非公共空間管線信息共享及協(xié)同更新研究

魏子雄，張新新，夏磊凱

1.南京市城市地下管線數(shù)字化管理中心，江蘇 南京 211300；

2.南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210004

0 引 言

管線是指在城市公共、非公共空間內(nèi)鋪設(shè)的用于傳輸物質(zhì)、信息的通道，被譽(yù)為城市的生命線。在普查工作的后時(shí)代，管線能否及時(shí)動(dòng)態(tài)更新已經(jīng)成為了管線信息成果是否可用的癥結(jié)[1]。目前，各地管線信息化管理部門公共區(qū)域管線更新機(jī)制已經(jīng)基本成熟。

非公共空間卻還未形成完善的協(xié)同更新機(jī)制。首先，管線管理部門對(duì)非公共區(qū)域的管線更新缺乏管理機(jī)制。眾多的社會(huì)單位往往未經(jīng)審批自行鋪設(shè)、維護(hù)管線，單位內(nèi)部相對(duì)封閉且管網(wǎng)維護(hù)改造工期較短，難以管理。其次，社會(huì)單位也難以實(shí)現(xiàn)管線信息化管理，資金有限，管線數(shù)量龐大，受限于數(shù)據(jù)安全以及人力投入等問題，難以通過專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)共享，自身也很難單獨(dú)構(gòu)建獨(dú)立的管線信息系統(tǒng)。長期的無序埋設(shè)、維護(hù)工作的薄弱使得管線安全問題逐漸浮上水面，近年來各地頻發(fā)非公共空間管線破壞事故，對(duì)人民群眾生產(chǎn)生活帶來了極大的影響[2-3]。隨著各地城市智慧化、精細(xì)化管理工作的深入推進(jìn)，著力完善城市非公共空間管線協(xié)同更新機(jī)制，破除非公共區(qū)域管線信息孤島已然迫在眉睫[4-10]。本文以南京市為例，研究非公共空間管線信息共享服務(wù)、數(shù)據(jù)協(xié)同更新模式，探索城市管線信息更新模式的全覆蓋式發(fā)展。

1 非公共空間管線信息平臺(tái)建設(shè)

1.1 現(xiàn)狀及癥結(jié)分析

2014年，南京市管線數(shù)據(jù)成果共享和免費(fèi)供圖等優(yōu)惠政策實(shí)施，目前年供圖量達(dá)近12×104km。眾多建設(shè)單位有著強(qiáng)烈的管線成果共享需求，社會(huì)單位也同樣迫切需要管線信息成果。實(shí)際工作中，傳統(tǒng)供圖方式難以滿足社會(huì)單位需求，而管線數(shù)據(jù)系統(tǒng)往往涉密級(jí)別高，專線鋪設(shè)成本大，同樣社會(huì)單位也難以應(yīng)用[11-14]。隨著南京市規(guī)劃和自然資源管理事業(yè)融合的深入，改革工作明確提出加快信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)信息共享，實(shí)現(xiàn)輕量化信息平臺(tái)共享、交互勢在必行[15]。

然而推進(jìn)非公共空間管線利用信息系統(tǒng)的建設(shè)又存在著諸多癥結(jié)與難點(diǎn)。首先，管線信息專業(yè)化程度較高，區(qū)別于正常地形圖等地理信息系統(tǒng)，有著復(fù)雜的線性表示和圖形表達(dá)，圖面線路交錯(cuò)、抽象化程度很高。作為面向基層管理人員的信息系統(tǒng)，存在著學(xué)習(xí)成本高昂，難以實(shí)際使用系統(tǒng)等問題。其次，管線信息涉密，社會(huì)單位往往缺乏保密意識(shí)，信息系統(tǒng)在滿足相關(guān)保密工作要求的同時(shí)，如何方便單位的日常工作。最后，非公共空間管線信息系統(tǒng)直接面對(duì)社會(huì)單位，部署環(huán)境繁雜，普遍硬件老舊性能較低，對(duì)系統(tǒng)建設(shè)、系統(tǒng)部署的兼容性、可靠性都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

1.2 建設(shè)需求分析

非公共空間管線信息化建設(shè)涉及管線信息化管理部門及社會(huì)單位，厘清雙方需求，解決目前信息系統(tǒng)建設(shè)的癥結(jié)與難點(diǎn)，對(duì)建設(shè)管線信息化平臺(tái)顯得尤為重要。

1）功能需求。既要銜接現(xiàn)有綜合管線信息系統(tǒng)，擴(kuò)展系統(tǒng)的一鍵生成功能，為社會(huì)單位分發(fā)管線數(shù)據(jù)資源及建設(shè)非公共空間管線信息系統(tǒng)。也應(yīng)當(dāng)構(gòu)建管線數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、屏幕輸出和系統(tǒng)管理等功能模塊，輔助社會(huì)單位用戶進(jìn)行管線信息的日常管理。

2）便利需求。既要基于南京市管線地方數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，符合現(xiàn)有管線信息系統(tǒng)分類分層的表達(dá)要求，也應(yīng)當(dāng)弱化管線專業(yè)性，簡化管線線型表達(dá)，提高系統(tǒng)展示的可閱讀性，降低學(xué)習(xí)成本，強(qiáng)化系統(tǒng)使用便利性。

3）技術(shù)保密需求。首先，系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)以輕量化、安全化為原則，在交互友好、部署簡易的同時(shí)兼顧安全保密。保密方式采用數(shù)據(jù)庫加密、訪問控制、用戶安全管理、禁用網(wǎng)絡(luò)端口、限制u口、期限控制等手段確保信息安全。其次，系統(tǒng)應(yīng)以南京市管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)范依據(jù)，與現(xiàn)有綜合管線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和功能集成。

通過探索非公共空間地下管線信息利用與協(xié)同更新的技術(shù)方法，建立完整的管理流程與技術(shù)流程，與現(xiàn)有的公共區(qū)域管線信息動(dòng)態(tài)更新流程互為補(bǔ)充，進(jìn)一步打通管線信息共享壁壘。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在需求調(diào)研、南京市管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施方案設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)功能、界面和開發(fā)框架設(shè)計(jì)。與現(xiàn)有綜合管線信息系統(tǒng)對(duì)接，搭建非公共空間管線信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)相互銜接。本項(xiàng)目中非公共空間管線信息系統(tǒng)采用B/S與C/S混合架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的一鍵生成系統(tǒng)模塊部署在管線信息化管理部門，采用C/S架構(gòu)，對(duì)應(yīng)的用戶為管理用戶。系統(tǒng)中除一鍵生成系統(tǒng)模塊外的其他模塊部署在社會(huì)單位，采用B/S架構(gòu)，對(duì)應(yīng)的用戶為使用用戶。

系統(tǒng)為減少系統(tǒng)部署、安裝的壓力，滿足社會(huì)單位管線數(shù)據(jù)成果的共享需求，構(gòu)建了一鍵生成系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管線申請(qǐng)受理、資源打包和一鍵生成系統(tǒng)等功能，生成的系統(tǒng)介質(zhì)包括管線數(shù)據(jù)、系統(tǒng)所需的軟件安裝環(huán)境、部署軟件和系統(tǒng)安裝部署手冊(cè)等資源?？傮w框架包含支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、用戶層（圖1）。

圖1 總體框架Fig.1 Overall framework

1.4 支撐數(shù)據(jù)庫建設(shè)

參考現(xiàn)有綜合管線信息數(shù)據(jù)和管線數(shù)字化平臺(tái)基礎(chǔ)，以南京市地方管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)范依據(jù)，設(shè)計(jì)并建設(shè)支撐數(shù)據(jù)庫。綜合管線數(shù)據(jù)庫包括給水、排水、燃?xì)?、熱力、再生水、工業(yè)、電力、信息通信、綜合管廊等管線地理空間數(shù)據(jù)[16]。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容體系主要由綜合管線數(shù)據(jù)和支撐數(shù)據(jù)庫兩部分組成（圖2）。綜合管線數(shù)據(jù)主要包括給綜合管點(diǎn)和管線數(shù)據(jù)，以及變化標(biāo)注圖形數(shù)據(jù)；支撐數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)用戶、權(quán)限、日志等相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，支撐數(shù)據(jù)庫主要用于存儲(chǔ)變化標(biāo)注圖形、變化標(biāo)注報(bào)告、管線申請(qǐng)用戶、用戶、權(quán)限和日志等。

圖2 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容體系Fig.2 Database content system

1.5 服務(wù)應(yīng)用建設(shè)

針對(duì)非公共空間管線利用信息系統(tǒng)需求，服務(wù)層基于開源地圖服務(wù)器Geoserver、JAVA后臺(tái)開發(fā)等相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。非公共空間地下管線信息管理系統(tǒng)的服務(wù)層分為兩大類，一類部署在管線信息化管理部門的服務(wù)層，主要由管線申請(qǐng)服務(wù)、管線申請(qǐng)查詢服務(wù)和管線資源自動(dòng)生成服務(wù)等服務(wù)組成，為非公共空間地下管線信息管理系統(tǒng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)服務(wù)。另一類部署在社會(huì)單位的服務(wù)層，主要由管點(diǎn)圖層服務(wù)、管線圖層服務(wù)、行業(yè)統(tǒng)計(jì)服務(wù)、查詢統(tǒng)計(jì)服務(wù)、自動(dòng)發(fā)布服務(wù)、變化標(biāo)注要素服務(wù)、變化標(biāo)注導(dǎo)出報(bào)告服務(wù)和用戶管理服務(wù)等服務(wù)組成。

登子開始忙活著晚飯，甲洛洛坐在那里烤火。突然屋頂啼啼嗒嗒地一陣響動(dòng)，房梁間的灰塵簌簌的直往下落，甲洛洛趕緊用手蓋住茶碗。登子大吼一聲沖出家門：是那頭小牛跑到了屋頂？幾個(gè)小孩大聲回應(yīng)著：是扎巴和扎洛！是扎巴和扎洛！沒過一會(huì)兒只聽到兩個(gè)孩子的哭聲震天。

應(yīng)用層則基于服務(wù)層提供的相關(guān)服務(wù)和實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，開發(fā)非公共空間地下管線信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用層分為兩大類：一類部署在管線信息化管理部門的應(yīng)用層，主要包括一鍵生成應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于應(yīng)用層來展示非公共空間管線利用信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，推動(dòng)體系建設(shè)和應(yīng)用。另一類部署在系統(tǒng)的應(yīng)用層，主要包括數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、變化標(biāo)注、屏幕輸出打印和系統(tǒng)管理等應(yīng)用。

為響應(yīng)圖層應(yīng)用簡化需求，降低管線復(fù)雜的線性表示和圖形表達(dá)的使用門檻，需對(duì)服務(wù)應(yīng)用層中主要的管線、管點(diǎn)圖層服務(wù)進(jìn)行簡化建設(shè)。管線圖層：根據(jù)南京市管線地方標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行管線類別共10大類45小類，每種小類顏色、線型都不一致。在非公共空間管線信息系統(tǒng)圖層服務(wù)中，簡化現(xiàn)行分類表達(dá)，將管線大類統(tǒng)一線性樣式，僅以顏色區(qū)分。管點(diǎn)圖層：簡化表達(dá)各類管線的輔助點(diǎn)、設(shè)備、設(shè)施，主要表達(dá)井、地上明顯構(gòu)筑物等，如檢修井、調(diào)壓房等，其他管點(diǎn)僅用圓點(diǎn)符號(hào)表達(dá)，具體屬性可在屬性查詢內(nèi)區(qū)分。

2 非公共空間管線信息共享應(yīng)用與協(xié)同更新

2.1 共享應(yīng)用與協(xié)同更新技術(shù)研究

非公共空間管線信息共享平臺(tái)可滿足社會(huì)單位日常的管線信息管理，實(shí)現(xiàn)了按特定空間范圍進(jìn)行查詢與統(tǒng)計(jì)、輸出管線簡圖、系統(tǒng)用戶及權(quán)限管理等需求。為用戶提供管線數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、屏幕輸出和系統(tǒng)管理等功能模塊，拓展了管線數(shù)據(jù)共享應(yīng)用范圍，便于社會(huì)單位摸清自身管線家底，輔助管網(wǎng)維護(hù)、改造、施工等工程。

在共享的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)管線信息動(dòng)態(tài)交互，研究協(xié)同更新技術(shù)。系統(tǒng)增加協(xié)同更新變化標(biāo)注功能，包括：增加、修改、刪除等圖形及屬性編輯功能；名稱、描述、時(shí)間、狀態(tài)等信息備注功能；打包導(dǎo)出報(bào)告內(nèi)容、標(biāo)注范圍等所需文件的一鍵導(dǎo)出功能，導(dǎo)出報(bào)告包括word文檔和shapefile兩種文件格式。

2.2 協(xié)同更新機(jī)制

基于非公共空間管線更新現(xiàn)狀，為了解決數(shù)據(jù)交互更新問題，管線信息化管理部門需結(jié)合非公共空間利用軟件與變化標(biāo)注方法研究，基于非公共空間管線共享平臺(tái)構(gòu)建管理部門和社會(huì)單位的協(xié)同工作模式，從制度和管理辦法上保障非公共區(qū)域管線信息利用與更新機(jī)制暢通，促進(jìn)非公共區(qū)域管線信息共享利用與協(xié)同更新技術(shù)發(fā)展，提升管線更新維護(hù)管理水平。為了完善協(xié)同更新機(jī)制，非公共空間管線信息平臺(tái)中增加管線協(xié)同更新變化標(biāo)注功能，管線信息化管理部門利用標(biāo)注更新范圍，進(jìn)行管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新維護(hù)，建立更加完整、高效、互惠的管線利用與協(xié)同更新管理機(jī)制。

在統(tǒng)一更新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)政策的基礎(chǔ)上，建立管線信息化管理部門與社會(huì)單位間的分工負(fù)責(zé)保障機(jī)制。社會(huì)單位在管線信息化管理部門協(xié)助下，申請(qǐng)信息系統(tǒng)使用，而后社會(huì)單位通過自身內(nèi)部物業(yè)管控、工程管理等方式收集管線動(dòng)態(tài)變化，做好管線變化區(qū)域標(biāo)注。當(dāng)范圍內(nèi)管線發(fā)生變化后，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)注繪制，導(dǎo)出準(zhǔn)確的變化區(qū)域范圍并上傳至管線信息化管理部門。協(xié)同更新變化標(biāo)注方法流程如圖3所示。

圖3 協(xié)同更新變化標(biāo)注方法流程圖Fig.3 Flow chart of collaborative update labeling method

南京市各區(qū)縣主管單位在接到變化區(qū)域通知后，按照管線信息的變化情況，組織數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)更新工作，獲取管線數(shù)據(jù)變化量。管線信息化管理部門通過管線系統(tǒng)實(shí)時(shí)將更新區(qū)域的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫推送更新，再將社會(huì)單位的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行重新資源打包后分發(fā)，實(shí)現(xiàn)非公共空間管線信息生產(chǎn)、利用到動(dòng)態(tài)更新的閉環(huán)管理（圖4）。

圖4 非公共區(qū)域管線利用與更新機(jī)制流程圖Fig.4 Flow chart of the utilization and update mechanism of pipelines in non-public areas

3 結(jié) 論

非公共空間管線信息利用與協(xié)同更新技術(shù)研究，響應(yīng)了眾多社會(huì)單位的管線信息化建設(shè)和應(yīng)用需求。利用非公共空間管線信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了離線加密的管線信息數(shù)據(jù)共享，擺脫了以往造價(jià)高昂的專線專網(wǎng)共享限制。利用簡易化的管線圖形表達(dá)，以及基礎(chǔ)的分析統(tǒng)計(jì)功能使社會(huì)單位能非常便利地使用管線信息成果。通過在南京市內(nèi)選擇試點(diǎn)單位開展了非公共空間地下管線信息利用與協(xié)同更新技術(shù)方法的示范應(yīng)用，進(jìn)一步打通了南京市管線信息化管理部門與社會(huì)單位之間的共享壁壘，跳出了傳統(tǒng)線下單一的供圖模式，利用協(xié)同更新的雙向交互，解決了歷史線下數(shù)據(jù)共享間隔期間的現(xiàn)勢性問題，示范成果反饋良好。下一步將面向全市社會(huì)單位，廣泛開展管線信息共享利用和協(xié)同更新工作。非公共空間管線信息利用與協(xié)同更新的完善，實(shí)現(xiàn)了管線信息全覆蓋、全更新的跨越式發(fā)展，促進(jìn)了管線信息發(fā)揮出更廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為未來走向城市管線精細(xì)化管理奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。