土壤污染狀況調(diào)查工作平臺設(shè)計與應(yīng)用研究

文｜上海亞新建設(shè)工程有限公司、自然資源部大都市區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心 丁露

引言

土壤污染狀況調(diào)查工作自2004年原環(huán)保部發(fā)布的《關(guān)于加強土壤污染防治工作的通知》起步。過去的十幾年里，環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國家及地方陸續(xù)出臺一系列環(huán)境污染防治方面的法律規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。土壤污染狀況調(diào)查工作參考標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了多輪更迭，最初評價工作參考《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618-1995），2007年作為過渡期頒發(fā)了《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)（暫行）》（HJ 350-2007），此后很長的一段時間，土壤污染狀況調(diào)查主要參考該標(biāo)準(zhǔn)及美國荷蘭等發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)體系。2014年頒布了HJ 25.1-HJ 25.4 環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)性的評估手段及管理方法逐漸與成熟模式接軌。2018年頒布的《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》（GB 36600-2018），2019年對部分環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)修訂。一系列標(biāo)準(zhǔn)的出臺為土壤污染狀況調(diào)查管理工作提供了科學(xué)依據(jù)，但頻繁迭代的標(biāo)準(zhǔn)也為從業(yè)人員帶來了較大學(xué)習(xí)難度，也提高了管理難度。

迅速發(fā)展的環(huán)保行業(yè)使得從業(yè)單位及人員數(shù)量發(fā)生快速增長，技術(shù)人員專業(yè)性是影響土壤污染狀況調(diào)查工作規(guī)范性的重要條件。然而在行業(yè)快速發(fā)展的過程中，面臨著很多問題。首先，作為近幾年快速發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，從業(yè)技術(shù)人員基礎(chǔ)差異大，導(dǎo)致成果報告規(guī)范性差異較大；其次，各單位可以收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)差別較大，導(dǎo)致部分單位在某些細(xì)分領(lǐng)域?qū)I(yè)性較差；再次，大量的實驗室數(shù)據(jù)需要與標(biāo)準(zhǔn)進行比對，人工處理效率低，易出現(xiàn)錯誤。

互聯(lián)網(wǎng)時代到來為土壤污染狀況調(diào)查工作帶來較大的提高，信息技術(shù)不斷貼近生態(tài)環(huán)境業(yè)務(wù)，南土所編制的HERA 軟件在風(fēng)險評估領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。目前市場上存在針對實驗室檢測數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)比對的軟件，但其實用性較單一，對于土壤污染狀況初步調(diào)查全流程信息化工作，目前仍處于空白階段。因此，開發(fā)服務(wù)于專業(yè)技術(shù)人員的土壤污染狀況初步調(diào)查板塊，有很強的工具性及較強的管理意義。

1 土壤污染狀況初步調(diào)查業(yè)務(wù)流程拆解

土壤污染狀況調(diào)查主要依照《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.1-2019）執(zhí)行。導(dǎo)則采用程序化系統(tǒng)化方式，將流程拆解為三個階段。第一階段技術(shù)工作為資料收集與分析、現(xiàn)場踏勘及人員訪談，在這三項工作的基礎(chǔ)上進行結(jié)果分析。如在該階段確定無污染存在，則不必進入第二階段，直接編制初步調(diào)查報告；如無法在第一階段判定是否存在污染，則開展第二階段調(diào)查。第二階段分為初步采樣分析及詳細(xì)采樣分析，初步采樣分析需進行采樣工作計劃制定、現(xiàn)場采樣及數(shù)據(jù)評估分析三項工作，并編制土壤污染狀況初步調(diào)查報告。若判定為有污染情況，則需進入詳細(xì)采樣分析階段，由于軟件目前僅針對土壤污染狀況初步調(diào)查階段，本文僅對該階段開展討論。

業(yè)務(wù)層面開展初步調(diào)查通?？刹鸾鉃橐韵逻^程：首先，委托方會提供場地邊界文件及未來規(guī)劃屬性，技術(shù)人員通過現(xiàn)場踏勘，衛(wèi)片數(shù)據(jù)收集及人員訪談等技術(shù)手段完成第一階段調(diào)查，該過程涉及地圖數(shù)據(jù)調(diào)用、照片拍攝及訪談記錄表等相關(guān)工作。若確需開展下一步工作，技術(shù)人員將帶有坐標(biāo)信息的布點方案發(fā)送至樣品采集技術(shù)團隊，由該團隊完成土壤及地下水樣品采集及水文地質(zhì)信息收集并將采集到的樣品送入化學(xué)分析實驗室進行檢測。實驗室將檢測結(jié)果返至技術(shù)人員，采樣團隊將水文地質(zhì)信息返至技術(shù)人員，技術(shù)人員通過現(xiàn)場踏勘情況、水文地質(zhì)信息及樣品檢測結(jié)果編制初步調(diào)查報告，并通過評審備案流程后返至委托方。

業(yè)務(wù)流程按數(shù)據(jù)格式進行拆分，可分為圖片、表格及文字三種數(shù)據(jù)格式，通過對業(yè)務(wù)流程的細(xì)化，平臺將地圖處理及數(shù)據(jù)處理作為核心功能點，并將自動生成土壤污染狀況初步調(diào)查報告作為最終目標(biāo)。

2 土壤污染狀況初步調(diào)查功能實現(xiàn)

通過對土壤污染狀況調(diào)查項目涉及的各個環(huán)節(jié)和使用對象進行需求分析，實現(xiàn)土壤污染狀況初步調(diào)查報告編制功能。通過關(guān)鍵權(quán)限節(jié)點設(shè)置，構(gòu)建底層架構(gòu)，設(shè)計實現(xiàn)了一款基于B/S 架構(gòu)的工作平臺，其總體構(gòu)架由基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和功能表現(xiàn)層組成。平臺使用MySQL 數(shù)據(jù)庫存儲，利用Spring MVC 框架與數(shù)據(jù)交互形成Restful API 接口服務(wù)，通過Java 發(fā)布成接口服務(wù)。在前期業(yè)務(wù)流程拆解基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)人員使用場景，將功能拆分為8 大模塊，具體內(nèi)容見圖1。

圖1 土壤污染狀況初步調(diào)查功能設(shè)計

2.1 項目信息

項目信息模塊是為了梳理項目基本信息，采用數(shù)據(jù)錄入模式，主要包含地塊基本信息及人員組成。該模塊將報告中重復(fù)度相對較高的基礎(chǔ)內(nèi)容進行了梳理。地塊基本信息包括項目的編號、項目所屬區(qū)域、項目后期規(guī)劃用途及部分基本信息。其中項目所屬區(qū)縣，可方便調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)置的自然地理信息；系統(tǒng)根據(jù)項目后期規(guī)劃用途自動選擇對照的標(biāo)準(zhǔn)。人員組成信息主要為報告的參與人員，便于文檔生成及權(quán)限管理。

2.2 地塊調(diào)查

地塊調(diào)查模塊主要針對第一階段調(diào)查，分為地塊現(xiàn)狀、相鄰地塊現(xiàn)狀、資料收集清單、污染信息排查表、生產(chǎn)工藝分析及污染狀況分析六個部分。該部分主要是通過照片上傳、資料調(diào)用等功能輔助技術(shù)人員完成第一階段調(diào)查。其中生產(chǎn)工藝分析部分整理了大部分12+3 企業(yè)生產(chǎn)工藝，便于技術(shù)人員進行參考調(diào)閱。

2.3 GIS 地圖繪制

地圖繪制模塊為本系統(tǒng)核心模塊，該模塊調(diào)用上海市測繪院公開發(fā)布的天地圖JavaScript API 4.0，并疊加制圖編輯功能。目前支持地圖文件導(dǎo)入，添加文字標(biāo)識、添加地圖三要素等功能。

鑒于土壤污染狀況調(diào)查工作主要使用Auto CAD 進行圖件處理，本模塊支持常見的.dxf、.kmz、.kml 文件導(dǎo)入，通過開源的kabeja java 庫對文件進行解析，獲得調(diào)查對象的邊界點坐標(biāo)。選擇需要疊加的地圖，進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，生成適配于地圖坐標(biāo)系的邊界點坐標(biāo)集合。進一步的將集合轉(zhuǎn)換為Geometry 數(shù)據(jù)類型，通過Canvan 圖形容器，基于邊界最小外接矩形范圍，實現(xiàn)調(diào)查對象Geometry 與地圖的疊加及轉(zhuǎn)換，進一步得到可視化結(jié)果。此外，系統(tǒng)設(shè)置了制圖編輯功能，可以在地圖界面上添加文字、標(biāo)識、圖形等?；贕IS 地圖的可視化結(jié)果包括行政區(qū)劃圖、地塊邊界圖、邊界坐標(biāo)圖等圖像，詳見圖2。

圖2 可視化制圖流程及生成圖像

2.4 鉆孔信息及成圖

鉆孔信息及成圖模塊主要通過土壤污染狀況調(diào)查工作中重點關(guān)注的采樣點位信息繪制成井圖及地層剖面圖用于展示地塊水文地質(zhì)特征。采樣點位涵蓋信息較多主要包括：橫縱坐標(biāo)、井口標(biāo)高、孔深、穩(wěn)定水位埋深、地面標(biāo)高、地層分層信息等。該模塊通過設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)模板，將相關(guān)信息進行梳理，通過系統(tǒng)平臺端口導(dǎo)入系統(tǒng)。系統(tǒng)通過用現(xiàn)場采樣信息運用數(shù)據(jù)挖掘，建立鉆孔及地層柱狀圖制作模型，實現(xiàn)系統(tǒng)能自動智能繪制項目采樣點位的鉆孔及成井圖，用戶可以對生成的成果圖進行查看、編輯和下載。

鉆孔及地層柱狀圖中內(nèi)容主要包括地層埋深、標(biāo)高、層厚、地層描述、PID 讀數(shù)、采樣位置、監(jiān)測井結(jié)構(gòu)圖等，此外為了適應(yīng)不同的監(jiān)測井結(jié)構(gòu)，實管和篩管的高度可按實際情況進行填寫。剖面圖主要包括地層名稱，花紋，地層顏色與柱狀圖一致。同時根據(jù)鉆孔信息中填寫的采樣點的埋深范圍，平臺自動計算中間深度，以簡潔方式表示采樣點位置。成圖后，還可以SVG格式進行編輯和下載，見圖3所示。

圖3 鉆孔地層柱狀圖及地層剖面圖

2.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析模塊是土壤污染狀況初步調(diào)查工作中耗時較長，重復(fù)性較大的工作。每個地塊需對樣品檢測數(shù)據(jù)和質(zhì)控數(shù)據(jù)進行分析整理，并形成規(guī)范的表格及文字。目前市場上存在僅識別固定格式的對標(biāo)工具，無法滿足市場需求。該模塊對實驗室表單進行自動化處理，通過多種數(shù)據(jù)格式調(diào)用一級映射關(guān)系，轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)識別的目標(biāo)數(shù)據(jù)表單，通過目標(biāo)數(shù)據(jù)表單進行數(shù)據(jù)的對標(biāo)及處理。其中土壤、地下水及地表水表單均通過不同的對照邏輯，依次對照國家、上海市及國外部分標(biāo)準(zhǔn)，并形成相應(yīng)的評價表單，大大提高了準(zhǔn)確性，具體映射關(guān)系見圖4所示。

圖4 映射關(guān)系示意圖

2.6 圖表報告及相關(guān)材料

圖表報告模塊將成果圖及表格進行了匯總，正式用戶還可使用報告編制功能，生成標(biāo)準(zhǔn)的可編輯（.docx）的土壤污染狀況調(diào)查初步調(diào)查報告。附件資料可按照要求上傳文本附件，系統(tǒng)將附件嵌入報告制定位置。

3 案例簡述

以上海市某地塊初步調(diào)查報告為例，梳理平臺具體使用步驟。在使用平臺前需準(zhǔn)備好保留紅線邊界的.dxf 格式底圖，.xls格式鉆孔信息導(dǎo)入模板及檢測單位發(fā)送的.xls 格式表單，然后在調(diào)查報告編制模塊添加上海市某地塊初步調(diào)查項目，進入編制板塊。

首先將項目信息中的“基本信息”及“人員組織”部分填寫完整，該部分涉及人員權(quán)限劃分及基礎(chǔ)內(nèi)容。地塊調(diào)查模塊需將現(xiàn)場踏勘圖片上傳到相應(yīng)節(jié)點，并根據(jù)踏勘情況勾選“資料收集清單”及“污染信息排查表”。GIS 地圖繪制部分需先將.dxf格式的文件導(dǎo)入到地圖中，使用系統(tǒng)的地塊標(biāo)記及截圖功能制作示意圖。檢測點位信息需將準(zhǔn)備好的.xls 格式鉆孔信息導(dǎo)入系統(tǒng)，利用成井圖功能鍵生成對應(yīng)的鉆孔結(jié)構(gòu)圖，利用剖面圖功能鍵選擇具體的采樣點位，生成對應(yīng)剖面圖。數(shù)據(jù)分析模塊需先選擇送檢單位，將檢測單位發(fā)送的原始表單導(dǎo)入“檢測數(shù)據(jù)分析”模塊，將檢測單位發(fā)送的質(zhì)控表單導(dǎo)入“質(zhì)控數(shù)據(jù)分析”模塊，系統(tǒng)會自動按照國家及上海市規(guī)范進行標(biāo)準(zhǔn)比對，并生成對應(yīng)表格。最后將附件資料上傳至固定位置，在圖表報告模塊中點擊“一鍵生成”即可生成土壤污染狀況初步調(diào)查報告。詳細(xì)操作流程見土壤污染狀況調(diào)查工作平臺（www.changdiao.net）服務(wù)與支持中使用說明部分。

4 結(jié)語

土壤污染狀況調(diào)查工作平臺（www.changdiao.net）于2020年中開發(fā)完成，通過半年左右內(nèi)部測試于當(dāng)年12月正式發(fā)布。發(fā)布以來該平臺受到廣泛關(guān)注，目前，平臺注冊用戶500 余人，涉及全國20 個省市自治區(qū)，覆蓋華東、華北、華南大部分區(qū)域，西北和東北部分區(qū)域（內(nèi)蒙古、遼寧等）。上海市已有20 余家從業(yè)單位成為正式用戶。平臺的建成，在一定程度上規(guī)范了土壤污染狀況調(diào)查工作，提升了技術(shù)人員的工作效率，滿足了土壤污染狀況調(diào)查工作技術(shù)需求，但同時也存在較大的不足。其一，目前版本主要針對上海市用戶開發(fā)，GIS 底圖及對標(biāo)部分未能覆蓋到全國其它區(qū)域，外地用戶目前僅能使用部分地圖功能及鉆孔功能。其二，系統(tǒng)目前僅覆蓋土壤污染狀況調(diào)查部分工作，缺少全生命周期管控。未來該平臺的升級及推廣面臨更大的挑戰(zhàn)。