重庆市主城区地下空间普查及管理系统建设

肖 勇

（1.重庆市地理信息中心，重庆 401121）

重庆市主城区地下空间普查及管理系统建设

肖 勇1

（1.重庆市地理信息中心，重庆 401121）

介绍了重庆市主城区地下空间普查及管理系统建设基本情况，总结提炼出地下空间普查、管理系统建设的工作经验，为各级政府提高地下空间统一规划水平，研究确定地下空间开发利用战略，制定地下空间法制化管理政策提供了有益参考。

地下空间普查；管理系统建设；技术创新

城市地下空间是宝贵的自然资源，很多国家都把地下空间作为新型国土资源进行管理。重庆地下空间开发利用虽历史悠久、分布广、种类多，但可供开发利用的地下空间资源却十分有限，科学规划和开发利用地下空间意义重大。为指导重庆市主城区地下空间建设，合理配置城市地下空间资源，实现地面、地下统筹协调发展， 2011年，重庆市政府决定开展主城区地下空间普查工作。

普查工作分5个阶段进行：第1阶段是对地下空间的位置和数量进行摸底调查；第2阶段是进行地下空间已有的成果资料收集；第3阶段是对地下空间进行全面普查，对已有成果资料进行现场核实，对已经发生变化的以及没有成果资料的地下空间进行现场实测；第4阶段是对地下空间成果进行质检；第5阶段是建立地下空间成果数据库及管理系统。

地下空间普查工作历经多个阶段，于2012年12月中旬结束。基本查明了主城建成区内地下空间的分布范围、工程数量、工程面积等内容，了解和掌握了主城区现有地下空间状况，建立了我市地下空间地理信息数据库管理机制，达到了普查目的。

1 地下空间测量

本项目主要采取的技术标准和相关依据主要包括：《工程测量规范》GB50026-2007；《城市测量规范》CJJ/T8—2011；《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/ T73-2010；《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图图式》GB/T20257.1－2007；《数字测绘成果质量检查与验收》GB/T18316－2008；《测绘成果质量检查与验收》GB/ T24356－2009；《重庆市主城建成区地下空间普查技术纲要》（2011年3月）；《重庆市主城区地下空间普查数据采集技术设计书》；《重庆市主城区地下空间普查数据采集技术设计书补充设计》；《地下空间普查数据采集作业实施细则》。

1.1 技术路线

本项目实施按《技术纲要》、《技术设计书》确定的技术路线开展（图1）。

图1 地下空间普查技术路线示意图

1.2 关键技术

1.2.1 三维GIS技术试验

三维GIS技术是在传统二维GIS基础上增加高程信息形成的一种数据获取、数据组织、数据操纵、数据分析和数据表现技术，对客观世界的表达能给人以更真实的感受。它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系；另外，对空间对象进行三维空间分析和操作也是三维GIS特有的功能。而与CAD及各种科学计算可视化软件相比，它具有独特的管理复杂空间对象的能力及空间分析能力。三维空间数据库是三维GIS的核心，三维空间分析则是其独有的能力。

在地下空间信息的管理中应用三维GIS技术，一方面通过地下空间三维模型可以直观表现其真实形状；另一方面通过与三维地形和地表三维建筑、地下管线等信息的集成，可以直观了解地下空间周边（包括地上、地下）情况，为管理和分析提供更加直观的信息支撑。

1.2.2 时空GIS数据库

时空GIS是建立在时态数据库、GIS、人工智能等基础上的一种综合型应用性技术，其研究对象是时空世界中遵循诞生、成长、生存直至死亡等自然规律的事物和现象的时空信息。建立时空GIS是反演历史数据、了解事物历史变化的基础。

基于时空GIS数据库搭建地下空间数据库，可以实现对地下空间数据的动态管理和维护，数据库中将记录数据更新的每一个环节，为查看历史数据，进行历史、现状版本数据对比提供了有效手段，此外还能够保证数据更新过程的安全性（图2）。

图2 时态GIS数据库模型

1.2.3 实景影像技术

现有行业的GIS主要基于符号化的二维地图构建，只能实现数据的平面图形显示。随着近年来测绘技术、计算机与网络技术的飞速发展，实景三维的地理信息系统已突破原有技术瓶颈，成为国际GIS应用的热点，也代表着未来GIS的一个重要发展方向。实景三维GIS在二维GIS的基础之上，增加了连续的实景三维影像，并通过开放的软件与基于GIS的行业应用进行无缝集成，从而给用户提供了具有丰富环境信息和立面信息的实景可视化环境，有效地支持了管理和决策等高级应用。

地下空间往往比较复杂，各种设备设施信息繁复，要通过三维建模的方式仿真地下空间工作量大、更新困难，同时难以真实反映实际情况，因此结合实景影像技术作为补充，可以真实还原地下空间内部情况。

1.3 外业测量

在内业资料收集整理和地下空间属性的实地调查、核实、补充工作的基础上进行测量工作。采用全站仪配PAD全野外数据采集测量、重锤吊线量高、手持激光测距（测高）、钢尺量距等测量手段，满足了设计要求。

对已有测量资料的巡视核对、检校、核实测量，检校误差在规定限差以内，取用原来已有成果，否则进行修测、补测。对存在部分资料的空间点进行修测或补测工作，在修补测的同时还需对已有的资料进行检校。没有资料时则进行新测。对新测的地下空间点，首先进行周边已有资料检校和图根控制测量。

最终测定地下空间的平面位置、底高（地下空间最底层的地面高程）、层高（若为多层，则为最高层高）。其成果主要以图形数据的形式具体表达，其数据格式有edb和mdb ；包括地下空间图、地下空间地形图和地下空间1∶500分幅结合图（区级行政为单位）。

1.4 内业处理

地下空间内业处理主要包括地下空间图形信息处理、地下空间属性信息处理和地形图处理。地下空间图形信息处理主要是分层提取地下空间边界、出入口、注记等信息，核对逻辑一致性，按照数据库要求进行要素化处理；地下空间属性信息处理主要是外业调查纸质表格整理及数据录入，检查纸质和电子数据的一致性，按照数据库要求完善属性表。

1.5 数据库建立

重庆市主城区地下空间数据库由现势库、历史库、元数据库几部分组成。

现势库：存储最新的反映现状的空间数据，它就是一个完整的GIS工程库；

历史库：只存储历次被更新的历史数据；

元数据库：通过建立在Oracle数据库中的一组Oracle表来管理，对于各个数据集均有相应的元数据表来记录、维护基于库及基于图幅的元数据信息。作为重庆市地理空间基础框架建设的一部分，地下空间数据库建设时必须考虑整个城市空间数据库的建设。在数据库的设计过程中，采用GeoDatabase空间数据模型对空间数据进行组织管理，采用Oralce 11g大型关系型数据库存储空间数据及其属性数据，利用ESRI公司的ArcSDE 9.3空间数据库引擎作为数据接口，基于ESRI公司提供的ArcEngine9.3作为开发平台，坚持实用性、先进性、扩充性的设计原则，建设成为一个开放的、灵活的基础地理数据库。

根据地下空间数据、1∶500地形图数据资料的逻辑结构和ESRI空间数据库的数据模型，空间数据库的逻辑层次结构划为4级：总库—分库—子库—物理层（逻辑层）。

2 管理信息系统建设

2.1 系统总体构架

地下空间成果资料繁多，建立地下空间数据库管理系统有利于对以后的成果进行及时维护更新和应用。地下空间数据库管理系统基于重庆市基础地理信息平台搭建，主要用于地下空间相关数据的管理和分析。系统在传统二维GIS技术的基础上，同时开展了三维GIS方面的应用研发，为地下空间成果的应用提供了更加丰富的手段。系统主要包括数据管理子系统和地下空间三维展示子系统。

2.2 数据管理子系统

地下空间数据库管理系统主要包括数据入库更新、数据查询、数据提取、历史数据管理、数据分析、三维模拟等功能，满足制图处理和常规图形表达、输出的需要（图3）。

图3 地下空间数据管理系统

2.3 三维展示子系统

三维展示子系统基于三维GIS技术，将通过快速建模技术建立的地下空间三维模型集成到系统中。同时，为了更真实地反映地下空间的真实情况，还集成了实景影像成果。

系统中的地下空间数据展示分为二维地图和三维地图，二维地图展示地下空间及其相关信息与周边地形的关系，三维地图采用地面开挖的方式，直观展示地下空间的立体效果和实景效果。

3 地下空间普查技术的主要创新

本项目的技术创新点主要有3个：

1）综合运用3S技术，将地下管线普查成果与地下建（构）筑物、人防设施普查成果按统一技术标准、建库格式整合在同一平台上进行数据维护、更新及应用管理，在全国尚属首创，处于国内领先地位。

2）在调绘技术方法上，采用项目实施单位与“区县—街镇—社区”联合调查的方式，提高了调查测绘的完整性和工作效率。

3）在普查成果中，采用数字全景影像采集技术，全方位、立体式处理、展现地面地下三维实景，成果非常新颖、直观。

4 结 语

通过主城区地下空间普查工作，基本查清了重庆市主城区地下空间“家底”状况，初步解决了地下空间信息缺失、零散、有序管理等问题，能为政府决策提供较为完整、可靠、权威的地下空间基础信息支撑。但在地下空间普查工作中，还存在着一些暂无法解决的实际问题，突出表现在如下方面：

1）部分人防工程变化较大，许多被掩埋、挖掉、封闭，无法量测人防工程的相关数据，目前仅根据原有收集信息处理。

2）大量地下空间因内部装修，无法测量其真实边界。对于这部分地下空间的处理方法是利用竣工测量资料，在现场进行量边校核，尽可能采用竣工测量成果。

3）有部分地下空间已完全封闭，没有投入使用，因此难以进行实地测量。针对这种情况，一是充分利用现有资料；二是尽可能协调当地管理者，收集相关资料。

这些问题要求以后在进行工程设计或施工时，还需要对地下空间情况进行详查。

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P208

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1672-4623（2015）03-0142-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.049

肖勇，高级工程师，注册测绘师，主要从事3S应用研究与服务，测绘成果质检管理。

2015-01-16。