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    一、背景

    (一)国际发展动向

    基于20世纪科学技术的迅猛发展,人类活动已经扩展到世界各个角落,实现全球合作、促进全球发展逐步成为各国的共识。全球范围内的发展中国家和发达国家在享受全球发展带来巨大收益的同时,也付出了资源、环境以及社会方面的高昂代价。人类生产活动不仅在全球范围内破坏着自身赖以生存的生态环境,同时由于过度开发,人类赖以发展的自然资源也正以惊人的速度减少。联合国给出的《千年生态系统评估》(2005年)报告指出:“由于人类活动的干预,2/3支持地球生命系统运转的自然资源已被严重破坏,几近耗光。人类赖以生存的生态系统有60%处于不断退化状态,支持能力正在减弱。未来50年内,这种退化也许还将继续。”随后,世界自然基金会(WWF)的《地球生命力报告(2008年)》针对人类对自然资源需求的生态足迹,指出“人类对自然资源的需求超出了地球承载力的近1/3。美国和中国的国家生态足迹最大,各消耗约21%的全球生物承载力。美国人均生态足迹量9.4全球公顷,可覆盖4.5个地球;中国人均生态足迹量2.1全球公顷,覆盖1个地球。”而据《中国生态足迹报告(2008)》,2003年中国人均生态足迹量1.6全球公顷,低于2.2全球公顷的全球平均生态足迹。有关度量指标除生态足迹(人类需求)、生命地球指数(自然状况)外,还有碳足迹、水足迹。一些发达国家已形成“经济(Economy)-能源(Energy)-环境(Environment)”协调发展的“3E”模式,而2009年的达沃斯论坛传出了“水资源破产”的预警。

    (二)我国中长期经济、社会发展的趋势预测

    在发展的大潮席卷全球的同时,我国经济社会发展遭遇了前所未有的契机与巨大的挑战。1970年以来,世界人口增长近60%,耕地、草地面积相对稳定,基于灌溉、化肥的农业增产,与人口增长相对平衡。与此同时,中国耕地数量历经20世纪80年代缓慢减少和1999~2003年迅速减少两个阶段后,进入基本受控状态。据相关数据统计,21世纪上半叶世界人口将增长70%,而人均耕地、草地面积将会减少;日益增长的人口与持续减少的耕地、草地之间的矛盾依靠先进的农业科学技术可得到缓解,人地关系预计不会到达崩溃的程度。虽然中国对改善目前形势、确保更好的发展有充分的信心,但形势依然严峻。世界银行公布的一份《解决中国的水稀缺》(2009年)的报告中列举中国“每年有约250亿立方米的水因受污染而不能使用,有240亿立方米的地下水被超采,水危机导致的经济损失占GDP的2.3%,不容忽视”(我国水利部公布的地下水超采数据为120亿立方米/年),由此可见我国保证资源可持续利用的任重道远。

    (三)国家当前和近期需要

    国家发改委2008年做出的关于《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》实施中期情况的报告中,提出“十一五”后两年难以有效解决的全局性、战略性重大问题:①能源资源利用问题。②生态环境保护问题。③空间开发结构优化问题。④粮食安全保障问题。⑤城镇化健康发展问题。⑥人力资源开发问题等。并要求及早谋划好与之相关的“十二五”时期发展战略。这6个问题同时也是6个前瞻性研究题目,而前5项均与国土资源和国土空间的调控有关。

    从长远看,国土资源和空间战略目标将以可持续性、生态化、低碳化、信息化、全球化为依归。

    (四)经济与矿产资源全球化、区域化

    随着世界经济或结束剧烈震荡进入缓慢复苏期,包括矿产资源全球化在内的经济全球化已成为当今世界不可逆转的发展趋势,各国的市场化改革与经济结构调整此起彼应,各国展开抢占下一轮发展经济制高点的竞争愈益激烈。在2009年全球经济复苏的曙光出现时,“后危机时代”世界经济的新格局正在形成。作为全球经济复苏的“主推手”——中国在世界经济舞台上的角色也在悄然发生变化。APEC作为亚太区域经济合作论坛起着对话和交流的作用,中国-东盟自由贸易区(CAFTA)即将面世,同时与南盟(SAARC)的区域合作开始提上日程,东北亚的中日韩自由贸易区的进程要慢一些,上海合作组织(SCO)则以地区安全为重心,并进一步深化区域经济合作。

    (五)国土安全隐患

    在经受全球发展冲击而引发资源、环境的国际纠纷不断的同时,我国的国土资源和空间由于历史、自然等原因也面临重大安全隐患。中印边界问题由来已久,印度除侵占我国藏南部分领土并设立所谓“阿鲁纳恰尔邦”外,还觊觎南疆阿克赛钦地区;国外和新疆的“东土耳其斯坦”分裂势力和恐怖组织妄图将新疆从中国分离出去;我国管辖海域近一半与邻国有争议,南海“九段线”虚多实少,主权深受侵蚀;钓鱼岛的主权争议,与那国岛、冲之鸟礁的军事开发问题都对我国东海海疆构成挑战。此外,自然灾害频发、生态环境破坏、资源衰退和骤减、国际金融抢滩我国资源开发等也成为国土资源安全的胁迫因素。

    二、起点

    (一)我国快速工业化、城镇化

    改革开放以来,随着我国工业化的快速发展,城镇化水平也逐年提高。2008年我国的GDP总值达到30万亿元(相当于4.3万亿美元),成为世界第三大经济体,而人均GDP 仅3266美元,只及世界中等偏下收入水平,国土经济密度以倍数增长;工业化率达48.6%,正处在工业化中期、以传统工业为主的产业结构,遭遇资源“瓶颈”;城镇化率只及45.7%,低于世界平均水平,城市群规划建设开始提上议事日程;市场化程度达60%,已超过市场经济临界水平;国际化程度,我国已全方位对外开放,深度融入全球经济一体化;科技创新能力居发展中国家前列,总的仍处于世界中等水平。据世界经济论坛2009年9月公布《2009~2010全球竞争力报告》,中国(大陆)列全球第29位(比2008年晋级1位),继续领跑“金砖四国”。作为人口、经济总量“双庞大”、结构复杂、非均衡性突出的发展中大国,中国积极参与国际竞争,如应对得当,有可能继续保持上升势头。

    (二)对国土开发程度与资源、环境承载力的不同估计

    1.综合评估:总体上尚未超载,西北和北方部分地区超载

    据中国21世纪议程管理中心编著的《发展的基础——中国可持续发展的资源、生态基础评价》(2003年),中国“水资源和水环境的人口承载力在15亿~18亿人之间,但将从南到北大规模转移;而土地对食物的承载能力略有盈余,在未来50年内都不会超出其边界;能源与矿产资源供需失衡的形势将更加严峻,10亿吨燃煤造成的污染已接近环境的承受极限,6种大宗矿产(铁、锰、铬铁矿、铜、铝、钾盐)现已供不应求。”而《中国工业发展报告——资源与环境约束下的中国工业发展》(2005年)认为:“中国经济增长越来越接近于资源和环境条件的约束边界。”《中国至2050年区域科技发展路线图》(2009年)把“资源环境承载力已接近饱和”列为4个基本国情之一。

    就人口发展与资源承载能力而言,《国家人口发展战略研究报告》(2008年)指出,中国人口发展总体上没有超越自然资源承载能力,但是局部地区和部分资源已出现资源紧张和供需失衡现象。现有的经济发展规模和人口数量均在水土资源承载力范围之内,但区域之间极不平衡,西北部和北方部分地区超载严重。

    2.分区域评估

    1)海岸带开发不足。海岸带是连接陆地与海洋的纽带,是开发海洋资源、发展海洋经济的依托。我国拥有1.8万多千米的大陆海岸线,海岸带面积达38万平方千米,约相当于沿海省(区、市)面积的1/4。专家指出,我国沿海诸省(区、市)每1000平方千米陆域的海岸线资源量,基本上与欧洲主要国家和美国处于同一水平上,但开发程度却远比那些经济发达国家为低。

    2)沿海地区局部已过度开发。在自然条件较好的东部沿海地区过度开发严重,珠三角9市土地开发强度15.9%,超过了日本三大都市圈,也超过国土面积相当的荷兰;包括安徽在内的环长三角地区,国土面积(约34万~35万平方千米)与德国、日本相当或相近,开发强度(约15%~16%)超过德国(12.8%)、日本(15.0%)。海洋资源过度开发造成开发利用密度高、生态环境退化严重的局面,需要实行绿色保护的海洋政策,解决可持续开发利用问题。(《2010~2020 中国海洋战略研究》,2009)

    3.分资源门类评估

    由于长期森林过伐、草地过牧、坡地滥垦、矿产乱采,超过限度,使我国的自然资源遭到不同程度的破坏,虽然近年施行了禁止乱砍滥伐、退耕还林、限制矿产开采等措施,我国的资源破坏现象有不同程度好转,总体上仍不乐观。

    我国超限开发的典型例子还包括近海水产过度捕捞,年产量峰值可达1400万吨,超限额75%,导致海洋生态系统和水产资源严重退化,产量减少,水产品个体变小。

    在水环境方面,水与环境超载,形势严峻。根据水利部2009年发布的最新数据,我国水资源总体上已经过度开发,其中黄河水资源利用率>60%,海河>98%,内陆河流域>40%。过度的开发,不仅威胁或损害河流健康,还使某些主要功能丧失。不少地方水环境开始退化,出现了水质恶化、地下水位下降、河湖干涸、湿地消失的现象,所有这些都是出现水危机的先兆。

    4.国土的粗放开发和资源、环境承载力评价

    中国当前正经历新一轮重化工业化及与其相克相生的“资源瓶颈”,资源除总量大、人均少外,在国土开发利用中的矛盾也很突出,总的资源开发强度与国土经济密度不对称,开发过程中的粗放、分散、重复、低效、退化等问题(表1)日久年深,有的积重难返。

    表1我国国土资源开发利用中的倾向性问题一览表

    人口基数大和粗放式强度开发加重了国土的负担,对人口、经济密集区的资源、环境承载力有必要做出科学评价。国家部署主体功能区规划,根据自然条件适宜性开发,控制开发强度,调整空间结构,也以资源环境承载能力为基本依据。关于环境承载力,“十五”后期由清华大学承担的宁波市环境承载力研究,从资源供给能力、环境纳污能力、人类支持能力3个角度来量化环境承载力,建立了评价指标体系。厦门大学对厦门海岸带也做了生态安全压力分析。资源、环境承载力评价的综合度更高,相应的难度也更大。对此,中国地质调查局在汶川地震灾后重建规划工作中有实战性演练,正组织“环渤海湾重点地区环境地质调查及脆弱性评价”项目,将扩及全国海岸带资源、环境承载力调查监测和风险评估,其重要性不言而喻。

    5.对国土面貌演变方向的两种预计

    基于当前国土资源的利用现状,对未来国土面貌演变方向有以下两种预计。

    1)从低收入转为中等收入国家的提升期是包括公共服务在内的现代服务业加速发展期、国土面貌向良性转变期,人均GDP 3000美元是对资源环境的边际压力的转折点。中国发展高层论坛2004年年会的总结讲话指出这一时期的6个基本特点:“消费结构升级,工业化进程加快,城市化速度上升,人口大量转移,国土面貌日新月异,社会财富迅速增加。”其中,“国土面貌日新月异”是良性预期。2005年,我国荒漠化和沙化土地面积实现中华人民共和国成立以来首次“双缩小”,“破坏大于治理”转为“破坏与治理相持”;2008年,电力弹性系数首次小于1(低于GDP增速),都顺应和促进这样的转变。

    2)《新一轮全国国土规划前期研究(中国地域空间、功能及发展)》综合报告(2006年),“第一章背景——剧烈变化的‘国土’”指出了我国国土开发和建设布局无序及空间失控态势的严重,包括:地域(空间)开发利用严重无序,建设用地过度扩张;许多地区资源环境压力过大,而支撑体系太弱;不少城市盲目攀比,贪大求洋,超前定位;一些快速发展地区环境状况令人担忧;生态退化问题依然严重,由此招致“国土安全和资源保障的危机”。这里所说的“剧烈变化”非“良性”一词所能道破。2009年9月《科技日报》关于“建设低碳城市”的对话栏目中有专家指出:“我们75%的地面水已经被污染,国土变得枯黄”,就是相应的写照。

    国土面貌是广域性土地利用/覆被变化(LUCC,全球变化的中枢和核心主题之一)的反映,尤以人口增长胁迫下的LUCC为甚。我们终需这样的系统观测和研究成果为基础给出说明。

    三、基点

    (一)大国土

    1.活动半径

    日本前首相田中角荣1972年为中日邦交正常化访华,在与毛泽东主席会谈时曾说:“一个民族的能力水平与活动半径成正比。”其着眼点在于国家的对外开放和国际化程度。

    一个国家的国土资源和空间管理及于领土、领空、领海和管辖海域(“准国土”或“国土化海域”),我们要上天、入地、下海,所要求的技术、工程和管理能力水平也与活动半径相关。

    “大国土”指现有国土全方位的内涵深化(包括系统化、整体化、聚合化、空间化)和管理(包括监督管理)到位:在国家层面上加强统筹协调,但不因“大国土”而扩张国土空间;在部门层面上加强内融外联,也不借以扩大职能范围。

    2.内涵假设

    “大国土”即广义的国土:一是国土资源与国土空间(或地域空间)的统一;二是自然国土与人文国土的统一;三是覆盖陆海、充斥立体空间的“三维国土”;四是统筹国内地球表里诸圈层的“多圈层国土”;五是宏观和中观层面上的“和合国土”。

    (1)国土资源与国土空间

    国土资源指土地、水、矿产、生物、海洋、大气等实体性资源,它们又占有各自的区位或地域,即空间性国土。而国土资源管理现状,既有重实体资源、轻空间的倾向,如把国土(空间)规划视同“国土资源规划”;也有重空间、轻实体资源的倾向,表现为土地管理的重数量、轻质量,区域地质调查的重陆轻海。

    在适当的地形地貌条件下,农业用地的耕作层、建设用地的工程持力层都是实体,农业、建筑业等活动先选址、后丈量,基本程序是由实体到空间;探矿权首先是带有虚拟性的“空间试用权”,而采矿权是资源的用益物权,矿业过程是由空间到实体。由此可见国土资源的实体性和空间性同等重要,不可分割。

    中国社会科学院黄皮书《2006年:全球政治与安全报告》认为,国家强弱更多取决于综合国力,其构成中科技力、人才力和信息力各占25%,自然资源和资本各占12.5%。自然资源的权重只占1/8,在当前阶段可能估低了,如果加上国土空间(区位)要素更要考虑提高。

    (2)自然国土与人文国土

    中国作为人口众多的文明古国,对国土垦殖和开发的历史悠久,但空间上极不均衡。开发强度,是指一个区域建设空间占该区域总面积的比例。作为发展中国家的中国,2008年全国平均开发强度达到3.48%,超出一度预计2010年达到3.23%的强度值很多,特别是东部沿海的一批城市已进入强度开发或超强开发,上海、无锡达到29%~30%,而东莞、深圳高达38%~40%,已臻于极限值,人工生态系统置换了自然生态系统。按照这样的发展速度,2020年全国开发强度达到3.91%的预计值也有可能被突破,国土人工化的趋势难以逆转。资源、资产、资本“三资合一”也是人文超过自然的国土。

    另据吴霁虹指出,在全球化背景下的信息社会中,不同于土地、劳动力和资本要素的知识、商业生态网络、组织流程等已成为创新活动的“新生产要素”,实现全球联系和思想交流的商业生态网络正成为新的“虚拟地产”。IBM 2008年的企业价值超过1577亿美元,然而其土地、建筑物、实验室等有形资产只占9.1%,基于空间和时间动态地创造价值的组织流程相当于“创新工厂”。由此可见,“人文国土”的未来发展具有很大的空间。

    (3)“三维”国土

    科技部2008年推出基础科学研究和前沿技术探索的“三深战略”,包括“深空(宇宙空间)”“深海(公海大洋基底)”“深蓝(信息安全)”三大纵深领域,“三深”没有“深陆”。在国土资源战略的“三维国土”构架中,“深”含“深陆”“深海”,它们同属岩石圈、水圈富于探索价值的人类未知领域;“空”首先是地面以上100~110千米的“领空”或“近空”,其次是外层的“深空”或“公空”(图1),概称“陆、海、空、深”。2009年9月,我国第一个集数据、软件于一体的三维地理空间信息系统——数字地球(中国)问世。

    图1“三维”国土示意图

    国土、资源、地质各有其自然演变和随人类社会农业、工业、科技革命的变异过程,并谋求可持续发展——时间维的过去、现在和未来。以46亿年计的地球历史可谓“深时”。这是“三深”向“四深”的发展。

    《浙江省信息化测绘体系建设发展战略》(2008年)首次提出了基于“时间维-对象维-方法维”的测绘体系概念模型,是对信息化测绘体系的基本构成与内涵的创新性探索,这也是“国土资源战略研究”吸收地方成果的一个范例。

    (4)“多圈层”国土

    大国的“陆、海、空、深”是互相影响的“多圈层”国土。1760年英国工业革命以来,世界各国累计开采、消费了3万多亿吨(以标煤计)化石能源,近250年间从地球岩石圈向大气圈释放出数以万亿吨计的CO2(土地利用/覆盖变化也贡献了>30%的份额),扰乱了地球各圈层之间的平衡,导致全球气候变暖。同时,还要看到海洋-大气相互作用的重要影响,还有生物圈中土壤碳库(可抵消全球5%~15%的碳排放量)的储碳潜力。就碳排放大国而言,也可以看作“大国土”结构问题。

    钱正英在《我国的江河整治问题》(1981年)中曾经建议:“对国土整治进行统一规划,水利建设纳入国土整治的统一规划。”

    第33届国际地质大会中国代表团建议探索“外层空间”新领域,测绘瞄着“地-空-天一体化”目标,都是超出地球圈层范围的深空探索。

    (5)宏、中观层面的“和合”国土

    以城镇化进程中的土地资源管理为例,在城乡分割体制下的土地二元配置和使用,造成城镇和农村“两栖”人口的“双重占地”,导致“两不经济”的结果,加剧了城乡用地和人地关系的紧张局面,必须实行以城乡一体化为目标统筹城乡用地的战略转变。这既有利于人际和谐、人地和谐,也促进城乡融合,以臻于“和合(和谐+聚合)”境界。统筹陆海、区域(行政区、经济区、气候区等)、城乡、“三生(生活、生产、生态)”空间等,都是形成疏密有序的“和合”国土之路。

    而国家所提倡的保护耕地的实质是保住耕作层的综合生产能力平衡,节约集约利用土地,以土地总和效益最大化为目标,都寓意于提高多元一体化程度的综合或集合,“和”“合”并用,相辅相成。

    3.陆、海、空关系

    (1)“滨海之国”与“滨、近海之国”

    大国土涉及陆海关系,美国区域规划协会称美国为“滨海之国”,是离海岸线80千米的范围,在这个占国土面积13%的区间集中了美国51%的人口、57%的国民收入。实际上这只限于美国本土,美国又是多海洋国家,除了滨海的阿拉斯加州、夏威夷州,还有5片海外属地(岛域或群岛),其管辖海域散布在大西洋、太平洋和北冰洋,比上述区域要大得多。就美国本土而言,我们把它看作“半环形的滨海(湖)之国”(东北角是五大湖区)。中国的陆海情况与它迵然不同,总体上是东南向临海的“滨、近海之国”。从大国土着眼,我们在看重沿海省(区、市)的同时还要看到近海省。近海省按区位可分3类:①中部近海省,涵盖中部地区6省;②西部近海省,有贵州、云南;③3个近海边疆省,即吉林(临海最近距离15千米)、黑龙江(临海最近距离<100千米)和云南(临海最近距离<500千米)。按此设想,现有沿海省(区、市)加3类近海省(区、市)共有24个,占全部省级单位的77%,这就能让更多的内陆省共享海洋资源,既有利于海洋共同开发和国土均衡,也有利于扩大内需和(海)港-腹(地)一体化,沿海省(区、市)和近海省(区、市)依托地缘关系共筑“和合国土”。

    (2)深陆和深海

    大国土包含“深陆”,现代科学技术的发展使人类向地壳深部、深海大洋和洋壳的探索成为现实。表2列举了我国实施的部分大陆深钻和超深钻。此外,山东新汶矿业集团的一处矿井深1350米,是亚洲最深矿井;清华大学与四川二滩水电开发公司合作,在锦屏山覆盖层深2500米以下的引水隧洞旁建筑极深地下暗物质探测实验室。

    表2 我国实施的大陆深钻、超深钻一览表

    海洋正逐步成为人类的第二生存空间、食品生产基地、化石能源和新能源开发基地、新的水资源开发基地、新的医药资源开发基地,又是全球交通和物流通道。美国《面向21世纪海上合作战略》(2007年)认为:在世界所有国家中,美国和中国是海洋利益最大的国家(实际上两者缺乏可比性)。大国土中涵盖的深海指的是水深超过500米的海域,我国把深海资源开发列为超前部署领域,尚处于发展的中级阶段。表3概列出海平面以下的分层化。

    表3中所列海平面200米以下的深层水,保持低温、洁净,具有多种功能,在美国、日本、韩国开发利用这类较深的优质海水,已形成产业。

    (3)近空和“地空”

    城市高层建筑林立。全国大城市中现有5000多座50层以上的高层建筑。上海环球金融中心建成世界第一高楼,在高密度的建成区中出现了不同产权单元在空间上层层叠加的现象,并愈益普遍化。这一层近地空间简称“地空”。表4列出了近空分层的高度以及各层对应的主要功能。

    表3 海平面以下分层化表

     

    表4近空分层化表

     

    我国利用低空(地表以上100米)风能发电居世界第四位,而“高空”(地表以上200米)风能尚未开发,这两层空域均在“地空”范围内。在更高空还有丰富、稳定的风能资源,其开发利用与航空飞行不兼容,待进一步研究。

    城市在向空中“长高”的同时还向地下延深。我国有10个城市已使用或正在建设地铁,另有8个城市提出或筹建地铁,到2020年建设城市轨道交通线路将达到2000~3000千米,表明城市“地铁时代”已经来临。

    “地空”和地下工程呼唤城市三维地质调查、三维地籍测绘和管理。

    4.城市“三维”地质调查和“三维”地籍测绘与管理

    地空和地下工程呼唤城市的三维地基调查和三维测绘调查,现在我国有6个城市在试点,上海、北京已经验收。

    “上海市三维城市地质调查”项目按“中心城-新城-郊区”3个规划功能区,建立“基岩地质层-第四纪地质层-工程地质层”3个层次的地质结构模型,使三维可视化地质信息系统、地面沉降防治、地下空间与地质环境容量评价、地球化学调查与农用地分等定级相对接,特别是搭建起大型、综合、动态的地理地质信息平台,可望打破多源、异构、多维数据形成的“信息孤岛”互不相通的僵局,实现全市地质信息由分散到集中管理、由平面到三维显示、由单项专业应用到多元服务的转变。另在全市地下工程普查的基础上,从黄浦区着手地下地籍调查,构建“地上地籍图-地下地籍图-地质图”系统,为地下空间管理提供有效支持。

    “北京市多参数立体地质调查”项目(2009年通过评审)推出的智能化三维地质信息管理与服务系统,为城市规划、建设和管理提供了全方位的科学依据。

    在完成6个城市试点的基础上,将考虑另33个超大城市的“三维”地质调查。

    深圳市国土与房产局正启动“三维地籍”的专项研究,这是有关城市“三维”地籍测绘和管理研究,在国内外尚处于探索阶段。而历来以二维宗地为核心、以“四至”为边界的传统地籍,都建立在宗地内产权主体同质化的基础上,而城市土地的立体化利用则以垂直方向上、产权主体的多元化为前提,即地表、地上、地下空间可以分层开发并分属不同权利人,这就形成以六面体或多面体为基本单元的“三元产权体”,在空间形态上表现为复杂的产权簇或产权层,需要有相应的“三维地籍”测绘为支撑的“三维地籍”管理。此外,《物权法》要求实行不动产统一登记制度,而任何不动产都占有一定的空间域,系统的三维地籍研究为在一个统一的技术框架下处理土地和房产的登记问题提供了可能。

    上海市地质调查研究院研究地下空间资源管理与权籍调查关键技术,也有初步成果。

    从城市空间要素立体化趋势中可引出一种新型的财产权,即空间权,它与建设用地使用权相分离,成为一项独立的物权(参见《民法》第七百七十三条、第八百三十二条),在我国台湾省已建立起比较完整的空间权制度。

    住宅产业规划到2020年基本做到“户均一套房、人均一间房、功能配套、设备齐全”。在产业层面,青岛“海尔地产”为节能省地提出“小户大家(小户型、大社区),和谐住区”的理念。即通过5个空间结构把家庭做大:家居空间紧凑化,环境空间功能化,会馆空间场所化,商业空间生活化,网络空间无域化(建设数字化网络社区,用网络服务来解决物理空间解决不了的问题,使得生活无域化——与“虚拟地产”相联系)。而微观上的空间意识将会有助于模式和设计创新。

    (二)大资源

    1.内涵假设

    “大资源”即广义的自然资源及其组合开发利用。

    一是单门类自然资源及其多形态的综合利用,多功能的优选利用(如在农业用地中, 对耕作层既是“土壤水库”又是“土壤碳库”的合理利用),非常规资源和新资源的递进或接替利用。

    二是包括土地、水、矿产、生物、海洋、大气等在内的多门类自然资源及其优化组合和综合管理(如水、土资源综合管理,海洋综合管理)。

    三是大资源以土地、能源为根本,我国的耕地和宜居建设用地都是稀缺资源,要在统筹生活、生产、生态空间的前提下节约集约和多元利用土地,新能源比传统能源的范围大大拓宽,要在尽可能清洁利用化石能源的同时研发低碳导向下的替代能源。

    四是确立、推进基于生态系统的国土资源管理和海洋综合管理,与经济、社会、生态建设相互交融,并探索资源、资本、资产“三位一体”的复合式管理方式,使资源开发利用的技术链、产业链、价值链层层相扣。

    五是融入经济全球化,积极利用包括国际海域在内的境外资源和公共资源。

    2.大资源与大能源

    中国在2012年将成为世界最大能源消费国。在21世纪上半叶,能源在我国矿产资源中仍居首位。在低碳导向下的大能源发展离不开大资源、大地质的支撑(表5)。

    3.单项管理案例

    水利部基于我国人多水少、水资源时空分布不均、与生产力布局不相匹配的突出水情和严峻的水资源形势,从2009年开始实行最严格的水资源管理制度。这比实行最严格的土地管理制度晚13年,但所规定的“三道红线”——开发利用“红线”即控制用水总量;水功能区限制纳污“红线”即控制入河排污总量;用水效率控制“红线”即遏制用水浪费——是对水量、水质和水耗的综合调控,体现了水资源和水环境管理的相对统一,起点高于只设“一道红线”的土地管理制度,也可以说把土地管理、利用的两个最严格制度“合二而一”了。

    2009年瑞典斯德哥尔摩大学和德国波茨坦气候研究所的科学家量化分析了“蓝水”和“绿水”,其中,“蓝水”是来自河流和地下含水层的水资源,占35%,“绿水”则是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸发而消耗掉的水资源,占65%;科学家们根据分析结果提出了应该大力研发绿水资源利用技术,由此可见土壤水作为“大资源”的一个分支兼及“大土地”“大地质”领域,应予以重视。

    表5 大能源战略及其资源、地质支持一览表

    :①第33届国际地质大会中国地质代表团得到启示:“非传统能源越来越受到重视,能源多样性是今后出路所在。可再生型能源可能是未来能源的主体。”

    4.综合管理案例

    中国工程院2007年关于《东北地区有关水土资源配置、生态与环境保护和可持续发展的若干战略问题研究》指出,基于东北是我国水土资源搭配最好的地区,可以建成全国最大的优质商品粮基地,而东北地区过去的垦荒,实际上是占用了林、草、湿地。目前的生态与环境状况,已到了临界状态。因此得出一条基本结论:“东北地区土地利用的总体格局应当是:耕地总量不再增加,林、草、湿地不再减少,城市和工矿用地合理控制”;并指出东北“西部地区的农业发展方向必须是农牧结合,以牧为主;农作物……以雨养农业为主,在缺水地区不宜种植水稻”等,在宏观上都有道理。但一年后,即2008年推出的《吉林省增产百亿斤1斤商品粮能力建设总体规划》中规划投资62亿元引嫩入白、以稻治碱,用5年时间在该省西部新增255万亩基本农田。这反映出国家战略研究与地方战略行动脱节,见仁见智,有待实践检验。

    多门类资源的综合管理,如作为复合式资源和空间的海洋综合管理,已成为国际趋势。其核心思想是从分散的行业管理转向跨行业、跨学科和跨部门的、基于生态系统的海洋综合管理。20世纪90年代中期,厦门市率先建立了海洋综合管理体制,成为有关国际组织部署的东亚海洋防污和管理的示范区,但推广不易。国家海洋局受权“综合管理中国海域”已10多年,尚难到位。对此,《2010~2020中国海洋战略研究》第五章中有具体建议。

    (三)大地质

    1.内涵假设

    大地质基于经济、社会与时俱进和地质工作功能最大化,不断扩大服务领域、贯穿于生产和生态建设的全过程。

    一是为经济、社会发展打好三个(应用)基础,即资源基础(开源、节流)、环境基础(保护、修复和防灾减灾)和工程基础(岩土工程),都有旺盛需求,为夯实资源和工程基础服务的地勘、工勘已商业化, 作为环境基础前期工作的“全国土壤现状调查与污染防治大计划”(2006年)正在实施中。

    二是大地质工作即大地质产业,它跨三次产业,即为“一产”服务的农业地球化学调查和供水水文地质勘察,融入矿业(现属“二产”)的矿产勘查和融入工程业的工勘作业,隶属“三产”的地质科学研究和信息服务,分别拉长产业链,不自成独立体系,大地质≠大地矿(对1991年提出的“地矿产业”要反思),按这个产业定位,现行地勘行业管理的覆盖范围还要加宽。

    三是基于国家财政支持、走在商业性地质工作的前面的公益性地质工作要做大,其信息供全社会共享,基于市场和地勘基金的商业性地质工作规模更大。

    四是地学研究多元化,地球科学正从传统的分散的单学科研究向地球系统科学研究转变,地质科学也要向地球系统科学即“大地学”拓展。

    五是适应“矿产资源全球化”的发展趋势,在立足国内的同时,“走出去”开拓境外地质工作,为利用“两个市场、两种资源”不失时机地做好前期服务。

    2.大地质与大地学

    基于地质科学的大地质和基于地球科学的大地学,其研究对象相同而研究领域不同。大地学的包容面广于大地质,但有交融态势(表6)。

    表6 大地学与大地质研究方向的概略比较表

    由表6可见,两者的共同点比较多,有向地球系统科学合流趋势,但在学科上仍显示出整体和局部相包含关系的脉络。“大地质”栏中未列举的海洋、陆地地表过程恰是“大国土”关注的热点领域。

    3.大地学——科技和信息服务

    公益性地质工作以地质图件为窗口面向全社会服务。英国地调局2006年发起的《全球1∶100万数字地质图计划》,产生于矿产资源全球化催生地质调查全球化的背景,旨在推进各国既有地质图数据网络化和国际共享。为保护市民避免遭受地震、海啸、滑坡和火山爆发等地质灾害的威胁,由联合国发起在日本神户通过的《2005~2025兵库行动框架》,有关信息和知识都要及时传输到全社会。

    2008年我国地理信息产业已形成测绘服务、遥感服务、地理信息系统、卫星导航4大支柱产业,总产值>600亿元;2009年增速20%,从业人员达40万人,机构>1万家;预计到2010年达到800亿~1000亿元,带动相关产业增长5000亿元。目前,全国唯一、初具规模的黑龙江省地理信息产业园2007年在哈尔滨开园,已建起国际地理空间数据加工基地和高新技术企业孵化器,前景看好。《北京空间信息产业调研白皮书》披露,该产业应用领域扩大到数字奥运、政府共享平台、数据库、防灾减灾等方面,国际合作领先于全国。

    四、浅释

    “三大”之间是有内在联系的,以“四面体”(图2)示意:A代表“大土地”,B代表“大海洋”,它们是“大国土”的两个主要载体,C代表“大资源”,D代表“大地质”作为基础置于底面。

    图2“三大”内在联系示意图

    (一)“四面体”扫描

    “大国土”与“大资源”有交叉重叠,宜各有侧重:“大国土”重在空间,以地表面、海平面为通用界面;“大资源”重在物质和能量,以水土、生物、能源和矿产为载体;“大地质”连同“大测绘”提供科学支撑和信息服务。三者构成一个统一、聚合的“四面体”。我国陆地空间虽大、资源品种虽多,但受结构性矛盾的深度制约,难题不少。

    定格国土空间区位的“大土地(A)”和“大海洋(B)”,其中“大土地”“七山二水一分田”,又派生出:A 高原和山地型土地结构(平原少,后备耕地少,开发成本高),A-C中低产型耕地、草地结构(优质耕地、草地少,又是少林国家)和大江河与中小湖泊型的陆地水域结构(淡水少);“大海洋”“三海两链半纷争”,源于A-B单面陆缘海与陆中海型海洋结构,而中国是世界上拥有邻国最多的国家(共29个,其中15个直接相邻),于本国资源禀赋弊多利少;“大资源(C)”“门类多、总量大、人均少、时空分布不均衡、相互匹配不理想”,又派生出煤基型化石能源结构(高碳、高硫空间)和低品位型非煤大宗矿产结构(富矿少)等。

    (二)“三大”的必然性和价值取向

    “三大”既是科学理念,又是顺应必然趋势的战略定位(表7)。作为人口过量的资源大国和经济大国,必须从大处着眼,针对国土开发中长期存在的几个倾向性问题(表1),集中多方面智慧谋划与经济、社会发展相适应的“大格局”(表8),使“三大”的组合优势得以充分发挥。

    表7“三大”的必然性一览表

    表8营造国土、资源的“和合”大格局一览表

    以上大格局,有的正在形成,有的受体制和机制束缚,施展不开。现行体制、机制问题如表9所列,要有序、分期研究解决。

    提出“三大”,旨在落实科学发展观,融合部门职能,加强统筹协调。经济、社会发展对资源环境的需求与时俱进、因人而异(表10),要瞻前顾后、留有余地。

    表9 “三大”的体制、机制问题一览表

    表10 人对“三大”的阶梯式需求一览表

    资源“瓶颈”有两重性,要以“三大”为杠杆,与经济发展互动,形成供、需“双向制约”,同时,还受生态、社会、政治等“多重制约”(表11)。

    表11 供需双向和多向制约一览表

    下一步,“三大”的研究领域再向“五维”拓宽,“五维”除时间维、空间维外还包括市场维、环境维、文化维。

    (三)推进“三大”的路径选择

    对于推进“三大”的路径可从以下几方面着手:

    1)把“国家可持续发展国土资源战略研究”项目持久化、常态化,提高研究内容的战略含量,从国家层面加强对重大问题的协调力度。

    2)编制部门战略规划,或加强部门发展规划的战略引导,向“三大”提升。

    3)有条件地实施部内整合,发挥基础地质调查、测绘、国土信息和经济研究工作对土地、矿产资源和海洋管理的全面支撑作用。

    4)基于“智能地球”(中国),搭建国土资源管理信息化的综合平台,从小到大,分步实现多门类资源的信息交流和共享。

    5)加强跨部门协调,在政企分开、所有权与行政权分离的前提下,逐步推进“非全能”、服务型的大部门制。

    6)在现行法规基础上适时启动国土资源和空间的综合立法。

    (四)几点困惑

    1)国土、资源管理和地质工作中积累下来的矛盾比较多,化解矛盾要有一个过程,现在是不是推出“三大”的合适时机?

    2)“三大”是从国家层面立意的,眼下设想“三大”的高度还不完全上得去。

    3)“三大”的容量放大了,没有现成的抓手,有待于实践中探索。

    (该文原载《国土资源战略与构建保障和促进科学发展新机制(2009年度)》、国土资源部信息中心《国际动态与参考》2010年第1期(总第439期)。本文为国土资源管理改革与战略高层论坛上的演讲。演讲于2009年11月19日。郭文华、刘丽、陈静、李政制作图表,王凌云整理。)

     
     
    国土资源战略研究的起点和基点

    专家点评

     

    “建立的二氧化碳地质储存技术方法体系,可为我国今后二氧化碳地质储存提供科学、技术和工程依据。”中国地质科学院岩溶所院士袁道先,国务院资深参事、中国工程勘察大师王秉忱教授等专家组成的项目成果评审专家组对《全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》项目给予了高度评价。

     

    袁道先院士更是对该项目能在3年内完成全国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价表示赞赏。他认为,项目中pH值深层原位自动监测系统、CO2-GSM数值模拟软件等成果已达到国际领先水平。

     

     

     

    我国首个深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程

     

    为贯彻落实国务院领导关于加强应对全球气候变化研究的重要指示,充分发挥地质工作在应对全球气候变化方面的优势,评估我国二氧化碳地质储存潜力,支持我国利用碳储技术应对气候变化,中国地质调查局于2010年~2012年设立了“全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程”计划项目。

     

    作为业务指导部门,中国地质调查局水文地质环境地质部组织中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、青岛海洋地质研究所等单位的20余支专业调查队伍与科研院所近300名专业技术人员联合攻关,将二氧化碳地质储存由梦想一步步变为现实。

     

    在成果汇报会上,项目负责人郭建强有条不紊地向与会者介绍了取得的7项成果。他表示,全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程项目可谓“利在当代,功在千秋”,在政治、社会、应用、潜在效益方面都具有十分重要的意义。

     

    七大成果支撑应对气候变化

     

    创新了我国二氧化碳地质储存技术方法体系,首次制定出符合我国地质条件的潜力与适宜性评价方法。项目组提出了不同评价精度下,深部咸水层、油田、气田和煤层4种主要储存介质类型的潜力计算关键参数和计算方法,构建了包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性四大约束目标在内的选址指标体系,并提出了多尺度目标逼近选址方法。鄂尔多斯盆地、河套盆地和重庆合川等典型地区的二氧化碳地质储存选址实践,不仅为二氧化碳地质储存示范工程场地筛选、调查勘查与评价提供了技术支撑,也为今后同类工程场地选址积累了经验。

     

    首次全面完成了全国区域级和盆地级二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价,编制出我国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图系和主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图集,基本掌握了我国可储存的区域和储存潜力。在此基础上编制的我国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图系由11张1∶500万专题性图件组成,反映了我国二氧化碳地质储存基本地质条件、适宜储存的区域以及目标靶区的分布情况。为提升项目成果社会化服务水平,项目组挑选出碳源分布密集、地质资料研究程度较高的松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口等38个盆地,编辑出版了《中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集》。该图集为制定中国二氧化碳地质储存规划和宏观决策提供了科学依据,为相关科研机构、企业开展二氧化碳地质储存提供了科学基础数据,向社会普及了二氧化碳地质储存地学知识。

     

    与神华集团合作,建成了我国首个深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程,实践了二氧化碳地质储存全流程工程技术——此举标志着我国完成了深部咸水层二氧化碳地质储存后续工程的技术储备。截至2015年5月中旬,该示范工程已成功注入30万吨二氧化碳,完成了项目设计储量,未发现二氧化碳泄漏及对周边环境的影响。示范工程及相应的科学研究与技术开发仍在进行中,为今后开展规模化二氧化碳地质储存工程奠定了扎实基础。

     

    基本明确了深部咸水层二氧化碳地质储存的机理,并成功研发出具有国际先进水平的二氧化碳地质储存模拟系统,为二氧化碳地质储存技术方案优化设计与效果评估提供了基础平台。该系统由流场-温度场-化学场并行计算软件(THC-MP)、流场-温度场-化学场-应力场四场耦合软件(CO2-THCM)和人机交互界面软件(VISUAL-THC)构成,模拟计算功能强大,人机交互界面友好,易于普及学习和应用推广,能完全满足二氧化碳地质储存地质建模、储层性能改造预测与二氧化碳地质储存数值模拟等技术需求,达到了国际先进水平。

     

    搭建了二氧化碳地质储存实验室和原位试验场科研平台,构建了二氧化碳地质储存“大气-地表-地下”立体监测技术方法体系,探索性地提出了二氧化碳地质储存盖层力学稳定性、环境影响与安全风险评价技术方法。

     

    加强项目实用仪器设备的研发,获得发明、实用新型专利10余项。其中,自主研发的深层pH值原位监测系统突破了低功耗、耐压、耐腐蚀等技术难题,填补了国内技术空白,满足1500米以深的二氧化碳储盖层监测要求;深部井下狭窄空间原位流体U型管取样器是国内开创性成果,为二氧化碳地质储存监测和科学研究提供了重要装备保障,具有广阔的推广应用前景。

     

    搭建了功能齐全的全国二氧化碳地质储存地理信息系统管理平台,实现了对原始数据和成果数据分类存储管理和灵活应用。项目组完成了区域级→盆地级→场地级的空间数据库,初步实现了成果的数字化与系统化;首次建立了二氧化碳动态监测数据库和pH深层监测控制管理平台;建立的全国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价与示范工程数据库,入库资料翔实可靠,为开展进一步工作奠定了基础;充分利用空间数据库技术和地理信息空间分析技术,建立了集数据提取、数据管理、数据质量检查、适宜性评价、自动或手动编图、成果展示于一体的地理信息平台。

     

    三大经验促进当前指导未来

     

    聚焦国家战略,瞄准重大需求。

     

     

     

    二氧化碳地质储存环境影响问题原位试验场

     

    气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题。中国是一个易受气候变化影响的发展中国家,妥善应对气候变化,事关国内国际两个大局。二氧化碳捕集与储存是一项具有大规模温室气体减排潜力的技术,是在我国能源结构以煤为主的现实情况下,有效控制温室气体排放的一项重要举措,有助于实现煤、石油等高碳资源的低碳化、集约化利用,促进电力、煤化工、油气等高排放行业的转型和升级,对我国应对气候变化、推进低碳发展具有重要意义。

     

    我国把积极应对气候变化作为经济社会发展的一项重大战略。党中央、国务院多次下发文件,推动二氧化碳捕集、利用和封存试验示范,并对相关人才建设、资金保障和政策支持等方面做出安排,提出到2030年二氧化碳排放达到峰值的“碳总量”控制目标。全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程项目在各方面取得的成果,将对解决中央、地方政府和企业减排温室气体需求提供直接有效的地学技术支撑。

     

    精心谋划善组织,真抓实干重落实。

     

    古语云:“凡事预则立,不预则废。”做项目亦是如此。全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程项目经过了3年谋划和3年实施才取得一些阶段性的成果。2005年,中国地质调查局原总工张洪涛高屋建瓴,发表了《中国二氧化碳地质埋存条件分析及有关建议》一文,正式提出加强二氧化碳储存地质条件调查和相关重大科技问题研究的建议。中国地质调查局水文地质环境地质部密切跟踪国外二氧化碳地质储存研究进展,组织局水文地质环境地质调查中心开展地质调查项目立项可行性研究。经过3年多的准备,中国地调局第一个二氧化碳地质储存地质调查工作项目“我国二氧化碳地质储存潜力评估与关键技术研究”于2009年正式立项。随后,中国地质调查局水文地质环境地质部全面推进二氧化碳地质储存地质调查工作,指导计划项目实施单位中国地质调查局水文地质环境地质调查中心就“全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程”计划项目成功立项。

     

    在项目实施过程中,各工作项目承担单位对成果进行了严格的质量控制,工作过程均未出现任何安全与质量事故,圆满完成了任务书和设计书提出的各项工作。

     

    凝聚单位倡导协作,发挥优势形成合力。

     

    二氧化碳地质储存囊括地质学、水文地质学、储层地质学等学科,是一门综合性极强的地质工作,在项目实施过程中,必须根据工作需要和不同行业单位特点,优选项目承担单位,形成合力,以保证成果质量。

     

    根据工作需要,全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程计划项目下设7个工作项目和42个专题。3年来,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、青岛海洋地质研究所、吉林大学、北京大学、中国地质大学等单位的20余支专家调查队伍与科研院所近300名专业技术人员参与其中,在完成项目目标任务的同时,也在二氧化碳地质储存全流程技术环节培养了一批专业技术人才。

     

    四个方面彰显成果重大意义

     

    政治意义。作为发展中国家,我国经济发展与碳排放控制矛盾突出,在国际气候变化谈判中面临来自其他国家的压力。项目的实施,基本评估了我国二氧化碳地质储存潜力“家底”,为国家利用二氧化碳地质储存技术制定温室气体减排规划提供了基础数据;项目实施建设的二氧化碳地质储存示范工程,在直接减排二氧化碳的同时,实现了我国自主碳储技术储备,提升了国家在应对气候变化谈判中的话语权。

     

    社会效益。由于以煤、石油、天然气为主的化石能源仍将在能源消费结构中占主体地位,本世纪直接消耗化石燃料所产生的温室气体排放量将持续增加,如不采取措施加以遏制,由此引发的全球气候变暖、环境状况恶化将继续加剧。为避免全球气候变暖给人类和整个地球环境系统带来灾难性后果,积极采取减缓全球气候变暖和地球环境恶化的措施迫在眉睫。目前,减缓全球气候变暖与环境恶化的关键问题就是要大量减少以二氧化碳为主的温室气体排放,而二氧化碳地质储存技术也成为实现低碳减排、应对全球气候变暖最直接、有效的技术手段之一。

     

    本项目首次全面完成了全国区域级和盆地级二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价所取得的成果,为我国应对全球气候变化国际谈判、制定相关规划提供了翔实的数据和依据,也为我国规模化二氧化碳地质储存选址工作奠定了基础。项目建立的二氧化碳地质储存技术方法体系,在为储存工程建设企业带来显著经济效益的同时,也建立了一支稳定的二氧化碳地质储存研究团队,缩短了我国在二氧化碳地质储存研究领域与发达国家的差距,提升了我国二氧化碳地质储存技术研究水平。项目产生的仪器、软件等成果,能够快速应用到二氧化碳地质储存示范工程实践中,从而产生显著的社会效益。

     

    应用情况。系统编制的我国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图系和主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图集,既可为我国气候谈判会议争取国家利益提供基础数据,亦可广泛应用于二氧化碳地质储存调查、研究和工程实践。部分项目成果已被中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、天大资源(中国)有限公司、中电投远达环保工程有限公司等企业、科研院所用于浙江东部、内蒙古苏里格/准格尔地区、青海、重庆、安徽、广西等地的电厂二氧化碳地质储存选址、政府减缓气候变化规划等实际工作中。

     

    编著出版的《中国二氧化碳地质储存适宜性评价与示范工程》、《中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集》、《中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价》等著作,被中国地质大学(北京)、中国地质大学(武汉)、中国石油大学(北京)、西安石油大学、长安大学、北京大学工学院等高校指定为相关专业研究生的参考教材。这些专著得到二氧化碳地质储存调查、研究和工程实践领域科研人员应用的同时,也不断向石油、煤层气、干热岩、页岩气等地下资源开发利用领域推广。

     

    潜在效益。项目取得的开创性成果为我国开展规模化二氧化碳地质储存工程构建了有力的技术储备。项目部分成果直接服务我国首个,也是世界最大规模的神华集团煤基全流程深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程,在储存选址、示范工程监测等方面直接带来显著经济效益。随着二氧化碳地质储存技术在二氧化碳提高石油、煤层气、天然气等资源采收率、核废料处置等方面的应用推广,将为我国深部地下资源开发利用领域带来显著的经济效益。

     

    项目负责人简介

     

    郭建强,男,汉族,1964年生,甘肃武威人,教授级高级工程师,国土资源部专业技术二级高级工程师,中共党员。

     

    1985年毕业于西安地质学院(现长安大学)。2007~2010年为中国地质大学(武汉)博士研究生,获工学博士学位。

     

    现任中国地质调查局水文地质环境地质调查中心副主任,兼任石家庄经济学院兼职教授及硕士研究生导师;国际标准化组织二氧化碳捕集、运输和地质封存标准化委员会(ISO/TC265)专家组成员,中国地质学会第七届水文地质专业委员会副主任,中国地质学会勘探地球物理专业委员会第八届委员会副主任,第二届国土资源部地质灾害防治应急专家组成员,二氧化碳捕集利用与储存产业创新战略联盟理事。

    二氧化碳减排 地质工作大有可为

    近日,美国地质调查局发布消息,总结了近年来与美国国防部北方司令部在应对重大自然灾害方面取得的成果。美国地质调查局与美国国防部北方司令部于2003年建立了联络处,其主要职责是协调对科学信息和专业知识的需求以及一般性公众服务和人道主义救援活动。这些工作帮助美国国防部北方司令部在关键时刻保护国家安全,完成公众支援任务,也使其对各类自然灾害的危害有深入的认识。对美国地质调查局来说,既提高了其科研能力,同时也拓展了其服务能力。

    经过2001911美国本土的恐怖袭击事件后,美国国防部北方司令部的任务重点就放在了预防、阻止并打击针对美国领土和利益的威胁和侵犯,这主要是依靠美国军事系统的能力来实现,包括国民警卫队和海岸警备队。美国国防部北方司令部的职责覆盖的地理范围有美国本土、阿拉斯加、加拿大、墨西哥、墨西哥湾、佛罗里达海峡以及巴哈马群岛、波多黎各和美属维京群岛在内的部分加勒比海地区。

    美国国防部北方司令部的任务还包括进行国内救灾行动,包括火灾、飓风、洪水和地震,因为这时发生的紧急情况往往超出了地方、州以及联邦政府机构的能力范围。在大多数情况下,支援工作是有限的、小范围的且有针对性的。当受灾范围减小,民事机构能够在无需军方援助的情况下能够恢复控制和管理能力时,美国国防部北方司令部便会撤退。

           

              图1为2008831日,在路易斯安那州湖滨机场一名美国第514航空医学疏散中队队员和两名新奥尔良的医护人员正用担架抬着一名患者登上一架加拿大C-17运输机。514中队队员正赶在飓风古斯塔夫登陆前,疏散新奥尔良的平民。

         

    在应对大规模灾难事件时,美国国防部北方司令部急需获取科学知识、工具和技术来评估破坏程度,同时评价次生影响,确定未来灾害可能会对生命和财产安全造成影响的地区。美国地质调查局是唯一一家能够提供此类科学知识来监控、评估和研究各种自然灾害以及提供防灾备灾、灾害响应和灾后重建所需信息的机构。

    近年来美国地质调查局为美国国防部北方司令部提供的支撑服务如下:

    1、灾害态势感知和防灾演练支撑

    美国地质调查局向美国国防部北方司令部提供各种信息类产品,为灾害态势感知提供支持,同时也为防灾演练和规划提供支持。例如,“美国地质调查局全球地震响应快速评估系统”(Prompt Assessment of Global Earthquakes for ResponsePAGER)能够在全球范围内发生重大地震灾害后提供人员伤亡和经济损失的影响估算。这些警报信息被发送给多个政府部门,包括美国白宫、美国国务院、美国国际开发署和美国国防部北方司令部。

    “全球地震响应快速评估系统”是在美国地质调查局的“地震速报图”(ShakeMap)的基础上创建的,该地图能够在重大地震灾害发生后提供近实时的震动烈度可视化分布图。“地震速报图”系列产品的用户包括联邦、州和地方机构团体和私营组织,可以帮助他们进行震后响应和灾后重建,提供公共和科学信息,同时用于防灾演练和灾害规划。

    2016年夏天,美国地质调查局和美国国防部北方司令部的负责人和科学家们参加了联邦应急管理局组织的卡斯卡迪亚地震灾难演练(Cascadia Rising exercise)。演练模拟了太平洋西北地区应急管理和公共安全官员们可能面临的最严重的灾害场景,该场景假设沿卡斯卡迪亚消减带发生了一次9级地震并导致海啸,各级政府对应急响应工作和减灾行动进行了模拟。

    美国地质调查局向美国国防部北方司令部及其他参与机构提供了现场支持,包括提供了“全球地震响应快速评估系统”产品和“地震速报图”产品以及科学支持简报。

         

           图2为联邦应急管理局第十区演练专家正针对2016年卡斯卡迪亚地震灾难演练汇报研究结果

    2、国家地理空间计划

    美国地质调查局通过开发基于“全国地图”的标准化地理空间产品为国家提供支持。“国家地理空间计划”对“全国地图”的图层进行维护,公众和合作伙伴可以通过地图浏览器和下载平台获取图层。美国地质调查局的“美国地形图”(US Topo)是另一款重要的国家地图产品,它被用来为北方司令部和美国国防部的其他合作伙伴提供自然灾害期间所需的支持。通过合作,美国国防后勤局可以获取“美国地形图”的纸质版。这样的合作能够确保立即将美国地质调查局的资源交付给受灾地区使用。

         

    3上图为用高分辨率激光雷达制作的数字地理模型去除了地表植被,能够反映下伏的火山地质情况,包括火山泥石流沉积物、岩屑崩落沉积物、高温时沉积的火山熔灰流。下图为航空影像,显示了同一区域没有去除植被和树木冠层的情况。   

    通过开展“三维高程项目”(3D Elevation Program3DEP),“国家地理空间计划”促进了增强型高程数据的集成和采集。“三维高程项目”的主要目的是以高质量激光雷达数据的形式,系统地采集美国本土、夏威夷和其他领土的高程数据,并在阿拉斯加地区实现干涉合成孔径雷达(IfSAR)数据覆盖。

    基于激光雷达的科学研究提供的信息和建模数据,可用于众多与灾害有关的产品,包括美国北方司令部关注的重点领域,如洪水、地震、海啸、火山喷发及滑坡。激光雷达具有穿透树木冠层的能力,让科学家们能够对裸地进行观察。该项技术及其产生的数据,能为灾害规划、减灾和灾害响应提供重要资源。

    此外,“国家地理空间计划”还为所有重大灾害提供了“灾害协同准备与应对网络地图应用程序”。该应用程序集成了标准测绘产品和合作机构数据,可在自然灾害发生之前和发生之时提供态势感知和资源管理。为应对2016928日发生的马修飓风提供支持,是其发挥作用的例子。该网络地图应用程序可以内部使用,也可以与合作机构共享,以利于对灾害事件的协调、管理及应对。

         

      4为201610月发生马修飓风之后美国南部洪水航空斜视照片。这些图像和相关数据可见于美国地质调查局网站

    3、其他支撑工作

    《空间与重大灾害国际宪章》是一个为全球范围内为救灾工作提供卫星信息的机制。美国地质调查局是其积极参与者,通过提供政府和商务数据源来支持该宪章的需求。

    事实证明,美国地质调查局大量的历史和最新卫星数据对于灾害管理机构、国际减灾组织和科技团体来说非常有用。美国地质调查局能够迅速为减灾启动宪章合作机制,也能通过“灾害数据分发系统”(HDDS)提供存档数据,这样美国北方司令部及其他合作伙伴就能获取这些数据。“灾害数据分发系统”是一个基于灾害事件的用户接口,通过这个入口,人们在应对自然灾害期间能够访问遥感影像、其他地理空间数据集和科学产品。

    最后,美国地质调查局还为美国北方司令部的“人道救援项目”提供了支持,为合作国家提供进修和培训、提高他们的备灾和应对能力,最终促进了美国的安全。美国地质调查局在“人道救援项目”中与美国北方司令部开展过的合作包括:参加在科罗拉多州戈尔登的国家地震信息中心召开的民防会议、为墨西哥-美国边界洪水灾害早期预警项目提供科学支持、巴哈马政府举办的地理信息系统研讨会、地震监测知识交流会、美国地质调查局滑坡知识交流会。

    美国地质调查局对能够为国防部在国内外提供高层次科学支持而自豪。作为内政部下属的唯一科研机构,美国地质调查局将继续为“变化中的世界”提供科学支持,根据科技发展,配备人才和提高认识,增强对自然灾害的预防、响应和恢复能力。

     
     
    美国地质调查局为美国国防部北方司令部提供支持

    2019年4月22日是第50个世界地球日,为贯彻落实《自然资源部办公厅关于组织开展第50个世界地球日主题宣传活动周的通知》,结合“珍爱美丽地球 守护自然资源”的主题,自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)在紫竹院公园东门举办专题展览活动,充分宣传和展示了资源所目前的主要研究领域和最新成果,让更多的社会公众了解资源所,并通过地球科学知识的普及,引导公众树立节约集约利用资源的意识。

    活动现场布置了内容丰富的科普展板,如“矿产资源的勘查开发与利用”从日常用品的材料组成引入,阐述矿产资源开发与人类生活的密切关系;“全国矿产资源潜力动态平均”、“数据-不止眼前”、“地理信息系统”等着眼于统筹资源开发与生态保护的重要举措,宣传新时代下地质工作者对保护祖国“绿水青山”的重要承诺;“石油的有机成因和无机成因”向大众介绍了石油作为不可再生能源的必要性,而通过“无机成因”学说的发展阐述了石油地质学在生产实践中的理论的发展与创新;“盐湖生物资源”、“盐湖卤水资源”、“盐湖资源调查”等介绍了西藏盐湖资源调查成果、藻类资源、卤虫资源及盐生植物资源的特征及资源保护意义等;“神秘莫测的罗布泊”、“碧波荡漾的晒盐池”等介绍了罗布泊地区的生态环境,盐湖资源及钾盐生产过程;“北极的矿产资源宝库-走进格陵兰”介绍了格陵兰岛的地理、交通和丰富的矿产资源情况,对我国企业到国外投资矿业提供重要信息;“石油的前世与今生”以图文并茂的方式,讲解了石油的用途以及与我们生活密不可分的关系;“金属资源循环利用”用浅显易懂的方式列举了常见的二次资源,提出8条节约资源,保护环境的实用建议。上述展板吸引了大量公众驻足观看,资源所的有关研究员及研究生做了耐心讲解。

    当日还向公众展示了玛瑙、铅锌矿石、铜镍矿石、钾盐等实物标本。李厚民研究员讲解了矿石标本中的各种金属矿物;丁建华研究员回答了宝石级玛瑙是怎样生成的;马黎春副研究员介绍了罗布泊地区的生态环境,盐湖资源及钾盐生产过程;姚佛军副研究员就市民关心的建筑材料辐射问题、珠宝玉石的简单鉴定方式等进行了讲解。此外,还发放了数百份宣传手册,宣传新时代下地质工作者对保护祖国“绿水青山”的重要承诺。

    本次活动由资源所、自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室、自然资源部盐湖资源与环境重点实验室和中国地质学会矿床地质专业委员会共同举办。500余名多年龄层次的社会公众参加了活动,参观者纷纷表示,“珍爱美丽地球 守护自然资源”是每个人的责任。本次专题展览,传播了科学精神、科学知识、科学思想和科学方法,展现了地质工作者的风采,有利于在全社会形成节约和保护自然资源的浓厚氛围。

     

     

     

     

    资源所举办“世界地球日”专题展览活动

    为推进石漠化综合治理和乡村振兴战略实施,2019年1月28日,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所承担的地质调查二级项目“南方石漠化重点区综合地质调查与评价”组织开展了2019-2021年工作部署会议。岩溶所相关负责人出席会议。

    会议明确了二级项目主要的目标任务:一是查明南方石漠化的区域生态地质背景和石漠化时空分布格局、石漠化导致的突出生态问题及其原因;二是查明重点石漠化区水、土、植物资源的分布以及岩溶关键带的结构特征;三是查明典型石漠化区优势植物的地质适宜性和岩溶关键带的物质循环规律。会议谋划了二级项目主要的调查内容,包括地层、岩性、水文水质、土壤资源及养分、植物生态需水量等,调查将结合遥感、物探、水文地质钻探等工作手段,配置水文地质学、地球物理学、地理信息系统、岩溶生态学、自然地理学等多个领域的专业人才。

    会议认为,二级项目开展的石漠化综合地质调查与评价,将形成石漠化调查与治理系统技术与模式,广泛应用于我国石漠化综合治理与生态修复、国土空间规划与用途管制等领域。

    项目相关部门负责同志和项目组人员参加会议。

     

     
     
    “南方石漠化重点区综合地质调查与评价”项目组织谋...

    为深入践行需求导向和问题导向相结合的理念,切实提升“全国地下水与地面沉降信息系统建设”二级项目的成果质量和服务国土资源中心工作的能力,日前,环境监测院地下水和地面沉降信息系统建设二级项目组赴桂林、石家庄等地,分别调研了中国地质调查局岩溶所、水环所等单位水工环信息系统建设情况,并进行了需求对接,有效推动了水工环地质信息化节点建设工作。

    调研过程中,“全国地下水与地面沉降信息系统建设”项目介绍了全国地下水与地面沉降信息系统的顶层设计理念、工作部署方案和项目进展情况,重点介绍了1:50000水文地质数据库标准建设的主要成果。岩溶所介绍了近年来开展的岩溶水文地质信息化工作情况和野外地质调查表格的试用情况。水文所介绍了水文地质环境地质评价信息化建设及社会服务等方面的工作进展,重点介绍了水文地质调查野外数据采集系统的运行情况。

    经深入沟通研讨,三家单位的项目人员都认为做好全国地下水与地面沉降信息系统建设工作的关键是:一要充分利用以往信息系统开发过程中积累的实践经验。二要全面掌握典型区域数据库及信息系统开发的进展与现状。三要深入了解国内地理信息系统研发的科技前沿及发展趋势。四要全面推动专业需求与开发过程的深入融合。五要全面提升全国水文地质调查数据集成与共享能力。

    通过需求对接,三家单位的项目人员决定在以下几个方面统筹协调、共同发力:一要围绕数据库建设核心,全面梳理数据结构,包括水文地质调查产生的原始数据、成果数据及中间数据等。二要建立数据库标准体系,以数据库建设工作为先导,在系统开发全过程中同步完善标准体系。三要在系统建设过程中充分考虑多元异构数据的兼容性。四要充分利用“大数据”、“地质云”、“地下三维空间可视化”等先进技术,提供优质信息共享服务。五要注重用户体验,系统操作库的开发要以用户需求为导向。

    环境监测院“全国地下水与地面沉降信息系统建设”二级项目组成员参加调研。

     
     

     
     
     
    坚持需求导向,着力推进地下水和地面沉降信息系统建...

    2017年7月18日,国际数学地球科学协会主席、英国贝尔法斯特女王大学环境变化与恢复研究中心、地理信息系统与地理信息学中心负责人Jennifer McKinley博士等一行4人到中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心访问交流。

    中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所所长、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心主任彭轩明、副所长郝国杰,以及国际中心常务副主任王学求博士等会见了来访学者。彭轩明主任介绍了国际中心的成立经过、过去一年中取得的成绩以及未来的发展目标与规划。王学求博士做了题为《全球地球化学基准网及资源环境应用》的报告,演示了全球“化学地球”大数据平台;Jennifer McKinley博士做了题为《特勒斯地球化学土壤调查概述》的学术报告。

    双方就大数据结构与分析、统计处理及趋势研判等共同感兴趣的领域进行了交流与研讨,在“一带一路”地球化学填图、地球化学数据共享与统计利用、地球化学填图技术与数据分析技术、人才联合培养和互访交流等方面加强合作达成共识。这将对联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心建设和“化学地球”国际大科学计划实施产生积极促进作用。

    来访期间,Jennifer McKinley博士一行还参观了国际中心成果展室、物化探所中心实验室。

    物化探所所长、国际中心主任彭轩明会见Jennifer McKinley博士一行 

    国际中心常务副主任做学术报告 

    Jennifer McKinley博士一行参观中心实验室 

     
    英国贝尔法斯特女王大学教授Jennifer McKinley博士一...

     

    贵州省地质科技园外观

     

    启动仪式现场

     

    12月16日,贵州地质科技园正式开园。这是贵州省地矿局用活资源存量,培育“互联网+”大地质市场形成的以地质经济为基础的商业性高科技园区,也是目前国内唯一一家以地质元素为主题,以地质大数据、地质大生态引领发展的科技创新园区,标志着贵州地质科技、地质大数据建设从此翻开了新的篇章。

    发挥资源保障和技术支撑作用,彰显地矿综合服务能力

    40余个科研创新平台和一批省内外科研机构已在园区落户

    大众矿评APP、互联网农业地质大数据软件“土元素”等均已正式上线

    找准大数据与地质找矿的结合点,为全国地矿行业发展探索一条新路

    为什么要建地质科技园——

    互联网思维下的转型升级

    作为有623万贫困人口、约占全国贫困人口1/10的贵州省,要想实现省委省政府提出的“‘十三五’期间实现全部脱贫,2020年同步进入小康”的目标,地矿部门必当有所作为。

    贵州省地矿局成立于1957年,拥有甲级资质113个,涵盖矿产地质、水文地质、工程地质、农业地质、环境地质、旅游地质、城市地质等各个领域。作为贵州省地质矿产勘查与研究重要力量和地质工作主力军,该局在一步步打开贵州地下宝藏的同时,也描绘了一个由各类矿产资源构成的立体贵州。

    然而,随着经济下行压力加大、矿业经济持续低迷,地勘市场陷入低潮已是不争事实。“贵州作为能源资源大省,能矿企业仍然是贵州工业强省的主要支撑,对资源的刚性需求依然存在,更需要全面提高资源评价水平,提供可靠的资源保障和地质支撑。”贵州省地矿局局长付贵林曾在接受记者采访时表示,“贵州省地矿局将围绕服务贵州工业强省和城镇化带动战略,积极寻找项目机遇。”在他看来,地质工作面临着转型升级的机遇与挑战,地勘行业的改革与发展,必须以服务和保障地方经济社会发展为主线,以经济建设为中心,走出一条依托于地质优势,又不局限于地质的适合贵州地矿发展的新路。

    2015年,贵州省委省政府提出要实施“大数据”“大扶贫”“大生态”发展,即守住生态和发展两条底线,深入推进工业强省和城镇化带动主战略,突出抓好“大数据”“大扶贫”两大战略行动。“实施‘地矿产业转型升级、地质大数据开发利用’战略。”贵州省地矿局领导班子经过多方调研和精心筹划,决定将地质优势资源与互联网思维有机结合,依托国家及地方政策扶持,结合全局人才、技术、成果、装备等优势,推动地质大数据开发利用,以精准的产业定位、专业的运营机制、高标准的物业配套和专业化的运营团队为入驻企业提供一流的发展环境和增值服务,并作为该局打造产业转型升级、地质大数据开发利用的平台。

    这一思考,在贵阳市观山湖区石林西路上落地生根;这一探索,在2016年12月16日得以呈现雏形。一个以贵州大数据战略为依托,以“园区智慧科技、产业跨界融合、运营专业极致、品牌创新生态”为发展目标的全国首家地质主题综合型科技园区——贵州地质科技园正式开园。

    地质科技园能发挥什么作用——

    “三张金名片”打造云未来

    在贵阳市观山湖区石林西路上,9栋8层的楼房拔地而起,总建筑面积达10.5万平方米。这座贵州省内首次全部采用地源热泵系统采集浅层地温能的建筑群,总投资约4.3亿元,已成为贵州省内节能环保的样板工程和示范项目。

    说起地质科技园发挥的作用,贵州省地矿局副局长朱春孝如数家珍。园区立足于空间环境、商务配套、政策措施、公共技术平台和增值服务等平台的搭建,以“园区智慧科技、产业跨界融合、运营专业极致、品牌创新生态”为发展目标,着力打造成为西南地区乃至全国知名的以地质为主题的综合服务大市场和地质产业集聚生态圈。园区内建有地质资料档案馆、地质调查院、地质环境院、地质工程勘察设计研究院、地质创客空间等,以此不断挖掘地质成果,加大资料的二次研究开发力度。比如:旅游资源、山地资源、地热水矿泉水资源、浅层地温能资源、环境保护与生态建设、新材料、新能源等产业高速发展,都需要地质工作提供新的资源保障和支撑。

    园区以大地质为基点,围绕国土资源部提出的“三深一土”科技创新战略,围绕贵州省生态文明建设、绿色发展产业在资源、能源、环境等方面推动地质科技创新,引进行业内科研院所,合作建立41个平台,有教授工作站、博士工作站、工程中心、工作站,通过人才聚集、技术聚集、成果聚集,进一步催生各类科研项目和科技成果,助推与地质关联产业的发展。园区还是全国唯一一家以地质元素为主题,着力打造智慧地质、智慧地环、智慧科技,以地质大数据、地质大生态引领发展的科技创新园区。可以说,园区在促进地质资料开发、地质科技成果向生产力转化、发挥地质科技创新驱动和引领作用、更好地服务贵州经济社会发展,发挥资源保障和技术支撑作用,彰显地矿综合服务能力等方面具有突出作用,也将成为地勘单位改革发展的载体、创新合作的平台。

    “我们要着力打造‘智慧地质、智慧地环、智慧科技’三张产业金名片。”朱春孝在接受记者采访时透露,园区的目标是打造以创新、智慧、生态为理念的“互联网+大地质”产业基地和西部地区最具知名度的大地质技术、数据服务综合大市场。

    其中,智慧地质板块是探索“互联网+地质科技”模式,将园区打造为集地质勘查、地质找矿、技术咨询、地质科研、测试与检测、金融服务、矿经咨询、矿业权交易、资源信息、矿企孵化、成果交流与转化为一体的地质大市场,实现推动地质行业转型升级的目标。智慧地环板块是结合能源优势拓展新能源及智能节控系统,结合技术优势整合灾害治理、地理信息系统工程、土地整治、环境修复规划设计及施工、土壤地球化学评价、水治理及保护等环境技术服务。智慧科技板块是引入大地质产业链周边中介服务机构及贵阳市重点发展产业:大数据产业、智慧旅游产业、电子商务产业、医药健康产业、软件与信息服务业、新材料产业等,文化与商品转化,吸引文创产业企业开发包装地质文化及周边产品,作为科技园文化技术支持服务平台。

    地质科技园如何发展——

    全力发挥科技服务和引领作用

    贵州省政府十分重视贵州省地质科技园的建设,12月13日,分管副省长黄家培来到园区视察、指导工作并作出批示。他强调,要使科技园成为地勘单位改革与发展的载体,同时也成为创新与合作的平台,要围绕大地质做文章,把科技园做实、做精。要有发展理念,着眼未来、超前谋划,找准大数据与地质找矿的结合点,把科技园打造成贵州乃至全国的行业标杆,起到引领和示范作用。

    开园当天,中国科学院院士、中国地质大学(武汉)副校长郝芳对科技园的发展寄予厚望——希望早日成为前沿地质理论的培育中心,资源探测技术的研发基地,高端复合技术的转化平台,高层次急需人才的培育摇篮。

    贵州省国土资源厅副厅长王东兵在开园仪式上提出了期望:“希望贵州地矿局树立大地质大服务、绿色勘查的理念,以地质科技园为契机,加强科技创新,加快地质工作转型升级,更好地发挥主力军作用,更好地服务于贵州经济社会发展。”

    贵州省地矿局党委书记、局长付贵林表示:“贵州拥有得天独厚的生态地质资源,有着一支杰出的地质人才队伍,相信贵州省地质科技园能够推动地质科研成果的转化运用,服务经济社会发展。”

    目前,联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心贵州工作站、联合国教科文组织国际岩溶研究中心贵州工作站、中国地质大学(武汉)产学研基地等40余个科研创新平台和一批省内外科研机构都已在园区落户。科技园已与相关公司签署战略合作协议,合作共建“云上贵州地质科技”大数据产业示范基地。在地质大数据开发应用方面,园区主导开发的首款矿业信息咨询软件平台——大众矿评APP正式上线运营,将为入驻企业提供全方位的地质科技、咨询、交易等领域的服务。互联网农业地质大数据软件“土元素”也已上线,将有效整合地质大数据和农业大数据,为广大种植企业(户)在种植前、种植中、种植后进行指导和提供服务。不仅如此,为更好地服务入驻企业,贵州省地质科技园还整合多方资源,搭建了地质服务平台、第三方服务平台、应用技术研发平台,通过完善的服务体系,打造了项目申报、商务咨询、创业导师、投融资、法律、中介等创新增值的全套服务。

    记者了解到,贵州省地质科技园在未来将立足省内地质优势资源结合贵州省大数据、大扶贫、大旅游和两化战略需要,研究开发地质资料和成果转化应用,推动地质大数据开发利用。利用地质科技园平台,围绕地质科技创新战略,在科研立项合作、土地整治、生态修复、矿山治理方面下功夫;围绕推动绿色发展建设生态文明,在地质环境重大问题上下功夫;围绕供给侧结构性改革、能源调整,在浅层地温能等清洁能源下功夫。此外,旅游普查成果应用、地热勘探、锰矿、铅锌、金矿、优质水资源、新型建筑材料、城镇化和贵州基础建设等方面都可以有所作为,助推地勘单位经济发展,推动产业转型升级。

    贵州省地质科技园的开园,标志着贵州地质科技、地质大数据建设从此翻开新的篇章。与此同时,找准大数据与地质找矿的结合点,贵州省地质科技园的建设将为全国地矿行业发展探索一条新路,对国有地勘单位的改革与发展起到引领和示范作用。可以预见,随着越来越多的企业、工作站、基地落户贵州地质科技产业园,一条以地质科技创新为纽带的大数据集聚全产业链将在贵州初现端倪。

    地质大数据,打造科技云未来

    近日,第三届地质信息技术发展论坛在深圳成功召开。本届论坛的主题是地质大数据体系建设实施与进展,会议由地调局发展研究中心总工程师谭永杰主持。

    本次论坛研讨环节分两部分进行。首先邀请国内知名专家介绍国土资源信息化、大数据、云计算、企业级信息化等有关情况,开阔与会者视野、拓展思路;接着以地质大数据与信息服务工程所属二级项目为依托,交流研讨在地质云(地质大数据)建设方面的工作进展及下一步工作计划。

    谭永杰总工首先做了题为地质大数据建设的体系框架与实施进展的报告,介绍了在地质大数据体系建设方面的总体思考和工作部署,包括建设背景、体系框架和实施现状等方面,涵盖了地质大数据采集体系、汇聚体系、产品体系、服务体系和支撑平台等五大内容。

    国土资源部信息中心吴其斌主任分析了全球政府数据开放现状与趋势,重点介绍了我国国土资源数据共享与开放工作思路、进展与下一步工作计划;工业和信息化部刘龙庚处长就大数据应用和安全防护策略问题进行了分析;招商局集团的吴沂总监分享了招商局集团信息化规划与治理体系经验;中航工业信息技术中心赵洪岭主任介绍了智能制造构建规划防范和推进中关键技术的应用模式;国家地理信息系统工程技术研究中心吴亮教授介绍了地质大数据关键技术研究与实践;中国地质调查局基础调查部主任助理李建星介绍了阿尔金地质云——地质云应用实例;清华大学杨广文教授介绍了神威太湖之光超级计算机及应用系统;中国科学院计算所方金云博导介绍了地矿大数据分析关键技术;中油瑞飞马涛总工介绍了中国石油勘探开发数据管理的过去、现在与未来;华东有色局信息中心宋震主任介绍了在地质大数据支撑下构建智慧探矿新业态的有关考虑;来自华为、Esri公司的技术人员介绍了大数据平台、时空大数据解决方案等方面的内容。

    地质大数据与信息服务工程有关二级项目负责人介绍了全国地质资料汇集与数据整理、地质调查项目数据汇聚与管理、地质信息服务平台建设、地质调查业务管理一站式服务平台、地质大数据支撑平台、地质大数据技术研究与应用试点等方面的工作进展和下一步工作计划。

    研讨会后,与会人员参观考察了深圳市空间信息技术产业园、华为深圳总部基地,实地了解了中地数码集团MapGIS10.2云GIS产品及地矿行业应用,华为ICT解决方案、模块化数据中心、软件定义网络SDN、云计算、物联网等相关技术最新进展。

    本次论坛的成功举办,分享了外系统信息化建设的经验体会,以及云计算、大数据、空间分析挖掘等技术的发展现状,对地质调查信息化、地质云(地质大数据)建设起到了很好的借鉴参考意义;同时向与会专家展示了地质调查信息化建设成果,交流了地质大数据与信息服务工程的建设进展,明晰了下一步工作,会推动地质大数据工程的实施。

    地质信息技术发展论坛已成为业内高水平、品牌化的学术交流平台,已经连续举办了3届。本次论坛由中国地质调查局发展研究中心、国土资源部地质信息技术重点实验室、中国地质调查局地质信息化研究中心、中国地理信息产业协会地质矿产信息工作委员会共同主办,武汉中地数码科技有限公司协办。

    来自国家发改委、国土资源部、工信部、国家地理信息系统工程技术研究中心、清华大学、中国地质大学(武汉)、中科院计算所、无锡国家超算中心等部门、单位的知名信息化专家,地调局系统从事信息化建设的技术人员以及有关合作单位代表约100人参加了会议。

    第三届地质信息技术发展论坛成功召开

    近日,地调局水环中心在2016中国地理信息产业大会上荣膺“2016中国地理信息产业优秀工程金奖”奖项。

    此次获奖工程为“基于北斗和天地图的海陆空地质调查安全保障平台研发”,地调局水环中心为工程牵头单位,开展基于北斗和天地图的海陆空地质调查安全保障平台研发,由广海局承担海洋地质调查船舶安全保障子系统建设,由航遥中心承担航空物探飞机安全保障子系统建设。工程利用国家地质调查网络体系、北斗卫星网络、地面移动通信网络和天地图地理信息系统,以及卫星定位技术,将地理信息技术与安全生产管理以及野外车辆、飞机、船舶、野外作业人员的动态监控相结合,填补了我国地质调查安全生产全流程、实时、动态监控的空白,推动了我国地勘行业安全保障和应急救援的科技进步,培育发展了卫星、地理信息产品与服务的市场应用,发挥了我国卫星资源和天地图地理信息系统的效益。

    平台实现了对野外突发事件应急处置的分级调度指挥,创新了地质调查安全生产管理模式、应急保障和应急救援处置模式,提高了野外地质勘查安全保障水平和突发事件应急处置能力。中国地质调查局、项目承担单位安全保障部门可全程、实时、动态、可视化的获知地质调查工作主体的位置、工作和安全状况,并保持双向通信;基于空间数据库,能够利用地理信息空间分析技术对野外工作场地天气情况、温度、海拔、人口、道路、灾害等信息的智能分析,帮助作业人员了解野外的工作环境;利用北斗终端能够为野外地质作业人员提供精确定位、野外环境分析、路径导航、发送紧急求救信号和自主救援服务,在陆域、海域、空域,为广大野外地质工作者编织起了一张保护安全的“生命之网”。

    基于北斗和天地图的海陆空地质调查安全保障平台已在全国139家地质调查项目承担单位大规模应用,建立起了“中国地质调查局-项目承担单位-西部野外工作站-野外工作组”四级联动安全保障体系,有效提升了地质调查安全生产管理和野外安全保障水平,取得了显著的社会经济效益。

    中国地理信息产业优秀工程奖是经国家测绘地理信息局、国家科学技术奖励工作办公室批准设立的奖项。中国地理信息产业优秀工程奖自2003年设立以来,在各方面的支持下,已在业内产生了积极影响,形成了集聚效应和品牌优势,其获奖项目广泛涉及国土、测绘、城建、公安、电力、水利、农业、林业、邮电、环保、通信、石化和政务信息、应急救灾、地下管网建设等诸多行业和领域,越来越受到社会各方的关注和重视,已成为奉献社会经济发展、宣传单位实力的无形资产和促进产业繁荣发展的助推器。

    水环中心首次荣获中国地理信息产业优秀工程金奖

    近日,第十四届ESRI中国用户大会在北京国际会议中心举行。作为协办单位代表,中国地质调查局发展研究中心(全国地质资料馆)派有关人员参加了上午举行的主题大会。在下午举行的合作单位展台参观环节,发展研究中心总工谭永杰和数据管理室副主任吴轩与ESRI全球总裁Jack.Dangermond先生进行了交流。

    Dangermond先生参观了摆放在会场走廊里的实体展,对其中的几幅地质图表现出浓厚的兴趣,他认为这几幅地质图制作得非常精美,并希望能够获取原图片加入到ESRI公司制作的全球图集里。随后,由吴轩向Dangermond介绍了全国地质资料馆组织举办的抗战展、实习报告展和图艺展的在线应用情况。三次在线展览均与ESRI公司开展了良好的合作,将全国馆的馆藏资料与Arcgis相关技术进行结合,取得了很好的展出效果,对此Dangermond先生给予肯定,并期待进一步的合作。

    Jack.Dangermond是全球GIS业界的先驱和技术领导者,1969年,创建了美国环境系统研究所公司(Environmental Systems Research Institute, Inc. 简称ESRI),使其发展成为全球最大的GIS(地理信息系统)技术和服务提供商,并且一直引领着GIS技术的潮流。

     

     

    全国地质资料馆应邀参加ESRI中国用户大会


    学科带头人:夏日元 研究员

    一、研究背景

      1、岩溶地区经济发展缓慢(贫困)、生态环境恶化,水资源未能有效利用是主导因素之一;

      2、岩溶地区孔、隙、缝、管、洞并存,岩溶地下水流运动规律复杂,时空分布极不均匀,导致水资源的调查、研究和开采利用都存在一定难度。

    二、社会需求

      1、岩溶水资源分布规律、控制因素、开发潜力亟待查明;

      2、岩溶水资源调控与有效开发利用优化模式有待建立;

      3、水资源可持续利用与生态建设、经济发展的协同途径需要探索。

    三、科技创新思路

      以地球系统科学为指导,以水土资源的有效开发利用为切入点,综合运用岩溶动力系统调查与监测、遥感(RS)与地理信息系统(GIS)一体化技术、地下水示踪技术以及物理与数学耦合模拟试验,开展岩溶地下水循环机制与水资源演化规律、不同岩溶环境类型水资源开发利用优化模式等研究,进行地表与地下水资源联合调蓄、节水灌溉和生态重建示范,探索符合生态环境良性发展的水土资源利用与农村生态经济可持续发展模式。

    四、技术路线

      1、通过水文地质调查,查明不同岩溶环境类型区地下水循环的主要过程与演化特征

      包括不同时空尺度(区域性与单元流域)下大气降水 、地表径流、地下水及生物的水循环全过程特征,相互转化规律与机制,水文循环演化对地下水资源的形成、变化的作用机制,岩溶水资源的控制因素与分布规律,岩溶水资源类型划分等。

      2、通过地下水动力试验和综合研究,提出岩溶地下水开发潜力评价的理论方法,进行岩溶水资源可持续利用能力评价

      包括多重岩溶含水介质结构与水流运动规律定量研究,非线性快速流、管道多相流等复杂水流运动的模拟与评价模型,表层岩溶带结构、功能与水循环机制研究,水资源可持续利用能力评价理论与方法等。

      3、通过地下水开发利用示范,建立不同岩溶环境类型区岩溶水资源有效开发利用优化模式。

      鉴于岩溶地下水资源在时空分布上不均匀,浅部涵水调节能力差,因地制宜,采取合适的水资源调节措施,堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、钻井、大口井、斜井等多种开发方式相结合,是地下水资源有效开发利用的关键。对地表水与地下水联合调度、综合利用进行攻关,同时研究水资源开发利用与环境、社会、经济协调关系,探索水资源开发利用、生态环境保护和经济发展协同模式。

    五、工作开展情况

      1990-2002年,开展了“西南岩溶山区典型流域水资源保护示范”、 “西南典型石漠化地区地下水调查与地质环境综合整治示范”,国土资源部科技攻关项目“表层岩溶带调蓄与生态重建试验示范(20010303)”,国家科技攻关项目“广西岩溶区水资源有效开发利用研究与示范(2002BA901A13)”,广西科技攻关项目“热带、亚热带岩溶地区生态重建及桂中旱片治理技术开发(桂科攻0133001)”,原国家计委科技攻关项目“滇黔桂湘岩溶贫困区岩溶水有效开发利用规划建议与开发示范”等。

      2003—2015年,中国地质科学院岩溶地质研究所联合8省(区、市)地矿局和大专院校等30多家单位,开展了“西南岩溶地区地下水与环境地质调查综合研究”、“西南岩溶石山地区地下水及环境地质调查”、“西南岩溶地区水文地质环境地质调查”和“南方岩溶水文地质环境地质综合调查与整治示范”。

    六、工作进展与团队建设

      完成中国岩溶区1:25万水文地质调查78万平方千米,组织开展了岩溶区1:5万水文地质调查25万平方千米,查明了3066条岩溶地下河的分布,评价岩溶区地下水资源可开采量达600亿方/每年。组织实施了西南、华北岩溶区应急抗旱找水打井行动,施工探采结合井2300多眼,解决了520万人的干旱缺水问题。主持国际对比(IGCP)513“岩溶含水层与水资源”项目,创立了“五水”(大气水、地表水、土壤水、表层岩溶水、地下河水)循环模型,有力支撑了岩溶水资源合理开发利用。

      建成了“岩溶水文地质—桂林丫吉试验场”和“岩溶地下河系统—海洋寨底试验基地”国土资源部野外科学观测研究基地,通过人才培养与业务团队建设,在西南岩溶地区形成了600多名技术人员组成的稳定的岩溶水文地质环境地质调查研究队伍。

    七、成果应用

      2003-2015年,在西南岩溶地区,针对不同类型区水文地质特点和地下水开发利用条件,采取堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、钻井、大口井、斜井等多种方式,开展了岩溶地下水开发利用示范。实施岩溶地下河和大泉开发利用工程12处,表层岩溶水调蓄20余处,开挖浅井50多口,岩溶蓄水构造钻探成井300多眼,解决了100多万人饮用水和50多万亩耕地灌溉用水问题。

      (1)贵州平塘县巨木地下河拦蓄和提引工程

      在巨木地下河出口处筑坝拦蓄地下水,形成库容63万立方米的地下水库,抬高水位20米,建设水电站1座。解决了塘边镇5000多人和10000头大牲畜的饮用水以及6000亩农田灌溉用水问题。促进了粮食产量提高,水稻增收90.0万公斤/年,油菜增产8.82万公斤/年,年经济收入145 万元。



    贵州平塘巨木地下河筑坝拦蓄工程

      (2)云南泸西盆地皮家寨岩溶大泉束流调压壅水工程

      在泸西县皮家寨大泉,采用防渗束流和调压壅水措施,建成引水自流灌溉工程,将泉口水位壅高4.4米,供水量6万立方米/日。既解决了泉口下游8000亩耕地的排涝问题,又解决了2000亩水稻、1000亩烤烟、1000亩除虫菊的灌溉用水困难,还改善了泸西盆地东部边缘25000亩耕地的灌溉以及东沟沿线15000人的生活用水条件。2011年,利用束流调压池建成了冷水鱼养殖场,年产值达到100多万元。



    云南省泸西盆地岩溶大泉束流调压壅水开发示范工程

      (3)广西都安峰丛洼地表层岩溶带调蓄工程

      在广西都安县三只羊示范区,在表层岩溶泉和坡面流汇集的山凹部位,分散修建蓄水池7处,采用滴灌技术,满足果树和药材基地的用水需要,建立了峰丛岩溶区立体生态农业模式和名特优果树基地。生态恢复与经济建设相结合,当地居民人均年收入增加了1200多元。



    广西都安县三只羊表层岩溶带调蓄水柜与药材基地

    八、学科带头人

      夏日元,男,1963年6月出生,博士,二级研究员。1988年起从事岩溶水文地质研究工作,长期担任岩溶资源研究室主任。近几年承担完成了“岩溶地区水文地质环境地质综合调查”、“南方岩溶水文地质环境地质综合调查与整治示范”、“西南岩溶石山地区地下水及环境地质调查”、“西南岩溶地区水文地质环境地质综合研究与信息系统建设”、“典型岩溶地下河系统水循环机理监测与试验”等40多项调查研究项目。在岩溶含水介质结构与水流运动规律定量研究、岩溶水资源评价和有效开发利用模式研究方面取得了新进展,为严重缺水贫困地区经济社会发展提供了技术支撑。建成了国土资源部野外科学观测研究“岩溶地下河系统—广西海洋寨底试验基地”,建立了岩溶水文地质调查研究方法体系。发表论文50余篇,出版专著4部。《广西峰林平原大农业与地下水开发示范研究》(2007年)、《碳酸盐岩缝洞系统模式及成因研究》(2013年)等成果获得国土资源科学技术二等奖。

      
       
    岩溶地下水循环机制与水资源可持续利用研究