土壤污染狀況調查工作平臺設計與應用研究

文｜上海亞新建設工程有限公司、自然資源部大都市區(qū)國土空間生態(tài)修復工程技術創(chuàng)新中心 丁露

引言

土壤污染狀況調查工作自2004年原環(huán)保部發(fā)布的《關于加強土壤污染防治工作的通知》起步。過去的十幾年里，環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國家及地方陸續(xù)出臺一系列環(huán)境污染防治方面的法律規(guī)范及行業(yè)標準。土壤污染狀況調查工作參考標準經(jīng)歷了多輪更迭，最初評價工作參考《土壤環(huán)境質量標準》（GB 15618-1995），2007年作為過渡期頒發(fā)了《展覽會用地土壤環(huán)境質量評價標準（暫行）》（HJ 350-2007），此后很長的一段時間，土壤污染狀況調查主要參考該標準及美國荷蘭等發(fā)達國家標準體系。2014年頒布了HJ 25.1-HJ 25.4 環(huán)境保護標準，系統(tǒng)性的評估手段及管理方法逐漸與成熟模式接軌。2018年頒布的《土壤環(huán)境質量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》（GB 36600-2018），2019年對部分環(huán)境保護標準修訂。一系列標準的出臺為土壤污染狀況調查管理工作提供了科學依據(jù)，但頻繁迭代的標準也為從業(yè)人員帶來了較大學習難度，也提高了管理難度。

迅速發(fā)展的環(huán)保行業(yè)使得從業(yè)單位及人員數(shù)量發(fā)生快速增長，技術人員專業(yè)性是影響土壤污染狀況調查工作規(guī)范性的重要條件。然而在行業(yè)快速發(fā)展的過程中，面臨著很多問題。首先，作為近幾年快速發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，從業(yè)技術人員基礎差異大，導致成果報告規(guī)范性差異較大；其次，各單位可以收集到的基礎數(shù)據(jù)差別較大，導致部分單位在某些細分領域專業(yè)性較差；再次，大量的實驗室數(shù)據(jù)需要與標準進行比對，人工處理效率低，易出現(xiàn)錯誤。

互聯(lián)網(wǎng)時代到來為土壤污染狀況調查工作帶來較大的提高，信息技術不斷貼近生態(tài)環(huán)境業(yè)務，南土所編制的HERA 軟件在風險評估領域具有廣泛應用。目前市場上存在針對實驗室檢測數(shù)據(jù)進行標準比對的軟件，但其實用性較單一，對于土壤污染狀況初步調查全流程信息化工作，目前仍處于空白階段。因此，開發(fā)服務于專業(yè)技術人員的土壤污染狀況初步調查板塊，有很強的工具性及較強的管理意義。

1 土壤污染狀況初步調查業(yè)務流程拆解

土壤污染狀況調查主要依照《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》（HJ 25.1-2019）執(zhí)行。導則采用程序化系統(tǒng)化方式，將流程拆解為三個階段。第一階段技術工作為資料收集與分析、現(xiàn)場踏勘及人員訪談，在這三項工作的基礎上進行結果分析。如在該階段確定無污染存在，則不必進入第二階段，直接編制初步調查報告；如無法在第一階段判定是否存在污染，則開展第二階段調查。第二階段分為初步采樣分析及詳細采樣分析，初步采樣分析需進行采樣工作計劃制定、現(xiàn)場采樣及數(shù)據(jù)評估分析三項工作，并編制土壤污染狀況初步調查報告。若判定為有污染情況，則需進入詳細采樣分析階段，由于軟件目前僅針對土壤污染狀況初步調查階段，本文僅對該階段開展討論。

業(yè)務層面開展初步調查通常可拆解為以下過程：首先，委托方會提供場地邊界文件及未來規(guī)劃屬性，技術人員通過現(xiàn)場踏勘，衛(wèi)片數(shù)據(jù)收集及人員訪談等技術手段完成第一階段調查，該過程涉及地圖數(shù)據(jù)調用、照片拍攝及訪談記錄表等相關工作。若確需開展下一步工作，技術人員將帶有坐標信息的布點方案發(fā)送至樣品采集技術團隊，由該團隊完成土壤及地下水樣品采集及水文地質信息收集并將采集到的樣品送入化學分析實驗室進行檢測。實驗室將檢測結果返至技術人員，采樣團隊將水文地質信息返至技術人員，技術人員通過現(xiàn)場踏勘情況、水文地質信息及樣品檢測結果編制初步調查報告，并通過評審備案流程后返至委托方。

業(yè)務流程按數(shù)據(jù)格式進行拆分，可分為圖片、表格及文字三種數(shù)據(jù)格式，通過對業(yè)務流程的細化，平臺將地圖處理及數(shù)據(jù)處理作為核心功能點，并將自動生成土壤污染狀況初步調查報告作為最終目標。

2 土壤污染狀況初步調查功能實現(xiàn)

通過對土壤污染狀況調查項目涉及的各個環(huán)節(jié)和使用對象進行需求分析，實現(xiàn)土壤污染狀況初步調查報告編制功能。通過關鍵權限節(jié)點設置，構建底層架構，設計實現(xiàn)了一款基于B/S 架構的工作平臺，其總體構架由基礎設施層、數(shù)據(jù)層、服務層和功能表現(xiàn)層組成。平臺使用MySQL 數(shù)據(jù)庫存儲，利用Spring MVC 框架與數(shù)據(jù)交互形成Restful API 接口服務，通過Java 發(fā)布成接口服務。在前期業(yè)務流程拆解基礎上，根據(jù)技術人員使用場景，將功能拆分為8 大模塊，具體內容見圖1。

圖1 土壤污染狀況初步調查功能設計

2.1 項目信息

項目信息模塊是為了梳理項目基本信息，采用數(shù)據(jù)錄入模式，主要包含地塊基本信息及人員組成。該模塊將報告中重復度相對較高的基礎內容進行了梳理。地塊基本信息包括項目的編號、項目所屬區(qū)域、項目后期規(guī)劃用途及部分基本信息。其中項目所屬區(qū)縣，可方便調用系統(tǒng)內置的自然地理信息；系統(tǒng)根據(jù)項目后期規(guī)劃用途自動選擇對照的標準。人員組成信息主要為報告的參與人員，便于文檔生成及權限管理。

2.2 地塊調查

地塊調查模塊主要針對第一階段調查，分為地塊現(xiàn)狀、相鄰地塊現(xiàn)狀、資料收集清單、污染信息排查表、生產(chǎn)工藝分析及污染狀況分析六個部分。該部分主要是通過照片上傳、資料調用等功能輔助技術人員完成第一階段調查。其中生產(chǎn)工藝分析部分整理了大部分12+3 企業(yè)生產(chǎn)工藝，便于技術人員進行參考調閱。

2.3 GIS 地圖繪制

地圖繪制模塊為本系統(tǒng)核心模塊，該模塊調用上海市測繪院公開發(fā)布的天地圖JavaScript API 4.0，并疊加制圖編輯功能。目前支持地圖文件導入，添加文字標識、添加地圖三要素等功能。

鑒于土壤污染狀況調查工作主要使用Auto CAD 進行圖件處理，本模塊支持常見的.dxf、.kmz、.kml 文件導入，通過開源的kabeja java 庫對文件進行解析，獲得調查對象的邊界點坐標。選擇需要疊加的地圖，進行坐標轉換，生成適配于地圖坐標系的邊界點坐標集合。進一步的將集合轉換為Geometry 數(shù)據(jù)類型，通過Canvan 圖形容器，基于邊界最小外接矩形范圍，實現(xiàn)調查對象Geometry 與地圖的疊加及轉換，進一步得到可視化結果。此外，系統(tǒng)設置了制圖編輯功能，可以在地圖界面上添加文字、標識、圖形等。基于GIS 地圖的可視化結果包括行政區(qū)劃圖、地塊邊界圖、邊界坐標圖等圖像，詳見圖2。

圖2 可視化制圖流程及生成圖像

2.4 鉆孔信息及成圖

鉆孔信息及成圖模塊主要通過土壤污染狀況調查工作中重點關注的采樣點位信息繪制成井圖及地層剖面圖用于展示地塊水文地質特征。采樣點位涵蓋信息較多主要包括：橫縱坐標、井口標高、孔深、穩(wěn)定水位埋深、地面標高、地層分層信息等。該模塊通過設立標準模板，將相關信息進行梳理，通過系統(tǒng)平臺端口導入系統(tǒng)。系統(tǒng)通過用現(xiàn)場采樣信息運用數(shù)據(jù)挖掘，建立鉆孔及地層柱狀圖制作模型，實現(xiàn)系統(tǒng)能自動智能繪制項目采樣點位的鉆孔及成井圖，用戶可以對生成的成果圖進行查看、編輯和下載。

鉆孔及地層柱狀圖中內容主要包括地層埋深、標高、層厚、地層描述、PID 讀數(shù)、采樣位置、監(jiān)測井結構圖等，此外為了適應不同的監(jiān)測井結構，實管和篩管的高度可按實際情況進行填寫。剖面圖主要包括地層名稱，花紋，地層顏色與柱狀圖一致。同時根據(jù)鉆孔信息中填寫的采樣點的埋深范圍，平臺自動計算中間深度，以簡潔方式表示采樣點位置。成圖后，還可以SVG格式進行編輯和下載，見圖3所示。

圖3 鉆孔地層柱狀圖及地層剖面圖

2.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析模塊是土壤污染狀況初步調查工作中耗時較長，重復性較大的工作。每個地塊需對樣品檢測數(shù)據(jù)和質控數(shù)據(jù)進行分析整理，并形成規(guī)范的表格及文字。目前市場上存在僅識別固定格式的對標工具，無法滿足市場需求。該模塊對實驗室表單進行自動化處理，通過多種數(shù)據(jù)格式調用一級映射關系，轉換為系統(tǒng)識別的目標數(shù)據(jù)表單，通過目標數(shù)據(jù)表單進行數(shù)據(jù)的對標及處理。其中土壤、地下水及地表水表單均通過不同的對照邏輯，依次對照國家、上海市及國外部分標準，并形成相應的評價表單，大大提高了準確性，具體映射關系見圖4所示。

圖4 映射關系示意圖

2.6 圖表報告及相關材料

圖表報告模塊將成果圖及表格進行了匯總，正式用戶還可使用報告編制功能，生成標準的可編輯（.docx）的土壤污染狀況調查初步調查報告。附件資料可按照要求上傳文本附件，系統(tǒng)將附件嵌入報告制定位置。

3 案例簡述

以上海市某地塊初步調查報告為例，梳理平臺具體使用步驟。在使用平臺前需準備好保留紅線邊界的.dxf 格式底圖，.xls格式鉆孔信息導入模板及檢測單位發(fā)送的.xls 格式表單，然后在調查報告編制模塊添加上海市某地塊初步調查項目，進入編制板塊。

首先將項目信息中的“基本信息”及“人員組織”部分填寫完整，該部分涉及人員權限劃分及基礎內容。地塊調查模塊需將現(xiàn)場踏勘圖片上傳到相應節(jié)點，并根據(jù)踏勘情況勾選“資料收集清單”及“污染信息排查表”。GIS 地圖繪制部分需先將.dxf格式的文件導入到地圖中，使用系統(tǒng)的地塊標記及截圖功能制作示意圖。檢測點位信息需將準備好的.xls 格式鉆孔信息導入系統(tǒng)，利用成井圖功能鍵生成對應的鉆孔結構圖，利用剖面圖功能鍵選擇具體的采樣點位，生成對應剖面圖。數(shù)據(jù)分析模塊需先選擇送檢單位，將檢測單位發(fā)送的原始表單導入“檢測數(shù)據(jù)分析”模塊，將檢測單位發(fā)送的質控表單導入“質控數(shù)據(jù)分析”模塊，系統(tǒng)會自動按照國家及上海市規(guī)范進行標準比對，并生成對應表格。最后將附件資料上傳至固定位置，在圖表報告模塊中點擊“一鍵生成”即可生成土壤污染狀況初步調查報告。詳細操作流程見土壤污染狀況調查工作平臺（www.changdiao.net）服務與支持中使用說明部分。

4 結語

土壤污染狀況調查工作平臺（www.changdiao.net）于2020年中開發(fā)完成，通過半年左右內部測試于當年12月正式發(fā)布。發(fā)布以來該平臺受到廣泛關注，目前，平臺注冊用戶500 余人，涉及全國20 個省市自治區(qū)，覆蓋華東、華北、華南大部分區(qū)域，西北和東北部分區(qū)域（內蒙古、遼寧等）。上海市已有20 余家從業(yè)單位成為正式用戶。平臺的建成，在一定程度上規(guī)范了土壤污染狀況調查工作，提升了技術人員的工作效率，滿足了土壤污染狀況調查工作技術需求，但同時也存在較大的不足。其一，目前版本主要針對上海市用戶開發(fā)，GIS 底圖及對標部分未能覆蓋到全國其它區(qū)域，外地用戶目前僅能使用部分地圖功能及鉆孔功能。其二，系統(tǒng)目前僅覆蓋土壤污染狀況調查部分工作，缺少全生命周期管控。未來該平臺的升級及推廣面臨更大的挑戰(zhàn)。