廣州地下市政基礎設施一張圖可視化表達淺析

吳敏亞，陶 嵐，韓劍姿

（1. 廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

目前，廣州地圖繪制系統，在地下基礎設施點、線、面要素以及地下管線的繪圖方面，已有完善的符號表達，但目前地下空間設施與地下管線的地圖表達規范割裂，阻礙了其可視化。針對新時代地下信息化管理要求以及規劃報建供圖需求，地下市政基礎設施地圖編制既應滿足大比例尺紙質地圖的出圖需求，又要滿足系統電子地圖無極尺度縮放的屏幕清晰表達需求[1-6]。

本文旨在對新增的地下市政基礎設施要素進行符號設計，并針對各類要素的附屬設施進行細化和可視化表達研究，建立統一制圖標準體系，形成廣州市地下市政基礎設施“一張圖”可視化表達設計規則與方法。

1 設計思路

地下市政基礎設施數據體系建設相對滯后，亟須解決這些數據對象劃分粒度、要素的抽象概括等關鍵問題。在圖面負載量與簡明易讀性方面，有待實現以下效果：①在不同比例尺的空間尺度下，清晰表達地下市政基礎設施的形態、特征信息及不同尺度下的空間模型的智能綜合與聚合[6]；②在二維圖面上進行三維地下市政基礎設施的可視化表達；③不損失重要地表地圖信息的前提下，綜合簡化底圖。

地下市政基礎設施具有類型多、分布廣、空間關系疊置、拓撲關系復雜、功能屬性關聯等特征，尤其是近年來地下綜合管廊的復雜性和綜合性，二維地圖視角下“一張圖”表達出現了設施要素眾多，難以簡要抽象表達；要素間關聯復雜，不易清晰多層次表達；層級之間重疊，難以直觀實用表達；特殊獨立復合型設施密集，不易簡明均衡表達等問題。本文從以下4個方面解決以上現實問題。

1.1 構建地下市政基礎設施類型體系

地下市政基礎設施從設施功能層面構建分類體系，遵循“以功能單元為劃分粒度”的分類原則，構建“設施大類-功能中類-控制元件小類”的大-中-小分類層級體系。

地下市政基礎設施形態材質各異、功能關系復雜，需從幾何和功能的角度對其進行抽象概括，將數據分類為點、線、面、注記、輔助點、輔助線6大類。

1.2 視覺變量組合解決符號多層次表達問題

為清晰表達各要素間的同質性、差異性、質量感、數量感、等級感、方向性與功能關聯關系，引入地圖學符號系統的視覺變量，解決符號多層次表達問題。顏色、飽和度/明度、尺寸、結構/形狀、線型和線粗，這6 類傳統視覺變量解決地下市政基礎設施要素類型錯綜復雜的問題。在符號設施復雜情況下，想要構成地圖符號間的差別，不僅可以根據需要選擇某一種變量，為了加強閱讀的效果，往往同時使用2 個或更多的視覺變量，即多種視覺變量的聯合應用[7]。

1.3 構建三維立體空間的二維表示方式

地下各類市政基礎設施交錯布局，形成了錯綜復雜的地下空間，其核心信息表達包括：設施所處層級、設施深度、設施層深、設施層數、設施類型、等級屬性、設施形態等。

地下市政基礎設施空間層級表達的設計重點是解決三維物體二維表達問題，即在平面地圖上表示地下空間設施的層高，各層之間的重疊關系等問題，達到實用性和直觀性的統一[3]。

空間層級表達是設施范圍以面的形式進行填充表達，所處層級按照距離地表由淺到深的方向，設色的飽和度也由淺到深。顏色填充按照地下深度由淺到深，用實線繪制地下空間最大范圍面。重疊層顏色填充最上層地下空間面顏色，并用邊線內推虛線表示重疊層數。不重疊空間填充該地下空間面顏色，并用虛線表示分間關系。最大范圍線和分間虛線均用最深地下層顏色表示。內推虛線使用相應空間邊線顏色。例如，地下一層U1的顏色最淺，最低層Un顏色最深。

1.4 獨立復合型地下市政基礎設施的表達設計

綜合管廊是主要的獨立復合型地下市政基礎設施，綜合管廊是建于城市地下用于容納兩類及以上市政管線的構筑物及附屬設施[8]，用于集中敷設電力、通信、廣播電視等市政管線的公共隧道。綜合管廊范圍以填充面形式表達，繪制綜合管廊范圍邊線。為區別于其他市政基礎設施，采用灰色（C0M0Y0K50）表示，將各類管線整體繪制在管廊（溝）范圍內，如有多條同類線路，僅繪制一條，標注該類管線數量，直至管線走向各異相互分離，則分開表示，如圖1所示。

圖1 地下綜合管廊表示方法

2 地下市政基礎設施一張圖表達設計

地下市政基礎設施數據包括城市地下工程管線設施數據、城市地下交通設施數據、城市地下其他工程設施數據三大類。三大類又細分為19個設施中類，詳見圖2。

圖2 地下市政基礎設施分類

2.1 顏色系統

地下市政基礎設施顏色系統，按照地下工程管線設施和地下交通設施按中類劃分要素類型色，地下其他工程按照大類劃分要素類型色來構建。用色原則為同類要素的點、面、輔助點、輔助線，數據均使用相同色系。顏色使用RGB模式。

2.2 符號系統

符號設計是地下市政基礎設施一張圖設計的主要部分。高質量的地圖符號設計是地圖內容科學、快速、美觀表達的必要前提[7]。根據地下市政基礎設施數據類型，分為點狀符號、線狀符號和面狀符號。

因地下管線工程大類中各類管線要素具有一定相通性，地下市政基礎設施符號設計分為地下市政管線工程設施通用符號設計和地下市政基礎設施基礎數據符號設計。

為保證符號通用性，符號設計主要分為2種情況：①相同類型符號用不同顏色表示。地下市政基礎設施符號體系在《國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1∶5001∶0001∶2000地形圖圖式》基礎上進行擴充，如地形圖圖式符號中已有該符號，則不對該符號樣式進行重新抽象設計，僅根據要素類型賦予不同顏色。

2.3 地下市政基礎設施空間層級表達

地下市政基礎設施空間層級按照設施分類，分為綜合管溝、地下人行通道、車行地下通道、城市軌道交通、地下鐵路、地下公共停車場、地下交通樞紐、地下其他工程和在建地下設施9大類別。

其顏色系統按地下空間設施的不同分類賦予不同顏色，同一類地下空間設施不同空間層面用該顏色的不同飽和度的漸變表示，漸變顏色由淺到深表示地下空間從地下負一層到最深層。

2.4 注記表達設計

管線類專業注記標注點號并以線注記注明管線屬性，注記內容主要表示管線名稱、斷面尺寸、材質、總孔數、電壓Kv、壓力等屬性值。對于管線埋設復雜、管線點注記密集區域，綜合管線圖中的管線點可擇要注記。

對于多層的地下空間設施，需要標注每一層的設施性質，其標注規則為“地下空間分層注記+設施性質符號”，地下空間分層注記的排列順序按樓層的絕對高程由高往低進行排序。在每層外輪廓線范圍內注記層數，即標注地下空間分層注記（如U1、U2、U3，“U1夾”分別表示負1、負2、負3層，負1層夾層）。

2.5 要素表達設計

主要以地下市政基礎設施作為專題要素，按照顏色系統用彩色系表示，地上空間要素作為地理底圖采用灰色（C0M0Y0K50）疊加層底表示[3]。根據圖面載負量要求，需要對地形圖或電子地圖進行化簡，化簡原則為對地下空間設施分層面影響小、關聯弱、重要性較低的地表要素可簡略表示或不表示。采用這種方式既保留了地面要素，又簡化了它的表達方式，同時可以突出地下要素的表達。

3 表達設計實踐驗證

選取廣州CBD的珠江新城作為實驗區域，珠江新城地處廣州最繁榮的商務區，北承天河北，西壤越秀傳統商務區，東毗待發展區域，南通隔江的海珠區南部組團，區位得天獨厚。聚集了廣州塔、廣州國際金融中心、廣州大劇院等一系列地標式建筑，渾然組成一條新的城市中軸線，地下空間設施建設較為完備，基本覆蓋了地下市政基礎設施的各類要素[3]。

通過對珠江新城區域數據進行加工處理，根據地圖圖面要求，結合制圖技術，針對不同尺度的地圖要素進行舍棄、合并、化簡、夸大等操作，將地下市政基礎設施圖中與地下市政設施矛盾或重合的地物符號、道路名稱、注記等進行刪除、移位或恰當處理。刪除地形圖中的高程、控制點等數據，以保證圖面清晰；在不違背設計原則的基礎上，對某些符號或標注大小、線劃粗細進行修改，以提高圖面的可讀性；結合不同尺度的地圖表達需求，進行地下市政基礎設施的分類分級，通過化簡分別定義不同尺度下的地圖編圖樣式和符號設計，建立一套統一的要素代碼、編碼、符號、顏色體系和屬性內容項，制定了一張圖表達標準和規范。

4 結語

通過實驗區測試，制定了地下市政基礎設施一張圖表達標準和規范，搭建了地下空間基于實體、縱向統一、多尺度融合、面向應用的二三維地理空間數據庫，在一定程度上鞏固了地下市政基礎設施綜合管理信息平臺建設[2]。為實現基于城市信息模型（CIM）基礎平臺的二三維一體化表達、進一步構建一網統管和監測預警以及新型智慧城市建設等典型應用場景，提供了一定范圍的技術支撐[5]。