T/CSPSTC 102—2022《城市地下空间全要素信息平台建设指南》实施效果解读

摘 要：本文聚焦城市地下空间全要素信息的管理与利用标准化问题，针对当前城市地质全要素信息构建三维地质模型与信息平台标准的空白，提出了集成城市地下全要素信息，搭建对应软件管理和分析平台的解决方案。文章详细介绍了标准项目的背景、任务来源、主要技术内容，包括全要素集成与建库、平台功能、安全运维等方面的规定。同时，分析了该标准实施带来的经济、社会效益及产业带动效应，强调了该标准在促进城市地下空间科学合理开发利用、推动城市可持续发展和生态文明建设方面的重要作用。最后，展望了本标准推广实施后的广阔前景和产业带动效应。

关键词：城市地下空间，全要素，数据集成，三维地质建模

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

0 引 言

现阶段，开发利用城市地下空间、开辟城镇化发展新资源已成为各个城市改善城市生态环境、优化城市空间结构、提高城市韧性的有效途径。本标准从服务于地下空间探测、评价、建设和利用的角度入手，在现有地下空间信息化标准的基础上，探索更加科学合理的城市地下空间要素信息管理方法，集成城市地下空间全要素信息，研发构建对应的软件管理和分析平台[1]。可指导信息平台建设任务承担单位，在开展城市地下空间全要素信息集成与建库、三维地质模型构建、地下空间资源评价与平台系统功能开发时更加准确、高效完成系统设计、技术选型、质量检查及系统验收等工作，对城市地下空间科学合理开发利用提供辅助决策和信息支撑具有重大的应用价值[2]。

1 项目背景

我国城市地下空间开发利用，随着工业化进程与城镇化发展的推进，步入了迅速增长的阶段。为响应十九大提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的新型城镇化发展要求，2017 年中国地质调查局提出了以“空间、资源、环境、灾害”等多要素为调查内容，以服务规划、建设、运行、管理全过程的新型城市“多要素”调查理念[3]。地下空间全要素探测也逐渐成为一种趋势，主要是获取包括既有地下空间设施、地质构造、岩土体性质、地下水、地热、地质材料等地下空间资源的基本信息以及潜力因素信息。

目前，上海、北京、广州、天津、南京、合肥等多个城市已开展实施多要素城市地质调查工作，通过地下空间资源调查与监测，构建“透明城市”，建立不同空间尺度三维地质模型，为城区工程地质条件评价、地面建筑选址和地基稳定性评价、地下空间利用和地下工程建设、地面沉降与塌陷等地质灾害预测预警、地下水污染源追踪与后备水源评价等提供了易于实现各种空间分析和空间数据挖掘的模型基础[4-5]。

数字化标准规范是信息化管理的基础支撑。众所周知，城市地下空间信息化与三维地质模型构建所需的地质数据主要有地层数据、地质构造数据、水文地质数据、地震地质数据、环境地质数据和地质资源数据，是地质数据的子集[6]。在地质数据标准化的进程中，1997年美国联邦地理数据委员会（FGDC）率先颁布了地质地图制图规范，旨在统一地质数据库的基础数据与图像展示方式。随后，FGDC于2001年推出了地质数据模型，明确了地质地图信息的存储格式，并增强了数据的扩展能力。2003年，国际地质科学协会（IUGS）地学信息管理与应用委员会（CGI）与国际地质信息联盟共同创立了GeoSciML开发工作组，该工作组涵盖了多种地质数据类型，如地质单元、构造、稀土材料、钻孔信息等，并已被纳入开放地理空间联盟（OGC）的核心标准体系。此外，中国地质调查局自2011年起，着手研究三维地质模型的数据交换与共享技术，并于2015年正式发布《三维地质模型交换格式Geo3DML》标准。这些国际与国内的努力不仅显著提升了三维地质模型的技术水平，还有力促进了地质数据管理与应用的标准化进程。

截至目前，我国在城市地下空间与地质数据管理领域已建立了一系列相关标准[7]。其中包括《地质矿产术语分类代码》（GB/ T 9649—2009）系列标准，该标准由35个部分组成，涵盖了宇宙地质学、水文地质学、工程地质学、环境地质等多个领域，为数据库标准体系和数据字典的确立提供了依据；《城市地下空间设施分类与代码》（GB/ T28590—2012）明确了城市地下空间设施的分类原则、编码方法及分类代码；《城市地质调查数据内容与数据库结构》（DZ/ T 0352—2020）规定了城市地质调查数据的数据库内容、要素划分、编码规则以及属性数据表的结构；在三维地质模型方面，《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》（DD 2 015- 0 6）规定了数据交换的组织层次结构，以及模型中空间几何数据、属性描述数据、三维可视化数据的存储格式；《三维地质模型元数据》（DD2019-12）规定了描述三维地质模型信息所需元数据的内容和结构。全国首部针对城市地下空间数据的技术标准——《城市地下空间数据规范》（DB 3401/ T 230-2021）也已出台，该规范详细规定了城市地下空间数据的基本规定、数据分类与分层、数据编码、数据属性表结构、三维模型以及数据质量的要求。这些标准的制定与实施，有力推动了我国城市地下空间与地质数据管理的规范化进程。

综上，国际、国内对城市地下空间及相关的地质数据已经建立了相对成熟数据集成、建库、共享交换等标准规范，煤炭、采矿等行业也建立了地质信息平台[8-9]，但如何利用城市地质全要素信息构建三维地质模型的数据平台尚处于空白状态。现有三维建模软件的处理过程人工干预多、智能化程度低，难以支撑城市透明化、全资源评价和提供全方位信息服务；缺乏对城市地下空间调查开发利用的全要素集成数据库及其管理工具、基于地下三维模型的全资源评价系统或功能，难以支撑地下空间开发利用。

2 任务来源

标准依托国家重点研发计划项目课题“城市地下全要素信息集成与智能建模技术”（2019YFC0605102）。具体计划为 2019年10月至2022年09月期间完成国家重点研发计划。团体标准由中国科技产业化促进会批准立项，标准编制起止时间为 2021年8月至2022年12月。

项目承担单位中铁第四勘察设计院集团有限公司、中国地质大学（武汉）、中国地质调查局南京地质调查中心等，针对复杂地质条件建模需大量人工干预、可靠性低、信息约束能力不足等问题，结合城市地下全要素信息集成服务需求，建立全要素信息多尺度语义表达模型和组织框架，研发城市地下全要素耦合的高可用智能建模技术，实现城市地下透明化表达；针对常用的二维分层法资源评价内容不全面、结果不精细等问题，建立城市地下三维全资源整体评价指标体系与方法，研发一体化、松耦合、可共享的城市地下全要素信息集成智能建模与地下空间资源评价平台，开展城市地质大数据平台数据库构建、平台应用开发、三维地质模型建设等工作。

根据中铁第四勘察设计院集团有限公司等单位提出标准立项申请，中国科技产业化促进会经组织相关专家立项评估后，纳入2022年第三批团体标准立项计划（计划编号：T/CSPSTC-JH202214），并于2022年12月22日完成发布，2023年3月1日正式实施。

3 标准主要技术内容

3.1 标准技术框架

标准依托国家重点研发计划项目课题“ 城市地下全要素信息集成与智能建模技术”（2019YFC0605102）研究，在收集城市地理信息系统、城市地质调查数据库结构、三维地质模型元数据等相关技术标准和规程的基础上，结合课题全要素建库与集成、建模与可视化、全资源评价技术方法开发成果构建了城市地下空间全要素地质信息平台。在该平台建设经验基础上，开展本标准的编制工作，旨在推动城市地下全要素信息管理与利用标准化，为城市地下空间规划、开发和运维提供技术支撑[10]。采用的技术框架如图1所示。

标准规定了城市地下全要素信息集成与平台建设的基本规定和数据库建设、平台功能、安全运维的要求，适用于城市地下空间全要素地质信息平台的设计、建设、应用和运行维护。

3.2 主要技术内容

3.2.1 全要素集成与建库的主要规定

本节对城市地下空间全要素信息平台的信息集成与建库提出了一般性规定。明确了全要素信息的内容范围，包括地质、水文、规划、设施、环境等多维度数据。规定了采用语义表达模型对不同来源、格式和类型的信息进行统一描述和关联，形成结构化、标准化的数据体系。对信息组织方式进行了规范，需按照一定的分类标准和逻辑关系进行分门别类、有序存储。要求合理设计数据库结构，选用关系型或非关系型数据库进行存储管理。同时，对数据入库流程、质量控制、安全保护等方面提出了明确要求，保障数据的完整性、准确性和安全性。

3.2.2 平台功能的主要规定

本节内容详细规定了关于城市地下空间全要素信息平台的各类功能模块的普遍性要求。这个平台需要具备数据入库与管理功能，同时支持多源异构数据的接入、清洗、转换和存储。这意味着它必须能够进行三维模型构建，全面利用地质条件、管线信息以及建筑物数据，生成真实且精细的地下空间三维场景。此外，还需提供地下空间资源评价功能，对开发利用条件进行综合分析和评判。同时，要求该平台具备可视化分析能力，提供二三维一体化的数据展示工具和分析工具。

3.2.3 安全运维的主要规定

本节内容详细规定了关于城市地下空间全要素信息平台在性能方面、安全方面以及更新升级方面的具体要求。平台需要具备快速而且高效的检索能力，以及能够支持高并发访问的强大能力，以确保在处理大数据量情况下，系统依然保持响应速度快和稳定性好的特点。同时，平台必须严格遵循国家的信息安全等级保护制度，采取身份认证措施、访问控制机制以及数据加密技术等多种手段，以防范各种类型的信息安全风险。另外，还要求制定详细而全面的运维管理制度，明确规定运维主体责任、日常维护工作及故障处置流程等具体内容，从而保障系统运行得安全且平稳。

3.2.4 资料性附录

标准的资料性附录给出全要素分类方法、城市三维地质模型建模尺度（如表 1所示）、地下空间资源评价指标及分级建议三个部分，以方便本标准使用者开展相关技术活动。

4 标准的实施效益

4.1 经济、社会效益

基于本标准开展全面深入的城市地下全空间三维综合评价，可以显著地增强和提升城市地下空间开发与合理利用能力。可为扩展和更好地管理深层次资源空间提供了可靠且有力的技术支撑，进一步提升城市地下空间未来发展的可持续性与科学性。有助于城市地下空间开发置换地表土地、引导产业转型，拉动城市地下空间多层次、多结构发展，为城市 GDP 带来新的增长点。研究成果有助于促进城市空间立体化发展，节约国家有限的土地资源，减小或避免对脆弱生态环境造成直接或间接的影响，将发挥可持续发展的生态效益。

4.2 产业带动与示范验证

重庆歇台子站和杭州三江汇等典型区域，通过构建城市地下空间的全要素地质信息平台并进行示范应用，实现了集成众多地质、水文、规划、管线等多源数据的标准化管理和综合分析。该平台形成了三维可视化的地下空间数字化场景，并基于此开展了一系列如环境评价、安全评估和开发利用潜力分区等工作，为相关领域的规划、设计以及施工提供了翔实而科学的数据支撑。在具体应用过程中，该平台显著提升了城市地铁选线、车站规划以及管线铺设等工程项目的精细化水平，优化了地下空间开发的位置选择与功能布局，从而破解了地上地下空间融合利用上的瓶颈约束。

5 结 语

本标准的制定对于推动城市地下空间全要素信息管理与利用具有重要指导意义。填补了当前在城市地质全要素信息构建三维地质模型数据标准方面的空白，通过集成城市地下全要素信息，搭建起对应的软件管理和分析平台。标准的应用将带来显著的经济、社会效益和产业带动效应，为城市GDP带来新的增长点，在城市规划、建设和管理领域引发一系列的创新和变革，推动相关产业的升级和发展。

随着本标准的推广和实施，城市地下空间将得到更加科学、合理和高效地开发以及利用，还将极大地促进整个城市的经济与社会的发展，提升居民的生活质量。

参考文献

[1]刘堃，娄书荣，葛江涛.城市重点地区地下空间信息精细化三维集成技术研究[J].城市勘测，2020，（5）：85-89.

[2]程光华，苏晶文，杨洋，等. 新时代地质工作战略思考[J].地质通报， 2018，37（7）： 1177-85.

[3]董英，张茂省，李宁，等.城市地下空间开发利用的地质安全评价内容与方法[J].水文地质工程地质，2020，47（5）：161-168.

[4]程光华，王睿，赵牧华，等 国内城市地下空间开发利用现状与发展趋势[J].地学前缘，2019，26（3）：39-47.

[5]孙红林，李炜，张占荣，等. 基于孔内多属性测试的地下岩土体工程地质信息评价研究 [J].安全与环境工程， 2023，30 （4）： 62-69+77.

[6]曹晖，杨汉元，叶见玲，等.国内外城市地质调查现状及对长沙市相关工作的启示[J].国土资源导刊，2019，16（4）：92-96

[7]城市地下空间地质全要素三维建模数据标准：T/JSUSS01-2023[S].

[8]刘东亮. 煤田地质勘查管理信息化平台建设研究[J].现代商贸工业， 2022， 43 （17）： 239-241.

[9]冯涛，舒畅，郑洪，等. 基于J2EE架构的岩土试验数据管理平台的设计与应用 [J]. 工程地球物理学报， 2024， 21 （3）：363-371.

[10]城市地下空间全要素信息平台建设指南：T/C S P S T C102-2022[S].

作者简介

卢成绪，通信作者，硕士，标准化工程师，研究方向为科技创新和产业成果转化为技术标准、科技成果产业化。

张占荣，博士，教授级高级工程师，研究方向为城市地下空间勘察。

花卫华， 博士，副教授，博士生导师，研究方向为三维地质建模、地质大数据。

林成远，博士，工程师，研究方向为城市地下空间勘察。

（责任编辑：张佩玉）

基金项目：本文受国家重点研发计划项目课题“城市地下全要素信息集成与智能建模技术”（项目编号：2019YFC0605102）、中国铁建股份有限公司科技研发课题“钻探一体化智能识别、感知及动态施工关键技术研究”（项目编号：2022-B20）资助。