国内外城市地质调查现状及对长沙市相关工作的启示

曹晖 杨汉元 叶见玲 何大芳

摘 要  本文在对国内外城市地质调查现状及北京、雄安、上海三个典型案例分析的基础上，归纳总结了多要素城市地质调查特征与发展趋势，分析了长沙市多要素城市地质调查相关工作需求，思考了长沙市多要素城市地质调查未来发展方向，提出了多要素调查--多要素综合评价--多要素系统监测--城市地质大数据及服务“四步走”战略路线，对今后相关工作的开展起到一定的启示作用。

关键词  多要素城市地质; 调查现状; 长沙市; 启示

中图分类号：P5                    文献标识码：B

Abstract： Based on the analysis of the domestic and abroad urban geological survey， three typical cases of Beijing， Xiong'an and Shanghai are researched， this paper summarized the characteristics and development trends of multi-element urban geological survey and the work demand ofin Changsha. We proposed a strategy of "four-step" as multi-factor survey--multi-factor comprehensive evaluation--multi-factor system monitoring--the urban geological big data and service， it has certain enlightenment to the development of related work in the future.

Keywords： multi-factor urban geological survey; current situation; Changsha; recommendation

0  前言

为响应十九大提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的新型城镇化发展要求，2017年中国地质调查局提出了以“空间、资源、环境、灾害”等多要素为调查内容，以服务规划、建设、运行、管理全过程的新型城市“多要素”调查理念[1]。长沙市近年来人口逐年增加，城市建设迅猛，随之而来需解决的城市地质问题越来越多。开展长沙市多要素城市地质调查，汇总集成长沙市地质调查、评价和监测预警资料，将地质工作与信息化相融合，建设长沙地质信息服务与决策支持系统，对提高解决城市重大资源环境问题的能力，提升城市综合竞争力等方面具有重要推动作用。

1  国内外城市地质调查研究现状

1.1国外城市地质调查研究现状

城市地质活动最早开始于19世纪末，德国开展了特殊地质填图，形成了为城市规划服务的土壤图集[2];二战后经济迅速复苏，欧洲、北美等国家城市地质活动显著增加，多以大比例尺城市地質填图为主;20世纪60-70年代，美国、欧洲各国分别开展了城市地质数据、城市地质信息定量描述和预测人类活动对城市发展的影响方面相关研究，逐渐发展创立了城市地质学科[3]。20世纪80年代，城市地质迅速受到社会普遍关注，工作典型特征为电子自动化技术在填图中的应用。与此同时，发展中国家特别是亚太地区纷纷启动城市地质相关研究工作。20世纪90年代开始，城市地质工作进入新的发展时期，以促进城市社会、经济、环境可持续发展的任务目标进一步明确，工作方法也有所创新。典型的有英国地质调查局开启的“伦敦计算机化地下与地表项目”，德国将城市地质工作重点转向环境调查研究，建立了地学与行政管理综合数据库，支持政府决策[4]。21世纪开始，“动态化、超前化”是发达国家城市地质工作新的特点。以整体观研究城市地质问题的工作得以深化，以适当指标体系定量表征城市地质质量，并将其纳入城市环境总体管理的轨道。

1.2 国内城市地质调查研究现状

中国城市地质工作始于20世纪50年代，先后经历了单要素调查阶段、水工环调查阶段、综合性多要素城市地质调查阶段三个主要阶段。20世纪六七十年代开始，为解决制约城市发展的水资源问题，全国开展了水文地质普查;20世纪80年代，以城市为中心的水工环综合调查全面展开，城市地质工作得到了快速发展，完成了14个沿海重点城市水工环地质综合勘查，60多个城市供水水文地质勘查[5-6];21世纪以来，多学科、多门类联合，用以服务规划、建设和运行、管理全过程的新一轮城市地质调查拉开序幕。2003年以来中国地质调查局分两批启动了北京、上海、杭州、天津、广州、南京六个城市三维地质调查试点工作[7]。目前武汉、郑州、成都、广州等多个城市开展实施多要素城市地质调查工作。前期示范工作在调查内容、工作方法、信息系统建设等方面积累了较丰富的经验。

1.2.1 北京

北京地质工作开展比较早，北京西山为现代地质工作的“摇篮”。20世纪以来，针对北京市重大地质问题，按照城市地质学的创新理论，实施了以地质资源环境承载能力监测预警为主的理念发展型城市地质工作模式，开展了以下三类工作[8-9]。

1）调查类：为城市规划建设服务，开展了大比例尺立体地质填图和多参数、多目标地质调查评价，包括战略性资源调查评价、地质条件对城市发展的制约性调查、城市发展对地质生态环境影响评价。

2）监测类：为开展周期性调查而实施的监测型地质工作，主要通过建立城市地质安全监测预警系统来实现。已建成有“北京市地面沉降监测预警预报系统”、“北京市平原区地下水环境监测预警预报系统”、“北京市地温场监测预警预报系统”等。

3）信息服务类：建立城市地质安全信息系统，为城市发展建设提供地质信息。开发了“北京城市地质网络管理与服务平台”，建立了北京基岩地层、新生界地层、工程建设层以及奥运场区等多个三维地质模型。

1.2.2 雄安

雄安新区是我国多要素城市地质调查首个示范区。该示范区是地质工作在城市规划建设前，直接参与城市规划、建设及后续运营管理的一次系统性的、全面尝试，是城市建设地质工作先行的标杆[10]。

1）开展城市地下空间资源调查，构建了“透明雄安”。针对不同地下空间、资源利用目标层位，调查地下0～10000m范围内土壤层、工程建设层、主要含水层、地热储层、深部地下层的地质结构和地质参数，建立不同空间尺度三维地质模型。

2）开展地热地质综合调查与运用，打造了地热资源利用典范。开展了雄安新区地热清洁能源调查评价，查明了浅层地温能和中深部基岩热储地质条件，建立了地热资源高效利用示范基地，探索建立了公益与商业开发相衔接、矿权管理政策支持的中国特色地热资源勘查开发模式。

3）为雄安新区规划建设运行管理提供了全过程地质解决方案。根据雄安新区总体规划、详细规划、重大工程和基础设施建设等不同阶段的需求，设计了相应的地质成果服务产品，建立了城市地质成果服务城市管理的制度和机制。

1.2.3上海

上海城市地质调查开创了城市地质成果服务国土资源规划、重大工程安全运营和地质灾害防治的技术路径，构建了地质工作服务城市规划管理的常态机制，实现了地质调查成果服务融入政府管理主流程[11]。

地下空间调查与利用研究。围绕上海地下空间开发利用面临的一系列重大关键科技问题，开展了地下空间利用基础地质调查研究、开发利用规划、建设风险评估、安全运营监测等方面研究，实现了全市100m以浅地质结构透明化显示。

2）土地质量调查与监测。获得了全市及各区土壤重金属元素和养分元素等指标的分布规律、以及土地质量的时空变化特征，为土地利用规划编制、耕地保护等工作的实施提供了技术支撑，实现了工业用地和经营性用地建档立册，全覆盖、全过程的全生命周期管理。

3）地面沉降监测与防治机制。上海市人大常委会通过的《上海市地面沉降管理条例》为地面沉降防治工作确立了法律保障，创新建立了市水务局、市规划和国土资源管理局、市交通委员会、市住房和城乡建设管理委员会“两局两委”部门联动的地面沉降防治管理模式。

4）地质资料信息服务集群化和产业化。实施了《上海市地质资料管理办法》，实现了建设工程项目地质资料汇交全覆盖。搭建了上海市专业技术服务平台“上海地质信息共享服务平台”，面向政府部门、专业机构和社会公众的需求，提供了分类、分级地质信息服务。

2  多要素城市地质调查特征及发展趋势

2.1多要素城市地质调查特征

在新形势、新机遇下，城市地质调查工作涵盖“空间、资源、环境、灾害”等多种要素，具有以下几个方面的特点：（1）基础性、先行性。由单纯地质调查转变为政府科学合理规划布局决策提供超前服务，从而减少了盲目性;（2）综合性。由传统的、分散的、单一学科转变为以系统观为统领研究城市地质问题，开展多专业、多领域、多种技术方法手段的调查;（3）持续性。对调查研究对象的持续监测，将成果及时的传送回数据中心分析;（4）精准性。针对“城市病”问题，提高工作成果精度，解决实际问题;（5）实用性。紧紧围绕城市规划、管理、建设需求，成果及时提交城市政府转化应用。

2.2 多要素城市地质调查发展趋势

近年来多要素城市地质调查工作有了新的发展趋势。首先，城市地质工作重心将倾向于已有地质数据的管理、更新与重构，并在此基础上建立不同尺度城市三维或四维地质模型。其次，城市地质数据与信息将倾向于已有地质模型与网络软件相结合，构建数据交流平台及管理系统。最后，城市地质调查工作内容和服务对象不断扩展，伴随着城市地质数据与成果的丰富，采用科学合理的技术方法与措施，实现成果在政府管理及社会公众等非专业领域的有效利用。

3  长沙市多要素城市地质调查工作相关启示

3.1长沙市多要素城市地质调查的工作需求

针对长沙市发展特色与需求开展多要素调查，将新型城镇化绿色发展和地质工作有机结合，可为实现长沙市集约、智能、绿色、低碳和安全的發展提供基础地质数据和决策依据。当前长沙市城市地质工作的需求主要集中在以下几个方面：（1）城市规划建设对城市地质调查工作的需求。长沙市目前已开展的城市地质调查精度偏低，城市空间布局，包括浅层地温能、土地及水等资源的开发利用、环境保护、灾害监测预警、建设城市地质大数据共享平台等方面的高精度地质信息还不足，地质工作的先行性作用需进一步加强。（2）重大工程建设对城市地质调查工作的需求。近年来长沙市轨道交通、城区主干道地下管廊建设、主干道快速通道建设项目越来越多，重大工程项目建设均需详实的地质调查数据作为技术支撑。且已有城市地质调查工作多偏重地表，地下空间资源调查、资源评估相关工作做得不够。（3）“智慧长沙”对城市地质信息的需求。长沙市尚未构建城市地质信息管理与服务平台，“智慧长沙”建设涵盖了人口、自然资源、空间地理、宏观经济等庞大的数据体系，迫切需要将“长沙市城市地质基础数据”纳入其中，实现长沙市城市地质数据资料收集、管理、分析、共享服务等功能，促进城市科学化、精细化、合理可持续发展。

3.2长沙市多要素城市地质调查工作构想

目前，长沙市并未开展综合性多要素城市地质调查工作，鉴于国内外城市地质调查工作现状，国内北京、上海、雄安重要城市地质调查典型案例分析，在2017年颁布实施的《中国城市地质调查规范（DZ╱T 0306-2017 ）》基础之上，长沙市开展多要素城市地质调查工作可以分为以下四个步骤：首先开展“空间、资源、环境、灾害”多要素调查;其次，对资源、环境、关键要素进行多要素综合评价;接下来，建立一套涵盖地应力场、地温场、地面沉降、地下水流场等的多要素监测系统，最后，对集成的各类地质信息建立城市地质大数据和服务评价系统（图1）。

（1）多要素城市地质调查

在长沙市范围内开展多要素城市地质收集整理分析，包括城市地质背景调查、城市工程建设与地下空间开发调查、土地和地下水环境调查、地质灾害调查、浅层地温能资源调查等。立足现有资料基础，合理补充开展野外工作。

（2）多要素综合评价

对上一阶段的调查结果进行分析评价，针对长沙市实际情况，重点对地下空间资源、浅层地温能资源、地下水资源、土壤地球化学环境、地质灾害方面进行专项深入评价。为城市资源合理有效利用，实现城市环境友好、安全、健康可持续发展提供相关意见与建议。

（3）多要素系统监测

在传统的地质灾害预警的基础之上，整合前期调查结果，综合地质灾害、地下水资源、地温场、土壤地球化学性质等方面建立地质资源环境监测预警体系，进一步提升对灾害、环境治理的综合监测、预警能力。

（4）城市地质大数据及服务

整合多行业公益性地质调查资料和商业性工程资料，对前期调查成果进行资源数据分类、整理以及系统化管理，建立城市地质信息大数据信息服务和决策支持系统。为城市政府及国土、规划、建设等管理部门相关决策提供相关地质数据支撑。

4  结论

综上所述，多种要素城市地质调查涵盖了“空间、资源、环境、灾害”等各方面，具有基础性、先行性、综合性、持续性、精准性、实用性等特征。新形势下城市地质工作重心已转变为对已有地质数据的重构、管理与更新，将城市地质数据与地质模型相结合，构建数据交流平臺及管理系统，服务于政府管理及社会公众等非专业领域。

长沙城市化建设快速发展，要解决发展过程中面临的特殊挑战，需要以地质学理论创新和长沙城市地质工作实践为基础。按照多要素调查—多要素综合评价—多要素系统监测—城市地质大数据及服务“四步走”的思路，扎扎实实开展长沙市城市地质调查和研究工作，消除地质安全隐患，走理念与实践协调发展型路线，为提升长沙市智慧化水平及城市可持续发展提供基础地质支撑，是新时代城市地质发展必由之路。

参考文献/References

[1]郝爱兵，林良俊，李亚民.大力推进多要素城市地质调查精准服务城市规划建设运行管理全过程[J].水文地质工程地质，2017，44（04）：3.

[2]刘易斯，芒福德.城市发展史——起源、演变和前景[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1989.

[3]吕敦玉，余楚，侯宏冰，等.国外城市地质工作进展与趋势及其对我国的启示[J].现代地质，2015，29（02）：466-473.

[4]程光华，杨洋，赵牧华，等.新时代城市地质工作战略思考[J].地质论评，2018，64（06）：1438-1446.

[5]张秀芳，李善峰.国内外城市环境地质工作进展[J].中国地质灾害与防治学报，2004（04）：99-103.

[6]金江军，潘懋.近10 年来城市地质学研究和城市地质工作进展述评[J].地质通报，2007，26（ 3） ：366 -370。

[7]程光华，翟刚毅，庄育勋，等.中国城市地质调查成果与应用：北京、上海、天津、杭州、南京、广州试点调查[M].北京：科学出版社.2014.

[8]卫万顺.北京城市地质工作进展与思考[J].城市地质，2015，10（S1）：2-7.

[9]卫万顺.城市地质学理论创新与北京城市地质工作实践发展[J].城市地质，2013，8（01）：1-10.

[10]林良俊，胡秋韵.雄安新区地质调查锁定八项重点工作[J].资源与产业，2017，19（04）：5.

[11]陈华文.上海城市地质工作服务经济社会发展机制与模式探索[J].上海地质，2010（ 3）：9-15.

[12]张杨，贺晨骋，周广湘，等.长株潭城市群核心区三维空间地质数据库建设方法研究[J].国土资源信息化，2017（04）：26-31.

[13]罗伟奇，李榕，余姝辰.关于湖南省城市地质调查工作的认识与思考[J].国土资源导刊，2018，15（01）：41-43.

[14]唐超斌，覃皓，张琪，等.湖南相对资源承载力地区差异与可持续发展研究[J].国土资源导刊，2018，15（04）：12-17.