地下空間數據的信息化管理

吳 寒，肖 勇，夏定輝

（1.重慶市地理信息中心，重慶401121）

地下空間數據的信息化管理

吳 寒1，肖 勇1，夏定輝1

（1.重慶市地理信息中心，重慶401121）

城市地下空間的開發利用已成為我國城市建設和改造的重要組成部分，如何提高地下空間開發和管理水平，已成為亟待解決的問題，其中數據的信息化管理是地下空間管理的重要工作，以重慶市地下空間數據管理系統建設為例探討了數據的信息化管理。

地下空間；管理系統；信息

開發利用城市地下空間已成為我國城市建設和改造的重要組成部分, 是保證城市可持續發展的必由之路[1]。隨著城市的地下空間不同程度地被開發和利用，歐美、日本等許多國家從70～80年代開始重視地下空間的開發管理工作。雖然我國已經成為世界城市地下空間開發利用的大國[2]，但地下空間成果管理與應用系統還有待完善。本文以重慶市地下空間普查項目為背景，分析了重慶市主城區地下空間成果信息化管理情況。

1 重慶市地下空間普查

重慶作為歷史名城和“山城”，地下空間開發利用具有歷史悠久、分布廣、種類多等特點。但重慶市地下空間設施管理與國內外發達城市相比還存在著一定的差距，城市地下空間資源“家底”不清、資料“分散”或“缺失”的現狀，已影響到城市地下空間的科學規劃、綜合利用及應急防災管理。為此，重慶市先后開展地下管線普查和主城區地下空間普查，查明和掌握了主城區地下空間各類設施狀況，包括市政基礎設施類如地下綜合管線，交通、能源設施類如隧道、地下車庫，地下商業、倉儲設施類及地下人防設施[3]。

2012年重慶市主城區地下空間普查工作完成，通過對主城區地下空間設施已有資料的收集和實地調研、核查，查明640 km2范圍內所有地下空間共6 246 個，同時完成普查區域地下空間1∶500數據庫的更新，為重慶市主城區地下空間的管理與應用提供了詳盡的資料。

隨著城市建設的飛速發展，地下空間范圍不斷擴大，地下空間信息數據量大、形式多、格式雜、分布廣[4,5]。如果地下空間數據庫成果及新建地下空間數據資料不能得到有效管理和及時更新，那么數年之后這些信息資料又將處于“失效”的境地，失去對城市管理的有效支撐。如何合理管理利用資源是今后的重點，重慶市先后研究制定《重慶市地下空間規劃管理辦法》、《重慶市管線工程規劃管理辦法》等，按照規范化、制度化管理實現檔案信息維護和更新的思路，積極探索地下空間信息化管理路子，為城市的發展規劃提供指導。

2 地下空間數據的信息化管理

2.1 地下空間數據庫建設

地下空間數據庫建設是地下空間信息化管理應用的前提條件，為有效管理應用地下空間成果奠定基礎。根據地下空間數據情況，數據庫由現勢庫、歷史庫、元數據庫幾部分組成。其中，現勢庫存儲最新的現狀空間數據，是一個完整的GIS工程庫；歷史庫只存儲歷次被更新的歷史數據；元數據庫是根據不同的數據類型和圖幅對元數據進行管理，通過建立在Oracle數據庫中的一組Oracle表來管理。對于各個數據集均有相應的元數據表來記錄、維護基于庫及基于圖幅的元數據信息，由于數據更新形成的歷史數據和數據版本信息也統一由元數據表維護。

作為地理空間基礎框架建設的一部分，地下空間數據庫建設時必須考慮整個城市空間數據庫的建設。在數據庫的設計過程中，采用GeoDatabase空間數據模型對空間數據進行組織管理，采用Oralce大型關系型數據庫存儲空間數據及其屬性數據，利用ESRI公司的ArcSDE空間數據庫引擎作為數據接口，基于ESRI公司提供的ArcEngine作為開發平臺，堅持實用性、先進性、擴充性的設計原則，建設成為一個開放、靈活的基礎地理數據庫。

根據地下空間數據、1∶500地形圖數據資料的邏輯結構和ESRI空間數據庫的數據模型，空間數據庫的邏輯層次結構劃為4級：總庫—分庫—子庫—物理層（邏輯層），如圖1所示。

圖1 數據庫結構組織示意圖

2.2 地下空間數據信息化管理系統

地下空間成果資料繁多，為對以后的成果進行及時維護更新和應用，建立地下空間數據信息化管理系統是必不可少的。

1）信息直觀性。為直觀認識、全面了解地下空間資源情況，三維GIS技術在信息化管理應用已成為地下空間信息化管理的必然趨勢[6]。一方面通過地下空間三維模型可以直觀地表現其真實形狀，另一方面通過與三維地形和地表三維建筑、地下管線等信息的集成，可以直觀了解地下空間周邊（包括地上、地下）情況，為管理和分析提供更加直觀的信息支撐。地下空間往往比較復雜，各種設備設施、停車位等信息非常多，要通過三維建模的方式仿真地下空間工作量大、更新困難，同時難以真實反映實際情況，因此結合實景影像技術作為補充，可以真實還原地下空間內部情況。

2）信息現勢性。基于時空GIS數據庫搭建地下空間數據庫，可以實現對地下空間數據的動態管理和維護，數據庫中將記錄數據更新的每一個環節，為查看歷史數據，進行歷史、現狀版本數據對比提供了有效手段，此外還能保證數據更新過程中的安全性[7]。

地下空間數據信息化管理系統基于基礎地理信息平臺搭建，主要用于地下空間相關數據的管理和分析，系統在傳統二維GIS技術的基礎上，同時開展三維GIS方面的應用研發，為地下空間成果的應用提供了更加豐富的手段。系統主要包括數據管理子系統和地下空間三維展示子系統，系統框架如圖2所示。

圖2 系統總體架構

3 地下空間數據的信息化管理示例

地下空間數據的信息化管理主要包括數據入庫與更新、數據提取、數據查詢定位、三維模型展示、實景影像顯示、歷史數據管理、制圖輸出、統計分析等。下面僅對部分功能簡要介紹。

1）數據入庫與更新。地下空間數據的信息化管理需要實現數據批量入庫和更新的功能，在信息化管理系統中需考慮按照各種不同層級進行自動更新，保證數據的現勢性。

2）三維可視化展示。通過已有的數據建立三維模型，在三維地圖中將直觀展示地下空間的立體效果和實景效果，可全面了解地下空間情況，為地下空間的決策規劃及社會應用提供了直觀真實的數據，如圖3和圖4所示。

圖3 地上建筑與地下空間

圖4 地下空間與周邊地形圖

3）實景影像顯示。地下空間實景影像采用單點的方式采集，對地下空間中每一個特種點位采集全景影像后，經過處理并結合地理信息，可以實現電子地圖與實景影像的聯動，達到既可以查看地下空間的整體全貌，又可以查看內部具體細節的效果，同時還可以在地下空間實景中進行距離量測，為應急指揮、市政管理提供信息支撐，推動地下空間的廣泛應用，如圖5所示。

4）歷史數據管理。對歷史數據的管理是地下空間數據管理的重要部分，一方面，在系統遇到故障時，可以利用歷史數據將數據庫恢復到最近的完好狀態，對保障系統數據安全具有重要意義；另一方面，系統的歷史數據對城市規劃、設計以及其他應用都有重要的參考價值，通過數據挖掘技術產生信息倍增效應。

5）統計分析。統計分析主要提供基于空間范圍和屬性數據的各種統計功能，主要包括支持按照行政區劃統計分析，支持外部參考數據范圍統計分析，支持自定義范圍統計分析，實現按照類型、面積、層高等多種屬性字段的統計分析。

圖5 實景影像顯示及測距

4 結 語

地下空間信息數據量大、形式多、格式雜、分布廣,其數據成果信息化管理成為地下空間合理有效利用的基礎條件。本文結合重慶市地下空間普查項目，詳細介紹重慶市地下空間數據信息化管理系統的建設，探討了地下空間數據成果的信息化管理，為地下空間成果的管理應用提供參考。

[1] 錢七虎, 陳曉強． 充分開發利用地下空間建設資源型和環境友好型城市[J]． 中國人民防空, 2006(9): 15-18

[2] 錢七虎． 中國城市地下空間開發利用的現狀評價與前景展望[J]．民防苑, 2006(增刊): 1-5

[3] 何宗，張治清，肖勇．重慶市地下空間普查組織與實施初探[J]．地理空間信息，2012(6):143-147

[4] 陳曉強，錢七虎．我國城市地下空間綜合管理的探討[J]．地下空間與工程學報，2010(6):666-671

[5] 陳曉強．我國城市地下空間建設綜合管理研究[D]．南京:解放軍理工大學工程兵工程學院，2010

[6] 朱良峰，吳信才，劉修國．3D GIS 支持下的城市三維地質信息系統研究[J]．巖土力學，2004,25(6) : 882-886

[7] 袁長豐，于廣明，王曉磊，等．城市地下工程數據管理技術研究[J]．地下空間與工程學報，2012(10):939-945

P208

B

1672-4623（2015）02-0063-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.023

吳寒，工程師，研究方向為3S技術在城市建設規劃中的應用。

2014-12-09。

項目來源：重慶市科委科技資助項目（2009CB2015）。