与漫游；

城市地质参数属性体建模、可视化及分析；

城市地质资料元数据的发布与检索，城市地质资料多级智能搜索，三维城市地质模型网络发布，综合城市地质资料检索、浏览和下载，城市地质专业成图，动态新闻管理等。

4 示范应用实践

上海在国内率先开展城市地质信息服务集群化和产业化工作，通过实施“三年行动计划”，构建了地质资料汇交和社会共享机制，实现地质资料收集全面化、整理标准化、录入格式化、管理常态化，基本建成上海市地质资料数据中心，并纳入上海市规划和国土资源管理统一平台；以社会需求为导向，创新地质资料信息服务机制和模式，全面融入规划和国土资源管理工作，按产业化思路推进地质资料信息服务多元化[6~10]。

4.1 围绕城市发展战略，主动融入规划领域

根据后世博城市发展战略，主动参与虹桥商务区规划、浦东新区战略规划编制，围绕城镇体系布局、市政基础设施规划，超前开展规划地质环境评价工作。同时参与了部分新城规划修编、控制性详细规划编制的地质环境评价工作。通过服务示范，完善城市规划不同阶段地质环境调查与评价工作标准、服务模式。

4.2 发挥城市地质信息优势，积极参与国土资源管理工作

通过多目标地球化学调查，全面了解土壤、地下水质量状况，有关成果丰富了全市农用地分等定级工作基础，推进耕地保护向数量、质量并重方向转变。在全市基本农田精确划定过程中，充分发挥多目标地球化学调查成果作用，把土壤质量优良农田优先划为基本农田进行保护。同时，开展了全市基本农田质量动态监测，对基本农田质量进行跟踪评价。

人多地少、土地资源紧缺是上海最突出的特点，保护耕地、实现耕地占补平衡是城市发展面临的主要问题。滩涂造地是上海新增耕地的主要来源。为保持环境保护和滩涂资源的可持续利用，需要考虑自然环境保护和滩涂利用对深水航道、河势影响等综合因素。因此，在近百年长江河口海岸地形数据库基础上，建立了三维海岸带地质环境模型和动态演化数据库，分析了长江、潮汐和人类活动等因素藕合作用的大河河口沉积作用模型，评价了滩涂资源利用与后备土地资源潜力，研究了滩涂资源利用与工程建设可能对长江河口海岸带产生的影响。

4.3 创新城市地质工作模式，营造生命线工程安全监测与预警机制

围绕地面沉降对生命线工程安全运营影响问题，邀请地铁、防汛、市政等部门，共同参与地面沉降对城市安全影响的监测与预警研究，把轨道交通、防汛、高架桥梁、磁浮列车、西气东输管网等生命线工程纳入地面沉降监测网络，统一监测标准，定期监测，针对工程特点研究设定监测预警标准。

4.4 构建共享机制，扩大城市地质调查成果的应用领域

工程地质资料对建设工程选址和设计十分重要，依托海量地质钻孔信息可以更加科学地比选选址方案，提高工作效率，避免地质灾害对工程建设和安全运营的影响。建立全覆盖、可持续更新的海量数据库，需要建立社会共建共享机制，形成相关部门共同参与共享资源的平台。同时，依托海量地质，已与地铁建设单位共同开展新增轨道交通地质环境适宜性评价和地面沉降监测网建设研究，与建筑设计单位共同开展综合分析城市高架沉降监测、地质资料及桩基础设计，对高架桥梁桩基设计进行后评估。

5 结语

大数据可能带来的巨大价值正逐渐被充分认识和高度重视，随着技术创新与发展，基于海量数据进行决策，将极大地推动管理变革与创新。依托城市地质调查研究成果，深入推进城市地质信息的集群化与产业化，将是顺应大数据时代的发展方向与重要途径。

[1]维克托•迈尔•舍恩伯格[著]. 盛扬燕,周涛[译]. 大数据时代[M]. 浙江人民出版社,2012.

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[3]潘 懋,金江军. 城市地质学发展前景展望[J]. 城市地质, 2006,1(1)：5～9.

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[5]李赫龙,梁红梅,潘英华. 沿海城市竞争力评价及资源环境约束分析[J]. 上海国土资源,2014,35(1)：27～31,50.

[6]刘 映,尚建嘎,杨丽君,等. 上海城市地质信息化工作新模式初探[J]. 上海地质,2009,30(1)： 54～58.

[7]陈 勇,刘 映,杨丽君,等. 上海三维城市地质信息系统优化[J]. 上海地质,2010, 31(3)：23～28.

[8]彭文祥. 基于开放标准的地质空间信息集群体系结构研究[J]. 上海国土资源,2012,33(3)：85～90.

[9]乐艳莉. 城市地质信息化管理IT基础架构规划[J]. 上海国土资源,2013,34(3)：48～51.

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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

龚文峰(1966- )，男，主要从事城市地质及信息化工作。