武漢市城市地下空間信息系統(tǒng)開發(fā)利用研究

吳巧云 徐佩珊

摘 要：針對武漢市目前的城市進步需求，城市地下空間信息系統(tǒng)的建立建設逐漸提上日程，在此前提下應武漢市建委需求提出一套適合武漢市城市地下空間的信息系統(tǒng)構(gòu)架，通過文獻研究，實例引證歸納總結(jié)出一套適合武漢市的地下空間系統(tǒng)。大量的論文學習國內(nèi)外大小城市的先導經(jīng)驗后，再結(jié)合武漢市實地調(diào)研，將理論和實際結(jié)合，分四個部分詳細介紹了武漢市的情況以及地下空間信息系統(tǒng)的建立方法。

關鍵詞：信息系統(tǒng)建設;地下空間開發(fā)利用;管理部門工作建議

0 引言

要建設未來的可持續(xù)發(fā)展的同時又有韌性且生態(tài)安全的綠色城市，城市地下空間的開發(fā)利用是其中的關鍵部分。目前，ACUUS（國際地下空間聯(lián)合研究中心）是地下空間利用領域的帶頭組織，也是唯一和聯(lián)合國有著正式合約的國際組織。城市地下空間建設不僅僅是地鐵地下停車場等耳熟能詳?shù)牟糠郑?006年日本斥資180億人民幣建成地下蓄水庫，包含地下管道、儲水坑及人造地下水庫，總蓄水量達到67萬立方米，解決城市排水問題。國內(nèi)有例如香港赤柱污水處理廠、港島西廢物轉(zhuǎn)運站、上海靜安寺地下變電站、黃浦區(qū)生活垃圾中轉(zhuǎn)站等多元化的地下空間利用案例。城市地下空間扮演的角色不僅僅是緩解城市的交通壓力，還能提高城市地塊的步行連通性，增強商業(yè)發(fā)展;增強城市綜合抗災能力，提高城市韌性;加強城市生態(tài)環(huán)境建設，實現(xiàn)城市更好的綠色發(fā)展理念。

隨著地下空間的系統(tǒng)化、多元化、綜合化、復合化、前沿化發(fā)展趨勢，如今還有很多地下空間資料包括城市規(guī)劃和應急預案等資料還是紙質(zhì)，這也使得不管是數(shù)據(jù)查閱還是信息交流都面臨著嚴重的滯后性和大量時間和人力物力資源的浪費。在這樣的時代背景和需求下，地下空間信息管理系統(tǒng)的建立就顯得迫在眉睫。

伴隨著科技的發(fā)展，地下空間信息系統(tǒng)的建立也已經(jīng)有了技術的支持，目前國內(nèi)的地下空間信息系統(tǒng)在施工等方面[1]有了一定的應用，技術方面的應用例如西南交通大學1990年開發(fā)的 “隧道工程計算機信息化設計、施工管理系統(tǒng)”曾在實際工程中就在南昆鐵路和319國道鐵山坪公路隧道中實現(xiàn)了應用并且達到了預期的效用[2]。地下空間信息數(shù)據(jù)包括地下空間維修、防災減災應急預案等重要依據(jù)，由這些數(shù)據(jù)在將來查閱的數(shù)據(jù)信息的平臺，集合成地下空間信息管理系統(tǒng)。

1 武漢市地下空間發(fā)展

自2006年之后，武漢市的地下空間利用情況進入綜合發(fā)展時期，大量新型功能開始出現(xiàn)，如：地下商業(yè)，地鐵，地下車行道路等。武漢的地下空間現(xiàn)狀主要有四個特征：

其一是地下空間項目數(shù)量多，類型廣，分布較為集中深度較淺。地下空間項目5 000余項，包括軌道，車行道路，人行道路，停車，商業(yè)，人防，市政管線，管廊及場站設施等多種類型。80%項目分布于主城區(qū)范圍，主要分布于地下一二層（地下十米內(nèi)），三層及以上開發(fā)項目較少，武漢長江隧道大開發(fā)深度最大，達地下57米。

其二是軌道，管線，停車，人防四類設施利用最廣。軌道交通建成通車7條線，線路總長度237 km，居全國第七。其中地下線路5條，總長度146公里，在建線路包括2號線東延線等8條線路，總長度約229公里。武漢市中心城區(qū)范圍地下管線總長度已達2.9萬公里，包括給排水、電力、熱力、通信、燃氣等，直埋式建設為主且自成體系。地下停車與人防工程均以市場配建為主，與地上有較強對應關系，主城區(qū)分布最密集，向外圍密度降低。人防工程總規(guī)模981萬平方米，人均0.93平方米，低于國家標準。

其三是地下道路、綜合管廊、變電及垃圾轉(zhuǎn)運較少但已有基礎。

其四是結(jié)合軌道站點及地面商圈，建設了一批活有力的地下商業(yè)項目。地下公共服務設施處50處，主要分布于各大商圈地下，地下空間總規(guī)模約351萬平方米，其中公共服務空間功能約88.4萬平方米，占比25%，平均每個公共服務聚集區(qū)規(guī)模1.8萬平方米。

總體上武漢屬于全國地下空間開發(fā)新晉一類地區(qū)，僅次于北京、天津以及廣東、江蘇、浙江等一類地區(qū)。武漢地鐵及綜合管廊整體滯后于北京、上海、廣州、深圳、南京，于成都處于相近水平，發(fā)展圖如圖1所示。

導致武漢市地下空間開發(fā)利用的一個很重要因素是地下設施之間錯綜復雜，而統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠，綜合化利用不高。首先是管線共線化比率低，反復開挖現(xiàn)象明顯;其次是地下設施路由分配不明確，空間上存在沖突，例如地下軌道站點埋深過淺，80%都在5米以內(nèi)，影響未來市政干管及綜合管廊建設;最后是地下設施之間的聯(lián)通不足，綜合效益不明顯。地下公共服務設施與軌道站點之間連接較差，僅為40%，相比日本、香港還有較大提升空間。

2 信息化集成系統(tǒng)的必要性

城市地下空間這一重要資源的開發(fā)和利用已經(jīng)越來越受到國內(nèi)外各方重視。自1843年英國倫敦地鐵的建設開始，“城市地下空間開發(fā)利用”逐步進入各發(fā)達國家視野并受到重視。特別是二十世紀之后，德法美加等各歐美發(fā)達國家就逐步建設并完善了各自的地下空間開發(fā)利用管理系統(tǒng)。城市地下空間資源開發(fā)利用已逐漸成為城市建設發(fā)展達到一定程度時必須經(jīng)歷的一個階段[3]，并且隨著開發(fā)強度的持續(xù)提高，城市科學管理過程中現(xiàn)有的地下空間資源[4]信息則越來越受到人們的重視，各類地下空間信息數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃建設管理等方面的應用水平不斷提高，其管理意義和作用[5，6]日益明顯。

從地下空間信息系統(tǒng)的整體發(fā)展歷程看，最初的作用只是對檔案進行收集管理儲存，進入21世紀以來，隨著計算機技術和地理信息技術的逐步發(fā)展，以地質(zhì)情況和地下管線管理、各級行政部門分配的信息管理系統(tǒng)，正在各大城市不同程度上完成了實踐，雖然都有不錯的成效但是這些都只是單一專業(yè)信息的管理應用。

國內(nèi)外城市現(xiàn)如今的開發(fā)情況中顯示，地下空間的發(fā)展階段開發(fā)的類型由單一到綜合從啟動到成熟是一個完整的發(fā)展體系，我們可以以此分為初步啟動、發(fā)展推進、快速提升和成熟完善四個階段，每個階段有不同的發(fā)展特點。

信息系統(tǒng)集成的最終實現(xiàn)具體體現(xiàn)在城市規(guī)劃建設、應急處置和防災減災這幾個方面提供全面的地下空間信息服務。把信息化作為一個手段進而形成信息集成系統(tǒng)，主要的方法是將各部門各種類型的信息分類后集成到一個綜合的管理系統(tǒng)內(nèi)，用這種綜合的信息集成系統(tǒng)來解決，以往專項信息系統(tǒng)所一直存在的服務對象范圍狹窄并且缺乏系統(tǒng)性的問題。通過閱讀學習國內(nèi)外各大城市，目前已經(jīng)建立的地下空間信息集成管理保障體系和相關機制建設，提出適合武漢的信息系統(tǒng)。

本文采用四種研究方法，包括文獻研究法，實例引證法，歸納總結(jié)法和實地調(diào)研法分析武漢市地下空間管理存在的問題，提出解決方法，同時通過深入研究建立適合武漢市的地下空間信息系統(tǒng)集成管理的框架體系。

3 武漢地下信息集成系統(tǒng)

3.1 地下空間信息分類

通過大量的閱讀學習，可以知道各大城市的信息系統(tǒng)的重點主要在三個方面：地質(zhì)勘探;工程規(guī)劃管理;服務工程建設。例如天津的信息系統(tǒng)分了五個類別，朱建明[7，8]等建立了一個方便不同類別的用戶的地下空間管理系統(tǒng)，其中就將地下空間分為兩類，一類是宏觀也是基本的大眾化屬性，方便非專業(yè)人士使用;另一類就是專業(yè)信息，給施工和管理人員使用。結(jié)合武漢市目前的實際情況，武漢市地下空間信息集成可以嘗試分成四個部分：地下管線信息;地下建（構(gòu)）筑物信息;地質(zhì)信息;城鄉(xiāng)規(guī)劃信息。這樣的分類方法參考了天津的規(guī)劃方案從中又側(cè)重了武漢發(fā)展目前重視的部分。

3.2 地下管線數(shù)據(jù)分類

地下管線的用途各大城市基本上大同小異，只是細節(jié)的分類的方式有著細微的不同之處，比如是否把再生水從系統(tǒng)中獨立分類，朱瑞順、英自昱[6]等將雨水與污水同給水進行了并列分類。綜合了各方的前驅(qū)計劃和實施情況，這里將武漢市的地下管線數(shù)據(jù)庫分為了給排水管線、再生水管線、燃氣管線、電力管線、熱力管線、電信管線、危險品管線、綜合管廊這八個類別。這樣的管理辦法更加具備科學性、實用性。

3.3 地下建（構(gòu)）筑物信息

地下建（構(gòu)）筑物信息方面，為了更貼近現(xiàn)實需要和精細化管理需求，將分管部類分為了七個部分，分別是地下公共設施（地下商場及娛樂場所等）、市政設施、地下軌道交通設施（地下鐵路、隧道、停車場等）、地下人防設施、地下井設施、地下綜合體、工業(yè)與倉儲。

4 武漢地下空間信息集成管理保障體系

當?shù)叵驴臻g信息管理系統(tǒng)在各方面從起步走向成熟階段的時候，信息管理保障體系的重要性就一步步凸顯出來了。政府各職能部門之間以及部門間行業(yè)間的分工和協(xié)調(diào)工作，一直是信息系統(tǒng)建立上的一個難題。國內(nèi)外目前提出的城市地下空間信息系統(tǒng)建設情況中展示，很多地方的處理方法是政府主導組織成立一個專職機構(gòu)或者一個牽頭的職能部門，與此同時設置配套的法律規(guī)范，設置好主管部門和法律法規(guī)之后配備專業(yè)的技術人員來一步步實現(xiàn)信息系統(tǒng)的成熟發(fā)展和運行服務。下文從四個方面提出符合武漢市實際情況和需求的地下空間信息集成系統(tǒng)保障體系。

4.1 機構(gòu)人員保障

人員配置問題上例如在地下管線信息管理機構(gòu)建設方面，有的城市設置了地下管線管理辦公室，由辦公室為核心具體負責管線管理和信息的統(tǒng)一。有這樣的機構(gòu)誕生主要是因為，隨著城市的信息管理逐步成熟，精細化和專業(yè)性要求也是不斷增加。但是這樣的專項機構(gòu)管理也會帶來管理種類單一之類的問題。武漢市目前的地下空間綜合管理機構(gòu)是2013年開始執(zhí)行的“政府各職能部門分別根據(jù)職能范圍管理”。從這幾年的信息管理實踐情況來看，各職能部門分別管理所帶來的各部門協(xié)調(diào)合作還是有不少問題。為了能更好地協(xié)調(diào)各部門，在管理機構(gòu)涉及的信息管理與規(guī)劃建設管理職能統(tǒng)合方面做適當?shù)膬?yōu)化調(diào)整，推動統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)機制的完善。

4.2 法律標準保障

近幾年，上海南京等城市都建立了地下空間管理相應的不同層面的數(shù)據(jù)管理標準，但是由于不同城市的實際情況不同，在數(shù)據(jù)管理標準和側(cè)重點上有不同程度的區(qū)別，所以各地還是因地制宜，無法取得一個標準統(tǒng)一全國各大城市。武漢目前主要的地下空間相關法規(guī)是2013年提出的“武漢市地下空間開發(fā)利用管理暫行規(guī)定”。

武漢市可以建立“1+4”地下空間管理體制，以市人民政府為核心，設置地下空間委員會，再將委員會分為成員構(gòu)成及職責分工組、委員會辦公室、地下空間專家咨詢組三個部分。

4.3 信息共享與交互機制

地下空間信息系統(tǒng)集成管理是由不同行業(yè)的多個部門單位共同協(xié)作，集信息技術、計算機技術和網(wǎng)絡安全技術等與數(shù)據(jù)管理相關技術應用于一體的新興產(chǎn)業(yè)。信息共享的分類方式在本文第二部分有詳細劃分，按照武漢市的情況將信息系統(tǒng)分為了四個部分。

交互機制方面，武漢已經(jīng)有相關規(guī)定，即建設單位向建設主管部門匯報交互。例如管線信息管理方面，建設單位在申請辦理管線項目規(guī)劃手續(xù)前，向地下空間信息管理單位查詢該管線工程相關資料，然后委托測繪單位按照資料對現(xiàn)場進行復核。在項目的實施過程中，建設單位組織開展竣工測繪，并向地下空間信息管理單位匯交，便于后續(xù)的維修、搶修等工作。

5 結(jié)論

本文通過結(jié)合武漢市的地下空間信息管理的目前發(fā)展情況和實際需求，閱讀與學習了國內(nèi)外大小城市地下空間信息管理系統(tǒng)建設方面取得的相關經(jīng)驗和方法，提出了武漢市集成管理的內(nèi)容，擬建立了武漢市集成管理的框架以及相應的保障體系。由于武漢部分區(qū)域目前已經(jīng)按照政府需求嘗試了相關的課題，接下來主要是為了系統(tǒng)的完善對管理決策單位的工作提出一些建議和幫助想法。建立一個系統(tǒng)更加完善的概念體系有助于增加系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展的生命力。

現(xiàn)階段，雖然全國各大城市都逐步開始重視管理平臺，眾多研究人員的探索發(fā)現(xiàn)下信息管理的專項也逐步的成熟和規(guī)范。但是在實際運行中，還是會因為各種條件或者突發(fā)情況產(chǎn)生一些問題，例如地下空間信息涉密問題，國家層面還沒有出臺明確的規(guī)定，各類地下空間信息也還未得到深入的融合和應用。對綜合管廊的數(shù)據(jù)標準建立工作也還處于研究階段，沒用形成一個完整的體系。

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