数字地下空间信息检测管理平台研究

摘" 要： 地下检测是诊断和预防地下病害的重要手段，但由于传统的城市地下检测数据平台架构限制，各组织机构独立管理和上传数据，导致数据共享难以实现。针对这一问题，利用先进的互联网、物联网技术，通过感、传、知、用四层架构建立数据综合信息管理平台，加强检测数据的汇聚融合、共享开放和开发利用，发挥数据的基础资源作用和分析引擎作用，提高政府决策科学化水平和管理效率，对于保障城市安全和预防道路风险隐患具有重要意义。数字地下空间信息检测管理平台可实现多源数据的统一管理，促进数据有序流动，对检测结果进行直观的展示、查询和工程化管理。文中利用地图数据实现地下空间数据与检测数据的匹配，实现检测结果的可视化表达。通过对数据的统计分析和评价来精准定位安全隐患及事故，促进城市建设协调机制更加健全；同时检测数据可通过安卓端以图片、文字、视频等多种方式实时地传送到信息管理平台，实现多端数据推送与接收，推动数据资源的开发利用，提高服务效率。该信息管理平台可实现与数据道路、智慧城市的完美对接，通过对其在不同场景的示范应用，不断完善平台功能、性能，验证了该信息管理平台的服务能力，提高了地下检测数据信息化的整体水平。

关键词： 地下空间数据； 信息检测； 信息管理平台； 多源数据管理； 信息共享； 可视化展示

中图分类号： TN911.23⁃34" " " " " " " " " " " " " 文献标识码： A" " " " " " " " " " " 文章编号： 1004⁃373X（2024）08⁃0037⁃06

Digital underground space information detection and management platform

LI Jiaojiao， LIU Yi， ZHANG Yongli， YANG Lili， WANG Xin

（China Research Institure of Radiowave Propagation， Qingdao 266600， China）

Abstract： Underground detection is an important means of diagnosing and preventing underground diseases. Due to the limitations of traditional urban underground detection data platform architecture， various organizations independently manage and upload data， making it difficult to achieve data sharing. In response to this issue， advanced Internet and Internet of Things technologies are utilized to establish a comprehensive data information management platform by means of four layers architecture of sensing， transmission， knowledge， and utilization， so as to strengthen the aggregation and integration， sharing and openness， and development and utilization of detection data， leverage the role of data as a basic resource and analysis engine， and improve the scientific level of government management efficiency. It is of great significance for ensuring urban safety and preventing road risks and hidden dangers. The digital underground space information detection and management platform can achieve unified management of multi⁃source data， promote data flow orderly， and visually display， query， and manage the detection results in an engineering manner. The map data is used to match underground space data with detection data， and achieve visual expression of detection results. The accurately locate safety hazards and accidents are conducted by means of the statistical analysis and evaluation of data， so as to promote a more sound coordination mechanism for the urban construction. The detection data can be transmitted to the information management platform in real⁃time by means of various methods such as images， text， and videos on the Android platform， so as to realize multi terminal data push and reception， promote the development and utilization of data resources， improve service efficiency， and achieve perfect integration with data channels and smart cities on this information management platform. After the demonstration application of the platform in different scenarios， the platform's functions and performance are improved continuously， the service capability of the information management platform is verified， and the overall level of underground detection data informatization is improved.

Keywords： underground space data; information detection; information management platform; multisource data management; information sharing; visual display

0" 引" 言

伴随着城市的快速发展，高科技技术将使地下空间有更大的发展，地下空间的利用也将更加多样化[1]。传统的地下信息系统管理平台架构的数据采集途径有限，且受自身数据管理能力所限，导致基础数据库建设不完善，数据采集率低，而且数据分属各个组织机构，无法实现数据共享[2]；另外，由于技术和管理模式的差异，数据共享风险较大，可能造成数据流失[3⁃4]。数据分析与处理依赖完整、充分的数据支撑，基于信息化、数字化技术的飞速发展，将数字化技术融入当前的地下探测数据管理工作中，已成为推动现代化地下空间发展的重要举措[5⁃6]。

住建部2017年发布的《城镇道路养护技术规范》，以及交通运输部新修订的《公路养护技术规范》，都是要求加强城市道路和公路精细化养护管理，完成基础设施普查，摸清底数，掌握存在的隐患风险点并限期消除，实现地级以上城市综合管理信息平台全覆盖，城市地下市政基础设施建设协调机制更加健全。国家发展改革委、住房城乡建设部关于印发《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》的通知指出：开展生活污水收集管网摸底排查，地级及以上城市依法有序建立管网地理信息系统并定期更新。构建城市污水收集处理设施智能化管理平台，需要利用大数据、物联网、云计算等技术手段[7⁃10]，逐步实现远程监控、信息采集、系统智能调度、事故智慧预警等功能，实现管网信息化、账册化管理，从而为设施运行维护管理、污染防治提供辅助决策，逐步完成地下管网混接、错接排查与改造[11]。

近年来，国家发布多项技术规范与指导意见，要求加强城市地下空间的精细化养护和管理，完成基础设施普查，掌握存在的隐患风险点并预防整改[12]。目前地下综合检测系统以探地雷达为核心，集成路上、路面多种探测手段，融合高精度BD/GPS、GIS信息技术，可实现城市道路塌陷病害检测、城市地下管网普查、城镇质量道路养护等多方面的系统监测[13⁃14]。由于探测数据种类繁多、数据量大，数据隶属各组织机构，本文通过数字地下空间信息检测管理平台的系统化数据管理、数据处理分析、GIS信息显示、预报预警等功能，实现地下探测数据的信息共享与智能化管理[14⁃15]。

1" 数字地下空间信息检测管理平台概述

数字地下空间信息检测管理平台遵循信息共享与互联互通原则，利用先进的互联网、物联网技术，建设技术先进、安全可靠、开放融合、标准规范、适用易用的信息管理平台，实现检测信息的收集、管理和应用服务，从而扩展完善实时监控、模拟仿真、事故预警等功能，逐步实现管理精细化、智能化和科学化。

数字地下空间信息检测管理平台通过改进软件功能、优化软件操作，形成一套适用于新型地下检测需求的系统软件，可满足用户地下空间探测的使用需求及开发可移植性需求。信息平台系统架构如图1所示。

平台模块主要功能如下：

1） 地理信息系统模块：地图服务支持基础瓦片（地图、影像）、DEM高程（地形）、倾斜摄影（2.5D）、通用模型（3D模型）及模型动画的初始化加载；支持地图上显示用户设置的标记点、定位等信息，用户可自主控制图层的显示和隐藏显示，可按不同图层、不同病害类型等进行统计图表展示分析。该模块通过websocket实时传输可实现轨迹的实时展示，同时支持轨迹的回放与重绘。

2） 数据管理模块：支持探测数据的远程传输及手动导入，用于修改、删除、查询、刷新、绘制工程轨迹、数据回放展示和数据对比分析，便于工程维护、工程轨迹修复和数据的反复观看，及前后不同时间探测数据的对比分析。

3） 病害管理模块：实现病害分类、病害信息展示、病害历史时钟和病害状态记录等功能。

4） 病害判级模块：对已知的各个病害评判风险等级，展示病害判级后的详细计算数据，根据病害等级去逐渐修复并排查病害。

5） 统计分析报表模块：将地下病害体成果统计、地下病害体隐患钻孔验证结果、地下病害风险评估、路面技术状况评定等多类数据通过报表和图表多种展示方式直观呈现，并支持按照规定的模板导出。

6） 大屏展示模块：可以根据用户的不同需求，设计大屏展示中的公司介绍、公司理念、中心图片、系统名称和logo等不同信息。

7） 系统管理模块：实现用户管理、角色管理、部门管理和日志管理，可为不同的用户自定义不同的角色，也可实现为不同的角色分配用户。其次，实现路由的动态加载，可通过前端界面进行可视化页面的增删改查，同时实现登录日志和操作日志的报表展示，可快速定位操作类型及模块。

2" 数字地下空间信息检测管理平台主要特点

2.1" 先进的通用平台框架

信息平台采用先进的微服务架构SAAS平台技术，它是云时代的一体化、标准化数据中心和一个开放共享的数字化生态系统，具备完整的工作流支撑，支持云部署、分布式数据库、海量数据存储和数据处理，平台适用于Windows、Linux、Android端，一次编码多端运行，同时采用跨域代理服务器进行分布式部署，提高开发速度，降低维护成本。平台软件架构如图2所示。

2.2" 安全可靠性

本文采用用户⁃角色⁃功能的三级权限模型，多层权限控制可以更好地保护数据和系统的安全性，权限管理界面见图3。角色设置可以更好地划分组织的职责和权限，形成清晰的组织结构；功能点分配可以实现更精细化的管理和协作，避免冲突，减少数据滥用、泄露的风险。

2.3" 地理信息管理服务

采用先进的BIM+GIS技术，将探测数据、地球物理勘探数据等参数与地理信息相结合，进行时间、空间等多维度可视化展示，能为道路探测的规划、管理、维护提供直观的数据可视化展示平台。本文的信息系统支持地图在线API，同时适配谷歌、高德等多种离线瓦片地图，系统界面如图4所示。当地图标绘数据量较大时，采用聚合方式，多级缓存，实现性能优化，满足大数据使用需求。

2.4" 动态路由配置

菜单动态管理界面如图5所示。通过可视化的人机交互接口对系统可显示的界面进行动态配置，简便易上手，能够实现敏捷响应需求， 快速变更迭代，以及事项零代码的快速开发；同时路由变更无需手工维护，且变更后不需要重新编译部署，功能集成更加灵活可靠。另外，用户可以根据需求动态控制页面的显示和隐藏，提高用户体验。

2.5" 灵活页面布局

用户可根据自己的需求动态修改主题颜色、字体、大小、边框等各种样式，实现在多个组件间动态切换，并保持他们的状态和数据，页面布局具有更高的灵活性和可定制性。页面布局界面示例如图6所示。

2.6" 数据开放融合

建立探测数据交换标准，实现无缝集成和数据访问，可以为规划部门、管理部门、研究部门提供有权限控制的数据访问，使系统成为一个融合多源数据并实现分析、研究和应用的综合平台。

3" 应用效果分析

3.1" 道路综合检测

信息检测管理平台在天津、郑州、青岛等多个城区进行应用，通过对探测数据的分析处理及可视化展示，对探测结果有了更直观的认识与更智能的预测预警。

针对城市地下浅层电磁空间精细化管理，开展城镇道路地下5 m内市政设施目标电磁特性研究和探地雷达道路塌陷检测数据自动解译技术研究，实现市政道路浅层地下空间普查、城市道路检测、道路塌陷灾害预警智慧化，完善城市基础信息数据库，赋能智慧城市建设。城市地下浅层空间信息检测页面如图7所示。

3.2" 城市管道数字化运维

近年来，各部门大力推进防汛减灾工作，城市内涝治理取得积极进展，但仍存在监测设施建设滞后、应用支撑能力不足、应急管理能力不强等问题，影响防汛工作的准确研判决策。基于城市防汛工作的重要性和相关部门的指示要求，结合防汛工作实际情况和需要，数字化地下信息检测平台运用大数据、物联网、云计算、5G、移动互联网等新一代信息技术，围绕城市防汛业务现状，在排水管网排查的基础上，建设排水专题数据库，建立完善智慧排水综合管理平台，满足日常管理、监测预警、灾情预判、指挥调度、应急抢险、行业监管等功能需要，实现日常管理和应急调度的有机结合，进一步提升防汛排水工作精细化管理水平。具体应用的相关页面如图8所示。

3.3" 野生动物保护

近年来，人们更加关注于野生动物保护，但生态信息化管理还处于起步阶段，野外自然保护区大多为无人区，缺乏电力供应、网络覆盖等，野生动物检测目前主要通过单站布设监控模式，该方式通过服务器读取相机数据，按照通用环保数据分类命名规则，人为干预完成数据的分类、磁盘存储、数据提取、数据鉴定等相关工作。由于数据规模大、统计分析涉及数据量多，亟需一个数据管理平台用于野外采集数据的导入、提取、鉴定、统计分析等。本文信息平台具体应用的相关页面如图9所示。

4" 结" 语

利用本文中数字地下空间信息检测管理平台可开展城市道路的定期普查，可实现城市道路塌陷病害检测，城市地下管网普查、城镇道路质量养护等方面的系统化检测，以及数据管理、预报预警、GIS信息显示等功能，初步实现了道路检测的智能化。后期将通过更多的示范应用，实现市政道路浅层地下空间普查、城市道路检测、道路塌陷灾害预警智慧化，完善城市基础信息数据库，赋能智慧城市建设。

注：本文通讯作者为王辛。

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作者简介：李姣姣（1990—），女，山东青岛人，硕士，工程师，研究方向为计算机应用。

刘" 毅（1984—），男，山东青岛人，硕士，高级工程师，研究方向为伪装识别。

张永利（1978—），女，山东青岛人，硕士，高级工程师，研究方向为电磁探测。

杨丽丽（1983—），女，山东青岛人，硕士，高级工程师，研究方向为计算机应用。

王" 辛（1981—），女，山东青岛人，硕士，高级工程师，研究方向为计算机科学与技术。