浅谈城市地下空间大数据平台构建与应用研究背景.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 02 日 作者简介：邵先奎（1984），男，汉族，山东沂水人。-99-浅谈城市地下空间大数据平台构建与应用研究背景 邵先奎1 马 骏1 刘甲军2 1.山东正元地球物理信息技术有限公司，山东 济南 250001 2.广州都市圈网络科技有限公司，山东 济南 250001 摘要：摘要：近年来，随着城市化进程的加速和城市空间的不断拓展，城市地下空间的开发利用越来越受到关注。地下空间作为城市的重要资源，对于城市的可持续发展和生态环境的改善具有重要意义。本文详细论述了当前城市地下空间开发利用与管理现状，提出城市地下空间大数据平台的建设框架、思路和建设内容，为地下空间大数据平台构建提供参考。关键词：关键词：地下空间；时空大数据；智能感知；智慧管网；地下空间资源共享 中图分类号：中图分类号：TP311 0 引言 依托时空大数据云平台，在智能感知、自动解译、无线通信等新一代信息技术的支撑下，扩展人防工程、地下交通设施、市政管线、商服、仓储、停车场、地下综合体、城市地质环境等地下空间数据资源，开展地下空间大数据平台专题示范应用，实现地下空间全面物联、智能感知、实时数据接入、智慧管理和分析，建立全面立体的城市地下空间管理新模式3。1 地下空间发展现状 城市地下空间开发利用类型呈现多样化、深度化和复杂化的发展趋势4。类型上，逐渐从人防工程拓展到交通、市政管线、商服、仓储、停车场、地下综合体等多种类型；开发深度上，由浅层开发延伸至深层开发；具体项目上，由小规模单一功能的地下工程发展为集商业、娱乐、休闲、交通、停车等功能于一体的地下城市空间。随着地下空间开发利用的加快，也逐渐暴露出问题：（1）我国城市地下空间开发的历史可以追溯到上世纪50年代，但大规模的开发利用主要是在近十年内。由于缺乏长期规划，地下空间开发存在诸多系统性问题。比如，由于缺乏统一的规划，各个区域的地下空间开发往往各自为政，导致地下空间的利用效率不高，且存在安全隐患。此外，由于地下空间的隐蔽性和不确定性，开发过程中往往难以准确预测和防范地质环境的影响，例如地层沉降、渗漏等问题，这也给地下空间的开发带来了安全隐患。（2）尽管地下空间的开发利用日益受到重视，但大部分城市对地下空间及地质环境的基本现状掌握不足。这导致在开发过程中，遇到预料之外的地质问题，如地层变形、渗漏等，不仅影响开发进度，对周围环境和地下水资源产生不良影响。由于对地下空间的特性了解不足，往往导致在应对地质环境问题时措施不当，或者无法采取有效的防护措施，这都会对地下空间的开发利用产生不利影响。（3）与地上空间相比，地下空间的开发利用管理体制建设相对滞后。目前，我国在这方面的法律法规尚未完善，管理机构设置也不尽合理。这导致在地下空间的开发利用过程中，往往出现权责不明、多头管理等现象，使得开发活动难以有序进行。同时，由于缺乏有效的管理机制和手段，对地下空间的合理利用和保护也难以实施。比如，对地下商业设施和地下交通设施等不同使用功能的区域缺乏有效的隔离和统一管理，会产生互相干扰、影响运营安全等问题。2 大数据平台建设目标 在时空大数据云平台的框架下，构建地下空间大数据平台。开展地下空间数据资源的全面普查，这包括但不限于地质信息、地下管线、地下设施等各类数据。通过对这些数据的精确采集、整理和分析，更好地理解和利用城市地下空间。在此基础之上，进一步开发智慧地下空间专题应用系统。这个系统将利用大数据平台提供的数据，通过数据挖掘、机器学习和人工智能等技术，为城市规划和决策提供强有力的支持。中国科技期刊数据库 工业 A-100-同时，这个系统也能为智慧城市时空基础设施的全面应用提供宝贵的经验。在推进城市地下空间开发利用的过程中，坚持科学和合理的发展原则。这不仅能提高城市空间资源的利用效率，更能充分发挥城市地下空间的综合效益。通过这样的方式，实现城市地下空间的可持续利用，从而为城市的繁荣和发展做出贡献。3 大数据平台总体架构 以“统一标准规范、统一工作总线、统一数据中心、统一共享平台、统一地理信息服务、统一物联标准”为支撑，围绕地下空间资源的管理、应用，整合共享地下空间各类信息资源数据，集成接入已建成的各类信息系统，建立覆盖全域的地下空间资源共享服务平台及大数据共享中心，用信息化手段有效管控地下空间资源，实现信息技术与业务管理有机融合。地下空间大数据平台总体架构见图 1。图 1 地下空间平台总体架构 4 地下空间大数据平台建设内容 4.1 完善地下空间利用管理制度、标准、规范体系 推进城市地下空间开发利用规划编制，并做好与土地利用总体规划衔接。健全地下空间管理的各项制度和法律法规，完善地下空间数据采集与建库标准、物联设备协议标准、系统建设标准、数据更新规范、管理规范、运营规范等，使管理水平能够适应经济社会发展需要9。4.2 构建城市地下空间大数据共享中心 4.2.1 地下空间普查成果数据 目前，各市、区、县等基本完成了城市地下管线的普查工作，在此基础上，进一步推进城市地下空间现状普查，对已有和在建地下空间资源（地下管线、综合管廊、人防工程、轨道交通、地下停车场、仓储设施、商业设施、娱乐等）进行分类和信息收集，排查地下空间隐患(供水、燃气、排水等管线隐患，道路塌陷，消防隐患，交通事故等高发区，人流密集区等)。4.2.2 城市地质环境调查成果数据 城市地质工作是城市规划建设不可或缺的基础性环节。随着大规模城市建设的不断推进，资源的大规模开发和消耗，废弃物的堆放，以及污染物的大量排放，都引发了一系列严重的地质问题和地质灾害。具体来说，大规模的城市建设活动，如道路建设、房屋建筑等，会对地质环境产生深远影响。这不仅会改变地质结构，还可能引发地质灾害，如山体滑坡、地面塌陷等。此外，大规模的资源开发，如矿产开采、地下水抽取等，也可能引发地质问题和灾害。废弃物的堆放也是引发地质问题和灾害的重要因素。大量的生活垃圾和工业废弃物如果未得到妥善处理和合理堆放，可能会对地质环境产生污染，并可能引发诸如土地污染、地下水污染等环境问题。4.2.3 智能感知数据 智能感知数据是指各种公共设施及各类专业传感器感知的具有时间标识的即时数据，包括依托专业传感器感知的可共享的行业专题实时数据以及其元数据。其中，包括实时位置数据、管网实时监控数据、视频监控、消防监控、烟感、温湿度、红外、有毒气体监测、水质与水文监测、环境监测、停车数据、出入口监测数据等。4.2.4 地下空间规划数据 反映地下空间发展规划的数据，是指与城市地下空间发展相关的各项规划数据。这些数据涵盖了城市地下空间的全面规划和专题规划，旨在促进地下空间的合理利用和可持续发展。4.3 构建地下空间资源共享服务平台 为了推进城市地下空间资源信息共享平台的建设，我们需要结合时空大数据云平台和智慧城市建设的理念，对现有的地下空间资源信息进行整合和分析。通过融合地下管线普查成果、地下空间普查成果、城市地质调查成果和基础地理信息、DEM、影像、规划、建设以及相应的管理数据、实时感知监控监测数据等，中国科技期刊数据库 工业 A-101-建立一个全面、准确、实时的地下空间资源信息共享平台。通过平台建设，提供地上和地下一体化的时空数据资源，更好地了解和掌握城市地下空间资源的分布和使用情况。同时，利用这些数据资源进行城市规划、建设和管理，提高城市治理的效率和水平。4.4 建设地下管网智慧化 近年来，随着城市化进程的加速和城市基础设施建设的不断推进，城市地下管网的建设和管理也逐渐成为了人们关注的焦点。为了更好地管理和维护城市地下管网，建设地下管网智慧化成为了当前的重要任务。目前，我国大部分城市都已经开始建设地下管网地理信息系统，该系统可以通过地理信息系统的技术和方法，对地下管网进行全面的管理和监控。在此基础上，建设城市地下管网安全运行监测系统也成为了当务之急。该系统可以通过对供水、排水、燃气、热力、通信等重要管线以及城市核心功能区、人员密集区、重大基础设施等重点区域、重点部位进行监测，及时发现和解决潜在的安全隐患，确保地下管网的安全运行。4.5 建设地质信息化管理平台 IT 技术及其应用确实在推动地质调查的现代化进程中发挥着关键作用。通过利用 IT 技术，建立一套城市地质信息化体系，以三维城市地质结构模型、地质安全监测预警网络和城市地质环境信息共享平台为核心，加快城市地质信息化建设。这个城市地质信息化体系提供系统全面的城市地质信息，包括但不限于地质结构、地质安全状况、地质环境变化等。这些信息对于政府部门来说是决策的重要依据，对于科研院所来说是进行深入研究的基础资料，对于社会大众来说则有助于增强他们对城市地质环境的了解和认识。4.6 建设地下空间的安全运行监管平台 综合利用 RFID（射频识别）、大数据、BIM 等技术，依托现代通信手段，新建或整合已有视频监控、消防、防汛、有毒气体等信息系统和设备，建设覆盖各类地下管线、综合管廊、人防工程、轨道交通、地下停车场、仓储设施、商业设施、娱乐等重要或高危设施的前端感知系统，实现相关安全运行信息的在线监控监测、异常报警等。4.7 推进 BIM 在地下空间管理中的应用 为了更好地管理和利用地下空间，需要积极推进BIM（建筑信息模型）技术在地下空间管理中的应用。这包括将现有的重点工程地下空间的二维档案和数据转化为 BIM 档案，以及在新建工程中逐步增加 BIM 应用的要求。通过这种方式，更好地利用 BIM 数据价值，实现 GIS（地理信息系统）与 BIM 的有效集成。将地下空间的建筑、设备及管线的 BIM 运营维护模型与楼宇设备自动控制系统相结合，通过运营维护管理平台实现设备运行和排放的实时监测、分析和控制。提高地下空间的使用效率，确保设备的安全、稳定运行，降低运营成本，为城市的发展提供更好的支持。5 应用实例 长汀智能运营中心是由正元地理信息集团和长汀县人民政府按照 PPP 模式，央企与地方共同建设。项目于 2018 年开始建设，2020 年 11 月竣工投入运营，是采用地理信息、大数据、物联网、云计算、人工智能等在内的新一代信息技术，实现城市精细化、智慧化管理的一个实例。该中心在新型智慧城市建设理念指导下，绘制地上地下全景“一张图”，建设城市政务“一张网”，打造云计算、调度指挥、展示“三中心”，搭建各类智慧应用统一支撑“一平台”，建立了运维标准和安全标准“两体系”。6 结语 城市地下空间在城市发展中的地位和作用日益提高，合理的开发利用、管理地下空间对于解决诸多城市病具有重要意义。建立地下空间大数据平台，将地下空间数据统一纳入时空大数据云平台，向城市管理者提供基础数据，指导城市地下空间开发利用、日常监管；利用计算机、地理信息、物联网技术全面掌握地下空间实时运行状态信息，建立城市地下空间安全立体监控体系，对于城市应急处置、应急减灾具有重要意义。参考文献 1王新月.浅谈地下空间的开发利用J.工程技术(全文版),2016,2(10):10-11.2徐如泉.关于我国城市地下空间的整体开发与利用研究D.南京:南京大学,2014.中国科技期刊数据库 工业 A-102-3徐静,谭章禄.基于智慧城市的地下空间安全管理研究J.地下空间与工程学报,2016,12(001):1-5.4魏吉祥.加强地下空间运维管理J.北京观察,2019,339(01):44-45.5贾宏斌.论我国地下空间利用权制度的构建D.吉林:吉林大学,2016.6郑怀德.我国城市地下空间开发利用管理体制改革探讨J.规划师,2012,28(003):69-73.7李乃强,刘婵娟.浅谈智慧城市时空大数据与云平台的建设内容和技术J.地理信息与人工智能论坛暨江苏省测绘地理信息学会,2017(5):23.8郑联盟.试论加强城市地下空间的规划管理J.民防苑,2006(1):135-136.9王超,孙晓洪,李伟,等.基于顶层设计的地下管线信息管理新模式J.地下空间与工程学报,2010(06):18-24.10朱兆丽.新时期大城市地下空间规划与开发研究以常州市为例J.城市规划学刊,2016(5):112-118.11李学军.地下管网安全的大数据建设J.现代职业安全,2017(12):78-79.