京津冀地质环境管理思考范文

1SoftGIS及相关理论简介

11SoftGIS简介SoftGIS是一个基于网络，利用地理信息系统技术收集、分析并传递有关地区环境数据的研究方法，目的是根据居民对生活环境的感知，建立综合的地理信息数据库，在芬兰包括赫尔辛基、艾斯堡在内的多个知名城市均有应用，领域涉及范围广泛，包括城市安全、环境健康等，在当地政府和公众中均产生了较大影响［8－9］。SoftGIS的研究内容和研究手段决定了其本质上是一个多学科、多理论交差的研究方法，涉及地理信息系统、知识构建理论、空间规划、人文地理学和环境心理学等方面。SoftGIS提供一个信息分享的平台，使得居民有机会能表达其对地方土地利用政策及环境变化的感受、态度与评价等，这些信息可为土地利用研究者、规划者和政府管理者提供长期的、动态的参考（图1）。

12PPGIS与SoftGIS的对比PPGIS是社会行为与GIS技术在某一地理空间上的结合，它通过网络实现地理信息系统数据的获取、分享和交互处理［10］。地图是重要的交流和决策支持工具，能够更快速而直接地传达更多、更丰富以及更易于理解的信息，为开展自救、互救、应急服务提供辅助决策信息［11］。SoftGIS是对传统PPGIS理念的延续和提升。与PPGIS相关系统相比，SoftGIS的特点在于重视收集和分析城市居民对居住区域环境的认识、环境对居民生产生活的影响以及对区域社会经济发展的作用，搭建起政府管理者、研究人员、企业和公众之间沟通的桥梁，强调形成一个知识构建的循环过程。图1展示了SoftGI中涉及的主要要素。SoftGIS通过网络调研获得当地居民第一手感官数据，建立数据库，并以此地理信息系统为平台，通过项目实践不断积累数据，通过分析环境信息的硬数据与软数据，为研究者解决复杂性课题提供更多挖掘数据的研究机会，使城市生态地质环境管理与大数据时代的发展同步。

2SoftGIS在京津冀地质环境评价中的应用

21加强城市地质环境管理的必要性我国地质构造条件复杂多样，多个城市在社会经济发展中遇到了一系列地质环境问题，严重制约着新型城镇化发展。加强“京津冀一体化”过程中的城市地质环境工作，对于缓解城镇化进程中的资源环境短缺、促进生态文明建设具有重要的现实意义。尽管如此，从基本国情出发，我国城市既难以像一些人口密度低的国家或地区那样采取严厉限制向灾害高风险区发展的策略，也无力在短期内大幅度增加投资来降低灾害的风险度［2］。有效保护城市地质环境、加强城市地质环境安全的管理与评价工作，当前应重点从2个方面入手：提高城市地质环境安全评价与管理水平，提高城市地质环境系统的总体运行效率；加强城市地质环境安全的教育宣传，利用当前发达的信息传播形式，让社会公众、政府管理者充分认识城市地质环境资源的宝贵性，全面提高城市地质环境安全意识，并尽可能地发动大家参与到实际行动中来。

22城市地质环境“群测群防”的必要性京津冀一体化必须要面对地区发展与地质环境之间的矛盾，城市人口稠密，工程建设活跃，地质灾害、环境污染的影响效应更大，并且随着大数据时代的来临，社会公众综合素质迅速提高，对城市地质环境信息的透明度和管理程度要求更高。提高城市运行效率和地质环境安全度，是地质工作者应该重点考虑的问题。城市地质环境评价与管理是一项综合性较强的系统工程，着重调查研究城市地区“人类工程—经济活动—地质环境”之间的相互影响，目的是为相关城市政府管理部门提供数据调查、数据分析和决策辅助等技术支撑。一直以来，城市地质环境信息都是以电视媒体或网页新闻的形式，这是一种单向、没有交互的方式［12］。在网络、电脑、智能手机等通讯设备快速发展和普及的时代，公众越来越不认可被动式地接受信息，而是更多地习惯于互动式的信息。让公众有效参与到预警信息评估中，并能就发生在周围的一些问题与专家进行探讨，除了有利于政府管理人员作出更加准确的决策，还能消除预警信息给公众带来的负面影响［12］。要想有效预防、减轻城市地质环境风险，保障地质环境安全，首先要对地区的自然地理和人居环境条件有全面的了解。这就需要调查自然属性，并进行社会经济脆弱性分析和风险影响分析。只有充分考虑不同群体利益，使各阶层的意见得到适度反馈和利益均衡，才能为城市的发展提供不竭动力［13］。居民对其日常生活环境的评价也是重要的信息来源，地方的本土居民通常要比专家在内的其他任何人都更加了解当地的情况，对于这种本地居民信息的收集需要一个系统性的、长期连续的方法和平台。

23SoftGIS在京津冀地质环境管理中的应用分析通过互联网和智能手机的广泛应用，SoftGIS可以将城市地质环境的评价与管理问题带给广大的社会群体，生成具有地域认同性的知识和信息，为更科学合理的城市地质环境评价与管理提供参考依据，因而是从地质工作者角度有效实践群众路线、服务于京津冀一体化发展的重要技术路径。SoftGI决策体系实现了两大综合，即地质环境与社会人文和经济发展的综合、监测评估与政府管理的综合，提高了管理水平和力度。借助京津冀地区信息化程度相对较高的优势，将SoftGIS引入城市地质环境评价体系中，并建立面向服务架构的预警系统，以服务的方式来和获取城市地质环境安全预警中所需的信息，进一步提高城市运行效率和地质环境安全度，可改善目前预警系统刚性较强、信息共享困难的问题，是在地质环境工作中的“群测群防”，也是对“群众路线”思想的有效实践。同时，SoftGIS可为不同的乡镇、街道和社区量身定做设计这种平台，帮助居民充分细致地评价当地的地质环境安全，为研究人员和规划决策者提供长期和广泛的信息源。公众通过手机、Web等工具参与SoftGIS以实现城市地质环境安全信息的提交、交流与共享，而公众所反馈的现象又为城市地质环境安全应急指挥系统提供了实时的信息。这些相对“主观”和“软性”的信息可以与专家或规划者的“理性”或“客观”意见相互补充，从而提高决策的可行性和执行效率，为不同尺度的空间规划或决策提供更加细致的服务。由此，通过利用一个更加开放的模式来收集和分析城市地质环境数据，SoftGIS可以将传统的地质环境调查监测项目提升为一系列持续性的资源环境管理活动。

3门头沟矿区地质环境案例研究

31门头沟矿区地质环境分析与评估指标以北京市门头沟区王平镇南港村、东马各庄村、韭园村和东辛房办事处的圈门地区为研究案例，根据上述研究内容，尝试建立SoftGIS支持系统，居民参与SoftGIS调查的过程，可视为公众参与环境管理的过程。南港村位于镇域东南部，地处九龙山北麓、永定河南岸马家沟上游，韭园沟西南部，东径116°01′，北纬39°57′，海拔270m，西北距镇政府驻地3km，东南距区政府驻地（直线）约7km。山场面积315hm2，人口65户，200人（2012年统计数据）［14］。东马各庄村位于镇域东南部，南港村北部，东径116°01′，北纬39°58′，海拔200米。现有人口94户，212人，全部为居民户口。南港村与东马各庄煤矿历史悠久，自明清时期开始开采，存在地裂缝（近代开采所致）和采空塌陷（解放前就存在）等地质环境问题，对周边村庄均有不同程度的地质影响。南港村资源环境与产业发展问题和矛盾比较突出，在京津冀周边郊区中具有一定的代表性。东马各庄村和南港村生态系统服务功能显著退化，由于煤炭导致含水层破坏，加上常年少雨少雪，泉水和溪水断流干涸，对居民生产生活有较严重影响。韭园村情况稍好，有2眼泉水常年流淌，林果采摘收入可观，但能否避免地质环境的总体影响，仍需跟踪研究。本次调研的圈门地区与南港村和东马各庄村都经营过较大型煤矿，曾经的矿业生产对地质环境的破坏仍然影响着当地居民的生活。为更好地设计开发“SoftGIS地质环境决策支持系统”，我们进行了多次现场踏勘，并进行了调研，参与调研的人员包括：60—80年代的4位老村长，他们见证了该区域近50年的矿业、农业、林业发展历史；90年代至现在的村长、书记、委员、劳动保障员和大学生村官，他们见证了当前的发展转型。另外，采访了当地的居民近80户，了解当前居民的经济收入、地质环境破坏对他们生活的影响以及对村庄未来发展的预期。结合理论研究，确定了6类调研数据，22个数据小项，分为非空间数据调研和空间数据调研2项（表1）。然后进行SoftGIS系统开发，最终目的是建立“北京矿区地质环境承载力监测与综合决策支持系统”和完成相关区域研究报告。

32SoftGIS平台设计与实现根据SoftGIS和PPGIS的设计原理，结合研究课题的情况，进行了改进和完善。基于WebGIS三层体系结构，搭建了“SoftGIS地质环境决策支持系统”这一平台（图2）。网址为：wwwbjsoftgiscom。

321数据来源北京矿区生态地质环境承载力综合调研平台主要采用了国家测绘地理信息局建设并推广的“天地图”地理信息公共服务平台所提供的地图数据服务接口，利用编程接口将“天地图”的服务资源嵌入到本平台所研发的网站中，从而有效缓解地理信息资源开发利用中技术难度大、建设成本高、动态更新难等突出问题。其中，基础空间背景数据来源于“天地图”。该调研平台使用了天地图所提供的WMTS服务接口。WMTS（webmaptileservice）地图切片服务基于OGC（opengeospatialconsortium）开放式地理信息系统协会所制定的统一接口标准，该服务标准定义了一些操作，这些操作允许用户访问切片地图。WMTS提供了一种采用预定义图块的方法Web地图服务的标准化解决方案。在服务器端把地图切割成一定大小的瓦片，采用HTTP协议，通过指定的参数返回相应的地图瓦片［15］。这里，切片地图最大比例尺选择级别为17级（比例尺近似1：4500）进行显示，提供普通矢量地图、卫星影像和地形渲染3种显示方式。调研数据总体分两部分进行入库：1）项目调研时期由项目人员通过纸质调研问卷方式向当地村民采集的信息，这部分数据按照数据库设计，进行后期电子录入；2）根据前期调研所收集的信息，了解到当地村民中很多都布设了宽带，被调研者可以在家中访问在线调研平台“北京矿区生态地质环境承载力综合调研”填写调研信息，为后期大面积收集调研数据提供了可能性。

322数据管理“SoftGIS地质环境决策支持系统”平台的设计来源于SoftGIS和PPGIS成熟的理念和实践经验。这一平台为北京门头沟区尤其是煤矿区的公众了解自我生活环境和周边地质环境问题提供了一个全新的方式。“SoftGIS地质环境决策支持系统”平台以WindowsServer2008R2为服务器，使用世界主流的开源关系型数据库PostgreSQL及其对应的空间数据组件PostGIS来存储所采集的调研数据。根据调研设计需求，一个完整的调研问卷需要填写调研对象基本信息、家庭位置、常活动的重要地带、地质安全隐患识别、问卷反馈等共12个页面的信息，每一套问卷都是空间数据与属性数据的统一（图3）。问卷所涉及的每一个调研页面都作为一个对象即一张数据库表保存入库。调研者可以在结束调研前修改其所填写的所有信息，包括在地图上标注的地理信息；一旦提交问卷，其所有的信息作为一套完整的调研问卷信息保存到后台数据库，从而保证了调研数据的完整性和真实性。当然，这其中也有一些是用户填写的无效数据，需要再后期数据分析中做出判读。

33评价结果与分析评价指标选取的方法，从3个方面确定指标，包括社会、经济、环境（经济承载力、地质环境背景、地质环境现状及预期和公众参与评价）。采用层次分析法作为城市地质环境承载力评价的基本方法。具体评价过程如下：1）分析系统中各指标因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构2）构造判断矩阵对同一层次的各要素对上一层次各准则的相对重要性进行两两比较并构造两两比较判断矩阵。各层指标的组合权重值参见表2。最后，检验判断矩阵的随机一致性，计算结果表明判断矩阵具有满意的一致性，不需重新调整。将综合指数作为定量化指标，建立如下城市地质环境承载力指数数学模型并进行矿山地质环境影响评价。采用上述数据处理方法，将上面确定的18个指标进行处理，依据量化分级方法，将各指标量化分级，结果见表3。通过调研发现该村经济收入和生活环境状况均不容乐观，全村40岁以下的青壮年几乎100％进城务工或求学。约95％的居民表示对地质环境情况高度关注，但只有53％的居民认可当前的管理和宣传情况，表明在地质环境方面深入群众进行宣传和管理还需要加强。约97％的受访者认为垃圾回收处理妥当，房子、道路和宽带上网等基础设施建设情况较好，但99％的受访者对水资源状况和地质环境安全状况表示担心和不满，对这两大方面的保护和治理还有较大的努力空间。根据调研结果可以看出，东马各庄村、南港村和韭园村集中反映了地下水和饮用水质量及资源的问题；而圈门地区由于棚户区改造等原因，主要反映了垃圾分类方面的环境问题，居民垃圾分类意识和生活区域垃圾卫生较差。长期的地下煤矿开采，严重破坏了调研区域的地下水资源。很多村民反映缺水和水质差的问题，韭园村村民大多依靠山上的泉水供应，只是近年来山泉水也少了很多。各个调研区域都反映了采空塌陷这一地灾类型。调研对象普遍认为采空塌陷已处于严重影响的程度，认知程度与专家勘查研究结果基本一致。根据实地调研走访，调研地区政府都设置相应的应急避险标识和场所，在发生较大型地灾危险时，村民可以逃离至应急避难场地。根据调研反馈结果，部分村民在发生自然灾害时，逃生路线的选择主要分为3部分：1）往周边高处逃离；2）根据群测群防员的指挥逃离至指定的避难场所；3）逃离至家附近的公路。由于更加全面的数据还在进一步整理中，本文通过对初步调研结果的展示和分析，构建和阐述了基于SoftGIS的地质环境“群测群防”体系，并把现有收集的数据进行了整理分析，将人的感受与地质环境二者结合在一起考虑，该研究方法获得了相关领域专家和广大居民的认可。另外，从统计资料和水土分析化验等途径也获取了部分数据，最终统一使用相关性分析方法进行统计分析，详细的数据分析以及各地区的对比研究将另行单独讨论。

4结论及建议

京津冀作为一个新的增长极，正处于一体化快速发展阶段。城市群是一个十分复杂的“社会－经济－环境”复合生态系统，促进城市社会、经济和环境之间的协调发展，是京津冀一体化中城市地质环境工作的中心任务。SoftGIS融合了多学科理论观点，充分挖掘地质环境信息服务于社会和政府管理的巨大潜力，使监测、评估与管理综合为一体。我们以门头沟矿区为案例，尝试初步设计了“SoftGIS地质环境决策支持系统”平台，最终目标是建立“北京矿区地质环境承载力监测与综合决策支持系统”，并通过群测群防体系加强公众参与，增加公众对城市地质环境的保护意识。当前在这一领域的理论研究和实践，还有较多的空间需要探索，这也是在城市地质环境领域走“群众路线”和建设生态文明的应有之义。在京津冀一体化过程中应用SoftGIS技术搭建起城市地质环境评价信息化平台，集公众智慧、群测群防，必将可以极大地促进城市“社会－经济－环境”的协调发展，从而最终实现城市生态文明。

作者：孙楠 秦沛 张会昌 潘雪婷 邢宇鑫 单位：哈尔滨水利规划设计研究院有限公司