淺談城市地質信息系統建設的必要性

翟代廷

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展與城鎮化建設進程的快速推進，信息化成為了時代發展的主流。對于地質行業而言，城市地質也成為地質工作新的陣地。在信息技術盛行的當下，基于三維GIS技術、三維可視化技術、數據庫構建的城市信息平臺已經成為當前許多國家地質工作的熱點，也是發展趨勢。本文將對城市地質信息系統建設要點進行探討。

關鍵詞：地理信息系統；城市地質；數據處理

1 城市地質信息系統功能

城市地質信息系統作為“數字地球”概念中要的組成部分，可動態、定量，高精度地管理城市地質、地質資源、地質環境，可準確、客觀地提供城市底層信息，及時、直觀為城市規劃、建設和經濟社會發展決策提供科學依據，從而科學合理利用地質環境資源。考慮到系統必須具備易用性與穩定性，所以需構建一個集成化的數字工作環境實現數據分析與共享以滿足實際應用的需求。就系統功能而言，簡而言之，需要包括如下三個方面：

（1）由于城市地質數據來源廣泛、類別眾多、數量龐大、主題鮮明、時空多維，需對這些數據進行科學有效的管理；

（2）系統需對城市地質及相關數據進行專業分類，建立相關適用的模型。基于此，可對數據進行相關查詢、可視化處理及專業分析；

（3）系統需面向政府及公眾提供相關數據信息和對應增值服務，為政府城市規劃、基礎設施建設、環保決策制定提供必要的數據支持。

2 城市地質信息系統建設要點

2.1城市地質數據庫建設

信息系統數據庫作為城市地質信息系統的核心，也是系統建設的基石。基于數據源，可構建數據庫。數據庫部署作為構建數據庫的重要部分，主要包括確定數據庫建庫標準和規范，統一技術標準、建立基礎地理信息圖庫、城市地質信息數據庫建設、開發城市地質基礎信息的管理平臺。數據庫的構建必須依照《城市地質調查數據庫與信息系統建設指南》。按照數據特點，可分為：點、線和面狀數據；層狀點數據、鉆孔樣品實驗數據、化探數據和監測數據。基于此，將其數據抽象為簡單數據模型、鉆孔數據模型、四維地質數據模型、地球化學數據模型、地質數據模型，建立地質數據模型。

系統所管理的城市地質空間數據包括城市基礎地理信息、城市地質專題信息及輔助信息三大類。其中城市基礎地理信息包括各種平面和高程測量控制點、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名以及某些屬性信息等，用于表示城市的基本面貌，并作為各種專題信息的空間定位的載體；城市地質專題信息則包括有基礎地質、工程地質、水文地質、地球化學、地質災害、海岸帶、地熱地質、應急水源地等各種專業性的城市地質基礎信息，用于表示城市地質某一專題領域地質地理要素的空間分布及其規律；輔助信息則是指為便于對數據進行分析應用而生成的描述性信息，是對基礎信息和專題信息的一種補充，如元數據、系統配置信息等。

按照數據類型不同，在橫向上可以建成：①工程地質、水文地質、海岸帶等三維數據庫；②基礎地質、地質災害、生態化學、礦產資源和地熱資源數據庫。按照使用方式和作用不同，在縱向上可將這些數據劃分為不同的層，即原始資料數據層、基礎數據層、模型數據層、成果資料數據層，其抽象層次依次由低到高。一般情況下上層數據基于下層數據構建，在每一個數據層上即水平方向上，則參照專業分類和數據類型將本層數據進行分類。

2.2城市三維地質建模及可視化功能

采用基于八叉樹和四面體的混合數據模型作為描述真三維地質體的基本數據模型，既可滿足復雜地質體真三維建模，又可減少數據量把以點、線為基本形式的散布式的、局部的勘探資料解釋結果在三維空間中綜合起來，重新恢復地下地質界面和地質體的空間形態和組合關系，進而重建三維地質構造形態模型，將三維地質模型用三維圖形圖像生動逼真地表現出來，實現對模型的旋轉、平移、放大、縮小等可視化操作及實時漫游；綜合應用體視化技術和傳統的可視化技術基于地質體三維實體模型繪制各種等值線、等值面；基于地質體三維實體模型進行任意剖切、基坑開挖、虛擬鉆探等可視化模擬功能；提供包括體積、面積、距離計算等的三維量算功能。

2.3地質災害監測預警系統建設

2.3.1確定輸入神經元

地質災害的發生時屬于隨機事件，地質災害監測的內容降雨量、地下水位、土壤含水率、地形變都是導致地質災害發生的最大因素。

2.3.2學習樣本集

在地質災害預警模型用到最常用的算法中，最基本的步驟就是首先得確定利用神經網絡算法訓練時的學習樣本集。我們在設計和實現地質災害預警模型中，需要進行各種各樣的工作，所以在設計和實現是我們的工作量將會非常龐大，因此在選取地質災害的評價指標以及地址災害發生的歷史情況、現如今的狀況和查閱以及借鑒相關的資料和手冊的基礎上建立的學習樣本集，此次學習樣本集是根據地質災害預測預警評價因子分級標準綜合建立的。

2.3.3輸出層神經元數

在本次完成的地質災害預警模型中它的輸出項就是需要進行監測的災害點在未來某個時間段是否會發生災害。

利用人工神經網絡模型，將預測地質災害監測點拿到的實際樣本影響參數的實際采集值作為輸入，最終我們根據完成的模型進行網絡訓練得出結果進而將得出的輸出值以及我們的所設置的期望輸出的結果進行比較，這樣就能判斷出該地區是否會發生地質災害。

結語

城市地質信息系統作為“數字城市”建設的重要組成部分，在城市規劃、建設、環境保護、資源利用等多方面具有重要的社會價值。通過對城市地質信息設計目標分析、體系結構設計、數據庫設計和系統功能的研究，對城市地質信息系統和“數字城市”的建設起到一定的借鑒作用。

參考文獻

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