重慶市主城區(qū)地下空間普查及管理系統(tǒng)建設(shè)

肖 勇

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

重慶市主城區(qū)地下空間普查及管理系統(tǒng)建設(shè)

肖 勇1

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

介紹了重慶市主城區(qū)地下空間普查及管理系統(tǒng)建設(shè)基本情況，總結(jié)提煉出地下空間普查、管理系統(tǒng)建設(shè)的工作經(jīng)驗，為各級政府提高地下空間統(tǒng)一規(guī)劃水平，研究確定地下空間開發(fā)利用戰(zhàn)略，制定地下空間法制化管理政策提供了有益參考。

地下空間普查；管理系統(tǒng)建設(shè)；技術(shù)創(chuàng)新

城市地下空間是寶貴的自然資源，很多國家都把地下空間作為新型國土資源進行管理。重慶地下空間開發(fā)利用雖歷史悠久、分布廣、種類多，但可供開發(fā)利用的地下空間資源卻十分有限，科學規(guī)劃和開發(fā)利用地下空間意義重大。為指導重慶市主城區(qū)地下空間建設(shè)，合理配置城市地下空間資源，實現(xiàn)地面、地下統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展， 2011年，重慶市政府決定開展主城區(qū)地下空間普查工作。

普查工作分5個階段進行：第1階段是對地下空間的位置和數(shù)量進行摸底調(diào)查；第2階段是進行地下空間已有的成果資料收集；第3階段是對地下空間進行全面普查，對已有成果資料進行現(xiàn)場核實，對已經(jīng)發(fā)生變化的以及沒有成果資料的地下空間進行現(xiàn)場實測；第4階段是對地下空間成果進行質(zhì)檢；第5階段是建立地下空間成果數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)。

地下空間普查工作歷經(jīng)多個階段，于2012年12月中旬結(jié)束?；静槊髁酥鞒墙ǔ蓞^(qū)內(nèi)地下空間的分布范圍、工程數(shù)量、工程面積等內(nèi)容，了解和掌握了主城區(qū)現(xiàn)有地下空間狀況，建立了我市地下空間地理信息數(shù)據(jù)庫管理機制，達到了普查目的。

1 地下空間測量

本項目主要采取的技術(shù)標準和相關(guān)依據(jù)主要包括：《工程測量規(guī)范》GB50026-2007；《城市測量規(guī)范》CJJ/T8—2011；《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》CJJ/ T73-2010；《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖圖式》GB/T20257.1－2007；《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》GB/T18316－2008；《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》GB/ T24356－2009；《重慶市主城建成區(qū)地下空間普查技術(shù)綱要》（2011年3月）；《重慶市主城區(qū)地下空間普查數(shù)據(jù)采集技術(shù)設(shè)計書》；《重慶市主城區(qū)地下空間普查數(shù)據(jù)采集技術(shù)設(shè)計書補充設(shè)計》；《地下空間普查數(shù)據(jù)采集作業(yè)實施細則》。

1.1 技術(shù)路線

本項目實施按《技術(shù)綱要》、《技術(shù)設(shè)計書》確定的技術(shù)路線開展（圖1）。

圖1 地下空間普查技術(shù)路線示意圖

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 三維GIS技術(shù)試驗

三維GIS技術(shù)是在傳統(tǒng)二維GIS基礎(chǔ)上增加高程信息形成的一種數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表現(xiàn)技術(shù)，對客觀世界的表達能給人以更真實的感受。它以立體造型技術(shù)給用戶展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，不僅能夠表達空間對象間的平面關(guān)系，而且能描述和表達它們之間的垂向關(guān)系；另外，對空間對象進行三維空間分析和操作也是三維GIS特有的功能。而與CAD及各種科學計算可視化軟件相比，它具有獨特的管理復雜空間對象的能力及空間分析能力。三維空間數(shù)據(jù)庫是三維GIS的核心，三維空間分析則是其獨有的能力。

在地下空間信息的管理中應用三維GIS技術(shù)，一方面通過地下空間三維模型可以直觀表現(xiàn)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。

1.2.2 時空GIS數(shù)據(jù)庫

時空GIS是建立在時態(tài)數(shù)據(jù)庫、GIS、人工智能等基礎(chǔ)上的一種綜合型應用性技術(shù)，其研究對象是時空世界中遵循誕生、成長、生存直至死亡等自然規(guī)律的事物和現(xiàn)象的時空信息。建立時空GIS是反演歷史數(shù)據(jù)、了解事物歷史變化的基礎(chǔ)。

基于時空GIS數(shù)據(jù)庫搭建地下空間數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)對地下空間數(shù)據(jù)的動態(tài)管理和維護，數(shù)據(jù)庫中將記錄數(shù)據(jù)更新的每一個環(huán)節(jié)，為查看歷史數(shù)據(jù)，進行歷史、現(xiàn)狀版本數(shù)據(jù)對比提供了有效手段，此外還能夠保證數(shù)據(jù)更新過程的安全性（圖2）。

圖2 時態(tài)GIS數(shù)據(jù)庫模型

1.2.3 實景影像技術(shù)

現(xiàn)有行業(yè)的GIS主要基于符號化的二維地圖構(gòu)建，只能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的平面圖形顯示。隨著近年來測繪技術(shù)、計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實景三維的地理信息系統(tǒng)已突破原有技術(shù)瓶頸，成為國際GIS應用的熱點，也代表著未來GIS的一個重要發(fā)展方向。實景三維GIS在二維GIS的基礎(chǔ)之上，增加了連續(xù)的實景三維影像，并通過開放的軟件與基于GIS的行業(yè)應用進行無縫集成，從而給用戶提供了具有豐富環(huán)境信息和立面信息的實景可視化環(huán)境，有效地支持了管理和決策等高級應用。

地下空間往往比較復雜，各種設(shè)備設(shè)施信息繁復，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(jié)合實景影像技術(shù)作為補充，可以真實還原地下空間內(nèi)部情況。

1.3 外業(yè)測量

在內(nèi)業(yè)資料收集整理和地下空間屬性的實地調(diào)查、核實、補充工作的基礎(chǔ)上進行測量工作。采用全站儀配PAD全野外數(shù)據(jù)采集測量、重錘吊線量高、手持激光測距（測高）、鋼尺量距等測量手段，滿足了設(shè)計要求。

對已有測量資料的巡視核對、檢校、核實測量，檢校誤差在規(guī)定限差以內(nèi)，取用原來已有成果，否則進行修測、補測。對存在部分資料的空間點進行修測或補測工作，在修補測的同時還需對已有的資料進行檢校。沒有資料時則進行新測。對新測的地下空間點，首先進行周邊已有資料檢校和圖根控制測量。

最終測定地下空間的平面位置、底高（地下空間最底層的地面高程）、層高（若為多層，則為最高層高）。其成果主要以圖形數(shù)據(jù)的形式具體表達，其數(shù)據(jù)格式有edb和mdb ；包括地下空間圖、地下空間地形圖和地下空間1∶500分幅結(jié)合圖（區(qū)級行政為單位）。

1.4 內(nèi)業(yè)處理

地下空間內(nèi)業(yè)處理主要包括地下空間圖形信息處理、地下空間屬性信息處理和地形圖處理。地下空間圖形信息處理主要是分層提取地下空間邊界、出入口、注記等信息，核對邏輯一致性，按照數(shù)據(jù)庫要求進行要素化處理；地下空間屬性信息處理主要是外業(yè)調(diào)查紙質(zhì)表格整理及數(shù)據(jù)錄入，檢查紙質(zhì)和電子數(shù)據(jù)的一致性，按照數(shù)據(jù)庫要求完善屬性表。

1.5 數(shù)據(jù)庫建立

重慶市主城區(qū)地下空間數(shù)據(jù)庫由現(xiàn)勢庫、歷史庫、元數(shù)據(jù)庫幾部分組成。

現(xiàn)勢庫：存儲最新的反映現(xiàn)狀的空間數(shù)據(jù)，它就是一個完整的GIS工程庫；

歷史庫：只存儲歷次被更新的歷史數(shù)據(jù)；

元數(shù)據(jù)庫：通過建立在Oracle數(shù)據(jù)庫中的一組Oracle表來管理，對于各個數(shù)據(jù)集均有相應的元數(shù)據(jù)表來記錄、維護基于庫及基于圖幅的元數(shù)據(jù)信息。作為重慶市地理空間基礎(chǔ)框架建設(shè)的一部分，地下空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)時必須考慮整個城市空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程中，采用GeoDatabase空間數(shù)據(jù)模型對空間數(shù)據(jù)進行組織管理，采用Oralce 11g大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)，利用ESRI公司的ArcSDE 9.3空間數(shù)據(jù)庫引擎作為數(shù)據(jù)接口，基于ESRI公司提供的ArcEngine9.3作為開發(fā)平臺，堅持實用性、先進性、擴充性的設(shè)計原則，建設(shè)成為一個開放的、靈活的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)地下空間數(shù)據(jù)、1∶500地形圖數(shù)據(jù)資料的邏輯結(jié)構(gòu)和ESRI空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，空間數(shù)據(jù)庫的邏輯層次結(jié)構(gòu)劃為4級：總庫—分庫—子庫—物理層（邏輯層）。

2 管理信息系統(tǒng)建設(shè)

2.1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

地下空間成果資料繁多，建立地下空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有利于對以后的成果進行及時維護更新和應用。地下空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基于重慶市基礎(chǔ)地理信息平臺搭建，主要用于地下空間相關(guān)數(shù)據(jù)的管理和分析。系統(tǒng)在傳統(tǒng)二維GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時開展了三維GIS方面的應用研發(fā)，為地下空間成果的應用提供了更加豐富的手段。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和地下空間三維展示子系統(tǒng)。

2.2 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

地下空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)入庫更新、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)提取、歷史數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、三維模擬等功能，滿足制圖處理和常規(guī)圖形表達、輸出的需要（圖3）。

圖3 地下空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

2.3 三維展示子系統(tǒng)

三維展示子系統(tǒng)基于三維GIS技術(shù)，將通過快速建模技術(shù)建立的地下空間三維模型集成到系統(tǒng)中。同時，為了更真實地反映地下空間的真實情況，還集成了實景影像成果。

系統(tǒng)中的地下空間數(shù)據(jù)展示分為二維地圖和三維地圖，二維地圖展示地下空間及其相關(guān)信息與周邊地形的關(guān)系，三維地圖采用地面開挖的方式，直觀展示地下空間的立體效果和實景效果。

3 地下空間普查技術(shù)的主要創(chuàng)新

本項目的技術(shù)創(chuàng)新點主要有3個：

1）綜合運用3S技術(shù)，將地下管線普查成果與地下建（構(gòu)）筑物、人防設(shè)施普查成果按統(tǒng)一技術(shù)標準、建庫格式整合在同一平臺上進行數(shù)據(jù)維護、更新及應用管理，在全國尚屬首創(chuàng)，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

2）在調(diào)繪技術(shù)方法上，采用項目實施單位與“區(qū)縣—街鎮(zhèn)—社區(qū)”聯(lián)合調(diào)查的方式，提高了調(diào)查測繪的完整性和工作效率。

3）在普查成果中，采用數(shù)字全景影像采集技術(shù)，全方位、立體式處理、展現(xiàn)地面地下三維實景，成果非常新穎、直觀。

4 結(jié) 語

通過主城區(qū)地下空間普查工作，基本查清了重慶市主城區(qū)地下空間“家底”狀況，初步解決了地下空間信息缺失、零散、有序管理等問題，能為政府決策提供較為完整、可靠、權(quán)威的地下空間基礎(chǔ)信息支撐。但在地下空間普查工作中，還存在著一些暫無法解決的實際問題，突出表現(xiàn)在如下方面：

1）部分人防工程變化較大，許多被掩埋、挖掉、封閉，無法量測人防工程的相關(guān)數(shù)據(jù)，目前僅根據(jù)原有收集信息處理。

2）大量地下空間因內(nèi)部裝修，無法測量其真實邊界。對于這部分地下空間的處理方法是利用竣工測量資料，在現(xiàn)場進行量邊校核，盡可能采用竣工測量成果。

3）有部分地下空間已完全封閉，沒有投入使用，因此難以進行實地測量。針對這種情況，一是充分利用現(xiàn)有資料；二是盡可能協(xié)調(diào)當?shù)毓芾碚?，收集相關(guān)資料。

這些問題要求以后在進行工程設(shè)計或施工時，還需要對地下空間情況進行詳查。

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P208

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1672-4623（2015）03-0142-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.049

肖勇，高級工程師，注冊測繪師，主要從事3S應用研究與服務，測繪成果質(zhì)檢管理。

2015-01-16。