吳 寒，肖 勇，夏定輝

（1.重慶市地理信息中心，重慶401121）

地下空間數(shù)據(jù)的信息化管理

吳 寒1，肖 勇1，夏定輝1

（1.重慶市地理信息中心，重慶401121）

城市地下空間的開發(fā)利用已成為我國城市建設(shè)和改造的重要組成部分，如何提高地下空間開發(fā)和管理水平，已成為亟待解決的問題，其中數(shù)據(jù)的信息化管理是地下空間管理的重要工作，以重慶市地下空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設(shè)為例探討了數(shù)據(jù)的信息化管理。

地下空間；管理系統(tǒng)；信息

開發(fā)利用城市地下空間已成為我國城市建設(shè)和改造的重要組成部分, 是保證城市可持續(xù)發(fā)展的必由之路[1]。隨著城市的地下空間不同程度地被開發(fā)和利用，歐美、日本等許多國家從70～80年代開始重視地下空間的開發(fā)管理工作。雖然我國已經(jīng)成為世界城市地下空間開發(fā)利用的大國[2]，但地下空間成果管理與應(yīng)用系統(tǒng)還有待完善。本文以重慶市地下空間普查項(xiàng)目為背景，分析了重慶市主城區(qū)地下空間成果信息化管理情況。

1 重慶市地下空間普查

重慶作為歷史名城和“山城”，地下空間開發(fā)利用具有歷史悠久、分布廣、種類多等特點(diǎn)。但重慶市地下空間設(shè)施管理與國內(nèi)外發(fā)達(dá)城市相比還存在著一定的差距，城市地下空間資源“家底”不清、資料“分散”或“缺失”的現(xiàn)狀，已影響到城市地下空間的科學(xué)規(guī)劃、綜合利用及應(yīng)急防災(zāi)管理。為此，重慶市先后開展地下管線普查和主城區(qū)地下空間普查，查明和掌握了主城區(qū)地下空間各類設(shè)施狀況，包括市政基礎(chǔ)設(shè)施類如地下綜合管線，交通、能源設(shè)施類如隧道、地下車庫，地下商業(yè)、倉儲(chǔ)設(shè)施類及地下人防設(shè)施[3]。

2012年重慶市主城區(qū)地下空間普查工作完成，通過對(duì)主城區(qū)地下空間設(shè)施已有資料的收集和實(shí)地調(diào)研、核查，查明640 km2范圍內(nèi)所有地下空間共6 246 個(gè)，同時(shí)完成普查區(qū)域地下空間1∶500數(shù)據(jù)庫的更新，為重慶市主城區(qū)地下空間的管理與應(yīng)用提供了詳盡的資料。

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，地下空間范圍不斷擴(kuò)大，地下空間信息數(shù)據(jù)量大、形式多、格式雜、分布廣[4,5]。如果地下空間數(shù)據(jù)庫成果及新建地下空間數(shù)據(jù)資料不能得到有效管理和及時(shí)更新，那么數(shù)年之后這些信息資料又將處于“失效”的境地，失去對(duì)城市管理的有效支撐。如何合理管理利用資源是今后的重點(diǎn)，重慶市先后研究制定《重慶市地下空間規(guī)劃管理辦法》、《重慶市管線工程規(guī)劃管理辦法》等，按照規(guī)范化、制度化管理實(shí)現(xiàn)檔案信息維護(hù)和更新的思路，積極探索地下空間信息化管理路子，為城市的發(fā)展規(guī)劃提供指導(dǎo)。

2 地下空間數(shù)據(jù)的信息化管理

2.1 地下空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)

地下空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)是地下空間信息化管理應(yīng)用的前提條件，為有效管理應(yīng)用地下空間成果奠定基礎(chǔ)。根據(jù)地下空間數(shù)據(jù)情況，數(shù)據(jù)庫由現(xiàn)勢(shì)庫、歷史庫、元數(shù)據(jù)庫幾部分組成。其中，現(xiàn)勢(shì)庫存儲(chǔ)最新的現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)，是一個(gè)完整的GIS工程庫；歷史庫只存儲(chǔ)歷次被更新的歷史數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)庫是根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和圖幅對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，通過建立在Oracle數(shù)據(jù)庫中的一組Oracle表來管理。對(duì)于各個(gè)數(shù)據(jù)集均有相應(yīng)的元數(shù)據(jù)表來記錄、維護(hù)基于庫及基于圖幅的元數(shù)據(jù)信息，由于數(shù)據(jù)更新形成的歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)版本信息也統(tǒng)一由元數(shù)據(jù)表維護(hù)。

作為地理空間基礎(chǔ)框架建設(shè)的一部分，地下空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)時(shí)必須考慮整個(gè)城市空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程中，采用GeoDatabase空間數(shù)據(jù)模型對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理，采用Oralce大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)，利用ESRI公司的ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎作為數(shù)據(jù)接口，基于ESRI公司提供的ArcEngine作為開發(fā)平臺(tái)，堅(jiān)持實(shí)用性、先進(jìn)性、擴(kuò)充性的設(shè)計(jì)原則，建設(shè)成為一個(gè)開放、靈活的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)地下空間數(shù)據(jù)、1∶500地形圖數(shù)據(jù)資料的邏輯結(jié)構(gòu)和ESRI空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，空間數(shù)據(jù)庫的邏輯層次結(jié)構(gòu)劃為4級(jí)：總庫—分庫—子庫—物理層（邏輯層），如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)組織示意圖

2.2 地下空間數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)

地下空間成果資料繁多，為對(duì)以后的成果進(jìn)行及時(shí)維護(hù)更新和應(yīng)用，建立地下空間數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)是必不可少的。

1）信息直觀性。為直觀認(rèn)識(shí)、全面了解地下空間資源情況，三維GIS技術(shù)在信息化管理應(yīng)用已成為地下空間信息化管理的必然趨勢(shì)[6]。一方面通過地下空間三維模型可以直觀地表現(xiàn)其真實(shí)形狀，另一方面通過與三維地形和地表三維建筑、地下管線等信息的集成，可以直觀了解地下空間周邊（包括地上、地下）情況，為管理和分析提供更加直觀的信息支撐。地下空間往往比較復(fù)雜，各種設(shè)備設(shè)施、停車位等信息非常多，要通過三維建模的方式仿真地下空間工作量大、更新困難，同時(shí)難以真實(shí)反映實(shí)際情況，因此結(jié)合實(shí)景影像技術(shù)作為補(bǔ)充，可以真實(shí)還原地下空間內(nèi)部情況。

2）信息現(xiàn)勢(shì)性?；跁r(shí)空GIS數(shù)據(jù)庫搭建地下空間數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理和維護(hù)，數(shù)據(jù)庫中將記錄數(shù)據(jù)更新的每一個(gè)環(huán)節(jié)，為查看歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史、現(xiàn)狀版本數(shù)據(jù)對(duì)比提供了有效手段，此外還能保證數(shù)據(jù)更新過程中的安全性[7]。

地下空間數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)基于基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)搭建，主要用于地下空間相關(guān)數(shù)據(jù)的管理和分析，系統(tǒng)在傳統(tǒng)二維GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)開展三維GIS方面的應(yīng)用研發(fā)，為地下空間成果的應(yīng)用提供了更加豐富的手段。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和地下空間三維展示子系統(tǒng)，系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3 地下空間數(shù)據(jù)的信息化管理示例

地下空間數(shù)據(jù)的信息化管理主要包括數(shù)據(jù)入庫與更新、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)查詢定位、三維模型展示、實(shí)景影像顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、制圖輸出、統(tǒng)計(jì)分析等。下面僅對(duì)部分功能簡(jiǎn)要介紹。

1）數(shù)據(jù)入庫與更新。地下空間數(shù)據(jù)的信息化管理需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)批量入庫和更新的功能，在信息化管理系統(tǒng)中需考慮按照各種不同層級(jí)進(jìn)行自動(dòng)更新，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。

2）三維可視化展示。通過已有的數(shù)據(jù)建立三維模型，在三維地圖中將直觀展示地下空間的立體效果和實(shí)景效果，可全面了解地下空間情況，為地下空間的決策規(guī)劃及社會(huì)應(yīng)用提供了直觀真實(shí)的數(shù)據(jù)，如圖3和圖4所示。

圖3 地上建筑與地下空間

圖4 地下空間與周邊地形圖

3）實(shí)景影像顯示。地下空間實(shí)景影像采用單點(diǎn)的方式采集，對(duì)地下空間中每一個(gè)特種點(diǎn)位采集全景影像后，經(jīng)過處理并結(jié)合地理信息，可以實(shí)現(xiàn)電子地圖與實(shí)景影像的聯(lián)動(dòng)，達(dá)到既可以查看地下空間的整體全貌，又可以查看內(nèi)部具體細(xì)節(jié)的效果，同時(shí)還可以在地下空間實(shí)景中進(jìn)行距離量測(cè)，為應(yīng)急指揮、市政管理提供信息支撐，推動(dòng)地下空間的廣泛應(yīng)用，如圖5所示。

4）歷史數(shù)據(jù)管理。對(duì)歷史數(shù)據(jù)的管理是地下空間數(shù)據(jù)管理的重要部分，一方面，在系統(tǒng)遇到故障時(shí)，可以利用歷史數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近的完好狀態(tài)，對(duì)保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全具有重要意義；另一方面，系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)對(duì)城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及其他應(yīng)用都有重要的參考價(jià)值，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)產(chǎn)生信息倍增效應(yīng)。

5）統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析主要提供基于空間范圍和屬性數(shù)據(jù)的各種統(tǒng)計(jì)功能，主要包括支持按照行政區(qū)劃統(tǒng)計(jì)分析，支持外部參考數(shù)據(jù)范圍統(tǒng)計(jì)分析，支持自定義范圍統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)按照類型、面積、層高等多種屬性字段的統(tǒng)計(jì)分析。

圖5 實(shí)景影像顯示及測(cè)距

4 結(jié) 語

地下空間信息數(shù)據(jù)量大、形式多、格式雜、分布廣,其數(shù)據(jù)成果信息化管理成為地下空間合理有效利用的基礎(chǔ)條件。本文結(jié)合重慶市地下空間普查項(xiàng)目，詳細(xì)介紹重慶市地下空間數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)，探討了地下空間數(shù)據(jù)成果的信息化管理，為地下空間成果的管理應(yīng)用提供參考。

[1] 錢七虎, 陳曉強(qiáng)． 充分開發(fā)利用地下空間建設(shè)資源型和環(huán)境友好型城市[J]． 中國人民防空, 2006(9): 15-18

[2] 錢七虎． 中國城市地下空間開發(fā)利用的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與前景展望[J]．民防苑, 2006(增刊): 1-5

[3] 何宗，張治清，肖勇．重慶市地下空間普查組織與實(shí)施初探[J]．地理空間信息，2012(6):143-147

[4] 陳曉強(qiáng)，錢七虎．我國城市地下空間綜合管理的探討[J]．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010(6):666-671

[5] 陳曉強(qiáng)．我國城市地下空間建設(shè)綜合管理研究[D]．南京:解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院，2010

[6] 朱良峰，吳信才，劉修國．3D GIS 支持下的城市三維地質(zhì)信息系統(tǒng)研究[J]．巖土力學(xué)，2004,25(6) : 882-886

[7] 袁長(zhǎng)豐，于廣明，王曉磊，等．城市地下工程數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究[J]．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2012(10):939-945

P208

B

1672-4623（2015）02-0063-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.023

吳寒，工程師，研究方向?yàn)?S技術(shù)在城市建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用。

2014-12-09。

項(xiàng)目來源：重慶市科委科技資助項(xiàng)目（2009CB2015）。