武漢市城市地下空間信息系統開發利用研究

吳巧云 徐佩珊

摘 要：針對武漢市目前的城市進步需求，城市地下空間信息系統的建立建設逐漸提上日程，在此前提下應武漢市建委需求提出一套適合武漢市城市地下空間的信息系統構架，通過文獻研究，實例引證歸納總結出一套適合武漢市的地下空間系統。大量的論文學習國內外大小城市的先導經驗后，再結合武漢市實地調研，將理論和實際結合，分四個部分詳細介紹了武漢市的情況以及地下空間信息系統的建立方法。

關鍵詞：信息系統建設;地下空間開發利用;管理部門工作建議

0 引言

要建設未來的可持續發展的同時又有韌性且生態安全的綠色城市，城市地下空間的開發利用是其中的關鍵部分。目前，ACUUS（國際地下空間聯合研究中心）是地下空間利用領域的帶頭組織，也是唯一和聯合國有著正式合約的國際組織。城市地下空間建設不僅僅是地鐵地下停車場等耳熟能詳的部分，2006年日本斥資180億人民幣建成地下蓄水庫，包含地下管道、儲水坑及人造地下水庫，總蓄水量達到67萬立方米，解決城市排水問題。國內有例如香港赤柱污水處理廠、港島西廢物轉運站、上海靜安寺地下變電站、黃浦區生活垃圾中轉站等多元化的地下空間利用案例。城市地下空間扮演的角色不僅僅是緩解城市的交通壓力，還能提高城市地塊的步行連通性，增強商業發展;增強城市綜合抗災能力，提高城市韌性;加強城市生態環境建設，實現城市更好的綠色發展理念。

隨著地下空間的系統化、多元化、綜合化、復合化、前沿化發展趨勢，如今還有很多地下空間資料包括城市規劃和應急預案等資料還是紙質，這也使得不管是數據查閱還是信息交流都面臨著嚴重的滯后性和大量時間和人力物力資源的浪費。在這樣的時代背景和需求下，地下空間信息管理系統的建立就顯得迫在眉睫。

伴隨著科技的發展，地下空間信息系統的建立也已經有了技術的支持，目前國內的地下空間信息系統在施工等方面[1]有了一定的應用，技術方面的應用例如西南交通大學1990年開發的 “隧道工程計算機信息化設計、施工管理系統”曾在實際工程中就在南昆鐵路和319國道鐵山坪公路隧道中實現了應用并且達到了預期的效用[2]。地下空間信息數據包括地下空間維修、防災減災應急預案等重要依據，由這些數據在將來查閱的數據信息的平臺，集合成地下空間信息管理系統。

1 武漢市地下空間發展

自2006年之后，武漢市的地下空間利用情況進入綜合發展時期，大量新型功能開始出現，如：地下商業，地鐵，地下車行道路等。武漢的地下空間現狀主要有四個特征：

其一是地下空間項目數量多，類型廣，分布較為集中深度較淺。地下空間項目5 000余項，包括軌道，車行道路，人行道路，停車，商業，人防，市政管線，管廊及場站設施等多種類型。80%項目分布于主城區范圍，主要分布于地下一二層（地下十米內），三層及以上開發項目較少，武漢長江隧道大開發深度最大，達地下57米。

其二是軌道，管線，停車，人防四類設施利用最廣。軌道交通建成通車7條線，線路總長度237 km，居全國第七。其中地下線路5條，總長度146公里，在建線路包括2號線東延線等8條線路，總長度約229公里。武漢市中心城區范圍地下管線總長度已達2.9萬公里，包括給排水、電力、熱力、通信、燃氣等，直埋式建設為主且自成體系。地下停車與人防工程均以市場配建為主，與地上有較強對應關系，主城區分布最密集，向外圍密度降低。人防工程總規模981萬平方米，人均0.93平方米，低于國家標準。

其三是地下道路、綜合管廊、變電及垃圾轉運較少但已有基礎。

其四是結合軌道站點及地面商圈，建設了一批活有力的地下商業項目。地下公共服務設施處50處，主要分布于各大商圈地下，地下空間總規模約351萬平方米，其中公共服務空間功能約88.4萬平方米，占比25%，平均每個公共服務聚集區規模1.8萬平方米。

總體上武漢屬于全國地下空間開發新晉一類地區，僅次于北京、天津以及廣東、江蘇、浙江等一類地區。武漢地鐵及綜合管廊整體滯后于北京、上海、廣州、深圳、南京，于成都處于相近水平，發展圖如圖1所示。

導致武漢市地下空間開發利用的一個很重要因素是地下設施之間錯綜復雜，而統籌協調不夠，綜合化利用不高。首先是管線共線化比率低，反復開挖現象明顯;其次是地下設施路由分配不明確，空間上存在沖突，例如地下軌道站點埋深過淺，80%都在5米以內，影響未來市政干管及綜合管廊建設;最后是地下設施之間的聯通不足，綜合效益不明顯。地下公共服務設施與軌道站點之間連接較差，僅為40%，相比日本、香港還有較大提升空間。

2 信息化集成系統的必要性

城市地下空間這一重要資源的開發和利用已經越來越受到國內外各方重視。自1843年英國倫敦地鐵的建設開始，“城市地下空間開發利用”逐步進入各發達國家視野并受到重視。特別是二十世紀之后，德法美加等各歐美發達國家就逐步建設并完善了各自的地下空間開發利用管理系統。城市地下空間資源開發利用已逐漸成為城市建設發展達到一定程度時必須經歷的一個階段[3]，并且隨著開發強度的持續提高，城市科學管理過程中現有的地下空間資源[4]信息則越來越受到人們的重視，各類地下空間信息數據在城市規劃建設管理等方面的應用水平不斷提高，其管理意義和作用[5，6]日益明顯。

從地下空間信息系統的整體發展歷程看，最初的作用只是對檔案進行收集管理儲存，進入21世紀以來，隨著計算機技術和地理信息技術的逐步發展，以地質情況和地下管線管理、各級行政部門分配的信息管理系統，正在各大城市不同程度上完成了實踐，雖然都有不錯的成效但是這些都只是單一專業信息的管理應用。

國內外城市現如今的開發情況中顯示，地下空間的發展階段開發的類型由單一到綜合從啟動到成熟是一個完整的發展體系，我們可以以此分為初步啟動、發展推進、快速提升和成熟完善四個階段，每個階段有不同的發展特點。

信息系統集成的最終實現具體體現在城市規劃建設、應急處置和防災減災這幾個方面提供全面的地下空間信息服務。把信息化作為一個手段進而形成信息集成系統，主要的方法是將各部門各種類型的信息分類后集成到一個綜合的管理系統內，用這種綜合的信息集成系統來解決，以往專項信息系統所一直存在的服務對象范圍狹窄并且缺乏系統性的問題。通過閱讀學習國內外各大城市，目前已經建立的地下空間信息集成管理保障體系和相關機制建設，提出適合武漢的信息系統。

本文采用四種研究方法，包括文獻研究法，實例引證法，歸納總結法和實地調研法分析武漢市地下空間管理存在的問題，提出解決方法，同時通過深入研究建立適合武漢市的地下空間信息系統集成管理的框架體系。

3 武漢地下信息集成系統

3.1 地下空間信息分類

通過大量的閱讀學習，可以知道各大城市的信息系統的重點主要在三個方面：地質勘探;工程規劃管理;服務工程建設。例如天津的信息系統分了五個類別，朱建明[7，8]等建立了一個方便不同類別的用戶的地下空間管理系統，其中就將地下空間分為兩類，一類是宏觀也是基本的大眾化屬性，方便非專業人士使用;另一類就是專業信息，給施工和管理人員使用。結合武漢市目前的實際情況，武漢市地下空間信息集成可以嘗試分成四個部分：地下管線信息;地下建（構）筑物信息;地質信息;城鄉規劃信息。這樣的分類方法參考了天津的規劃方案從中又側重了武漢發展目前重視的部分。

3.2 地下管線數據分類

地下管線的用途各大城市基本上大同小異，只是細節的分類的方式有著細微的不同之處，比如是否把再生水從系統中獨立分類，朱瑞順、英自昱[6]等將雨水與污水同給水進行了并列分類。綜合了各方的前驅計劃和實施情況，這里將武漢市的地下管線數據庫分為了給排水管線、再生水管線、燃氣管線、電力管線、熱力管線、電信管線、危險品管線、綜合管廊這八個類別。這樣的管理辦法更加具備科學性、實用性。

3.3 地下建（構）筑物信息

地下建（構）筑物信息方面，為了更貼近現實需要和精細化管理需求，將分管部類分為了七個部分，分別是地下公共設施（地下商場及娛樂場所等）、市政設施、地下軌道交通設施（地下鐵路、隧道、停車場等）、地下人防設施、地下井設施、地下綜合體、工業與倉儲。

4 武漢地下空間信息集成管理保障體系

當地下空間信息管理系統在各方面從起步走向成熟階段的時候，信息管理保障體系的重要性就一步步凸顯出來了。政府各職能部門之間以及部門間行業間的分工和協調工作，一直是信息系統建立上的一個難題。國內外目前提出的城市地下空間信息系統建設情況中展示，很多地方的處理方法是政府主導組織成立一個專職機構或者一個牽頭的職能部門，與此同時設置配套的法律規范，設置好主管部門和法律法規之后配備專業的技術人員來一步步實現信息系統的成熟發展和運行服務。下文從四個方面提出符合武漢市實際情況和需求的地下空間信息集成系統保障體系。

4.1 機構人員保障

人員配置問題上例如在地下管線信息管理機構建設方面，有的城市設置了地下管線管理辦公室，由辦公室為核心具體負責管線管理和信息的統一。有這樣的機構誕生主要是因為，隨著城市的信息管理逐步成熟，精細化和專業性要求也是不斷增加。但是這樣的專項機構管理也會帶來管理種類單一之類的問題。武漢市目前的地下空間綜合管理機構是2013年開始執行的“政府各職能部門分別根據職能范圍管理”。從這幾年的信息管理實踐情況來看，各職能部門分別管理所帶來的各部門協調合作還是有不少問題。為了能更好地協調各部門，在管理機構涉及的信息管理與規劃建設管理職能統合方面做適當的優化調整，推動統一組織協調機制的完善。

4.2 法律標準保障

近幾年，上海南京等城市都建立了地下空間管理相應的不同層面的數據管理標準，但是由于不同城市的實際情況不同，在數據管理標準和側重點上有不同程度的區別，所以各地還是因地制宜，無法取得一個標準統一全國各大城市。武漢目前主要的地下空間相關法規是2013年提出的“武漢市地下空間開發利用管理暫行規定”。

武漢市可以建立“1+4”地下空間管理體制，以市人民政府為核心，設置地下空間委員會，再將委員會分為成員構成及職責分工組、委員會辦公室、地下空間專家咨詢組三個部分。

4.3 信息共享與交互機制

地下空間信息系統集成管理是由不同行業的多個部門單位共同協作，集信息技術、計算機技術和網絡安全技術等與數據管理相關技術應用于一體的新興產業。信息共享的分類方式在本文第二部分有詳細劃分，按照武漢市的情況將信息系統分為了四個部分。

交互機制方面，武漢已經有相關規定，即建設單位向建設主管部門匯報交互。例如管線信息管理方面，建設單位在申請辦理管線項目規劃手續前，向地下空間信息管理單位查詢該管線工程相關資料，然后委托測繪單位按照資料對現場進行復核。在項目的實施過程中，建設單位組織開展竣工測繪，并向地下空間信息管理單位匯交，便于后續的維修、搶修等工作。

5 結論

本文通過結合武漢市的地下空間信息管理的目前發展情況和實際需求，閱讀與學習了國內外大小城市地下空間信息管理系統建設方面取得的相關經驗和方法，提出了武漢市集成管理的內容，擬建立了武漢市集成管理的框架以及相應的保障體系。由于武漢部分區域目前已經按照政府需求嘗試了相關的課題，接下來主要是為了系統的完善對管理決策單位的工作提出一些建議和幫助想法。建立一個系統更加完善的概念體系有助于增加系統的可持續發展的生命力。

現階段，雖然全國各大城市都逐步開始重視管理平臺，眾多研究人員的探索發現下信息管理的專項也逐步的成熟和規范。但是在實際運行中，還是會因為各種條件或者突發情況產生一些問題，例如地下空間信息涉密問題，國家層面還沒有出臺明確的規定，各類地下空間信息也還未得到深入的融合和應用。對綜合管廊的數據標準建立工作也還處于研究階段，沒用形成一個完整的體系。

參考文獻：

[1]江貽芳，王勇.城市地下空間信息化建設探討[J].河南理工大學學報，2006，25（5）：377-382.

[2]朱建明，劉偉.地下空間信息管理系統的建立[J].地下空間與工程學報，2009，5（3）：413-418.

[3]束星，王漩.論中國城市地下空間資源的發展戰略研究[J].中國人民防空，2007（5）：6.

[4]姜波，陳祥蔥.基于GIS的城市地下空間管理系統建設探索[J].測繪與空間地理信息，2013，36（7）：67-70.

[5]周翠英，陳恒.重大工程地下空間信息系統開發應用及其發展趨勢[J].中山大學學報，2004，43（4）：28-32.

[6]朱合華，鄭國平.城市地下空間信息系統及其關鍵技術研究[J].地下空間，2004，24（5）：589-594.

[7]程明進，錢建固.城市地下空間信息標準化[J].地下空間與工程學報，2009，5（S2）：1427-1430.

[8]王俊清.城市地下空間信息系統集成與管理研究--以天津為例[D].天津大學，2017.