關于城市地質產品共享服務的思考

李凱　李瀟　李勇　郭亞杉　于喆　許飛青

關鍵詞：城市地質;地質信息化;地質大數據;共享服務

隨著城市化步伐的不斷加快，城市可持續發展與土地資源、地下空間、地下水資源、能源、地質災害、土壤地質環境等城市地質問題的沖突愈發明顯。黨的十八大、十九大強調大力推進生態文明建設，將城市地質工作推到了突出的位置，新時代的城市地質工作要為城市規劃、建設、運行、管理全過程提供安全保障。城市地質研究是基于現代地質學的多學科、多專業協作研究（鄭桂森等，2018;王慧軍等，2019）。早期的城市地質成果以報告、圖件等紙質化產品為主，隨著物聯網、大數據、云計算的蓬勃發展和國內外智慧城市建設的熱潮，地質產品逐步演變為空間數據、屬性數據、數字化報告與圖件等具有大數據特征的多源異構數據產品，賦予了城市地質工作的數字化活力?；诖髷祿橹鲗У目茖W研究第四范式在地學研究中的應用，將在地學發展中發揮重要作用（趙鵬大，2019;Gray et al.，2007;何文娜，2013;陳建平等，2015;譚永杰等，2017;吳沖龍等，2019）。城市地質產品共享服務在生態文明建設中要肩負重大歷史使命，迎來全新發展機遇。面對城市可持續發展所帶來的諸多復雜問題，發揮地質工作先行先決作用需充分挖掘地質大數據的潛力，為各類不同的用戶（需求）提供“智慧”的城市地質成果產品服務（屈紅剛等，2013;王翔等，2015;李瀟等，2019），這無疑對地質產品共享服務提出了全方位的要求。

城市地質產品共享服務作為構建良好地質大數據“生態”的基礎，是以地質信息化技術為支撐，將地質資料（成果）匯聚管理、二次開發利用，向社會輸出共享產品，并推動地質學發展的必要手段。通過對地質產品分類，以云平臺作為貨架，分布式數據庫作為倉儲，將產品定期置入貨架的方式，為解決傳統地質資料共享服務低效率、高成本的問題提供了解決途徑（王文等，2006;姜作勤等，2007;顏世強等，2015;張明超等，2016;臧小鵬等，2018;趙林林等，2019;任曉霞等，2019;張會瓊等，2021）。但是，地質資料成果利用程度低、用戶目標人群不清晰的問題仍然存在。因此，本文在系統總結和分析了城市地質產品發展與城市地質產品共享服務的關系的基礎上，探討了城市地質產品共享服務發展的幾點關鍵要素，結合北京市城市地質產品共享服務的實踐，指出基于北京政務云的城市地質產品共享服務發展方向，以期更好地為新形勢下城市發展提供服務，為數字經濟城市建設提供數據基底。

1城市地質產品共享服務的基本構成

1.1城市地質產品

產品是指人們在實現需求的過程中，與實現需求相關的全部感知事物及意象的集合（閔昱，2018）。城市地質產品是將長期的地質工作形成的大量成果資料按需求匯集、梳理、挖掘，轉化成滿足需求、可供使用的產品。具體地講，是在城市地質工作中通過各種專業手段或技術方法（調查、監測、實驗、測試、分析、計算、評價、整合、集成、綜合研究、設計、加工等）所取得的能滿足用戶某種需求的專著、論文、報告、圖件、數據、軟件、設備、標準、技術方法、多媒體等。它可以包括：滿足政府地質災害監測預警預報服務的產品、滿足社會公眾的科普產品、滿足專業人員科學研究需要的可研產品。

3S技術和物聯網等信息技術在地質業務領域中的應用，能采集到具有多元性、時空性、相關性、隨機性、模糊性和非線性等特征的地質大數據（何文娜，2013;黃少芳等，2016），為地質產品的生產提供了數據基礎，使得地質產品覆蓋范圍更廣、數據量更龐大、應用價值更高。大數據、云計算、多源異構數據存儲等技術則可對采集及積累的海量異構地質數據實現快速、高效的整合、集成、存儲和處理（韓征等，2017;付博等，2020），為地質產品的生產提供了技術支撐。面向政府相關部門的地質資源環境監測預警類產品，是以地面沉降、突發地質災害、城市隱伏活動斷裂、地下水資源等為主要監測對象，通過埋設GPS、雨量計、位移計、含水率儀等物聯傳感設備，對各類監測數據進行采集，包括不同格式的矢量和柵格圖件以及視頻數據等，然后經過移動通信、衛星網絡或光纖傳輸，通過統一接口接入信息平臺并分析處理，經過專業加工和知識發現，最后輸出為監測預警產品。

地質信息化建設經過近20年的飛速發展，形成的數據庫已涵蓋基礎地質調查、礦產地質勘查、地質災害調查、地熱資源勘查、地下水資源與環境調查、工程地質勘察等領域，可面向不同需求的對象建立基礎地質產品庫、動態監測產品庫、監測預警產品庫、地學科普產品庫等，為城市的集約、智能、綠色、低碳發展提供更為有效便捷的支撐服務。

1.2地學共享服務

國內外都高度重視地學領域信息共享與服務，將高性能計算、新一代通信技術、物聯網、人工智能、區塊鏈等技術運用到信息資源建設和共享服務平臺搭建中，激發地質產品共享服務的巨大潛力，使得原本笨拙的地質報告和成果共享變得簡單快捷便利高效，能有效地為政府、專業人員以及社會公眾提供獲取信息的途徑。全球地質調查組織基于GeoSciML構建了分布式數據系統OneGeology，超過100個國家的學者使用其作為數據獲取和共享的平臺（Stepien et al.，2013）;英國地質調查局與ESRI合作，基于ArcGIS技術推出了開放式地學信息服務OpenGeoscience;中國地質調查局的“地質云”采用Hadoop、HDFS、HBase等技術，將下屬各單位作為分布式節點，各分節點間的互聯互通，實現數據共享。2008年，中本聰（Nakamoto，2009）提出區塊鏈，其特點是去中心化、開放性、不可篡改、可追溯、匿名，作為一種去中心化的數據庫技術，廣泛應用于金融、醫療、保險等行業。傳統的地質行業主要是中心化管理，地質產品共享服務將地學信息整合成為一個超大型共享數據庫，深時數字地球（Deep-time Digital Earth，DDE）的開啟標志著地學應用新時代的誕生，各國、各界乃至個人構成地質區塊鏈，實現高效可信流通、共享和交換的目標（周永章等，2020;姚昕等，2019）?？梢哉f依托于信息化工作的發展，城市地質產品的共享服務水平得到了質的提升，有效的信息共享放大數據的價值，更好地實現各專業、各行業的信息資源整合利用，從而發揮“智慧服務”的作用。

2城市地質產品共享服務的關鍵要素

以產品用戶為導向、以產品服務者為紐帶、以產品服務內容為基礎、以產品服務策略為保障，對產品服務活動的組成要素及這些要素之間的相互關系的描述，就可以構成一種模式（陳建龍，2003）。在城市地質產品共享服務過程中，以產品用戶的需求為導向，通過知識發現過程將現有數據資源轉化為可用產品，完成產品發布、共享服務的同時，使城市地質產品生產者與使用者互為輸入，同時，在服務中，知識再發現，產生大量數據，構成“數據-服務-數據”鏈的閉環。綜合運用大數據、區塊鏈、云計算等信息技術，建設地質產品共享服務系統，建立以數字化、網絡化為主要特征的地質產品共享服務，形成以“服務養服務”的北京市城市地質產品共享服務模式?？傮w來說，關鍵要素有以下4個方面。

2.1精準的產品需求定位

地質產品共享服務模式是需求驅動的產品服務模式。精準解讀新時代城市建設發展對地質工作的需求，聚焦城市規劃、建設、運行、管理的重大問題，以科技創新為引領，挖掘“空間、資源、環境、災害”多方面需求，建立開放共享、動態更新、一站式、交互式的地質產品服務。中國是地質災害頻發的國家，以物聯網、大數據技術為支撐，從海量地質災害數據中充分挖掘數據的潛在信息價值。大量科學有效的防災減災產品服務應運而生，有效預警地質災害發生，進一步推進地質災害防治領域地質產品服務的研究與應用。產業發展與應用需求驅動地質產品共享服務發展，供需精準的地質產品支撐服務，能夠讓政府管理者在決策、管理和政策制定時，指導科學決策和管理;讓公眾在社會生活中，能夠更便利的獲取地質科學普及產品服務，提高地質認識和災害防范意識，了解規避地質災害風險的基本知識。

2.2開放的共享理念與機制

共享使陳舊的封閉思想轉變，地質成果只有變為地質產品，并共享出去得到使用，才能真正地發揮其價值。地質產品共享服務是聚焦國家戰略目標和社會發展需要，深度挖掘產品服務需求，加強地質資料服務政策、標準、體制、機制研究，鼓勵企業、個人和其他社會組織共同開展地質資料產品開發與服務。同時，需要提供一個開放共享的環境，促進不同行業人員之間的交流互動，由“單一需求”到“萬眾需求”，由“要我服務”向“我要服務”轉變，形成全社會共同參與，既分工合作，又遵循市場調節的服務新格局，為新型地質信息化產品服務的建立提供需求支撐（譚永杰，2016）。

現階段，城市地質產品共享服務模式是在依法加強安全保障和隱私保護的前提下，根據地質產品的敏感性分類，為用戶提供普遍共享和授權共享兩種方式的地質產品，并提供查詢、下載、調用等服務;向政府部門、企業、科研機構提供數據交易、數據加工、數據分析及能力調用等數據開發支撐服務，開展專題服務、知識發現和學科服務，滿足不同科技人員的需求，在提供共享服務和滿足需求的過程中，逐步完善地質產品共享庫，形成良性循環（圖1），逐步提高共享服務水平。

2.3統一的標準化體系

信息化給地質產品的發展帶來了機遇，也帶來了挑戰。一方面，地質信息化建設使地質產品多樣化。另一方面，不同單位和不同時間開發的地質數據庫、軟件和平臺通常集成和融合使用，導致了地質產品服務的疑難雜癥。中國地調局先后發布了地質大數據平臺“地質云1.0”和“地質云2.0”，構建了12類數據庫及八大類地質信息產品體系（王少勇等，2018）;北京市地質礦產勘查院正在建設的北京地質安全監測信息系統，包括突發地質災害、地下水、土地質量生態地球化學、礦山地質環境、地面沉降、重大線性工程地質安全、淺層地熱能利用、地熱資源、平原區活動斷裂、地下空間、地裂縫等11個監測信息系統和相應地質產品庫。但是，不難發現，不同部門提供的地質產品服務仍存在數據標準不一致，融合使用較為困難。因此，地質信息化標準體系建設在智慧地質產品共享服務中起著重要的作用。全國信息技術標準化技術委員會已擬定《信息技術質量評價指標》和《信息技術通用數據導入接口規范》，圍繞這兩項國家標準大綱形成基礎標準、信息交換標準、存儲管理標準、信息接口服務標準等技術標準體系。2021年，GB/T 39972-2021《國土空間規范“一張圖”實施監督信息系統技術規范》正式發布，標定系統實施4個層次，2大體系，有力支撐國土空間規劃“一張圖”實施。統一的標準是地質產品共享服務的基礎，地質產品共享服務要做到由檔案式成果向服務型產品轉變，最大限度地符合或滿足政府、專業人員、社會大眾的需求，需要建立統一標準的開發方法與流程。

2.4強大的資源整合能力

高效的資源匯聚整合能力為共享服務持續注入活力，其前提是打破行業數據孤島的壁壘，保證數據資源可動態擴展。信息化時代，數據的壁壘問題是城市地質產品共享服務、智慧城市建設中長期存在的問題。數據壁壘不僅僅存在各個行業之間，即使在工作體單位內部不同部門之間、不同個人之間也存在著不同程度的壁壘。如何打破壁壘，保障數據的動態擴展性，提升資源整合能力，是共享服務亟待解決的問題。同時，強大的資源整合能力必然要以開放的共享理念、健全的機制及統一的標準化體系為前提。因此，自2015年8月國務院發布《國務院關于印發促進大數據發展行動綱要的通知》（國發〔2015〕50號）起，國家逐步出臺了《政務信息資源共享管理暫行辦法》（國發〔2016〕51號）、《關于推進公共信息資源開放的若干意見》《國務院關于印發政府網站發展指引的通知》（國辦發〔2017〕47號）、《國家發展和改革委員會印發“十三五”國家政務信息化工程建設規劃的通知》（發改高技〔2017〕1449號）、《公共信息資源開放試點工作方案》等政策文件，穩步推進政府資源共享、公共信息資源共享開放。按照“共建、共用、互聯、共享”原則，建立統一共享開放平臺和分布式節點，整合管理各級各類數據信息。在萬物互聯時代，通過構建分布式節點的共識機制，利用共識算法進行可信環境下分布式節點間的資源共享，保障分布式系統的一致性，進而形成強有力的資源整合能力。

3北京城市地質產品共享服務的實踐與探索

3.1立足于地學科普產品的實踐

e地質公共服務系統（張詩檬等，2020），初步為社會公眾提供包括地質公園、地質遺跡、地質旅游應用、地質災害、寶石鑒賞、在線博物館和城市地質等七大類“互聯網+地質”產品共享服務。e地質應用系統采用便捷、集約、安全穩定的云服務，提供按需、快速的地質產品服務，是一次成功的地質產品共享服務實踐。e地質的問世成為地質旅游發展的又一塊試金石，貼近民生需求的城市地質產品服務取得公眾的青睞，邁出了促進城市地質產品共享服務的至關重要的一步。隨著“大數據大平臺”建設，e地質接入北京政務服務平臺——“北京通”的北京地質模塊，地質科普產品共享服務進入北京市資源目錄連，拓寬了共享途徑，從而更好地為社會公眾提供地學科普產品。截至2021年12月，“北京地質”（e地質）系統在北京通APP中已穩定運行了18個月，年度總訪問量達到12.62萬人次，月均訪問量為1.05萬次，其中訪問量最大的模塊分別為“地質博物館”和“地質公園”模塊。通過對引流的用戶行為分析，城市地質產品社會化服務輸出方向將逐漸明晰，公眾需求進一步被挖掘，產品輸出品質也能進一步得到提升，通過共享再次作用于用戶行為，形成良性閉環。

3.2立足于專業預警產品的應用

北京市突發地質災害監測預警系統部署于北京市政務云上（李瀟等，2021），通過物聯傳感監測設備的布設和新一代移動通信技術的應用，搭建了實時共享服務信息系統，提供監測數據分析報告、預警圖件實時生成、預警信息生產發布等應用模塊，在業務邏輯上基本覆蓋了突發地質災害調查、監測、分析、預警、應急管理工作的全流程，面向不同用戶按需提供差異化系統應用服務。該系統為市規劃和自然資源委及市委市政府相關部門提供突發地質災害監測預警專業產品服務，是地質專業預警產品實時生產和在線服務的成功實踐。尤其是由北京市規劃和自然資源委與北京市氣象局聯合發布的北京市地質災害氣象風險預警產品，突出了現階段由共享服務帶動多學科交叉、多部門聯動的城市地質產品應用，可為北京突發地質災害監測預警工作提供可靠技術支撐。2021年北京市山區降水量達到933 mm（數據來源北京市突發地質災害監測預警系統），遠高于2016-2020年多年平均降雨量581.6 mm，為極豐水年，汛期突發地質災害發生概率大大增加，北京市突發地質災害監測預警系統為懷柔、延慶、門頭溝、平谷等多個規劃和自然資源分局實時共享轄區突發地質災害隱患點各項指標監測數據，全年累計接收監測數據230余萬條，專業技術人員依托系統數據，為相關部門報送監測信息簡報11期。

京津冀交通網絡協同發展地質安全監測預警系統（張新偉等，2021），成功預警房山區一處崩塌險情，系統監測到崩塌體累計位移持續增長，觸發閾值報警，結合現場研判，啟動災害預警，及時向市規劃和自然資源委及房山分局、市交通委房山公路分局通報監測數據及現場情況，采取相應道路管控措施，避免了人員傷亡和財產損失。

除此以外，北京市地質礦產勘查院重點建設的北京市淺層地熱能動態監測網（北京市地熱研究院，2020）、北京市土壤地質環境監測網（北京市勘察技術院，2018）、北京市地下水環境監測網（北京市水文地質工程地質大隊，2020）等城市地質安全信息監測網，已實現專業人員之間的監測數據共享，促進專業人員的技術交流和水平提升。例如，北京市突發地質災害監測預警系統向專業技術人員提供基礎數據產品，如實時雨量統計數據、土壤含水率、地表水位、地下水位、孔隙水壓力、GPS及其他地應力參數等，以供其對于滑坡、崩塌、泥石流等突發地質災害展開研究，促進北京突發地質災害監測預警水平的提升。由此可見，產品共享配合按需服務，城市地質產品的產出品質和共享服務都將進一步發展。

4結論與建議

1）城市地質產品共享服務需以信息化為支撐，需求為導向，開放共享機制、統一規約與資源整合能力為保障。

2）以北京城市地質產品共享服務為例，利用大數據的思維挖掘需求，以北京政務云作為支撐，通過共享交互進一步提升城市地質產品廣度，深度挖掘潛在需求，擴大整個城市地質產品共享服務的維度，符合創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念。城市地質產品共享服務的對象覆蓋規劃與自然資源、應急管理、市政服務、環境保護等行業領域。面向需求，充分發揮共享潛力的城市地質產品服務，在實踐中具有重要意義。

3）北京市地質產品共享服務的實踐仍處于初級階段，但廣闊的前景已現端倪，在大數據、大平臺的大環境下，著力發展地質產品共享服務，是合理規劃城市建設、科學管理城市秩序、從容應對地質環境問題、有效保障資源供給、滿足百姓知識需求的優質地學保障。