杭州市針對地下空間底數不清、隱患不明、防治困難等痛點,運用數字孿生技術,搭建城市地下隱患智防應用場景與地下市政基礎設施綜合管理應用場景,摸清地下家底,探明地下隱患,以數字化手段化解開發與管理的矛盾,指導地下空間建設、運行、管理,提升城市運行安全韌性。

圖1 城市地下隱患智防系統-駕駛艙
杭州市依托地下隱患智防系統建設,全面排查摸清城市家底和風險源頭,為精準精細治理提供支撐。編制《杭州市地下隱患智防應用體系建設工作方案》,制定存量地下市政設施數據匯交機制。匯聚近2 萬6 千公里三水一汽管線數據,600 余處地鐵站點及區間段外輪廓三維模型數據,近350 處地下人防、停車場、隧道等其他地下市政設施數據。同時利用城市信息模型基礎平臺(CIM)對數據進行分析展示,形成三維透明的“地下家底”一張圖。除地下市政基礎設施外,地下隱患智防系統匯集了相關部門地質勘探、道路檢測、基坑施工、重載車輛等12 類路面坍塌因子數據,累計接入全是1120平方公里三維地質模型,2800 余個掃描發現病害體,3000 余處深基坑工地等基礎數據,并對數據進行標準化加工,做到風險隱患全要素歸集。

圖2 城市地下隱患智防系統-基礎數據

圖3 城市地下隱患智防系統-風險研判
杭州市迎難而上,組織科技攻關,探索建立并持續優化風險研判算法,取得了良好成效。一是建立評估模型。組織中科院巖土所和浙江大學專家團隊,綜合路面塌陷機理、空洞發育等學科,在反復試驗推演的基礎上,研發形成多種工況下的路面塌陷綜合風險分析算法模型,計算出路面安全指數,并通過紅、黃、綠標簽化的形式標識出高、中、低風險,形成直觀的路面塌陷風險“一張圖”。二是迭代優化算法。根據區域風險研判結果,實地巡查塌陷隱患風險成因,完善評估模型,實現算法優化。三是精準推送報警信息。以基坑施工監測為例,基坑安全管理模塊的報警信息共享到地下隱患智防系統后,系統會及時向城市建設、城市管理、權屬單位等相關單位推送,提醒相關部門對可能的風險及時采取應對措施,有效提升地下隱患防范和監管效能。
杭州市通過地下隱患智防系統,結合“浙政釘”政務辦公平臺,建立線上線下相結合的“派單-處置-反饋-考核”閉環工作體系,讓系統實戰管用。依托“浙政釘”建立了市級管指揮、區級管執行的跨層級、扁平化管理模式。根據風險隱患成因,在地下隱患智防系統內生成處置任務預案清單,并直接定向推送到執行人,做到主體準、派單快、要求明。處置反饋工作采用“線下實施、線上反饋”的方式,執行人員在現場完成工作后,直接將處置結果、現場照片等信息傳回系統,及時反饋現場處置工作完成情況。系統對派發的風險隱患處置清單和各單位處置反饋情況,實時進行匯總分析,市、區兩級管理人員可以隨時查看掌握進度和問題,及時開展檢查督辦,有力推動了處置工作,排除了大量風險隱患。

圖4 城市地下隱患智防系統-閉環處置
“一”套地下市政基礎設施底板數據庫。整合地下隱患智防體系與地下市政基礎設施普查現有成果,形成地下市政基礎設施底板數據庫,對管線從管齡、材質、埋深、權屬單位等多方面進行管線狀態統計與分析,重點建立數據溯源機制,明確數據來源、更新時間、權屬單位等,將數據權責精確到單位。
“五”張地下市政基礎設施管理專題圖。在數據建設的基礎上,基于上述“規劃一建設一運營一更新”的全生命周期管理閉環設想,構建“設施一張圖”“隱患一張圖”“規劃一張圖”“建設一張圖”與“運營一張圖”五張專題圖,作為閉環業務在信息化系統內的具體呈現。

圖5 城市地下市政基礎設施綜合管理系統-駕駛艙
“三”個服務于實際的應用模塊透出。切實推進應用場景構建,形成三個應用模塊。一是開發杭州市管線管廊建設計劃推進管理系統,掌握管線管廊建設進度,監督竣工實測數據匯交。二是對接“浙里建”工程建設現場管控,在應用項目認領階段動態提供施工區域內管線分布情況與狀態信息,并面向工程周邊管線權屬單位實時推送工程開工信息,提示權屬單位做好巡查與保護措施。三是堅持“共建共享、以用促建”原則,為各數據提供單位、相關數據共享單位開放相應權限的數據查詢應用,鼓勵各單位參與應用。

圖6 城市地下市政基礎設施綜合管理系統-設施一張圖

圖7 城市地下市政基礎設施綜合管理系統-建設管理
在數字化平臺建設底數清、用得上、數據活的基礎上,構建地下管線的“規劃一建設一運營一更新”的全生命周期閉環管理體系。一是基于平臺數據,加強分析研究,科學編制地下管線綜合規劃、新(改)建規劃和維護方案,為地下管線規劃、建設、運維提供有力支撐。二是將年度建設計劃錄入管線管廊建設計劃管理業務系統,由工程建設責任主體單位定期上報項目建設進度,實時掌握全市當年度管線管廊項目建設情況,統籌協調解決重大項目建設過程中存在的問題。三是以數字化手段落實數據更新機制,實時或定期匯交竣工實測、提標改造、設施評價數據,實現地下管線數據從“靜態”轉向“動態”更新,實時全面掌握存量、增量及其運營狀態,保障地下設施透明準確、即時有效。
為了加強地下市政基礎設施數智化管理,在完善設計與建立機制上出臺了一系列政策,助力信息化手段打造地下管線全生命周期管理。《地下市政基礎設施數字化感知技術導則》主要明確了包括管線在內的地下市政基礎設施在開展建設、修繕與改造時,應實施的數字化建設內容與標準,為數字化管理奠定建設階段的基礎;《杭州市地下管線工程施工許可驗收備案辦理指導意見》將地下管線建設納入基本建設程序予以規范;《杭州市地下市政基礎設施綜合管理信息系統地下管線業務數據動態更新管理方案》明確了地下管線建設、運維各方在管線基本信息匯交和數據更新工作方面的責任與義務,完善系統數據信息,實現“共建共享”;《地下管線竣工測繪成果匯交技術規程》,明確了新增地下管線竣工測繪成果匯交的技術要求,確保地下管線竣工測繪成果順利匯交至信息系統數據庫。