黄石市地质环境信息化建设研究

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摘 要：黄石市地处大褶断带，地质环境复杂，地质灾害频发。文中根据当前国家和湖北省对地质环境信息化建设的要求，在充分研究黄石市地质环境业务管理的基础上，利用物联网和计算机技术，从基础设施、标准化建设、数字化、动态监测体系建设、地质环境信息化平台建设等方面对黄石地质环境信息化建设进行了科学研究，此文对后期开展黄石市地质环境信息化建设、提升地质环境社会服务质量具有重要意义。

关键词：地质环境；地质灾害；信息化建设；物联网

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）01-00-03

0 引 言

黄石地处鄂东南部的长江南岸，在大地构造上处于咸宁―大冶褶断带中，褶皱与断裂构造发育，地质条件复杂，不良地质结构分布广。特殊的地理地质背景为地质灾害的发育提供了基础条件。近年来，随着经济社会持续快速发展，在自然地质和城市建设、土地矿产资源开发、交通建设等人为工程活动双重影响下，产生了大量的地质灾害，图 1所示是2014年黄石市地质灾害点分布图。由图可见，黄石市地质灾害环境呈现分布广泛、类型复杂、致灾率大、突发性强、隐患多等特点。

《国土资源“十二五”科学和技术发展规划》要求“加强地质灾害实时监测、短期预报、快速响应”，《湖北省国土资源信息化“十二五”发展规划》明确指出要建设“覆盖重点地区的地质灾害监测网络”，《黄石市国土资源“十二五”规划》也针对黄石市“矿山环境和地质灾害问题突出，环境治理压力大”的现状，明确指示“加强地质灾害防治和地质环境保护工作”。面对地质环境问题需求越来越迫切、要求越来越高、难度越来越大这一严峻形势，加强地质环境信息化建设，将现代信息技术广泛运用于地质环境管理工作中的各个环节，实现黄石市地质环境管理工作科学化与现代化，已成为黄石地质环境管理工作中面临的一项紧迫而又重要的任务。

图1 黄石市地质灾害点分布图（2014年）

1 现状和问题

1.1 业务和现状

黄石市地质环境工作包含水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害四个方面[1]，主要由黄石市国土资源局地质环境科进行业务管理，湖北省黄石地质环境监测保护站提供地质环境管理技术支撑。在信息化建设方面，地质环境信息化系统建设严重滞后，地质环境信息管理、预警预报和应急指挥系统建设尚未完全开展。不过经前期“金土工程”建设，“一张图”管地、“一张图”管矿、国土资源综合监管系统已初步建成，信息化建设基础良好，大部分已实现省、市、县三级专线联网，全市已建立了市县两级视频会商系统，各区县地环管理部门已采购基础性软硬件和安全管理设备，都已建立了相对完备的信息化机房。数据资源方面，已经建成全市水文、地质环境、地灾调查与区划、矿山地质环境调查等数据库。动态监测方面，已建300多个地质灾害群测群防监测点，覆盖主城区的10余个地下水监测点，以及大冶铁矿、金山店铁矿、铜绿山等十几处矿山企业监测点。

1.2 现有问题分析

经过对黄石市地质环境信息化现状开展深入研究后，发现主要存在以下问题：

（1）数据量大且标准不一，数字化质量不高。由于缺乏符合黄石本地实际的各类技术和操作标准，数据采集、汇交、检验的标准并未完全一致，使得在不同时期、不同来源的数据既无法保证质量，又不能保证异构数据的有效兼容，严重影响到地质环境相关业务的进展和综合分析等工作的进行。

（2）数据分散，共享性不高。黄石市已建省市县三级联通模式，但地质环境数据尚未纳入到统一的国土资源数据中心体系中，缺乏统一有效的数据管理、共享服务机制，制约了地质环境相关业务工作的发展。

（3）信息管理和应用系统建设发展滞后，综合分析和应急指挥能力较弱。黄石市尚未建立地质环境信息管理和业务应用系统，难以满足政府部门的辅助宏观决策需求，也难以满足专业人员的综合分析需求。

（4）地质环境监测技术落后、监测设备稀缺，地质环境监测系统不完善。地灾监测主要依靠群测群防，群测群防点虽达356个，但无长期专业监测，且耗费人力，漏报率高。仅有的少数专业监测点也存在监测周期短、可延续性不足等问题，工程验收后监测工作即停止，监测效果差。地下水监测点则仅余7个，数量少、获取数据周期长、覆盖面低、可用性不强。矿山地质环境监测多为中央拨款专项监测，但因资金、管理、体制、技术等多种原因，整体上处于停滞或者进展缓慢状态。

基于上述问题，本文尝试就黄石市本级地质环境信息化建设过程中的数据标准化、业务系统应用扩展、监测系统完善等内容进行探索，搭建黄石市地质环境信息化总体建设框架，对数据获取的感知层、数据应用的业务层、地环管理的用户层等多项内容开展具体研究。

2 信息化总体框架的设计

依托地质环境信息化基础设施与网络环境，以管理制度、标准规范与人才队伍为保障，将地质环境数据纳入到黄石市国土资源数据中心。基于地质环境信息服务平台、数据中心管理平台、应急技术支持平台、地质环境信息共享平台，围绕黄石市基本地质灾害监测与信息管理、地下水监测与信息管理、矿山地质环境监测与恢复治理、地灾预警预报与应急响应四大业务，建设统一的地质环境“一张图”信息服务体系，并在此基础上搭建地质环境业务应用系统，实现与现有相关系统的衔接和继承，为政府单位、技术专家和社会公众提供全面的应用和信息服务，全面提升面向领导决策、政府管理、地环调查、公众服务的地质环境信息服务能力[2]。

系统总体框架涵盖基础层、数据层、平台层、业务层、应用层、用户层六大模块，架构图如图2所示。其中，基础层以计算机硬件和网络支撑环境为主，依托传感器、视频等监测设备，结合移动通讯网络、单兵设备、大屏显示设备、GPS等设备，是地质环境动态监测系统、数据管理体系、地质环境信息服务体系、应用体系的基础，如图3所示。基础层依赖地质环境网络，进行网络系统整合是实现地质环境动态监测、地质环境信息交换、地质灾害远程会商及应急指挥的基础。纵向连接省市县三级，横向连接市政府其他部门和相关单位。地质环境信息网络体系的建立与整合，就是要保证监测、调查数据的快速、有效传输，保证数据信息的汇集、综合处理和分析应用[3]。移动数据采集系统、自动监测和视频监控设备、单兵设备使用3G、4G、WCDMA、GSM等格式的移动通讯网络、无线网络、卫星线路进行信息实时传输，各部门间则通过国土资源专网进行通讯。

图 2 黄石市地质环境信息化建设的总体框架

数据层主要包含各类地质环境数据，主要分为基础地理、基础地质、水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害等方面的数据。地质监测数据的获取是地质环境信息化建设的关键。地质环境动态监测，坚持“以人为本”，实施可持续发展战略，最大限度减少或避免地质灾害、地下水环境恶化、矿山地质环境问题，减少人民生命和财产损失，实现对黄石全市范围地质环境的有效监控和管理，有效遏制地质环境恶化，促进经济效益、社会效益和环境效益的协调统一，“建设事业支撑一条线”[4]。针对黄石地区地质环境问题严重、点多面广的特点，对规模大、稳定性差、危险性大、经济影响大的区域进行重点监测，对其它的进行一般监测，同时开展覆盖全市范围的地下水监测，建成地质环境动态监测体系。具体技术路线如图4所示。

图 4 黄石市地质环境信息化技术路线图

目前，黄石市地质环境信息化工作的具体方法如下：

（1） 在对各监测点进行地形地质图测绘的基础上，开展地质环境专项调查，同时充分收集以往相关资料，进行综合分析研究。

（2） 在环境地质调查资料的基础上，对地质环境问题进行专题研究，分析各类地质环境问题的成因及形成机制，并结合收集的资料和勘查工作成果，确定监测的范围及对象，制定针对性强、经济、合理、有效的监测措施。

（3） 在监测点布置后，要及时采集数据，保证监测资料的及时性和完整性，对采集后的资料及时分析，并向相关部门进行通报监测成果，将异常情况及时反馈有关部门，采取应急措施，确保人员及财产安全。

（4） 加强预警监测工程竣工后的后期管理和保护工作，加强宣传监测设施的重要性和监测的意义，防止人为对治理工程的破坏。

（5） 加强预警监测设备的维护工作，对出现问题的监测设施及时维护，杜绝因维护不及时造成监测资料的中断。

目前黄石地区地质灾害点共356个，其中省级监测点2个、市级监测点19个、县（区）级监测点89个，其它监测点246个。经过实际调研分析，拟对2个省级监测点和16个市级监测点建立专业监测网络，对其它监测点本着节约原则，继续进行群测群防。地下水监测则以完善为主，增加地下水监测孔。拟设计增加监测孔35个（其中城区8个、大冶市15个、阳新县12个），初步实现地下水监测网络数据的实时采集、传输、处理的监测体系。矿山地质环境监测工作则由相关管理部门督促矿山企业负责实施。对于计划经济时期遗留的矿山以及责任主体灭失的矿山，则由地方政府国土资源主管部门负责监测。矿山监测点的建设需要请有资质的单位根据矿山实际情况进行矿山地质环境监测设计，方案经国土资源主管部门和市、县监测机构审查后方可进行监测点建设和实际监测工作。

平台层为各个业务系统提供完整的用户管理、数据接口、服务配置、请求服务管理、应急方案管理、信息共享管理等平台功能。

业务层则根据黄石市当前具体的地质环境管理业务进行定制。

应用层是在平台层的基础上，围绕具体的业务而进行相应的信息管理系统和应用系统开发。

用户层主要包括政府部门、技术专家、社会公众三大类，是地质环境信息化成果价值的最直接体现。政府机构一般通过政务专网提供服务，技术专家则依靠VPN或者政务专网提供服务，社会公众主要通过互联网提供服务。

标准规范体系是信息化过程中保障和促进信息共享、业务协同、网络互通互连的重要组成部分。安全防护体系是信息系统安全、稳定运行的基本保证。组织体制、管理体制、人才队伍是信息化建设顺利推进的重要保障。

3 结 语

黄石市地质灾害隐患威胁人口26 435人，地质环境信息化建设将减缓地质灾害隐患对2万6千余人的生命财产威胁，建设意义重大。随着黄石市资源枯竭试点城市的开展，以及湖北省地质环境信息化建设工作的全面开展，市级地质环境信息化建设工作必将受到进一步的重视。黄石市地质环境信息化建设研究以黄石市本地的地质环境业务管理特点为基础，从相对长远的规划出发，最终目的是要建成系统一体化、数据集成化、信息综合化和成果可视化的优秀地市级地质环境信息服务平台，实现全市地质环境信息服务能力的全面提升。

参考文献

[1] 王小平，周衍龙，肖尚德.湖北省地质环境信息化工作现状和发展[J].资源环境与工程，2008，22（1）：68-72.

[2] 李茜，朱剑.广西地质环境信息化发展规划研究[J].大众科技，2015，17（1）：48～50，53.

[3] 陈辉.地质环境信息化战略浅析[J].国土资源信息化，2003（3）：3-7.

[4] 关凤峻.珍惜地球资源，保护地质环境，促进绿色发展――理清思路，设计抓手，全面推进地质环境管理工作再上新台阶[J].中国国土资源经济，2010（4）：4-9.

[5] 霍光杰，余芳.省级地质环境数据中心建设探讨[J].地球科技，2013（9）：70～73.

[6] 何文娜.大数据时代基于物联网和云计算的地质信息化研究 [D].长春：吉林大学，2013.

[7] 国土资源部，中国地质环境监测院.《全国地质环境信息化建设总体设计》[Z].北京，2012.

[8] 国土资源部，中国地质环境监测院.《地质环境信息系统实施方案》[Z].北京，2012.

[9] 国土资源部.《国家级地质环境信息化建设成果推广应用方案》[Z].北京，2013.

[10] 国土资源部.《全国地质环境信息化建设方案》[Z].北京，2013.

[11] 湖北省国土资源厅.《湖北省国土资源信息化“十二五”发展规划》[Z].武汉，2012.

[12] 湖北省国土资源厅.湖北省地质灾害防治高标准“十有县”建设指南（试行）[Z].2015.

[13] 黄石市国土资源局.《黄石市国土资源“十二五”规划》[Z].黄石，2012.

[14] 黄石市国土资源局.《湖北省黄石市城区地质灾害防治规划（2005～2015）》[Z].黄石，2012.