T/CSPSTC 102—2022《城市地下空間全要素信息平臺建設指南》實施效果解讀

摘 要：本文聚焦城市地下空間全要素信息的管理與利用標準化問題，針對當前城市地質全要素信息構建三維地質模型與信息平臺標準的空白，提出了集成城市地下全要素信息，搭建對應軟件管理和分析平臺的解決方案。文章詳細介紹了標準項目的背景、任務來源、主要技術內容，包括全要素集成與建庫、平臺功能、安全運維等方面的規定。同時，分析了該標準實施帶來的經濟、社會效益及產業帶動效應，強調了該標準在促進城市地下空間科學合理開發利用、推動城市可持續發展和生態文明建設方面的重要作用。最后，展望了本標準推廣實施后的廣闊前景和產業帶動效應。

關鍵詞：城市地下空間，全要素，數據集成，三維地質建模

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.02.024

0 引 言

現階段，開發利用城市地下空間、開辟城鎮化發展新資源已成為各個城市改善城市生態環境、優化城市空間結構、提高城市韌性的有效途徑。本標準從服務于地下空間探測、評價、建設和利用的角度入手，在現有地下空間信息化標準的基礎上，探索更加科學合理的城市地下空間要素信息管理方法，集成城市地下空間全要素信息，研發構建對應的軟件管理和分析平臺[1]?？芍笇畔⑵脚_建設任務承擔單位，在開展城市地下空間全要素信息集成與建庫、三維地質模型構建、地下空間資源評價與平臺系統功能開發時更加準確、高效完成系統設計、技術選型、質量檢查及系統驗收等工作，對城市地下空間科學合理開發利用提供輔助決策和信息支撐具有重大的應用價值[2]。

1 項目背景

我國城市地下空間開發利用，隨著工業化進程與城鎮化發展的推進，步入了迅速增長的階段。為響應十九大提出的“創新、協調、綠色、開放、共享”的新型城鎮化發展要求，2017 年中國地質調查局提出了以“空間、資源、環境、災害”等多要素為調查內容，以服務規劃、建設、運行、管理全過程的新型城市“多要素”調查理念[3]。地下空間全要素探測也逐漸成為一種趨勢，主要是獲取包括既有地下空間設施、地質構造、巖土體性質、地下水、地熱、地質材料等地下空間資源的基本信息以及潛力因素信息。

目前，上海、北京、廣州、天津、南京、合肥等多個城市已開展實施多要素城市地質調查工作，通過地下空間資源調查與監測，構建“透明城市”，建立不同空間尺度三維地質模型，為城區工程地質條件評價、地面建筑選址和地基穩定性評價、地下空間利用和地下工程建設、地面沉降與塌陷等地質災害預測預警、地下水污染源追蹤與后備水源評價等提供了易于實現各種空間分析和空間數據挖掘的模型基礎[4-5]。

數字化標準規范是信息化管理的基礎支撐。眾所周知，城市地下空間信息化與三維地質模型構建所需的地質數據主要有地層數據、地質構造數據、水文地質數據、地震地質數據、環境地質數據和地質資源數據，是地質數據的子集[6]。在地質數據標準化的進程中，1997年美國聯邦地理數據委員會（FGDC）率先頒布了地質地圖制圖規范，旨在統一地質數據庫的基礎數據與圖像展示方式。隨后，FGDC于2001年推出了地質數據模型，明確了地質地圖信息的存儲格式，并增強了數據的擴展能力。2003年，國際地質科學協會（IUGS）地學信息管理與應用委員會（CGI）與國際地質信息聯盟共同創立了GeoSciML開發工作組，該工作組涵蓋了多種地質數據類型，如地質單元、構造、稀土材料、鉆孔信息等，并已被納入開放地理空間聯盟（OGC）的核心標準體系。此外，中國地質調查局自2011年起，著手研究三維地質模型的數據交換與共享技術，并于2015年正式發布《三維地質模型交換格式Geo3DML》標準。這些國際與國內的努力不僅顯著提升了三維地質模型的技術水平，還有力促進了地質數據管理與應用的標準化進程。

截至目前，我國在城市地下空間與地質數據管理領域已建立了一系列相關標準[7]。其中包括《地質礦產術語分類代碼》（GB/ T 9649—2009）系列標準，該標準由35個部分組成，涵蓋了宇宙地質學、水文地質學、工程地質學、環境地質等多個領域，為數據庫標準體系和數據字典的確立提供了依據；《城市地下空間設施分類與代碼》（GB/ T28590—2012）明確了城市地下空間設施的分類原則、編碼方法及分類代碼；《城市地質調查數據內容與數據庫結構》（DZ/ T 0352—2020）規定了城市地質調查數據的數據庫內容、要素劃分、編碼規則以及屬性數據表的結構；在三維地質模型方面，《三維地質模型數據交換格式（Geo3DML）》（DD 2 015- 0 6）規定了數據交換的組織層次結構，以及模型中空間幾何數據、屬性描述數據、三維可視化數據的存儲格式；《三維地質模型元數據》（DD2019-12）規定了描述三維地質模型信息所需元數據的內容和結構。全國首部針對城市地下空間數據的技術標準——《城市地下空間數據規范》（DB 3401/ T 230-2021）也已出臺，該規范詳細規定了城市地下空間數據的基本規定、數據分類與分層、數據編碼、數據屬性表結構、三維模型以及數據質量的要求。這些標準的制定與實施，有力推動了我國城市地下空間與地質數據管理的規范化進程。

綜上，國際、國內對城市地下空間及相關的地質數據已經建立了相對成熟數據集成、建庫、共享交換等標準規范，煤炭、采礦等行業也建立了地質信息平臺[8-9]，但如何利用城市地質全要素信息構建三維地質模型的數據平臺尚處于空白狀態?，F有三維建模軟件的處理過程人工干預多、智能化程度低，難以支撐城市透明化、全資源評價和提供全方位信息服務；缺乏對城市地下空間調查開發利用的全要素集成數據庫及其管理工具、基于地下三維模型的全資源評價系統或功能，難以支撐地下空間開發利用。

2 任務來源

標準依托國家重點研發計劃項目課題“城市地下全要素信息集成與智能建模技術”（2019YFC0605102）。具體計劃為 2019年10月至2022年09月期間完成國家重點研發計劃。團體標準由中國科技產業化促進會批準立項，標準編制起止時間為 2021年8月至2022年12月。

項目承擔單位中鐵第四勘察設計院集團有限公司、中國地質大學（武漢）、中國地質調查局南京地質調查中心等，針對復雜地質條件建模需大量人工干預、可靠性低、信息約束能力不足等問題，結合城市地下全要素信息集成服務需求，建立全要素信息多尺度語義表達模型和組織框架，研發城市地下全要素耦合的高可用智能建模技術，實現城市地下透明化表達；針對常用的二維分層法資源評價內容不全面、結果不精細等問題，建立城市地下三維全資源整體評價指標體系與方法，研發一體化、松耦合、可共享的城市地下全要素信息集成智能建模與地下空間資源評價平臺，開展城市地質大數據平臺數據庫構建、平臺應用開發、三維地質模型建設等工作。

根據中鐵第四勘察設計院集團有限公司等單位提出標準立項申請，中國科技產業化促進會經組織相關專家立項評估后，納入2022年第三批團體標準立項計劃（計劃編號：T/CSPSTC-JH202214），并于2022年12月22日完成發布，2023年3月1日正式實施。

3 標準主要技術內容

3.1 標準技術框架

標準依托國家重點研發計劃項目課題“ 城市地下全要素信息集成與智能建模技術”（2019YFC0605102）研究，在收集城市地理信息系統、城市地質調查數據庫結構、三維地質模型元數據等相關技術標準和規程的基礎上，結合課題全要素建庫與集成、建模與可視化、全資源評價技術方法開發成果構建了城市地下空間全要素地質信息平臺。在該平臺建設經驗基礎上，開展本標準的編制工作，旨在推動城市地下全要素信息管理與利用標準化，為城市地下空間規劃、開發和運維提供技術支撐[10]。采用的技術框架如圖1所示。

標準規定了城市地下全要素信息集成與平臺建設的基本規定和數據庫建設、平臺功能、安全運維的要求，適用于城市地下空間全要素地質信息平臺的設計、建設、應用和運行維護。

3.2 主要技術內容

3.2.1 全要素集成與建庫的主要規定

本節對城市地下空間全要素信息平臺的信息集成與建庫提出了一般性規定。明確了全要素信息的內容范圍，包括地質、水文、規劃、設施、環境等多維度數據。規定了采用語義表達模型對不同來源、格式和類型的信息進行統一描述和關聯，形成結構化、標準化的數據體系。對信息組織方式進行了規范，需按照一定的分類標準和邏輯關系進行分門別類、有序存儲。要求合理設計數據庫結構，選用關系型或非關系型數據庫進行存儲管理。同時，對數據入庫流程、質量控制、安全保護等方面提出了明確要求，保障數據的完整性、準確性和安全性。

3.2.2 平臺功能的主要規定

本節內容詳細規定了關于城市地下空間全要素信息平臺的各類功能模塊的普遍性要求。這個平臺需要具備數據入庫與管理功能，同時支持多源異構數據的接入、清洗、轉換和存儲。這意味著它必須能夠進行三維模型構建，全面利用地質條件、管線信息以及建筑物數據，生成真實且精細的地下空間三維場景。此外，還需提供地下空間資源評價功能，對開發利用條件進行綜合分析和評判。同時，要求該平臺具備可視化分析能力，提供二三維一體化的數據展示工具和分析工具。

3.2.3 安全運維的主要規定

本節內容詳細規定了關于城市地下空間全要素信息平臺在性能方面、安全方面以及更新升級方面的具體要求。平臺需要具備快速而且高效的檢索能力，以及能夠支持高并發訪問的強大能力，以確保在處理大數據量情況下，系統依然保持響應速度快和穩定性好的特點。同時，平臺必須嚴格遵循國家的信息安全等級保護制度，采取身份認證措施、訪問控制機制以及數據加密技術等多種手段，以防范各種類型的信息安全風險。另外，還要求制定詳細而全面的運維管理制度，明確規定運維主體責任、日常維護工作及故障處置流程等具體內容，從而保障系統運行得安全且平穩。

3.2.4 資料性附錄

標準的資料性附錄給出全要素分類方法、城市三維地質模型建模尺度（如表 1所示）、地下空間資源評價指標及分級建議三個部分，以方便本標準使用者開展相關技術活動。

4 標準的實施效益

4.1 經濟、社會效益

基于本標準開展全面深入的城市地下全空間三維綜合評價，可以顯著地增強和提升城市地下空間開發與合理利用能力?？蔀閿U展和更好地管理深層次資源空間提供了可靠且有力的技術支撐，進一步提升城市地下空間未來發展的可持續性與科學性。有助于城市地下空間開發置換地表土地、引導產業轉型，拉動城市地下空間多層次、多結構發展，為城市 GDP 帶來新的增長點。研究成果有助于促進城市空間立體化發展，節約國家有限的土地資源，減小或避免對脆弱生態環境造成直接或間接的影響，將發揮可持續發展的生態效益。

4.2 產業帶動與示范驗證

重慶歇臺子站和杭州三江匯等典型區域，通過構建城市地下空間的全要素地質信息平臺并進行示范應用，實現了集成眾多地質、水文、規劃、管線等多源數據的標準化管理和綜合分析。該平臺形成了三維可視化的地下空間數字化場景，并基于此開展了一系列如環境評價、安全評估和開發利用潛力分區等工作，為相關領域的規劃、設計以及施工提供了翔實而科學的數據支撐。在具體應用過程中，該平臺顯著提升了城市地鐵選線、車站規劃以及管線鋪設等工程項目的精細化水平，優化了地下空間開發的位置選擇與功能布局，從而破解了地上地下空間融合利用上的瓶頸約束。

5 結 語

本標準的制定對于推動城市地下空間全要素信息管理與利用具有重要指導意義。填補了當前在城市地質全要素信息構建三維地質模型數據標準方面的空白，通過集成城市地下全要素信息，搭建起對應的軟件管理和分析平臺。標準的應用將帶來顯著的經濟、社會效益和產業帶動效應，為城市GDP帶來新的增長點，在城市規劃、建設和管理領域引發一系列的創新和變革，推動相關產業的升級和發展。

隨著本標準的推廣和實施，城市地下空間將得到更加科學、合理和高效地開發以及利用，還將極大地促進整個城市的經濟與社會的發展，提升居民的生活質量。

參考文獻

[1]劉堃，婁書榮，葛江濤.城市重點地區地下空間信息精細化三維集成技術研究[J].城市勘測，2020，（5）：85-89.

[2]程光華，蘇晶文，楊洋，等. 新時代地質工作戰略思考[J].地質通報， 2018，37（7）： 1177-85.

[3]董英，張茂省，李寧，等.城市地下空間開發利用的地質安全評價內容與方法[J].水文地質工程地質，2020，47（5）：161-168.

[4]程光華，王睿，趙牧華，等 國內城市地下空間開發利用現狀與發展趨勢[J].地學前緣，2019，26（3）：39-47.

[5]孫紅林，李煒，張占榮，等. 基于孔內多屬性測試的地下巖土體工程地質信息評價研究 [J].安全與環境工程， 2023，30 （4）： 62-69+77.

[6]曹暉，楊漢元，葉見玲，等.國內外城市地質調查現狀及對長沙市相關工作的啟示[J].國土資源導刊，2019，16（4）：92-96

[7]城市地下空間地質全要素三維建模數據標準：T/JSUSS01-2023[S].

[8]劉東亮. 煤田地質勘查管理信息化平臺建設研究[J].現代商貿工業， 2022， 43 （17）： 239-241.

[9]馮濤，舒暢，鄭洪，等. 基于J2EE架構的巖土試驗數據管理平臺的設計與應用 [J]. 工程地球物理學報， 2024， 21 （3）：363-371.

[10]城市地下空間全要素信息平臺建設指南：T/C S P S T C102-2022[S].

作者簡介

盧成緒，通信作者，碩士，標準化工程師，研究方向為科技創新和產業成果轉化為技術標準、科技成果產業化。

張占榮，博士，教授級高級工程師，研究方向為城市地下空間勘察。

花衛華， 博士，副教授，博士生導師，研究方向為三維地質建模、地質大數據。

林成遠，博士，工程師，研究方向為城市地下空間勘察。

（責任編輯：張佩玉）

基金項目：本文受國家重點研發計劃項目課題“城市地下全要素信息集成與智能建模技術”（項目編號：2019YFC0605102）、中國鐵建股份有限公司科技研發課題“鉆探一體化智能識別、感知及動態施工關鍵技術研究”（項目編號：2022-B20）資助。