京津冀地質(zhì)環(huán)境管理思考范文

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1SoftGIS及相關(guān)理論簡介

11SoftGIS簡介SoftGIS是一個基于網(wǎng)絡(luò)，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)收集、分析并傳遞有關(guān)地區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)的研究方法，目的是根據(jù)居民對生活環(huán)境的感知，建立綜合的地理信息數(shù)據(jù)庫，在芬蘭包括赫爾辛基、艾斯堡在內(nèi)的多個知名城市均有應(yīng)用，領(lǐng)域涉及范圍廣泛，包括城市安全、環(huán)境健康等，在當?shù)卣凸娭芯a(chǎn)生了較大影響［8－9］。SoftGIS的研究內(nèi)容和研究手段決定了其本質(zhì)上是一個多學(xué)科、多理論交差的研究方法，涉及地理信息系統(tǒng)、知識構(gòu)建理論、空間規(guī)劃、人文地理學(xué)和環(huán)境心理學(xué)等方面。SoftGIS提供一個信息分享的平臺，使得居民有機會能表達其對地方土地利用政策及環(huán)境變化的感受、態(tài)度與評價等，這些信息可為土地利用研究者、規(guī)劃者和政府管理者提供長期的、動態(tài)的參考（圖1）。

12PPGIS與SoftGIS的對比PPGIS是社會行為與GIS技術(shù)在某一地理空間上的結(jié)合，它通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的獲取、分享和交互處理［10］。地圖是重要的交流和決策支持工具，能夠更快速而直接地傳達更多、更豐富以及更易于理解的信息，為開展自救、互救、應(yīng)急服務(wù)提供輔助決策信息［11］。SoftGIS是對傳統(tǒng)PPGIS理念的延續(xù)和提升。與PPGIS相關(guān)系統(tǒng)相比，SoftGIS的特點在于重視收集和分析城市居民對居住區(qū)域環(huán)境的認識、環(huán)境對居民生產(chǎn)生活的影響以及對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的作用，搭建起政府管理者、研究人員、企業(yè)和公眾之間溝通的橋梁，強調(diào)形成一個知識構(gòu)建的循環(huán)過程。圖1展示了SoftGI中涉及的主要要素。SoftGIS通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)研獲得當?shù)鼐用竦谝皇指泄贁?shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，并以此地理信息系統(tǒng)為平臺，通過項目實踐不斷積累數(shù)據(jù)，通過分析環(huán)境信息的硬數(shù)據(jù)與軟數(shù)據(jù)，為研究者解決復(fù)雜性課題提供更多挖掘數(shù)據(jù)的研究機會，使城市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境管理與大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展同步。

2SoftGIS在京津冀地質(zhì)環(huán)境評價中的應(yīng)用

21加強城市地質(zhì)環(huán)境管理的必要性我國地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜多樣，多個城市在社會經(jīng)濟發(fā)展中遇到了一系列地質(zhì)環(huán)境問題，嚴重制約著新型城鎮(zhèn)化發(fā)展。加強“京津冀一體化”過程中的城市地質(zhì)環(huán)境工作，對于緩解城鎮(zhèn)化進程中的資源環(huán)境短缺、促進生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。盡管如此，從基本國情出發(fā)，我國城市既難以像一些人口密度低的國家或地區(qū)那樣采取嚴厲限制向災(zāi)害高風(fēng)險區(qū)發(fā)展的策略，也無力在短期內(nèi)大幅度增加投資來降低災(zāi)害的風(fēng)險度［2］。有效保護城市地質(zhì)環(huán)境、加強城市地質(zhì)環(huán)境安全的管理與評價工作，當前應(yīng)重點從2個方面入手：提高城市地質(zhì)環(huán)境安全評價與管理水平，提高城市地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的總體運行效率；加強城市地質(zhì)環(huán)境安全的教育宣傳，利用當前發(fā)達的信息傳播形式，讓社會公眾、政府管理者充分認識城市地質(zhì)環(huán)境資源的寶貴性，全面提高城市地質(zhì)環(huán)境安全意識，并盡可能地發(fā)動大家參與到實際行動中來。

22城市地質(zhì)環(huán)境“群測群防”的必要性京津冀一體化必須要面對地區(qū)發(fā)展與地質(zhì)環(huán)境之間的矛盾，城市人口稠密，工程建設(shè)活躍，地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染的影響效應(yīng)更大，并且隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，社會公眾綜合素質(zhì)迅速提高，對城市地質(zhì)環(huán)境信息的透明度和管理程度要求更高。提高城市運行效率和地質(zhì)環(huán)境安全度，是地質(zhì)工作者應(yīng)該重點考慮的問題。城市地質(zhì)環(huán)境評價與管理是一項綜合性較強的系統(tǒng)工程，著重調(diào)查研究城市地區(qū)“人類工程—經(jīng)濟活動—地質(zhì)環(huán)境”之間的相互影響，目的是為相關(guān)城市政府管理部門提供數(shù)據(jù)調(diào)查、數(shù)據(jù)分析和決策輔助等技術(shù)支撐。一直以來，城市地質(zhì)環(huán)境信息都是以電視媒體或網(wǎng)頁新聞的形式，這是一種單向、沒有交互的方式［12］。在網(wǎng)絡(luò)、電腦、智能手機等通訊設(shè)備快速發(fā)展和普及的時代，公眾越來越不認可被動式地接受信息，而是更多地習(xí)慣于互動式的信息。讓公眾有效參與到預(yù)警信息評估中，并能就發(fā)生在周圍的一些問題與專家進行探討，除了有利于政府管理人員作出更加準確的決策，還能消除預(yù)警信息給公眾帶來的負面影響［12］。要想有效預(yù)防、減輕城市地質(zhì)環(huán)境風(fēng)險，保障地質(zhì)環(huán)境安全，首先要對地區(qū)的自然地理和人居環(huán)境條件有全面的了解。這就需要調(diào)查自然屬性，并進行社會經(jīng)濟脆弱性分析和風(fēng)險影響分析。只有充分考慮不同群體利益，使各階層的意見得到適度反饋和利益均衡，才能為城市的發(fā)展提供不竭動力［13］。居民對其日常生活環(huán)境的評價也是重要的信息來源，地方的本土居民通常要比專家在內(nèi)的其他任何人都更加了解當?shù)氐那闆r，對于這種本地居民信息的收集需要一個系統(tǒng)性的、長期連續(xù)的方法和平臺。

23SoftGIS在京津冀地質(zhì)環(huán)境管理中的應(yīng)用分析通過互聯(lián)網(wǎng)和智能手機的廣泛應(yīng)用，SoftGIS可以將城市地質(zhì)環(huán)境的評價與管理問題帶給廣大的社會群體，生成具有地域認同性的知識和信息，為更科學(xué)合理的城市地質(zhì)環(huán)境評價與管理提供參考依據(jù)，因而是從地質(zhì)工作者角度有效實踐群眾路線、服務(wù)于京津冀一體化發(fā)展的重要技術(shù)路徑。SoftGI決策體系實現(xiàn)了兩大綜合，即地質(zhì)環(huán)境與社會人文和經(jīng)濟發(fā)展的綜合、監(jiān)測評估與政府管理的綜合，提高了管理水平和力度。借助京津冀地區(qū)信息化程度相對較高的優(yōu)勢，將SoftGIS引入城市地質(zhì)環(huán)境評價體系中，并建立面向服務(wù)架構(gòu)的預(yù)警系統(tǒng)，以服務(wù)的方式來和獲取城市地質(zhì)環(huán)境安全預(yù)警中所需的信息，進一步提高城市運行效率和地質(zhì)環(huán)境安全度，可改善目前預(yù)警系統(tǒng)剛性較強、信息共享困難的問題，是在地質(zhì)環(huán)境工作中的“群測群防”，也是對“群眾路線”思想的有效實踐。同時，SoftGIS可為不同的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道和社區(qū)量身定做設(shè)計這種平臺，幫助居民充分細致地評價當?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境安全，為研究人員和規(guī)劃決策者提供長期和廣泛的信息源。公眾通過手機、Web等工具參與SoftGIS以實現(xiàn)城市地質(zhì)環(huán)境安全信息的提交、交流與共享，而公眾所反饋的現(xiàn)象又為城市地質(zhì)環(huán)境安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)提供了實時的信息。這些相對“主觀”和“軟性”的信息可以與專家或規(guī)劃者的“理性”或“客觀”意見相互補充，從而提高決策的可行性和執(zhí)行效率，為不同尺度的空間規(guī)劃或決策提供更加細致的服務(wù)。由此，通過利用一個更加開放的模式來收集和分析城市地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，SoftGIS可以將傳統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測項目提升為一系列持續(xù)性的資源環(huán)境管理活動。

3門頭溝礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境案例研究

31門頭溝礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境分析與評估指標以北京市門頭溝區(qū)王平鎮(zhèn)南港村、東馬各莊村、韭園村和東辛房辦事處的圈門地區(qū)為研究案例，根據(jù)上述研究內(nèi)容，嘗試建立SoftGIS支持系統(tǒng)，居民參與SoftGIS調(diào)查的過程，可視為公眾參與環(huán)境管理的過程。南港村位于鎮(zhèn)域東南部，地處九龍山北麓、永定河南岸馬家溝上游，韭園溝西南部，東徑116°01′，北緯39°57′，海拔270m，西北距鎮(zhèn)政府駐地3km，東南距區(qū)政府駐地（直線）約7km。山場面積315hm2，人口65戶，200人（2012年統(tǒng)計數(shù)據(jù)）［14］。東馬各莊村位于鎮(zhèn)域東南部，南港村北部，東徑116°01′，北緯39°58′，海拔200米。現(xiàn)有人口94戶，212人，全部為居民戶口。南港村與東馬各莊煤礦歷史悠久，自明清時期開始開采，存在地裂縫（近代開采所致）和采空塌陷（解放前就存在）等地質(zhì)環(huán)境問題，對周邊村莊均有不同程度的地質(zhì)影響。南港村資源環(huán)境與產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題和矛盾比較突出，在京津冀周邊郊區(qū)中具有一定的代表性。東馬各莊村和南港村生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能顯著退化，由于煤炭導(dǎo)致含水層破壞，加上常年少雨少雪，泉水和溪水斷流干涸，對居民生產(chǎn)生活有較嚴重影響。韭園村情況稍好，有2眼泉水常年流淌，林果采摘收入可觀，但能否避免地質(zhì)環(huán)境的總體影響，仍需跟蹤研究。本次調(diào)研的圈門地區(qū)與南港村和東馬各莊村都經(jīng)營過較大型煤礦，曾經(jīng)的礦業(yè)生產(chǎn)對地質(zhì)環(huán)境的破壞仍然影響著當?shù)鼐用竦纳睢楦玫卦O(shè)計開發(fā)“SoftGIS地質(zhì)環(huán)境決策支持系統(tǒng)”，我們進行了多次現(xiàn)場踏勘，并進行了調(diào)研，參與調(diào)研的人員包括：60—80年代的4位老村長，他們見證了該區(qū)域近50年的礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)發(fā)展歷史；90年代至現(xiàn)在的村長、書記、委員、勞動保障員和大學(xué)生村官，他們見證了當前的發(fā)展轉(zhuǎn)型。另外，采訪了當?shù)氐木用窠?0戶，了解當前居民的經(jīng)濟收入、地質(zhì)環(huán)境破壞對他們生活的影響以及對村莊未來發(fā)展的預(yù)期。結(jié)合理論研究，確定了6類調(diào)研數(shù)據(jù)，22個數(shù)據(jù)小項，分為非空間數(shù)據(jù)調(diào)研和空間數(shù)據(jù)調(diào)研2項（表1）。然后進行SoftGIS系統(tǒng)開發(fā)，最終目的是建立“北京礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力監(jiān)測與綜合決策支持系統(tǒng)”和完成相關(guān)區(qū)域研究報告。

32SoftGIS平臺設(shè)計與實現(xiàn)根據(jù)SoftGIS和PPGIS的設(shè)計原理，結(jié)合研究課題的情況，進行了改進和完善。基于WebGIS三層體系結(jié)構(gòu)，搭建了“SoftGIS地質(zhì)環(huán)境決策支持系統(tǒng)”這一平臺（圖2）。網(wǎng)址為：wwwbjsoftgiscom。

321數(shù)據(jù)來源北京礦區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境承載力綜合調(diào)研平臺主要采用了國家測繪地理信息局建設(shè)并推廣的“天地圖”地理信息公共服務(wù)平臺所提供的地圖數(shù)據(jù)服務(wù)接口，利用編程接口將“天地圖”的服務(wù)資源嵌入到本平臺所研發(fā)的網(wǎng)站中，從而有效緩解地理信息資源開發(fā)利用中技術(shù)難度大、建設(shè)成本高、動態(tài)更新難等突出問題。其中，基礎(chǔ)空間背景數(shù)據(jù)來源于“天地圖”。該調(diào)研平臺使用了天地圖所提供的WMTS服務(wù)接口。WMTS（webmaptileservice）地圖切片服務(wù)基于OGC（opengeospatialconsortium）開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會所制定的統(tǒng)一接口標準，該服務(wù)標準定義了一些操作，這些操作允許用戶訪問切片地圖。WMTS提供了一種采用預(yù)定義圖塊的方法Web地圖服務(wù)的標準化解決方案。在服務(wù)器端把地圖切割成一定大小的瓦片，采用HTTP協(xié)議，通過指定的參數(shù)返回相應(yīng)的地圖瓦片［15］。這里，切片地圖最大比例尺選擇級別為17級（比例尺近似1：4500）進行顯示，提供普通矢量地圖、衛(wèi)星影像和地形渲染3種顯示方式。調(diào)研數(shù)據(jù)總體分兩部分進行入庫：1）項目調(diào)研時期由項目人員通過紙質(zhì)調(diào)研問卷方式向當?shù)卮迕癫杉男畔ⅲ@部分數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計，進行后期電子錄入；2）根據(jù)前期調(diào)研所收集的信息，了解到當?shù)卮迕裰泻芏喽疾荚O(shè)了寬帶，被調(diào)研者可以在家中訪問在線調(diào)研平臺“北京礦區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境承載力綜合調(diào)研”填寫調(diào)研信息，為后期大面積收集調(diào)研數(shù)據(jù)提供了可能性。

322數(shù)據(jù)管理“SoftGIS地質(zhì)環(huán)境決策支持系統(tǒng)”平臺的設(shè)計來源于SoftGIS和PPGIS成熟的理念和實踐經(jīng)驗。這一平臺為北京門頭溝區(qū)尤其是煤礦區(qū)的公眾了解自我生活環(huán)境和周邊地質(zhì)環(huán)境問題提供了一個全新的方式。“SoftGIS地質(zhì)環(huán)境決策支持系統(tǒng)”平臺以WindowsServer2008R2為服務(wù)器，使用世界主流的開源關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PostgreSQL及其對應(yīng)的空間數(shù)據(jù)組件PostGIS來存儲所采集的調(diào)研數(shù)據(jù)。根據(jù)調(diào)研設(shè)計需求，一個完整的調(diào)研問卷需要填寫調(diào)研對象基本信息、家庭位置、常活動的重要地帶、地質(zhì)安全隱患識別、問卷反饋等共12個頁面的信息，每一套問卷都是空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一（圖3）。問卷所涉及的每一個調(diào)研頁面都作為一個對象即一張數(shù)據(jù)庫表保存入庫。調(diào)研者可以在結(jié)束調(diào)研前修改其所填寫的所有信息，包括在地圖上標注的地理信息；一旦提交問卷，其所有的信息作為一套完整的調(diào)研問卷信息保存到后臺數(shù)據(jù)庫，從而保證了調(diào)研數(shù)據(jù)的完整性和真實性。當然，這其中也有一些是用戶填寫的無效數(shù)據(jù)，需要再后期數(shù)據(jù)分析中做出判讀。

33評價結(jié)果與分析評價指標選取的方法，從3個方面確定指標，包括社會、經(jīng)濟、環(huán)境（經(jīng)濟承載力、地質(zhì)環(huán)境背景、地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及預(yù)期和公眾參與評價）。采用層次分析法作為城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價的基本方法。具體評價過程如下：1）分析系統(tǒng)中各指標因素之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)2）構(gòu)造判斷矩陣對同一層次的各要素對上一層次各準則的相對重要性進行兩兩比較并構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。各層指標的組合權(quán)重值參見表2。最后，檢驗判斷矩陣的隨機一致性，計算結(jié)果表明判斷矩陣具有滿意的一致性，不需重新調(diào)整。將綜合指數(shù)作為定量化指標，建立如下城市地質(zhì)環(huán)境承載力指數(shù)數(shù)學(xué)模型并進行礦山地質(zhì)環(huán)境影響評價。采用上述數(shù)據(jù)處理方法，將上面確定的18個指標進行處理，依據(jù)量化分級方法，將各指標量化分級，結(jié)果見表3。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)該村經(jīng)濟收入和生活環(huán)境狀況均不容樂觀，全村40歲以下的青壯年幾乎100％進城務(wù)工或求學(xué)。約95％的居民表示對地質(zhì)環(huán)境情況高度關(guān)注，但只有53％的居民認可當前的管理和宣傳情況，表明在地質(zhì)環(huán)境方面深入群眾進行宣傳和管理還需要加強。約97％的受訪者認為垃圾回收處理妥當，房子、道路和寬帶上網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況較好，但99％的受訪者對水資源狀況和地質(zhì)環(huán)境安全狀況表示擔(dān)心和不滿，對這兩大方面的保護和治理還有較大的努力空間。根據(jù)調(diào)研結(jié)果可以看出，東馬各莊村、南港村和韭園村集中反映了地下水和飲用水質(zhì)量及資源的問題；而圈門地區(qū)由于棚戶區(qū)改造等原因，主要反映了垃圾分類方面的環(huán)境問題，居民垃圾分類意識和生活區(qū)域垃圾衛(wèi)生較差。長期的地下煤礦開采，嚴重破壞了調(diào)研區(qū)域的地下水資源。很多村民反映缺水和水質(zhì)差的問題，韭園村村民大多依靠山上的泉水供應(yīng)，只是近年來山泉水也少了很多。各個調(diào)研區(qū)域都反映了采空塌陷這一地災(zāi)類型。調(diào)研對象普遍認為采空塌陷已處于嚴重影響的程度，認知程度與專家勘查研究結(jié)果基本一致。根據(jù)實地調(diào)研走訪，調(diào)研地區(qū)政府都設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急避險標識和場所，在發(fā)生較大型地災(zāi)危險時，村民可以逃離至應(yīng)急避難場地。根據(jù)調(diào)研反饋結(jié)果，部分村民在發(fā)生自然災(zāi)害時，逃生路線的選擇主要分為3部分：1）往周邊高處逃離；2）根據(jù)群測群防員的指揮逃離至指定的避難場所；3）逃離至家附近的公路。由于更加全面的數(shù)據(jù)還在進一步整理中，本文通過對初步調(diào)研結(jié)果的展示和分析，構(gòu)建和闡述了基于SoftGIS的地質(zhì)環(huán)境“群測群防”體系，并把現(xiàn)有收集的數(shù)據(jù)進行了整理分析，將人的感受與地質(zhì)環(huán)境二者結(jié)合在一起考慮，該研究方法獲得了相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液蛷V大居民的認可。另外，從統(tǒng)計資料和水土分析化驗等途徑也獲取了部分數(shù)據(jù)，最終統(tǒng)一使用相關(guān)性分析方法進行統(tǒng)計分析，詳細的數(shù)據(jù)分析以及各地區(qū)的對比研究將另行單獨討論。

4結(jié)論及建議

京津冀作為一個新的增長極，正處于一體化快速發(fā)展階段。城市群是一個十分復(fù)雜的“社會－經(jīng)濟－環(huán)境”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，促進城市社會、經(jīng)濟和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，是京津冀一體化中城市地質(zhì)環(huán)境工作的中心任務(wù)。SoftGIS融合了多學(xué)科理論觀點，充分挖掘地質(zhì)環(huán)境信息服務(wù)于社會和政府管理的巨大潛力，使監(jiān)測、評估與管理綜合為一體。我們以門頭溝礦區(qū)為案例，嘗試初步設(shè)計了“SoftGIS地質(zhì)環(huán)境決策支持系統(tǒng)”平臺，最終目標是建立“北京礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力監(jiān)測與綜合決策支持系統(tǒng)”，并通過群測群防體系加強公眾參與，增加公眾對城市地質(zhì)環(huán)境的保護意識。當前在這一領(lǐng)域的理論研究和實踐，還有較多的空間需要探索，這也是在城市地質(zhì)環(huán)境領(lǐng)域走“群眾路線”和建設(shè)生態(tài)文明的應(yīng)有之義。在京津冀一體化過程中應(yīng)用SoftGIS技術(shù)搭建起城市地質(zhì)環(huán)境評價信息化平臺，集公眾智慧、群測群防，必將可以極大地促進城市“社會－經(jīng)濟－環(huán)境”的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而最終實現(xiàn)城市生態(tài)文明。

作者：孫楠 秦沛 張會昌 潘雪婷 邢宇鑫 單位：哈爾濱水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司