城市地下空間測繪及其標準化探索

王 丹， 耿 丹， 江貽芳

(1. 建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京 100007； 2. 天津市勘察院，天津300191)

近年來，我國城市地下空間的開發利用進入了新的快速發展階段。城市地下空間開發利用已經成為提高城市空間資源利用效率、提高城市綜合承載力和保護地下空間資源的重要途徑[1-5]。在需求日益旺盛的同時，城市地下空間開發利用也存在系統性不強、現狀利用基本情況不清、相關立法和規劃相對滯后及管理體制機制有待完善等問題[6-9]。此外，在城市地質調查工作中，城市地下空間也是其關注的內容[10]。

城市地下空間開發利用涉及對城市地下空間的利用進行研究策劃、規劃設計、建造、使用、維護和管理的各類活動與過程，其中每類活動與過程都離不開測繪地理信息的支撐和保障。在城市地下空間開發利用中，必須開展地下空間現狀的綜合或專項普查，進行地下空間的資源評估、安全風險評估和規劃設計[2]。這都需要獲取高質量的地下空間及其設施的位置數據和屬性數據的支持。同時，地下空間開發利用對地下空間三維、完整、準確、規范和共享的信息需求也很迫切[3]。測繪地理信息服務是一項技術性很強的工作，無論是測繪基準選擇、測繪內容界定，還是具體作業技術要求和測繪成果形式規格確定等都需要技術標準的約束和支持[11]。就城市地下空間測繪標準而言，目前僅有關于地下管線的探測、測繪及信息系統建設方面的幾部標準，而其他地下空間及其設施的測繪要求僅在《城市測量規范》(CJJ/T 8—2011)[12]等行業標準中有少量涉及，尚未有系統、完整的標準支持。

標準化工作對于城市地下空間測繪至關重要。制定專門的國家標準可以統一規范城市地下空間測繪的基本內容及成果，提升城市地下空間測繪的保障服務能力，進而為城市地下空間的開發利用及城市規劃、建設與管理做出積極的貢獻。本文擬討論城市地下空間測繪的對象、內容及特點，重點介紹最近發布的國家標準《城市地下空間測繪規范》(GB/T 35636—2017)的立項編制、總體架構、主要內容及應用前景。

1 城市地下空間測繪及其特點

1.1 城市地下空間測繪對象及內容

地下空間是一個外延及內涵都很廣泛的概念。本文的城市地下空間指的是為滿足生產和生活等需求在城市規劃區地表以下開發、建設和利用的空間，城市地下空間設施指的是在城市地下空間規劃建設的具有特定功能的設施或系統[13]，這里的城市地下空間及其設施就是城市地下空間測繪的對象。

關于地下空間及其設施的分類目前有不同的方案。工程建設國家標準《城市地下空間規劃規范》(征求意見稿)從城市規劃角度按照主導功能將地下空間功能與設施分為地下交通設施、地下市政公用設施、地下公共管理與公共服務設施、地下商業服務業設施、地下物流倉儲設施、地下防災設施、其他地下設施等7個大類，每個大類又分為若干中類。國家標準《城市地下空間設施分類與代碼》(GB/T 28590—2012)依據功能、功能主特征及設施實體類3方面對城市地下空間設施進行分類[14]。上述2種分類主要是基于地下空間及設施的主導功能。

測繪是對自然地理要素或地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進行測定、采集、表述，以及對獲取的數據、信息、成果進行處理和提供的活動。針對城市地下空間測繪，筆者認為將城市地下空間及其設施分為地下建筑物、地下交通設施、綜合管廊、地下管線4大類更為合適。其中，地下交通設施指的是建于地下供行人通行、車輛通行或停放的設施；綜合管廊指的是建于地下用于敷設2類及以上城市工程管線的專用隧道及其附屬設施，包括干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線管廊等；地下管線指的是敷設于地下的給水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、工業等管線及其附屬設施；而地下建筑物指的是除地下交通設施、綜合管廊及地下管線以外的其他地下空間建(構)筑物及其附屬設施。這樣的分類考慮了測繪專業的基本特點，顧及了相關設施的野外測繪生產作業方式、目標空間信息與屬性信息內容、測繪成果表達形式等，比較適合用于地下空間的專題或綜合調查、測繪、數據管理及成果應用。比如，地下公共管理與公共服務設施、地下商業服務業設施、地下物流倉儲設施等的空間幾何特征及表達形式相似，而設施的類型及主導功能等特征可通過屬性信息方便地區分。

城市地下空間測繪指的是服務和保障于城市地下空間開發利用的測繪地理信息活動，屬于工程測量范疇，總體上講主要包括控制測量、現狀調查測繪、施工測量、變形監測、成果及數據管理等工作[11,15]，其中控制測量包括地面控制測量、地下控制測量及地面地下聯系測量。此外，還應包括為進行地下空間不動產登記而開展的權籍調查測繪等工作。

1.2 城市地下空間測繪基本特點

城市地下空間測繪與一般的地面測繪有很多不同，主要包括：

(1) 地下空間特殊性。地下空間測繪時，很多情況下特征點只能測定內角點，許多隱蔽點難以直接測定，經常需要通過相對測量來推求有關測量點的坐標高程，所用的測量方法受地下空間條件制約較大。

(2) 地面地下聯系性[12,15]。地下空間的規劃建設和使用都必須與對應的地面空間綜合考慮，因此需要建立地面與地下之間的聯系，即通過聯系測量實現地面地下平面坐標系統和高程基準的統一。

(3) 專題性與綜合性相結合。地下空間由于類型、功能、空間分割及權屬等原因，對其進行調查測繪可能是綜合性的，也可能是專題性的；可能是完整的，也可能是局部的。具體測繪時，需要根據需求確定具體的測繪內容及成果要求。

(4) 三維表達需求迫切[3]。與地面上的地物地貌相比，三維表達更能全面直觀地描述地下空間及其設施的位置特征和連接關系，三維表達應該是地下空間測繪的基本要求。

2 城市地下空間測繪規范立項編制

2.1 標準立項編制過程

《城市地下空間測繪規范》的立項與編制是在城市地下空間開發利用越來越普遍、測繪地理信息服務及其標準化需求越來越迫切的背景下進行的。

該標準于2013年正式提出立項申請，在國家測繪地理信息局、全國地理信息標準化技術委員會的支持下，2014年9月獲得國家標準化管理委員會批準立項。標準由建設綜合勘察研究設計院有限公司、天津市勘察院等21家測繪地理信息生產、開發、標準化研究及城市地下空間管理維護單位作為起草單位。2016年7月形成標準征求意見稿并開始征求有關單位及專家意見。2016年10月在認真分析采納征集意見的基礎上，形成標準送審稿。2016年11月，標準送審稿通過了全國地理信息標準化技術委員會秘書處組織的專家審查。2017年3月，標準通過了全國地理信息標準化技術委員會全體會議的表決。2017年12月，國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會批準發布了標準，編號為GB/T 35636—2017，自2018年7月1日起實施。

2.2 標準編制依據及原則

《城市地下空間測繪規范》依據測繪法、城鄉規劃法、測繪成果管理條例等法律法規和有關技術標準，并結合城市地下空間測繪生產實踐和技術發展趨勢進行編制。標準編制過程中遵循了先進性、實用性、協調性和規范性等原則，并重點把握了以下幾方面：

(1) 標準內容的界定。為避免與現行其他有關標準內容上較大的重疊，本標準的內容界定為城市地下空間現狀位置信息與屬性信息的獲取、表達和管理。這里現狀的時點包括地下空間竣工時、現狀調查時或其他需要進行測量的時點。

(2) 城市地下空間測繪特點的把握。跟蹤地下空間測繪技術和業務的發展，在控制測量的技術方法、現狀位置與屬性信息的獲取及表達、地下空間設施的分類等方面充分考慮地下空間的特點，同時注重綜合管廊測繪、地下空間三維建模等新業務需求。

(3) 與相關法律法規和技術標準的協調。標準在有關技術指標方面分析借鑒了現行國家標準《工程測量規范》(GB 50026—2007)、《基礎地理信息城市數據庫建設規范》(GB/T 21740—2008)和行業標準《城市測量規范》(CJJ/T 8—2011)等的規定。一些技術規定積極借鑒了上海、重慶、廣州、昆明等城市的相關工作經驗。

3 城市地下測繪規范內容概要

3.1 標準框架及適用范圍

《城市地下空間測繪規范》規定了城市地下空間測繪的總體要求及控制測量、現狀調查、現狀測繪、三維建模、數據管理和質量控制的基本要求，適用于城市地下空間測繪的技術設計、作業實施及質量管理。標準共分10章和1個附錄(如圖1所示)。

圍繞標準的內容范圍，編制組進行了充分討論，形成廣泛共識。標準將城市地下空間測繪范圍界定為城市地下空間現狀信息的獲取、表達和管理，而不包括地下空間施工放樣測量、變形測量及為進行地下空間不動產登記而開展的權籍調查測繪。地下空間的施工測量、變形測量、不動產測繪等可參照現行其他標準規范的規定執行。

圖1 《城市地下空間測繪規范》主要內容

3.2 主要技術內容

《城市地下空間測繪規范》的核心內容包括：

(1) 總體要求。標準從時空基準、精度指標、測繪對象及內容、元數據、項目實施等方面對城市地下空間測繪提出了總體要求，其中關于時空基準的規定充分考慮了國家法律法規要求及城市測繪工作的現狀。

(2) 控制測量。地下空間測繪的控制測量包括地面控制測量、聯系測量、地下控制測量3個方面。其中，地面控制測量與其他城市測繪基本相同，有關技術要求直接引用《城市測量規范》(CJJ/T 8—2011)的規定。標準重點對平面和高程聯系測量、地下平面和高程控制測量的技術要求作出了較具體的規定。

(3) 現狀調查。地下空間現狀調查目前開展較多?，F狀調查可分為綜合普查和專項調查。標準按資料收集、工作底圖編繪及屬性信息調查表制作、現場調查、調查成果整理等現狀調查過程，對主要技術要求作出了明確規定。

(4) 現狀測繪。現狀測繪包括地下空間竣工、現狀調查或其他時點根據需要進行的地下空間特征點、線測定和平面圖、綜合圖、斷面圖等測繪工作。標準在現狀測繪和三維建模中將城市地下空間及其設施分為地下建筑物、地下交通設施、綜合管廊、地下管線4類。這樣分類充分考慮了測繪方式及設施基本屬性項的相似度，也符合本標準界定的地下空間測繪業務范圍。這種分類方式能最大限度避免標準內容的重復，有利于提高標準的可讀性和可操作性。標準對現狀測繪的具體要求作出了規定，其中關于綜合管廊的測繪要求首次出現在標準規定中。

(5) 三維建模。地下空間的特殊性決定了三維表達的必要性。標準對地下空間三維建模的一般規定、數據內容與要求及地下建筑物模型、地下交通設施模型、綜合管廊模型、地下管線模型的構建要求等作出了規定。

(6) 數據管理。標準規定了地下空間現狀調查、現狀測繪、三維建模等數據管理的一般要求及地下空間數據庫、地面綜合數據庫、管理軟件和運行環境等內容。

(7) 質量控制。質量控制對于保障地下空間測繪成果質量必不可少。針對不同成果類型，標準規定，對地下空間現狀調查、現狀測繪、三維建模及數據庫等成果，應進行成果質量檢驗；對地下空間數據管理系統建設成果，驗收時應進行系統測試評價。

4 結 語

《城市地下空間測繪規范》是我國第一部關于城市地下空間測繪的國家標準，具有先進性、適用性和可操作性。標準提出的地下空間測繪對象、基準定義、控制測量、現狀調查、現狀測繪、三維建模、數據管理和質量控制等規定，構成了城市地下空間測繪的基本內容體系。標準積極應用三維激光掃描、數字近景攝影測量、三維實景影像、建筑信息模型(BIM)、三維地理信息系統(3D GIS)等新技術新方法，推動城市地下空間測繪業務和技術進一步發展。

2016年5月，住房城鄉建設部發布《城市地下空間開發利用“十三五”規劃》[9]，提出要開展地下空間普查，推進城市地下空間綜合管理信息系統建設，到2020年，不低于50%的城市初步建立包括地下空間開發利用現狀、規劃建設管理、檔案管理等的綜合管理系統，有效提升城市地下空間信息化管理能力。2017年9月，國土資源部發布《關于加強城市地質工作的指導意見》[10]，提出要逐步將城市地下空間納入土地利用規劃，并要以城市為單元建設城市地下空間基礎信息平臺。國家標準《城市地下空間測繪規范》的發布實施，將為這些工作的開展提供基本技術依據。為積極推進城市地下空間測繪工作，滿足城市地下空間開發利用對測繪地理信息服務的進一步需求，有必要加大力度盡快組織研編城市地下空間測繪術語、對象分類編碼、圖式表達和質量檢驗等方面的技術標準，以逐步形成系統完整的地下空間測繪標準體系。