城市綜合地下管線規劃審批系統構建及應用研究

洪錦山(漳州市測繪設計研究院,福建漳州 363000)

城市綜合地下管線規劃審批系統構建及應用研究

洪錦山?
(漳州市測繪設計研究院,福建漳州 363000)

摘 要:地下管線是城市賴以生存和發展的物質基礎,是城市規劃、建設和管理的重要基礎信息。本文在分析城市地下管線規劃管理現狀問題的基礎上,以漳州市為例,探討了城市綜合地下管線規劃審批系統及其二三維數據庫的一體化建設,闡述了系統功能的實現與應用過程,為城市地下管線規劃審批提供了科學的輔助決策工具,對實現管線信息化成果的多元化應用提供了可靠的技術保障。

關鍵詞:地下管線;規劃審批;系統建設;數據庫設計;應用

1 引 言

城市地下管線是城市基礎設施的重要組成部分,是城市規劃、建設和管理的重要基礎信息,被喻為城市的“生命線”。近年來,隨著城市快速發展,地下管線建設規模不足、地下空間利用不合理、管理水平不高等問題日益凸顯,一些城市相繼發生暴雨淹城、管線泄漏爆炸、窨井墜人、路面塌陷等事件,嚴重影響了人民生命財產安全和城市運行秩序,在國務院辦公廳及有關主管部門的重視與主導推動下,提出把加強城市地下管線規劃建設管理作為履行政府職能的重要內容,要求全面統籌地下管線規劃建設、管理維護以及應急防災全過程[1]。因此,建立科學、準確、可視、智能的地下管線規劃數據庫及管線規劃審批系統,已成為當前城市規劃、建設和管理的迫切需求[2],并對提升城市規劃管理現代化水平、服務城市發展和保障民生具有重要的現實意義。

2 城市地下管線規劃管理現狀問題

2．1地下管線家底不清、信息不完整、資料更新不及時

在城市規劃設計和施工管理工作中,缺少完整、翔實的地下管線信息,就會變成“瞎子”,到處碰壁,寸步難行,還會導致管線事故不斷,甚至造成嚴重的經濟損失和不良社會影響。而城市地下管線由于種類繁多,隱蔽性強,錯綜復雜,利用現有的探測技術難以探明并辨別其屬性信息,容易造成地下管線家底不清,各管線權屬單位又各自為政,信息不能充分共享,更談不上管線工程資料及時更新,由此導致地下管網資料經常呈現出散、亂、舊、缺的現象,這給管線規劃審批管理工作帶來很大困難。

2．2地下管線重建設輕管理、重地上輕地下,缺少規

劃統籌

由于歷史和現實的種種原因,城市建設長期存在“重地上、輕地下、重審批、輕監管、重建設、輕養護”的傾向,對于隱蔽工程的地下管線的規劃和建設,此類問題尤其突出,導致規劃過程中經常管線“交叉、打架”,施工過程中經常被挖掘機“踩斷”。關于城市地下空間開發利用、管網合理布局也缺少規劃統籌和科學安排,存在配套設施在不同程度上考慮不周全的問題,地下管線安全規范間距常常達不到要求,新老管線或不同管線上下重疊,加之部分管線超期服役,預警能力也不足。這些現象的存在,給今后管線的正常運行、維護和檢修帶來諸多困難和隱患[3]。

2．3地下管線規劃編制落后、規劃設計不到位

城市管線專項規劃一般由規劃部門和管線權屬單位合作完成,而綜合規劃工作通常只由規劃局單獨完成,但因編制水平和管理體系的問題,導致管線總體規劃編制一般落后于城市建設水平,造成了計劃施建項目接入城市管線主干網的位置、管徑、服務范圍以及主要市政工程設施的用地無規劃可依,經常為某個管線工程規劃審批方案問題需要召開多次多部門協調會議,還容易造成地下空間資源使用不合理或者浪費。此外,部分設計人員沒有深入項目現場,在缺少數據依據或沒有信息化技術支持下閉門造車,設計深度不夠,往往造成管線設計成果與建設現場實際不符,出現偏差,設計不能一步到位。

2．4地下管線審批監管技術性不強、竣工測量機制執

行力度不夠

由于地下管線規劃往往跟不上建設速度,尤其是政府重大工程,領導親自督辦,一般情況下是邊規劃、邊設計、邊施工、邊報批,不按程序報建或先開工后補證時有發生,又沒有建立起可以支持多部門協同的管線規劃審批系統和行之有效的管理機制,地下管線管理工作基本停留在人工階段,效率低下,輔助決策依據不充分,技術審查力度也不夠。而且在施工中不按規劃建設,隨意更改審批方案的現象屢見不鮮,很多項目由于工期緊未能在覆土之前進行規劃監督測量,部分項目也未能進行竣工驗收,而管線竣工圖就參照原有施工圖繪制,導致管線工程資料缺乏準確性,不能反映現狀。

上述諸多問題的存在,不僅給綜合地下管線科學規劃建設設置了障礙,還容易對將來的管線運營管理留下較大的安全隱患。究其原因,是部分職能部門和管線建設單位領導認識不到位,部門間缺少協調管理和信息共享機制,也沒有建立起科學標準、先進適用和安全兼容的管線規劃管理系統,使得綜合管線和專業管線的規劃方案論證、報審、報建等程序不能有效地進行科學組織和自動化流轉。筆者針對如何實現地下管線的主動管理和提升科學規劃輔助決策水平,結合漳州市管線規劃審批系統的建設及其應用實踐工作進行論述,以供相關城市建立管線系統時進行參考。

3 城市綜合地下管線規劃審批系統及數據庫的設計與實現

3．1總體建設思路

漳州市綜合地下管線規劃審批系統,是在漳州市政府牽頭組織及規劃、住建兩局的大力支持下,由漳州市測繪設計研究院聯合技術合作單位進行系統研制與功能實現。系統是在2012年底取得漳州市中心城區范圍內4 448 km的地下管線普查探測成果的基礎上,根據城市規劃、設計和管理工作對規劃技術創新的迫切需要,進行GIS、CAD以及三維多平臺的融合和審查、服務、管理功能的一體化架構,從而實現規劃管線和現狀管線信息數據的充分整合、集成管理、多維度空間展示分析以及跨部門的業務協同和審批管理。我院負責管線現狀信息數據采集以及相關的二三維數據生產,負責進行管線規劃監督測量、竣工測量以及管線、地形數據入庫更新;規劃局在我院提供的管線信息化成果數據基礎上,基于規劃審批系統開展綜合地下管線規劃審批業務工作,從而促進城市地上、地下空間的合理開發利用與城市安全運營,為輔助政府科學決策、提升城鄉規劃行政效能和服務水平提供新的信息化技術手段。

3．2技術設計

系統是在一體化設計理念基礎上,采用數據庫服務器、中間層服務器、客戶機三級體系結構進行SOA架構,并敷設連接規劃主管部門和測繪生產單位的網絡光纖專線。在系統設計中,采取先進的ArcGIS 10．1產品組件和主流的數據庫:ArcEngine + ArcSDE + AutoCAD + Oracle,應用到AutoCAD產品的組件和相應開發環境,其中Oracle運行在數據庫服務器端,GeoDatabase提供空間數據關系存儲支持,ArcEngine和Auto-CAD運行在客戶端操作系統中,通過ArcSDE提供的數據接口與空間數據庫進行連接。系統基于B/ S和C/ S模式,采用ArcEngine和ArcGIS Server、C#、．NET等系統開發工具進行開發,可以分別從GIS技術、規劃管網空間分析、管網報建審批、管線竣工測量、工程制圖、三維可視化以及數據集成存儲管理的角度為地下管網信息系統提供技術支撐。

3．3系統架構

漳州市綜合地下管線規劃審批系統,根據用戶實際需要采用固定的流程實現規劃數據的審批管理功能,基于管線現狀空間數據庫,提供有規劃、設計、施工、竣工等4種類型管線規劃數據的導入、分析、報批、審批等功能,包括綜合管網分析、規劃方案審批、留言板功能、施工信息管理以及三維可視化展示等模塊,同時將管線方案與地圖相結合,達到圖文一體化的效果。并且系統實現GIS與CAD的一站式數據交互,通過向管線規劃設計和竣工測量單位提供CAD管線編輯插件,有效地實現了規劃管網數據的合理性檢驗以及空間輔助決策分析。

(1)規劃管理部門向管線設計單位提供規劃數據的相關規范條件(如:規劃數據中需要正確的點線連接關系,點線編號、走向、高程、埋深、管徑、材質等基本屬性信息);也可通過系統的數據導出功能導出已建成管線埋設情況,為設計單位提供依據和參考。

(2)設計單位按規范條件設計管線(包括新舊管線連接關系,預留管線的方向和位置等),并在報批的方案中附上規劃數據成果。

(3)規劃管理部門將規劃管線與已建成管線數據庫中管線的埋設位置進行套合,并可通過規劃分析功能檢查規劃管線埋設的合理性和安全性,經過審核后決定是否發放相關證件。

(4)系統還向建設單位和測繪部門提供管線施工數據、竣工數據入庫分析技術,輔助批后監督管理。其系統架構及功能實現流程,如圖1所示。

圖1　規劃審批系統架構及功能實現流程圖

3．4數據庫設計

城市綜合地下管線數據庫的建立,是將地下管線數據、基礎地形數據、規劃設計施工竣工數據以及三維數據等通過整理、處理、質檢、建庫等一系列過程,按照統一的數據標準及規范體系,集中到統一的平臺上,從而為更好地管理城市工程管線數據提供強大的數據支持,為城市市政管線的規劃審批、施工建設工作提供業務支撐。

(1)數據管理模型設計

管線綜合數據庫采用集中式存儲的方式,即綜合管線數據和基礎地形圖數據集中存儲、幾何圖形和屬性數據集中存儲。數據庫是基于目前比較流行的商業化數據庫Oracle作為數據存儲平臺,以美國Esri公司的Geo-Database空間數據庫管理模型進行設計。它是一種開放的、面向對象的、多用戶、空間無縫的數據組織管理模型,將空間數據按照其空間關系特點和幾何形狀類型進行存儲,支持長事務處理和多用戶編輯操作。

(2)數據組織結構設計

空間數據庫設計的合理性,將直接影響到整個數據庫的管理方式、讀取效率、使用性能等。地下管線空間數據庫是在充分考慮源數據的內容、精度的基礎上,結合信息系統建設需求和數據特點進行設計。管線綜合數據庫的設計,主要包括標準規范體系設計(內容包括建庫標準、開發標準、管理標準等)、管線綜合數據庫圖層結構和關系設計。作為城市級的地下管線數據庫,其數據組織結構主要包括以下內容:

①綜合地下管線數據庫,包括現勢庫(即最新普查綜合管線數據資料)和歷史庫(歷史管線工程檔案資料)。管線數據是按管線類別進行分層,每類管線又分LINE、POINT等兩個圖層分別用于存儲管線段和管線點的數據。

②基礎地形數據庫,包括全景底圖數據(小比例尺地形數據用于地圖全景顯示)和大比例尺基礎地形圖數據(按國家標準分類,對居民地及附屬設施、交通、工礦、地貌、植被以及注記等點、線、面要素進行分別存儲管理)。

③多源影像數據庫,包括覆蓋規劃區的不同時間、不同尺度的衛星遙感數據和航空攝影數據。

④規劃管線庫,包括規劃管線、設計管線、施工管線和竣工管線4個用于規劃審批相關流程的數據庫,其數據源是普查探測數據、規劃實施管理數據以及業務過程數據。

⑤在二維矢量數據庫基礎上,對管線、DLG、DEM 和DOM各類數據做進一步系統處理,建立三維管線數據庫和三維地形數據庫,沿主要市政道路和城市熱點區域制作三維精細模型,滿足三維場景輔助方案比選、景觀分析以及可視化規劃管理等應用需求。

3．5數據動態更新管理

在數據庫設計中,應充分考慮建庫完成后的數據更新機制,可以通過業務應用的驅動,實行嚴格的規劃監督測量和竣工測量制度,來確保管線數據庫的現勢性。在動態更新技術實現方面,系統引入了版本控制的理念,建立“增量記錄”,通過管理員審批管理,把修改的版本數據合并到原版本中,有效地解決了版本沖突和數據冗余問題。此外,還研發了管線自動檢索、批量刪除模塊,輔助計算機自動進行數據更新工作,避免了管線系統在更新過程中由于人為因素導致原有管線點的誤刪和漏刪,保證了數據更新導入的正確性和高效性。

4 漳州市管線規劃審批系統在規劃管理工作中的應用

漳州管線系統建設成果已于2013年5月投入試運行,并順利通過住建部組織的科技計劃項目專家驗收,目前已在漳州規劃、設計、測繪及相關管理單位部門得到較為深入的應用,基本能滿足相關科室部門的業務需求,并為多家管線權屬單位提供逾2 000 km的管線信息綜合決策服務。

4．1輔助管線總體規劃編制

目前,漳州市城鄉規劃局,正在基于我院提供的漳州市規劃區綜合管線數據成果資料及其所建立的管線信息管理系統,按照《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》文件精神,組織給水、排水、燃氣、電力、電信等23個管線權屬單位,編制出有利于城市可持續發展的專業地下管線年度建設規劃和中長期城市地下管線總體規劃。

4．2提供管線規劃設計分析

規劃的新建地下管線與現有地下管線之間的交叉沖突是制約整個地下管線建設的重要因素,規劃設計人員不但要掌握現狀管線的詳細信息,還要對規劃管線及現狀管線之間的位置關系做出正確的判斷,才能統籌安排地下空間,合理布置管線走向與格局,指導管線工程的建設和管理[4,5]。利用本系統規劃工程輔助設計模塊中的管線水平凈距分析、垂直凈距分析、交叉口分析、斷面分析、覆土深度分析、開挖分析、碰撞分析等功能(如圖2所示),應用系統中的決策分析方法,可以查看出管線部署是否符合標準規范要求,自動檢測其是否發生碰撞,從而對管線工程方案的科學性、可行性作出評價。

圖2　規劃數據分層顯示及管網分析結果示意圖

4．3輔助規劃審批工作流程

系統提供多種類、多角度的輔助規劃局市政科進行管線規劃審批的工具和決策分析方法。通過系統中的規劃數據導入、規劃管網分析功能,實現規劃審批工作人員對規劃數據的合理性進行檢驗,還可以進行審批意見批注和審批結果打印輸出,批注信息可以按項目案卷號和版本號進行存儲、修改、刪除和查詢瀏覽,并反饋給管線工程報建單位。其規劃審批工作流程及技術實現,如圖3所示。

圖3　規劃數據審批工作流程及功能實現示意圖

4．4支持管線工程批后管理

系統建立了施工數據庫和竣工數據庫,能支持施工數據的導入分析,實現施工數據和規劃設計數據的空間疊置與比對,以便檢核和指導工程施工單位的管網敷設工作;還提供輔助批后竣工驗核測量工作的工具,我院采用DWG、MDB、XLS等不同格式將管線工程竣工核實數據導入數據庫,進行竣工管線和地形實測數據等的入庫分析,并以圖表形式將核實結果提供給市規劃市政部門進行優劣評判,從而實現信息化技術輔助規劃局進行管線工程批后核實和監管的工作目標。

4．5提供地上和地下二三維一體化、可視化信息模型

系統的一大技術亮點是集合ArcScene和Skyline三維雙平臺的優勢,同時具備小場景三維數據動態建模以及海量數據的三維展示功能,實現了通視分析、開挖分析、二三維聯動(如圖4所示)及地上地下場景間實時切換等三維空間分析應用,同步解決了三維管線的現勢性問題,發揮了三維仿真可視化技術在管線工程規劃報建中的積極作用。

圖4　二三維聯動示意圖

4．6提供在線式、離線式的數據動態更新與應用模式

系統建立了在線、離線多種動態更新機制,提供管網數據的快速、準確更新與應用功能模塊。通過向規劃管理部門提供模塊化管理工具,方便管線工程規劃審批人員室內審批和現場踏勘的工作需要。基于桌面系統開發的CAD和GIS數據一站式交互平臺(技術創新點之一,是后續數據動態更新的保障),使管線數據庫建設與管線竣工測量能緊密結合起來,保證城市管線設計、審批、管理及數據測繪生產、更新、建庫等工作的實用性、靈活性。此外,系統還實現了留言信息管理功能(如圖5所示),通過在B/ S模式下提供添加留言、回復留言、上傳和下載附件等功能,為用戶的共享應用提供了便利。

圖5　留言信息管理功能示意圖

5 結 語

系統將管線信息管理與規劃審批的業務集成到一個平臺中,使地下管線管理工作無縫地嵌入到城市規劃設計、管理、審批和竣工驗收工作之中,實現了從規劃設計→方案報批→規劃數據入庫檢查→方案審批→批后管理的一整套流程及相關功能。通過規劃、測繪以及管線權屬單位等多部門的協同建設,系統進行了“規劃→設計→審批→施工→測繪→建庫→更新→應用”建設管理模式創新,實現了管線工程從數據端、設計端、報建端、復核端到審批管理終端的一體化、流程化技術集成,從而助推“測繪更新保障規劃審批,技術審查促進信息決策”的良性循環,促進城市綜合地下管線規劃管理工作局面的有利發展和信息化內涵外延的開拓創新。但是,隨著現代城市規劃管理標準的不斷提高,今后還需進一步加強綜合管線系統和專業管線系統的信息互聯互通,探索實現管線的全生命周期管理和市政基礎設施的智慧化運營,全面提升管線服務城市建設以及保障城市安全運營的能力。

參考文獻

[1] 國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見[S]．國辦發[2014]27號,2014．6

[2] 李世強,周京春,張萌．地下管線三維系統在城市管線工程規劃審批中的應用[J]．辦公自動化,2014(21):325～329．

[3] 朱富坤,成永清．城市地下管線規劃管理的思考[J]．江蘇城市規劃,2007(4):20～21．

[4] 解志強,王貴武．城市地下管線信息化方法與實踐[M]．北京:測繪出版社,2012．

[5] 楊伯鋼,張保鋼,陶迎春等．城市地下管線數據建庫與共享應用[M]．北京:測繪出版社,2011．

Research and Application on Urban Integrated Underground Pipeline Planning Approval System Construction

Hong Jinshan
(Zhangzhou Institute of Surveying and Mapping,Zhangzhou 363000,China)

Abstract:Underground Pipeline is the urban depended on survivable and development material base,the important basic message for city planning,construction and management．On the basis of analyzing the problems of urban underground pipeline management,this paper discussed the integration construction of urban integrated underground planning approval system and its 2D with 3D database with Zhangzhou city’s experiment．The realization and application progress of system functions was being expounded,providing scientific decision support tool for urban underground pipeline planning approval,and providing dependable technical support of diversified application for realizing the pipeline information work．

Key words:underground pipeline;planning approval;system construction;database design;application

文章編號:1672-8262(2015)06-5-06中圖分類號:P208．2

文獻標識碼:A

收稿日期:?2015—07—02

作者簡介:洪錦山(1969—),男,高級工程師,主要從事城市測繪及地理信息系統研究與管理工作。

基金項目:住房城鄉與建設部2012年科學技術計劃項目—信息化示范工程(2012-S5-13);2011年度漳州市重大課題研究項目(漳科重2011-010)