中国地质调查成果快讯：上海、济南城市地下空间资源探测与评价新进展

来源于《中国地质调查成果快讯》

摘要：通过开展上海和济南地下空间调查、探测与评价，建立适用于探测不同厚度覆盖区的地下空间资源开发利用关键地质要素探测技术、地下空间多源数据融合建模技术、地下空间资源地质条件适宜性三维评价方法。顺利完成济南中心城区、新旧动能转化先行区，以及上海陆域深层地下空间资源地质条件适宜性评价，有效服务上海和济南规划管理。

1.项目概况

“上海济南等典型城市地下空间开发利用综合地质调查”项目，归属于“城市地质调查”工程，由中国地质科学院承担。项目周期为2017—2019年。主要工作内容是围绕上海和济南城市规划建设需求，通过补充开展水文地质、工程地质和环境地质调查工作，利用钻探、物探和样品测试等技术方法开展上海和济南重点规划建设区城市地下空间资源开发利用综合地质调查工作，以及城市地下空间资源探测与评价技术攻关。

2.成果简介

（1）建立了适用于探测不同厚度覆盖区的地下空间资源开发利用关键地质要素地球物理探测技术。通过调查和研究，系统梳理了影响上海济南城市地下空间资源开发利用的关键地质要素，应用并总结地下水、岩溶、断裂构造、松散层厚度、岩体、砂性土与黏性土、地下管线等构筑物等地球物理探测技术方法，评价了反射波地震、主动源面波、被动源面波、微动、频率谐振、噪声成像、高密度电阻率法、重力测量、VSP地震勘探技术等地球物理方法在探测上述关键地质要素的适用性（表1）。利用横波反射地震与VSP地震方法组合通过钻孔信息建立地质与地球物理对应关系，极大提高了成果解释的准确性，提出了适用于上海地区城市地下空间探测技术方法。应用基于噪声成像与密集台阵观测手段获得了济南中心城区近地表速度结构，分析了与泉水密切相关的岩体和断裂三维空间分布特征。通过使用无缆地震仪极大提高数据采集效率，利用小道距、小炮距、长排列的采集参数兼顾了深部和浅部高精度成像要求。采用绕射波成像、密度反演、群速度与相速度联合反演、各项异性反演，多阶瑞雷面波视频散曲线和椭圆率曲线联合反演等数据处理技术方法改善了城市地球物理方法探测精度。

表1 上海济南城市地下空间资源关键地球要素地球物理探测技术方法适应性评价表

（2）建立了地质结构、地质属性和地下建构筑物多源数据融合的地下空间三维模型。遵循“主体框架-地质面-地质体-局部重构”三维地质建模技术流程，以钻孔为基本的控制依据，虚拟钻孔作为三维空间模型水平和深度方向范围延伸和细化，利用地层面数据和剖面数据等生成地层界面，然后对虚拟钻孔数据进行修正，再利用钻孔数据和虚拟钻孔数据进行建模。提出基于钻孔分层数据、地层埋藏分布数据和地质剖面的多源数据地下空间地质建模方法。在三维地质结构模型的基础上，通过利用已有的建构筑物基础数据，导入地下构筑物模型，开展了地质结构模型与地下构筑物模型的融合及空间分析研究。利用三维空间插值计算方法构建地下空间三维地质属性模型。融合地下构筑物模型和地质模型、属性模型，建立了上海陆域地区城市地下空间三维模型（图1）。

图1 上海深层地下空间多元数据建模成果图

（3）建立了地下空间资源地质条件适宜性三维评价方法，完成了济南中心城区、新旧动能转化先行区和上海陆域地区深层地下空间地质条件适宜性评价工作。针对地下空间资源开发利用提出了地下空间资源缓冲区概念和分层计算方法，借鉴三维成矿预测评价思路，建立三维地下空间资源质量评价方法。通过开展水文地质、工程地质、环境地质和精细探测工作，先后完成了基于泉水保护条件下的济南中心城区地下空间资源地质条件适宜性评价，基于城市规划需求为导向的济南新旧动能转换先行区地下空间资源地质条件适宜性评价，以及上海深层地下空间资源质量评价与资源量评估工作。创新采用了地下空间多源数据融合三维模型分层建立了上海深层地下空间资源质量的评价体系，评价了上海深层地下空间资源潜力（表2），使得评价结果更加客观展示深层地下空间资源的分布情况（图2）。

表2 上海深层（30~100m）地下空间资源质量评价结果

图2 上海陆域地下空间地质条件适宜性综合评价结果

3.成果意义

项目顺利完成了上海和济南重点规划建设区的地下空间探测与评价工作，成果服务上海市城市规划设计研究院和济南新旧动能转换先行区管委会，支撑编制了《上海市地下空间开发利用和保护专项规划》和济南新旧动能转换先行区地下空间专项规划，建立的地下空间资源探测与评价技术方法，为其他城市开展相关工作起到了示范作用，也为解决我国城市地下空间资源探测技术难题提供了研究基础。

（中国地质科学院 王志辉供稿）