地面沉降大數據

Ⅰ 智慧工地的發展前景怎麼樣

相繼出台文件，大力推進「智慧工地」建設，助力建築業高質量發展，越來越明確的政策讓智慧工地項目遍地開花。

建築行業是一個安全事故多發的行業，由於施工現場管理人員復雜、環境雜亂、多工種交叉作業等弊端，普遍存在管理粗放、施工地點分散等特性。

隨著建築業的快速發展，產業規模的不斷擴大，原有的管理方法漸漸呈現弊端，傳統的施工現場管理模式目前已不符合要求的可持續發展的市場需要。著眼於互聯網的迅速發展，建築行業信息化時代已經到來，智慧工地通過移動互聯、物聯網、雲計算、大數據等新一代的高科技信息技術，實現建築行業的信息化、精細化管理，真正體現安全生產、科學管理。

通過智慧工地的信息化手段實現要素的智能監控、預測報警和工作的數據共享、實時協同等，有效幫助企業提升管理效率、降低勞務成本、保障施工安全。

系統可根據施工要點自主設置警告類型信息，模擬土方開挖全過程，避免回填之前出現基坑邊坡不平、基地不平的缺陷和雜物堆積，做到隨挖隨修，加快施工技術作業速度，提升工程作業質量。

基於 UWB 定位基站，結合 BIM 技術，通過現場放樣優化樓層板綜合排布，對層板定位可行性採取 3D 場景虛擬漫遊，實現決定樓層板與鋼梁熔透焊接的焊點位置的效果，協同安裝，保證布置合理，達到零拆改，一次成優。

智慧工地管理的研究及應用，能夠有效地深化建築企業管理模式和提高企業的實力，改變了傳統的工地管理方式，更加的細節化、模範化、流程化，達到優化管理、整潔環境、人員規范、責任到人等效果；打通從一線操作與遠程監管的數據鏈條，實現勞務、安全、環境、材料各業務環節的智能化、互聯網化管理，提升建築工地的精益生產管理水平；預防安全事故的發生，追責安全事故的問題，使得工地管理更加的符合管理者的需求。

Ⅱ 城市地質信息化

一、地質勘察信息管理系統建設

（一）概述

深圳市城市地質勘察信息系統是由深圳市勘察研究單位自行投資和實施完成的一個大型GIS信息管理項目。項目開始於2002年10月，2003年12月基本完成，2005年在原系統基礎上增加了Web發布功能。

系統採用深圳市1∶1000（特區外為1∶2000）地形圖為地理背景底圖，能實現對勘察項目、勘探點數據、原位測試和土工試驗數據、水文地質試驗數據、區域地層岩性空間分布數據、區域地質構造空間分布數據和其他特徵性地質對象數據進行綜合管理。

該資料庫內的管理信息工作自1983年以來，包括所完成的各類勘察工程的全部信息，以及深圳特區1∶5萬地質圖所包含的地層岩性和地質構造空間分布數據。除此之外，還有部分羅湖區斷裂帶高層建築物沉降監測項目數據和部分地質災害和地質遺跡數據。

該系統被列為「2003年深圳市信息化重點工程」以及「2003年深圳市建設科研項目」。

系統建設的主要目的和意義為：

1）全面有序地管理、開發、利用城市地質勘察資源。

2）提供城市規劃、國土資源開發、城市建設和城市管理等決策分析的地質信息依據。

3）為深圳社會經濟建設的可持續發展提供基礎性地質地理信息。

4）規范統一深圳市地質資源與工程地質勘察行業技術標准，實現網路信息共享。

5）為城市防災減災、城市地質科學研究、岩土工程設計和工程地質勘察等領域的發展提供服務。

（二）系統建設方法與實施技術

城市地質勘察信息系統的建設，需要採用地理信息系統（GIS）技術、資料庫技術和網路技術進行開發。

地理信息系統（GIS）技術，提供了將空間數據及其屬性數據進行關聯整合，能以地圖這一圖形方式進行顯示，並且提供各種層次的地圖空間數據查詢和表現功能。目前，主流的地理信息系統（GIS）平台軟體，國外平台有Arc/Info、MicroStation GeoGraphics、MapInfo和AutoMap等，國內平台有MapGIS、SuperMap等。從網路運行環境來看，又分為客戶端/伺服器端（C/S）和瀏覽器/伺服器端（B/S）模式，後一種方式又稱為是互聯網地理信息系統（WebGIS）。

深圳市城市地質勘察信息系統也分為兩個版本，前期版本為客戶端/伺服器端（C/S）版本，採用國內SuperMap 2000軟體為平台進行開發；後期版本為瀏覽器/伺服器端（B/S）版本，主要採用MicroStation Geographics平台下的GeoPublisher作為伺服器地圖數據發布引擎，客戶端則採用自主開發的控制項完成。

由於地理信息海量數據特點，地理信息數據存儲對資料庫管理系統的並發響應速度等要求較高，數據存儲主要有兩種方式：一種是將空間地圖數據及其屬性數據，統一存放到一個資料庫中的圖屬一體化存儲方式；另一種則是將空間地圖數據和其屬性數據分別存儲的方式，即地圖數據以文件方式存儲（一般以圖幅為分割單位），而屬性數據則存儲到資料庫管理系統中。前一種方式是具有維護管理方便、技術先進、響應快的優點，是目前的發展方向，但技術實現費用較高、系統不穩定，因此，深圳市城市地質勘察信息系統仍採用空間地圖數據和其屬性數據分別存儲的方式，資料庫管理系統採用的是M S SQL Server2000。

圖3-3-1 系統基本對象

由於計算機網路和Internet技術的普及，越來越多的計算機軟體已經擺脫了單機工作環境的局限，向聯網協同工作的方式轉化，深圳市城市地質勘察信息系統也是一個聯網運行的軟體系統，設計上採用了Internet軟體技術來實現，目前主要面向於區域網內應用，但其技術上也已經完全滿足Intcrnet環境下的應用需求（圖3-3-1）。

（三）要素分類與編碼

根據建設部《城市地理信息系統建設規范》的經驗和成果，深圳市城市地質勘察信息系統內分為城市地理基本數據集和城市地質基本數據集要素兩類，其中城市地理基本數據集主要是指地形、地物、地下管線和測繪標志等數據要素，城市地質基本數據則指城市地質工作與工程建設所涉及的地層岩性、地質構造等空間數據，以及地質測繪和勘探所獲得的各類成果數據，如勘探點（鑽孔）、原位測試數據等。

深圳市城市地質勘察信息系統城市地理基本數據集要素分類與編碼，基本上參照原有測繪產品要素分類規范，如《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖要素分類與代碼（G B 14804-93）》、《國土基礎信息數據分類與編碼》（G B/T 13923），而城市地質基本數據集由於項目建設時期國內尚沒有可供遵循的規范標准，因此根據實際工作需要，系統建設者對各類要素進行了統一分類和編碼，其成果已被《城市地理信息系統建設規范（C JJ100-2004）所採納。

要素分類編碼過程中，注重了以下原則：

1）唯一性：編碼應唯一、無歧義。

2）擴展性：給定編碼規則和擴充區間，以滿足實際應用中編碼擴展、增加的需求。

編號全部採用數字編碼，共6位，第一位數字為主題類，第二位數字為大類，第三、四位數字為中類，最後兩位數字為小類和擴充位。

下面對城市地質基本數據集作簡要說明（表3-3-1～3-3-7）。

1.地層岩石

表3-3-1 地層岩石要素編碼

2.地質構造

表3-3-2 地質構造要素編碼

3.水文地質

表3-3-3 水文地質要素編碼

4.地震地質

表3-3-4 地震地質要素編碼

5.環境地質

表3-3-5 環境地質要素編碼

6.地質資源

表3-3-6 地質資源要素編碼

7.其他要素

表3-3-7 其他地質要素編碼

續表

（四）數據組織

1.主要數據種類

系統數據主要包括基礎地理數據（1∶1000地形圖）、基礎地質數據和工程勘察專題數據3類（圖3-3-2）。

2.要素屬性數據

系統主要要素的屬性數據見表3-3-8～3-3-18。

表3-3-8 地層界線屬性表

圖3-3-2 系統管理建庫的數據種類

表3-3-9 岩層屬性表

表3-3-10 土層屬性表

表3-3-11 勘探點屬性表

表3-3-12 斷層屬性表

表3-3-13 地震震中屬性

表3-3-14 滑坡體屬性

表3-3-15 危岩體屬性

表3-3-16 海水入侵帶屬性

表3-3-17 地質遺跡屬性

表3-3-18 地面沉降區域屬性

3.資料庫結構

系統採用關系型數據進行組織，對於勘察項目與勘探點數據之間關系較為復雜，其各要素屬性表與各輔助數據表之間結構如圖3-3-3～3-3-5。

圖3-3-3 勘察工程項目相關數據表及關聯關系

圖3-3-4 勘察工程場地（場區）相關數據表及關聯關系

（五）系統功能

1.項目查詢

系統提供根據關鍵字查詢、組合信息查詢資料庫中的勘察項目的檢索功能，或者根據地圖位置點選、框選、不規則框選等功能實現對勘察項目的查詢。

2.鑽孔查詢

系統提供點選、框選、給定坐標范圍和繪制不規則區域等方式，選定資料庫內的鑽孔，供查詢分析之用。

3.定位查詢

該系統是一個標準的地理信息系統應用工程，可以實現地理信息系統所提供的各種定位查詢功能。如根據坐標定位查詢、根據地名定位查詢、根據其他關鍵詞定位查詢、或者地圖瀏覽定位等等。

4.區域數據提取

通過在地圖上框選、或者繪制一個區域，實現選定該區域上的勘探點（鑽孔），並將該部分勘探點以一個模擬「工程」的形式，將數據導出到勘察作業軟體（「勘察e」軟體格式），供進一步分析，如圖3-3-6所示。

5.模擬鑽孔生成

系統可以通過選擇給定平面位置點上的周邊鑽孔，通過數據插值模擬手段，生成一個模擬鑽孔，用於查詢該點的推測地層和地層厚度。

6.報表和專題圖輸出

系統提供地質平面圖、鑽孔柱狀圖、鑽孔剖面圖、原位測試孔柱狀圖、地層簡表、地層參數簡表、土工試驗和原位測試結果簡表等報表和專題圖輸出功能。

圖3-3-5 勘探孔和各類試驗的數據表之間的關系

圖3-3-6 W ebGIS版本下將選定鑽孔輸出為模擬工程數據文件

7.管理維護功能

系統提供有數據備份、訪問許可權控制、數據入庫（數據手工錄入和整體導入）等功能。

8.Web發布

系統建設初期採用了傳統C/S模式，後期逐步擴展到B/S模式，通過Bentley GeoWebPublisher平台，將地理地圖數據與鑽孔數據以Web方式進行發布，擺脫了客戶端繁瑣的維護安裝任務，使得網內終端，打開瀏覽器就能夠實現對系統各種資源的訪問和查找。

具體實現功能如下：

①地圖的縮放、平移；②地圖的查詢定位；③對資料庫中的勘察工程和勘探點進行各類互動式查詢；④選定勘探點輸出為模擬工程數據用於分析。

在客戶端開發工程中，結合了Flash Active Script技術，解決了單純採用Bentley GeoWebPublisher所提供的控制項方式無法實現的大數據發布的快速響應與客戶端地圖操作的靈活性同時實現的問題，客戶端界面更為友好和易於操作。

查詢頁面效果如圖3-3-7所示。

圖3-3-7 繪制不規則區域選定鑽孔

（六）系統應用情況

系統建成後，先後在多個工程項目的地質信息收集、勘察前期准備、成果編制和周邊地質信息補充等方面得到了具體應用，取得了很好的效果。這些工程包括：①深圳市軌道交通四號線二期工程；②深圳市防震減災信息管理系統工程；③深港西部通道深圳側接線工程；④深圳市東部沿海高速公路工程；⑤深圳市龍崗區土地儲備開發中心北通道市政工程；⑥深圳和記黃埔觀瀾地產有限公司觀瀾低密度住宅發展項目。

隨著項目中積累的勘探點數據和其他基礎地質數據種類和數量的增加，深圳市城市地質勘察信息系統提供的信息將更為詳細和准確，其管理應用價值將逐步得到提升。由於系統數據的基礎性和代表性，系統所體現的公共服務價值也將逐步得到體現。

2006年，該系統被評為全國優秀地理信息系統工程。

二、「勘察e」數字化勘察作業系統

（一）建設思路

目前國內商業性工程勘察軟體基本上在AutoCAD下二次開發完成，對國外軟體依賴嚴重，用戶運行成本較大，不利於軟體正版化，也不符合國家支持民族軟體發展的政策。另一方面，在AutoCAD下開發，所編制的軟體必須犧牲很多定製特性，圖屬交互處理很難實現，不能滿足發展的需要。隨著近二十年來的技術發展，對工程勘察軟體提出了更多、更新的需求，除滿足常規的計算機輔助制圖功能外，具備綜合數據管理和分析能力、GIS應用介面、標准化程度高、可定製、擴展性強的勘察軟體將是今後5～10年的主要發展方向。

針對這一形勢，完全可以開發出一套有別於傳統思路，以城市工程勘察為主要服務對象，通過內建自主知識產權的圖形平台，能夠完成勘察數據採集和處理，成果輸出和管理的專業軟體，「勘察e」數字化勘察信息處理軟體就是這一思路的具體實現。

深圳市勘察研究單位獨立開發的「勘察e」數字化勘察信息處理軟體，其特點就是不依賴任何CAD軟體，完全自主開發，用戶一次性完成正版化，軟體開發始於2003年，採用C⁺⁺Bulider與Visua1 C⁺⁺進行開發。軟體於2004年被列為建設部「2004年重點信息化建設項目」，並於2004年通過建設部科技司組織的專家組鑒定，專家鑒定意見為「國內領先，國際先進」。

（二）「勘察e」CAD繪圖平台

「勘察e」包含的自主開發二維CAD平台，是一個功能基本齊備的圖形繪制環境（圖3-3-8），能夠滿足工程勘察數據整理和圖形輸出的功能需求，也能為其他岩土工程應用提供基本的圖形支撐環境。

1.繪制圖形

「勘察e」CAD圖形平台實現了類似於AutoCAD繪圖操作的常用繪圖功能。包括：繪制直線段、繪制多義線、繪制正多邊形、繪制矩形、繪制圓弧、繪制圓、繪制橢圓、繪制樣條曲線、繪制多行文本、生成塊和填充。

2.編輯圖形

「勘察e」CAD圖形平台將實現AutoCAD常用編輯圖形功能。包括：刪除、拷貝、鏡像、偏移、陣列、旋轉、縮放、裁剪、延伸、分解和排列對齊。

3.瀏覽功能

「勘察e」CAD圖形平台將實現AutoCAD常用的瀏覽功能，包括：圖形窗口的放大、縮小和平移功能。提供多種放大縮小的瀏覽方式，包括窗口縮放、中心縮放等。

圖3-3-8「勘察e」制圖環境

4.輔助繪圖功能

「勘察e」CAD圖形平台提供捕捉、正交輔助繪圖功能。捕捉點類型有：端點、中點、圓心、交點、切點、垂直點、象限點和最近點等。

5.互動式繪圖

「勘察e」CAD圖形平台提供命令行輸入和畫筆交互的方式繪圖。鍵盤方式可以精確地輸入世界坐標，彌補畫筆繪圖精度不足的缺點。可以ESC鍵取消當前的命令，也可以Enter鍵完成當前的命令；輔助繪圖命令平移、實時縮放和滾輪縮放不中斷當前的繪圖、修改命令如：畫直線、對象拷貝等；

6.圖層管理

「勘察e」CAD圖形平台提供圖層管理功能。

1）建立多個圖層：可以創建多個圖層，每個層管理自己所擁有的實體。

2）鎖定圖層：將指定的圖層鎖定，無法編輯修改實體。

3）隱藏圖層：將指定的圖層隱藏，既看不到實體，也無法修改實體。

4）凍結圖層：將指定的圖層凍結。

5）刪除圖層：刪除指定的圖層，圖層所擁有的實體也被刪除。

6）實體改變圖層：改變選擇的實體的圖層屬性。

7.圖形文件存取

「勘察e」CAD圖形平台提供圖形文件存取功能。

1）兼容AutoCAD的DXF文件格式：能夠打開和保存DXF文件，暫不處理AutoCAD特有的線型、字體。

2）自定義文件格式「.CAD」：能夠以文件流的形式保存為「.CAD」文件，也能夠讀取「.CAD」文件，並且能夠兼容早期版本。

3）圖源文件.wmf：能夠保存為.wmf文件，但不能讀取。

8.列印和列印預覽功能

勘察CAD圖形平台提供列印和列印預覽功能。

1）能夠顯示當前區域網內共享、可用的列印機。

2）能夠顯示列印機的基本信息。

3）能夠按照對象線寬和對象顏色預覽和列印圖形。

4）能夠按照用戶指定的列印樣式列印和預覽圖形，如果同時指定了對象線寬和對象顏色，優先採用對象線寬和對象顏色。

5）能夠編輯列印樣式並保存為文件，以顏色值來表示列印樣式，每個顏色值代表要列印的顏色、線寬和線型，最多能有256個顏色值。

6）能夠指定是否按照列印樣式預覽和列印圖形。

7）能夠列出當前列印機支持的所有紙張類型。

8）能夠指定列印方向：縱向、橫向。

9）能夠指定列印區域：圖形界線、圖形范圍、當前顯示的圖形和窗選范圍。

10）能夠指定列印比例和列印份數。

11）能夠指定按照偏移方式列印還是居中方式列印，偏移方式下可以輸入相對於紙張左上角的X、Y方向上的偏移距離。

12）批量列印功能，能夠批量列印輸出。

（三）勘察作業功能

1.數據錄入功能

提供各類勘察數據錄入功能，及靜力觸探試驗和部分土工試驗軟體數據直接導入系統的功能。錄入界面如圖3-3-9所示。

2.專題圖生成功能

1）平面圖布置圖：可根據工程數據自動生成輸出勘探點平面位置分布圖，根據畫筆的點擊位置布置勘探點，拖拽勘探點，也可選擇勘探點布置剖面線。

2）平面圖：按照指定比例和原始錄入參數，自動生成輸出鑽孔平面位置分布圖。圖面內容包括：鑽孔、剖面線等，可疊加任意地形圖及地物。

圖3-3-9「勘察e」鑽孔數據錄入界面

3）柱狀圖：自動生成任意位置地質柱狀圖等。

4）剖面圖：自動或人工劃分土層，自動生成工程地質剖（斷）面圖，內容包括鑽探數據，動、靜探曲線等原位測試數據，設計標高，基礎標高示意等；能夠編輯處理多種特殊情況。

界面如圖3-3-10所示。

5）等值線圖、雲圖：按多種經典演算法（三角網法、格網法等）自動生成地面等高線、各岩土層埋深等值線、各土層等厚線、基岩面等高線、地下水位等高線及其他等值線圖等；以畫線方式，自由繪制等值線圖內外邊界，過程直觀簡單。界面如圖3-3-11，圖3-3-12所示。

（四）模板定製

軟體提供自定義模板功能，並根據模板自動生成圖形。不同的單位或公司所繪制的地質勘察專題圖的格式有所不同，但完全可以按照自己的要求定製模板；模板的尺寸符合國家圖紙尺寸規范（圖3-3-13）。

圖3-3-10「勘察e」生成剖面圖示意

圖3-3-11「勘察e」生成雲圖選項對話框

圖3-3-12「勘察e」等值雲圖生成效果

圖3-3-13「勘察e」專題圖模板定製示意

1.圖形符號管理

系統提供自定義符號的功能。符號是有特定意義的圖形塊，用來生成專題圖；除了系統自帶的符號外，用戶可以自由擴充自己的符號（圖3-3-14）：

1）能夠將本系統中的任何圖形保存為符號，並可以將符號分類顯示。

2）可以將任何符號以一定的比例直接拖拽到圖形中。

3）可以編輯和刪除符號。

2.勘察報告生成

提供自動生成工程勘察報告初稿，自動完成土工試驗、水質分析、原位測試的統計與分析。

3.輔助工程設計

提供淺基礎沉降計算、樁基承載力及沉降計算功能（圖3-3-15）。

（五）三維可視化功能

系統採用OpenGL技術和三維格網插值演算法，實現了對地層層面三維空間分布進行模擬顯示的功能。並且能夠通過滑鼠控制地層層面模型進行縮放、旋轉等觀察，以及輸出視圖為圖形文件等功能（圖3-3-16）。

圖3-3-14「勘察e」的符號管理功能

圖3-3-15「勘察e」的輔助計算分析對話框

有關數據的導入導出，目前「勘察e」軟體能夠對勘察項目數據文件整體導入到深圳市城市勘察信息系統中，同時也能夠接收和打開深圳市城市勘察信息系統導出的項目數據文件。

「勘察e」網路版和單機版勘察項目數據也能夠以文件整體導入導出方式進行無損交換。

圖3-3-16「勘察e」三維地層層面分布模擬

（六）系統應用

目前該軟體已經廣泛應用於深圳及國內多個地區和單位的勘察與內部作業的生產業務，經過了「深圳市軌道交通四號線二期工程」等大型勘察項目檢驗，取得了很好的應用價值。

該軟體還不斷根據應用中實際的需求，進行持續完善升級。

三、邊坡工程三維可視化設計

1.概述

目前邊坡支護工程設計普遍是採用二維圖紙，按平面、立面加剖面的三視圖設計表達的方式，由於邊坡往往並不是一個空間上簡單的「平面」，原始地形更是一個非常不規則的空間曲面。傳統二維設計只能對上述問題進行粗略概念性的表達，無法准確地刻畫支護前後的形態。不但工程量算不準確，造成預算與實際費用的偏差，也可能由於設計條件不準確，造成支護不足或過度，形成安全隱患或工程浪費。

另外，永久性邊坡工程景觀問題越來越得到重視，在確保安全的同時，建設工程要求邊坡設計能環保美觀，甚至起到景觀裝飾作用。用傳統三視圖方式，對於復雜邊坡的坡面規劃定位，不但費時費力，往往誤差也非常嚴重。而且經常發現部分邊坡坡面線條怪異，格構梁扭曲難看，很大程度上都是因為二維設計圖表達不清、深度不夠、定位不準、不能指導和約束施工的原因。

採用三維可視化邊坡設計，是指採用三維空間建模技術，建立准確的邊坡三維模型，在此基礎上進行支護結構布置和計算分析的新一代設計方法。它可以消除傳統二維設計用於復雜邊坡的許多不足，深圳市勘察研究單位在這方面做了較多有效的嘗試。

2.工作成果

在M icroStation平台下，開發完成了邊坡三維可視化建模系統，具體實現功能如下：①通過地形圖實現三維原始地形的建模；②通過鑽孔信息，可以模擬三維地層空間發布規律；③模擬結構面空間產狀和分布規律；④實現三維開挖模擬和土石方量算；⑤邊坡支護結構的三維環境下的布設和工程量統計。

系統在空間建模基礎上，還將逐步發展三維景觀設計和展示、穩定性計算分析等功能。邊坡可視化設計模擬效果如圖3-3-17，18，19所示。

圖3-3-17 鋼筋砼格構梁支護方案三維建模效果

圖3-3-18 錨桿鋼筋砼格構梁系統三維模型（1）

圖3-3-19 錨桿鋼筋砼格構梁系統三維模型（2）

Ⅲ 資源篇 流水賬 大數據

大數據是時代進步的標志，是科學決策的依據。在新一輪國土資源大調查工作中取得的華北平原地下水資源量數據是一本流水賬，這些大數據能科學反映華北平原社會發展、經濟運行及生態變化的質量。

流水賬 大數據

俗話說得好：吃不窮，花不窮，盤算不到才受窮。它告誡人們居家過日子要有個小九九，日進月出，得記個流水賬，做到心中有數。涉及國家大計，管理大家的事更應該有數。大數據是時代進步的標志，是宏觀決策、科學管理的依據。華北平原地下水資源是人民生活的源泉，社會經濟發展的命脈，生態環境的血液。查清華北平原地下水資源量是水文地質工作者肩負的歷史使命。1999～2005年的國土資源大調查工作中，請看水文地質工作者給出的一筆流水賬——大數據。

地球上的一片綠葉

◎野外地質勘查

華北平原地下水資源評價以地下水均衡為基礎，分別對第四系淺層地下水系統、深層地下水系統進行了計算。淺層地下水主要計算其補給量、排泄量、蓄變數及其天然資源量，評價其合理水位埋深的可采量作為可采量；深層地下水則主要根據其環境閾值，評價其可利用量。

華北平原淺層地下水系統均衡區上部為包氣帶，一般為亞粘土和亞砂土，可概化為垂向滲透，接受大氣降水、河流、渠道、地表水灌溉、井灌回歸，以人工開采和潛水蒸發的形式排泄。下邊界概化為垂向弱滲透，與下伏的深層地下水以越流形式交換水量。太行山和燕山山前與基岩接觸邊界概化為側向流入補給，東部濱海平原有少量的地下水排泄。

地球上的一片綠葉

◎野外採集樣本、化驗地表水體水質。

華北平原降水入滲補給量為173.25×10⁸m³/a。降水補給量最多的是古黃河地下水系統區為76.15×10⁸m³/a，最少的是永定河地下水系統區為7.26×10⁸m³/a，大清河、子牙河和漳衛河三個地下水系統區在（19.99～22.95）×10⁸m³/a。

華北平原河道滲透對地下水的補給量為16.30×10⁸m³/a，最大的河道滲漏補給在古黃河地下水系統區為4.83×10⁸m³/a，成為沿黃地帶淺層地下水的重要補給來源。

渠道滲透補給量是灌區進入田間以上各級渠道對地下水的滲漏補給。華北平原渠道滲漏補給量是8.01×10⁸m³/a，最大補給是潮白河—薊運河地下水系統為1.98×10⁸m³/a。

渠灌田間入滲補給是灌溉水進入田間後經過包氣帶入滲補給地下水的量。華北平原渠灌入滲補給量為17.30×10⁸m³/a，最大補給量是古黃河地下水系統區為12.12×10⁸m³/a。

華北平原井灌回歸補給量為20.55×10⁸m³/a，黃河地下水系統區為4.74×10⁸m³/a，河北平原回歸量為13.1×10⁸m³/a。

深層地下水越流補給主要發生在河北平原，河北平原深層水對淺層水的越流補給量為0.70×10⁸m³/a，最大的是子牙河地下水系統區為0.52×10⁸m³/a。

華北平原山前側向補給量為18.31×10⁸m³/a，補給量最大的是河北平原的大清河地下水系統區為7.19×10⁸m³/a。

華北平原淺層地下水總補給量為254.42×10⁸m³/a。

華北平原淺層地下水的排泄量包括：

地下水蒸發量為63.51×10⁸m³/a。

淺層地下水開采量為185.24×10⁸m³/a，其中河北平原地下水的開采量最大，為108.21×10⁸m³/a，約佔五省總量的58.42%。

下游側向流出量為1.32×10⁸m³/a。

淺層地下水越流排泄量為15.56×10⁸m³/a。

地下水溢出量為1.40×10⁸m³/a。

華北平原地下水的總排泄量為267.03×10⁸m³/a。分區排泄量為：

北京平原的地下水排泄量為27.87×10⁸m³/a。

天津平原的地下水排泄量為14.34×10⁸m³/a。

河北平原的地下水排泄量為131.30×10⁸m³/a。

魯北平原的地下水排泄量為54.70×10⁸m³/a。

豫北平原的地下水排泄量為38.82×10⁸m³/a。

華北平原1991～2003年間淺層地下水儲存變化量為21.22×10⁸m³/a。其中，

北京平原的淺層地下水儲存變化量為2.89×10⁸m³/a。

天津平原的淺層地下水儲存變化量為0.17×10⁸m³/a。

河北平原的淺層地下水儲存變化量為15.14×10⁸m³/a。

魯北平原的淺層地下水儲存變化量為0.59×10⁸m³/a。

豫北平原的淺層地下水儲存變化量為2.78×10⁸m³/a。

深層地下水屬於更新緩慢、補給少的消耗性地下水資源。華北平原深層承壓水開發利用的程度不一，河北平原、天津平原、魯北平原深層地下水開發利用程度高。深層地下水開發利用程度高的地區，深層地下水頭大幅度下降，不允許再動用深層水彈性釋水量，深層地下水可利用量只為越流補給量與側向補給量之和。華北平原深層地下水可利用量為20.66×10⁸m³/a。其中，

天津平原的深層地下水可利用量為2.16×10⁸m³/a。

河北平原的深層地下水可利用量為13.06×10⁸m³/a。

魯北平原的深層地下水可利用量為2.37×10⁸m³/a。

豫北平原的深層地下水可利用量為3.08×10⁸m³/a。

華北平原重點城市地下水的分布狀況:

北京市的市區位於沖積洪積扇的軸部，西部為單一卵礫石含水層，向東逐漸過渡到多層砂、細砂、粉砂含水層。城近郊區地下水天然資源補給量為4.45×10⁸m³/a，可開采資源量5.05×10⁸m³/a，2003年開采量4.79×10⁸m³/a。一直以來地下水是城近郊區工農業和生活用水的主要水源。1960年以前，北京城郊區地下水的開采基本處於采補平衡階段，地下水位變化不大，1961～1970年地下水開采規模逐步擴大。1970年以後，開采規模大幅度提高，1970～1980年城近郊區地下水儲藏量大幅度減少，地下水出現超采和嚴重超采現象，在城區東部出現地下水降落漏斗，並出現地面沉降。1980年以後，引遠郊區水源八廠水進京，減少地下水的開采，部分水廠停采，部分減少開采，地下水位得到部分恢復，地面沉降也得到控制。2002年又停采部分自備井，使得地下水超采現象得到進一步控制。

天津市區深層地下水可利用量僅有0.0148×10⁸m³/a。現狀開采量為0.0322×10⁸m³/a，屬於嚴重超采。城市用水不得不依賴引灤濟津、引黃濟津以解近渴。

石家莊市是一座以輕紡、制葯、冶煉、石油化工、電子為主的新興城市，地下水資源對城市的發展起著十分重要的作用。自城市發展以來，地下水一直是市區工業、生活及農業的供水水源。市區淺層地下水開采資源量為0.4264×10⁸m³/a，深層地下水可利用量為0.0015×10⁸m³/a。2003年地下水開采量為0.77×10⁸m³/a。其中，淺層地下水開采量為0.7674×10⁸m³/a，開采程度達180%；深層地下水開采量為0.0026×10⁸m³/a，開采程度達173%。20世紀80年代以來隨著城市發展、人民生活的需要，地下水開采量不斷增加，水資源嚴重入不敷出，水位大幅度下降，從1965年形成的石家莊水位下降漏斗雛形逐步擴大加深，到2003年漏斗面積達357平方千米，中心水位埋深達41.93米。2010年漏斗面積達410平方千米，漏斗中心水位深達58米。由於地下水資源的嚴重不足，2000年開始引用黃壁庄水庫、崗南水庫地表水作為補充供水水源。按石家莊城市用水現狀和發展規劃，在「南水北調」之前水資源供需矛盾仍將十分突出。

滄州市淺層地下水大部分為微鹹水—鹹水，水質和開采條件也較差，深層地下水是主要的供水水源。深層地下水可利用量為0.0203×10⁸m³/a。2003年深層地下水開采量為0.0428×10⁸m³/a，開采程度達211%。自開采深層地下水以來，水位持續下降，已經形成華北平原區最大的水位下降漏斗，引發了較嚴重的地面沉降。

衡水市區淺層地下水開采資源量為0.1367×10⁸m³/a，2003年開采量為0.5301×10⁸m³/a，開采程度為388%,深層地下水可利用量為0.1828×10⁸m³/a，2003年開采量為0.3099×10⁸m³/a，開采程度為170%。衡水市深層地下水水位下降漏斗——著名的冀-棗-衡漏斗，形成於20世紀70年代初，超量開采深層地下水致使水位逐年下降，衡水市區正處於漏斗的中心。

邯鄲市地下水開采量較大，而補給量較小，城區形成南北兩個漏斗。邯鄲市區淺層地下水天然資源量為0.1331×10⁸m³/a，開采資源量為0.183×10⁸m³/a，開采程度為137%。

唐山市是河北省最大的重工業城市，平原全淡水區淺層水是目前本區地下水主要的開采層，由於多年連續超采，在唐山漏斗區及古冶漏斗區地下水由外圍流向漏斗中心。市區淺層地下水可開采資源量為0.9850×10⁸m³/a，2003年開采量為0.8186×10⁸m³/a，開采程度為83%。深層地下水可利用量為0.0505×10⁸m³/a，2003年開采量為0.0814×10⁸m³/a，開采程度達161%，岩溶水開采資源量為0.08731×10⁸m³/a，2003年開采量為0.09835×10⁸m³/a開采程度達113%。

保定市區地下水開采利用程度較高，開采深層農田井多在100～150米之間，生活用井多在200米以內。2000年開采井密度為11.32眼/平方千米。2000年前市區用水主要為地下水，後開始引西大洋水庫地表水供水避免市區漏斗的危害。保定市淺層地下水天然資源量為0.2676×10⁸m³/a，開采資源量為0.2959×10⁸m³/a，2003年開采量為0.4194×10⁸m³/a，開采程度為142%；深層地下水可利用量為0.0178×10⁸m³/a，2003年開采量為0.0306×10⁸m³/a，開采程度為172%。

德州市供水主要來源是丁庄水庫黃河水和深層地下水，區內深層地下水以集中開采為主要方式。2003年市區總需水量為8231×10⁴m³/a，總供水量為7281×10⁴m³/a，其中深層地下水供水量2767×10⁴m³/a，地表水供水量4514×10⁴m³/a，缺水950×10⁴m³/a。

聊城市供水一直以淺層地下水和深層地下水為供水水源，聊城市地下水天然資源量為2.0202×10⁸m³/a，可利用量為1.73×10⁸m³/a，其中淺層水地下水開采資源量為1.64×10⁸m³/a，深層地下水可利用量為0.09×10⁸m³/a。

濱州市20世紀60年代後期開始用地下水作供水水源。濱州市區地下水天然資源量為1.8792×10⁸m³/a，可利用量為1.28×10⁸m³/a，其中淺層地下水開采資源量為1.23×10⁸m³/a，深層地下水可利用量為0.05×10⁸m³/a；淺層地下水開采量為0.01×10⁸m³/a，深層地下水開采量為0.01×10⁸m³/a。

濮陽市地下水天然資源量為1.4237×10⁸m³/a，開采資源量為0.4237×10⁸m³/a。

新鄉市地下水天然資源量為1.0×10⁸m³/a，開采資源量為0.8836×10⁸m³/a。

安陽市地下水天然資源量為1.4953×10⁸m³/a。

這些數據不是簡單羅列的流水賬，它是水文地質科學財富的積累，是現代科學技術的結晶。實實在在的大數據科學地反映了以往社會生活、經濟運行、生態變化的質量。以水謀發展，以水調結構，以水計效益，以水定規模。燒火做飯先量水，有多少水才能蒸多大的饃。查清華北平原地下水資源的數量家底兒，是制定社會經濟發展規劃的科學可靠的依據。這些大數據准確地描述了潛伏的華北平原地下水生動活潑的魅力形象。深入解讀這些抽象的數字或許你會發現它是人們迄今為止對地下水的科學認知。它就像用三圍數字表示時裝模特兒的美麗一樣。數字美是抽象美，抽象美是科學的極致。地下水資源是變化的，這些大數據是地下水變化的動態指標，它就像人的血壓，時時刻刻反映著人體的健康一樣。健康的體魄，美麗的環境，是生命的理想狀態。關乎華北平原地下水的大數據及其變化規律永遠是水文地質工作者孜孜不倦探求的目標，它也應該成為決策者和公眾關注的大問題。

Ⅳ 中國的遙感技術取得過哪些重大成果

中國遙感技術應用現狀
1957年第一顆人造地球衛星升空標志著人類進入了太空時代，從此人類以嶄新的角度開始重新認識自己賴以生存的地球。空間信息技術是本世紀60年代發展起來的一門新興的科學技術，遙感技術，包括地理信息系統和全球定位系統，則是對地觀測的重要手段。中國的遙感技術從70年代起步，經過十幾年的艱苦努力，已發展到目前的實用化和國際化階段，具體表現在具備了為國民經濟建設服務的實用化能力和全方位地開展國際合作使其走向世界的國際化能力。
* 為國民經濟可持續發展提供科學的決策依據
中國目前經濟發展和人口增長對國家資源環境的影響程度超過了歷史上的任何時期。對國土資源進行動態監測是我國政府一貫重視的問題。我國國土資源面積大、類型多，遙感技術在國土資源動態監測上具有相當大的優勢和潛在的市常如，在1980～1985年期間，我國曾利用陸地衛星MSS數據進行了全國范圍的土地資源調查，並按1∶50萬比例尺成圖，宏觀地反映了我國大地資源的基本狀況；1984年開始由國家土地局主持開展了全國范圍的土地資源詳查工作，採用了航片和地面實地測量的方法，對農地採用1∶1萬比例尺成圖、林地及草地採用1∶5萬比例尺成圖、在西部地區利用航片與陸地衛星數據結合按1∶10萬比例尺成圖。但是由於區域范圍大，使項目實施歷時長達10年，可見實施全國的土地資源調查迫切需要高空間解析度的衛星遙感圖像。據估計覆蓋我國整個國土面積需要600景TM圖像，而斯波特圖像則需要6000多景， 可見遙感技術在我國具有相當大的市場，因而盡快發射我國自己的資源衛星是擺在我們面前的十分迫切的任務。「八五」期間中國科學院和農業部「國家資源環境遙感宏觀調查與動態研究」小組在1992～1995年的3年時間里完成了全國資源環境調查，建立了一個完整的資源環境資料庫，較過去開展一項單項專題的全國資源環境調查需5～10年的時間是一個很大進步。在項目實施中全部採用了90年代接收的最新陸地衛星TM圖像作為主要的信息源，同時也使用了我國近年內發射的多顆返回式資源調查衛星的高解析度圖像，在大興安嶺、秦嶺、橫斷山脈一線以東選用1∶25萬比例尺，此線以西採用1∶50萬比例尺進行遙感圖像判讀、制圖及資料庫建立工作。為此，須完成全國陸地部分國際標准分幅地圖近500幅幅面的調查、制圖與數據分析工作。除全國范圍的國土資源調查外，各主要省市，如北京、天津、浙江、陝西、內蒙等許多省市自治區也開展了國土資源調查工作。
除此以外，80年代後期的「三北」防護林帶綜合遙感調查和「黃土高原水土流失遙感調查」以及「遙感技術在西藏自治區土地利用現狀調查中的應用」等項目都是比較重大的遙感工程。但是，從國民經濟建設的需要來看，類似於全國土地資源調查等大型工程項目應該增加動態監測的能力，如在我國東部地區應該每年調查一次，西部地區每5年一次。可見，我們面臨的任務是十分艱巨的， 遙感應用的市場是非常廣泛的。
* 具有對重大自然災害災情進行動態監測和評估的能力
中國是自然災害頻繁且嚴重的國家，每年因災害所造成的損失高達上千億元人民幣。對重大災害進行動態監測和災情評估，減輕自然災害所造成的損失是遙感技術應用的重要領域。
我國在「八五」期間建立了重大自然災害（洪水、林火、乾旱、地震、雪災等）遙感監測評估系統。針對洪澇災害採用了包括陸地衛星、氣象衛星和具有全天候觀測能力和應急反應能力的機載合成孔徑雷達遙感等多高度的立體監測手段，不僅具有監測的宏觀性、動態觀測能力，而且通過機-星-地實時傳輸系統能夠實時地將災情圖像及時地傳送到中央指揮部門。自1987年以來，我國先後在永定河、黃河、長江、淮河等地區開展了大規模的防汛遙感綜合試驗。尤其是1994年在福建閩江、廣東的西江和北江，1995年在鄱陽湖、洞庭湖和遼河的洪水監測評估工作中，已分別將洪水災害的初評估與精評估的時間壓縮至2天和2周。整個技術方法與流程已達到實用化水平。如在1991年太湖流域洪澇災害遙感監測中，採用了多個時相的諾阿衛星影像、陸地衛星TM影像和側視雷達圖像，通過多時相的遙感信息復合得到了准確的災情數據。
1987年5月發生在我國東北大興安嶺的特大森林火災， 第一個發現火災的是諾阿氣象衛星圖像。在火災發生期間連續接收了過境的氣象衛星和陸地衛星圖像，每天提供火區范圍、火勢變化、火頭位置移動、新火點出現以及撲火措施效果等方面的信息。火災後的1988 年和1989年利用陸地衛星TM圖像還進行了火燒跡地恢復的遙感調查，實現了森林火災早期預警、災中的動態監測、災後損失評估以及後期的生態恢復調查的遙感動態觀測，得到了國家領導人很高的評價。
此外，我們還利用氣象衛星遙感數據與地面氣象數據相結合的方法，在黃淮海平原建立了旱情遙感動態監測評估系統，為農業管理、合理灌溉等提供了決策依據。
總之，中國的自然災害之多、危害之大是驚人的，應用遙感技術進行減災的效果是顯著的，同時應用的潛力也是巨大的。
* 利用遙感技術進行農作物估產和林業資源調查
我國是農業大國，糧食問題是我國政府非常重視的問題。早在80年代中期，在國家經委的支持下，以中國氣象局為主組織開展了北方10省市冬小麥估產試驗。這標志著氣象衛星非氣象領域工程化應用的開始，也是我國首次開展大規模遙感估產工作。目前利用氣象衛星進行農作物估產的應用已得到了普及和深化，並形成了一種業務化的手段，估產對象也從冬小麥擴展到玉米、水稻等其他作物。
「八五」期間我國建立了主要產糧區主要農作物（小麥、水稻、玉米）估產信息系統。其中大面積冬小麥遙感估產運行系統是遙感技術和地理信息系統技術相結合的產物，它將整個遙感估產的各個作業環節納入計算機系統運行，使其整體具有數字化作業能力，並能輸出各種估產結果。1992～1995年近3年在黃淮海地區進行冬小麥遙感估產試驗的結果表明，利用遙感技術對大面積農作物估產的精度能夠達到95％以上，無論是大區域還是分省（區）估算，均能達到規定的精度指標。隨著系統運行年限的累積，估產精度將會逐漸提高，運行費用也會逐年減少。同時針對國家急需了解農業種植結構變化和進行種植面積測算、長勢監測和單產模型建立等的要求，對我國主要農作物進行了遙感估產，在地理信息系統技術的支持下，構成了農作物估產的實用運行系統。此外，其他農作物如水稻、玉米等也都分別在江南的太湖平原和東北的三江平原建立了估產信息系統，並取得了很好的效果。
1995年國家遙感中心組織力量完成了《中國農業狀況圖集》，採用圖表相結合的方式，形象直觀地反映了我國農業發展的綜合水平，以及糧食、棉花、油料等方面的狀況及變化，揭示了農業發展中面臨的耕地減少等問題，為中央和地方政府進行宏觀決策提供了科學依據。該項工作受到了中央領導同志的肯定。
* 地質礦產資源遙感調查
中國的礦產資源豐富，遙感技術的應用前景十分廣闊，遙感技術在區域地質填圖方面的應用已比較成熟，並取得了很好的效果。如在內蒙古、山東、江西、四川等省區開展的32 項1∶5萬圖幅的地質填圖工作中，採用遙感技術不僅提高了工作效率和填圖的質量，而且節省了填圖的費用，每幅圖的實際費用僅占常規方法所需費用的三分之二；在承德地區採用 TM圖像進行1∶25萬比例尺的區域地質填圖工作中， 除建立的遙感地層單元符合1∶25 萬區域地質填圖單元技術要求外， 在地質構造和礦產研究方面也有更多的發現，並且大大地縮短了周期、節省了經費。這必將為我國在本世紀內實施並完成200萬平方公里1∶5萬區域地質填圖和全國范圍的l∶25萬區域地質填圖項目起到重要作用。
在地質礦產資源調查方面，遙感技術在我國已經從間接探測發展到了直接探測階段，如在新疆准葛爾利用細分紅外和多光譜掃描技術直接探測到了岩金礦的蝕變帶，取得了利用遙感技術直接尋找金礦的重大進展。我國還利用短波紅外成像光譜掃描儀在新疆進行了石油天然氣資源的遙感直接探測試驗。利用該遙感圖像數據通過信息增強和提取，捕捉到了油氣藏在地表的微滲漏所造成的烴異常，進而達到直接探測的目的。該項目在新疆塔里木盆地的多次生產試驗中得到了證實。這些技術的成功應用為加快我國西部的開發發揮了積極的作用。
此外，近年來發展起來的干涉測量雷達技術已經在三峽大壩等大型工程的環境監測和油氣區地面沉降等應用領域顯示出巨大的應用潛力。
中國遙感技術應用展望
「九五」期間，中國國家科委已經把「遙感、地理信息系統及全球定位系統技術綜合應用研究」列為「九五」國家科技攻關重中之重項目，至此遙感信息技術已連續四個五年計劃被列入國家優先項目，說明了國家對遙感事業的重視。可以預見，該項目的實施，可以有效地將這一高新技術廣泛地應用於國民經濟建設的各個方面，使其走上產業化發展的道路。
* 推動業務性遙感信息綜合服務體系的形成
「九五」期間遙感科技攻關的重點是在以農業資源為主體的資源與環境動態信息服務方面。屆時將建立一個國家級的宏觀信息服務體系，同時使對水旱災害為主的遙感監測與評估系統走向業務化運行。
（1）國家級基本資源與環境遙感動態信息服務體系的建立
我們將針對全國范圍內的基本土地資源與生態環境狀況，建立空間型信息系統，形成每年動態更新一次的能力，並在此基礎上向國家高層次部門提供以國家農業土地資源、城市化發展及其動態變化為主的數字圖件，其中包括1∶25萬全國分及分重點區域的土地資源及其生態環境背景圖件和數據；重點開發地帶和大城市周邊地區的1∶10萬圖件和相應的資料庫；每年一次1∶25萬比例尺的中國東部耕地與城鎮動態變化圖件和資料庫；較為完整的全國基本土地資源和生態環境背景資料庫；對國家資源熱點問題，如耕地動態變化、城市化等每年提供一次專題報告等。按計劃，1999年以前我們將建立網路型國家級信息服務體系，提供相應的資源環境信息及輔助決策信息，保證系統連續穩定地運行。
（2）重大自然災害監測與評估運行系統的完善
以水旱災害監測與評估為重點的運行性綜合監測與評估業務系統將於1999年建成並投入相關業務部門使用，使之具備定期發布全國旱情、隨時監測評估洪澇災害和重大自然災害的應急反應能力。該系統具有以下功能：對突發性水災，在系統進入狀態後2天內提供受淹范圍、各類土地面積等信息， 一周之內提供包括受災人口、受淹房屋等信息的詳細報告；對重點地區，實施每天一報淹沒地區及面積的信息服務；在危機時刻，提供實時災害現場圖像顯示和注記；從1998年開始，每10天報一次全國的旱情數據，成災地區對農田乾旱狀況每5 天上報一次災情數據；對重大森林火災和地震等自然災害進行監測並及時提供相關信息，從而最大限度地減輕自然災害所造成的損失。
* 繼續趕超世界遙感科技前沿
在「九五」期間按照863計劃將加大向對地觀測系統建設的傾斜力度，除繼續強化支持星載合成孔徑雷達樣機的研製外，還要研製開發先進機載對地觀測系統。
目前海洋監測已經列入了863計劃，海洋資源的遙感監測已經得到了我國政府的高度重視，它是對地觀測的重要組成部分。我們將發展預警海洋災害、監測海洋環境所急需的高技術，為建立我國海洋立體監測系統提供技術支撐，提高海洋可持續發展的環境保障能力，加速與全球海洋觀測系統的接軌，力爭本世紀末在海洋自動觀測系統、水聲遙測和海洋遙感技術應用的主要方面達到90年代中期的國際先進水平。
「九五」期間我國還將支持如下四個方面的新技術研究：以高光譜解析度遙感為主的高解析度遙感信息對水稻的識別，小塊種植面積的測定以及農作物長勢監測技術研究；雷達遙感新技術在有雲天氣條件下對水稻和棉花的識別以及農業土地面積測算技術研究；新型遙感技術大數據量信息的快速處理、分析以及提取技術研究；以新型遙感信息為基礎的遙感和地理信息系統的融合處理技術以及基於遙感信息提取的地理信息系統快速生成、更新技術研究