城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理平臺設(shè)計思考

石鑫星

（江蘇輿圖信息科技有限公司）

1 引言

城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施指城市地下建設(shè)的、城市運行和發(fā)展所必需的基礎(chǔ)性設(shè)施，包括城市地下交通設(shè)施、城市地下管線及其附屬設(shè)施和城市其他地下工程設(shè)施等。隨著城市化進程的迅猛發(fā)展，城市各類市政設(shè)施數(shù)量、面積、密度不斷增加，城市各類市政數(shù)據(jù)越來越復(fù)雜、管理難度越來越大，因缺乏市政基礎(chǔ)設(shè)施信息的統(tǒng)一集中管理，仍存在底數(shù)不清、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠、運行管理不到位等問題，城市地下軌道建設(shè)、深基坑建設(shè)過程事故屢見不鮮，暴雨時節(jié)城市內(nèi)澇不斷。需要對地下市政基礎(chǔ)設(shè)施的健康狀況做一次全面的核查和梳理，形成隱患清單、制定隱患消除計劃、對地下市政基礎(chǔ)設(shè)施進行實時和準(zhǔn)實時監(jiān)測，為建設(shè)韌性城市做好地下設(shè)施的健康和安全管理工作。為進一步加強城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，住建部辦公廳下發(fā)了《城市市政基礎(chǔ)設(shè)施普查和綜合管理信息平臺建設(shè)工作指導(dǎo)手冊》（建辦城函〔2021〕208 號），指導(dǎo)手冊中明確了普查、建庫、信息平臺建設(shè)、驗收歸檔的相關(guān)說明，指導(dǎo)支持各地全面系統(tǒng)開展設(shè)施普查和綜合管理信息平臺建設(shè)。

2 市政基礎(chǔ)設(shè)施管理現(xiàn)狀

目前，各城市基本已經(jīng)建成了綜合管線管理平臺、各行業(yè)專業(yè)管線監(jiān)管平臺、交通管理平臺、人防系統(tǒng)。但是因為各系統(tǒng)平臺的建設(shè)目的、應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)參考各不相同，現(xiàn)有系統(tǒng)建設(shè)時，均建設(shè)獨立的數(shù)據(jù)庫，管理與協(xié)調(diào)困難，真實業(yè)務(wù)中的信息流、作業(yè)流未打通，產(chǎn)生了人為的技術(shù)壁壘，無法直接匯聚形成地下市政基礎(chǔ)設(shè)施庫[1]。在應(yīng)用層面，現(xiàn)有的信息系統(tǒng)缺乏頂層設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)訪問分散、交互多樣化，應(yīng)結(jié)合行業(yè)信息化發(fā)展經(jīng)驗，制定具有前瞻性的管理和信息系統(tǒng)規(guī)劃，構(gòu)建城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理平臺，組建底層統(tǒng)一架構(gòu)和中層服務(wù)平臺，整合核心應(yīng)用。

3 建設(shè)目標(biāo)

推動綜合管理信息平臺采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，消除信息孤島，促進城市“生命線”高效協(xié)同管理。在城市發(fā)展向地下要空間的思路引導(dǎo)下，需要將城市地下空間設(shè)施數(shù)據(jù)進行匯聚集成以滿足科學(xué)開發(fā)城市地下空間的要求。對地下市政設(shè)施的健康狀況做一次全面的梳理，制定隱患消除計劃，通過地下空間市政設(shè)施數(shù)據(jù)匯聚作為地下空間利用規(guī)劃的本底支撐，實現(xiàn)地下市政基礎(chǔ)設(shè)施信息的采集、更新、利用、共享，滿足設(shè)施規(guī)劃建設(shè)、運行服務(wù)、應(yīng)急防災(zāi)等工作需要[2]。充分發(fā)揮綜合管理信息平臺作用，將城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施日常管理工作逐步納入平臺，建立平臺信息動態(tài)更新機制，提高信息完整性、真實性和準(zhǔn)確性。構(gòu)建可表達城市市政基礎(chǔ)設(shè)施地理信息等三維空間全要素綜合數(shù)據(jù)的底圖，將綜合管理信息平臺與城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺深度融合，擴展完善實時監(jiān)控、模擬仿真、事故預(yù)警等功能，實現(xiàn)基于數(shù)字孿生的監(jiān)測預(yù)警等典型場景應(yīng)用，為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理以及應(yīng)急處置提供服務(wù)，支撐一網(wǎng)統(tǒng)管及新型智慧城市建設(shè)。

4 系統(tǒng)平臺設(shè)計

遵循五個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：統(tǒng)一軟件架構(gòu)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺、統(tǒng)一報表工具、統(tǒng)一編碼規(guī)則、統(tǒng)一展示風(fēng)格，構(gòu)建城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)分步建設(shè)、有機融合、無縫集成的應(yīng)用模式。系統(tǒng)總體架構(gòu)包括支撐層、數(shù)據(jù)層、平臺層、用戶層。它們相互聯(lián)系，形成一個有機的整體，并通過構(gòu)建貫穿不同層次的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制度和安全保障體系，按照總體建設(shè)思路進行系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)。系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.1 支撐層

支撐層是指平臺建設(shè)和運行需要使用的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，包括計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、物聯(lián)設(shè)備、信息安全設(shè)施等硬件基礎(chǔ)設(shè)施。

4.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層通過與公安局、城管局、交通局、水務(wù)局、人防辦、管線權(quán)屬單位等部門進行數(shù)據(jù)共享交換，獲取與地下市政空間設(shè)施相關(guān)的時空地理信息、城市信息模型、國土空間規(guī)劃信息、地下空間實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)、地下交通數(shù)據(jù)、地下空間數(shù)據(jù)等，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建形成“地下市政空間設(shè)施、隱患及隱患治理工程空間數(shù)據(jù)庫”。

4.3 平臺層

平臺層是前端應(yīng)用和數(shù)據(jù)層的橋梁，提供數(shù)據(jù)接入、管理、治理等數(shù)據(jù)能力；提供統(tǒng)一認證、安全審計、統(tǒng)計分析等應(yīng)用能力；提供數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)等服務(wù)能力[3]。

4.4 應(yīng)用層

在統(tǒng)一門戶的基礎(chǔ)上，構(gòu)建地下市政空間CIM+應(yīng)用大屏展示子系統(tǒng)、隱患協(xié)同治理子系統(tǒng)、監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)、應(yīng)急聯(lián)動處置子系統(tǒng)、設(shè)施數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。

4.5 用戶層

用戶層主要是平臺所包含的各類用戶，包括市建委、市規(guī)劃資源局、市應(yīng)急局、市財政局、市發(fā)展和改革委、市工信局、市公安局、市交通運輸局、市城管局、市水務(wù)局、市旅游局、市人防辦等。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

5.1 CIM+應(yīng)用大屏展示子系統(tǒng)

城市信息模型（CIM）是以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等技術(shù)為基礎(chǔ)，整合城市多維多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，建立起三維數(shù)字空間的城市信息綜合體。將傳統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字城市升級為可感知、動態(tài)在線、虛實交互的數(shù)字孿生城市，為城市敏捷管理和精細化治理提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[4]。CIM+應(yīng)用大屏展示子系統(tǒng)是結(jié)合城市CIM 平臺，支持地下市政基礎(chǔ)設(shè)施的二三維可視化、實時數(shù)據(jù)接入、查詢統(tǒng)計、綜合分析等服務(wù)，展現(xiàn)各類地下空間設(shè)施的分類統(tǒng)計、設(shè)施量逐年變化統(tǒng)計，支持二維和三維的地下空間設(shè)施綜合斷面分析，以反映斷面上設(shè)施的空間布局、結(jié)構(gòu)形態(tài)。平臺具有較強的三維渲染功能，建設(shè)市政基礎(chǔ)設(shè)施一張圖、設(shè)施隱患一張圖、監(jiān)測預(yù)警一張圖，能直觀展示設(shè)施和隱患的整體分布，查詢設(shè)施管理詳情和隱患治理詳情。

5.2 隱患協(xié)同治理子系統(tǒng)

城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要在已有地下管線普查、地下空間普查成果基礎(chǔ)上，運用調(diào)查、資料整合等手段摸清設(shè)施安全運營底數(shù)，建立隱患風(fēng)險點臺賬并限期消除。地下市政基礎(chǔ)設(shè)施隱患包括地質(zhì)災(zāi)害、地下空洞、設(shè)施老化、超齡使用、結(jié)構(gòu)性塌陷、施工沉降、結(jié)構(gòu)裂縫、工程滲水等，具有復(fù)雜、動態(tài)、不確定性的特征，為了優(yōu)化消除隱患工程施工的管理流程，建立隱患協(xié)同治理子系統(tǒng)[5]。隱患協(xié)同治理子系統(tǒng)是對各類隱患處置的全流程監(jiān)管，支持隱患問題上報，建設(shè)基于工作流的治理會商、治理過程監(jiān)管，隱患分類統(tǒng)計與治理率統(tǒng)計等。對于跨部門的隱患治理，選擇需要會商的部門進行會商，系統(tǒng)提供在線的圓桌會議，記錄協(xié)商的過程和結(jié)果。

5.3 監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)

監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)是接入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實時掌握地下市政基礎(chǔ)設(shè)施的安全狀況，對預(yù)警信息進行管理，支撐設(shè)施的安全運行。如管網(wǎng)有壓力、流量、液位、可燃氣體監(jiān)測，地下停車場有視頻監(jiān)控，地下交通和地下人防有沉降、位移監(jiān)測等。針對每一個監(jiān)測數(shù)據(jù)提供時序曲線、時序比對、時序平均、時序突變、同比、環(huán)比、區(qū)域分級、線性分級展現(xiàn)，支持按時序?qū)С霰O(jiān)測報表。數(shù)據(jù)系統(tǒng)具有實時監(jiān)測數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、有超限預(yù)警、預(yù)警參數(shù)設(shè)置、預(yù)警日志查詢、預(yù)警分析等功能，旨在提升政府監(jiān)管、權(quán)屬單位運維保障能力。

5.4 應(yīng)急聯(lián)動處置子系統(tǒng)

應(yīng)急聯(lián)動處置子系統(tǒng)是與應(yīng)急管理平臺相關(guān)聯(lián)，掌握地下市政基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)急處置情況，跟蹤處置結(jié)果，實現(xiàn)應(yīng)急事件的快速、高效、科學(xué)、聯(lián)動處理。提供各行業(yè)的應(yīng)急預(yù)案管理，支持風(fēng)險定向發(fā)布功能、應(yīng)急物資和應(yīng)急隊伍管理功能。根據(jù)事件類型、級別等，自動關(guān)聯(lián)相應(yīng)預(yù)案，將預(yù)警和事故信息推送至設(shè)施權(quán)屬單位、管理單位、相關(guān)行業(yè)監(jiān)管部門。依托平臺通訊工具，建立應(yīng)急通信體系，實現(xiàn)一鍵通訊組會、在線視頻、語音通信、即時消息、快速查詢等功能，滿足指揮聯(lián)絡(luò)的需要，進行分級響應(yīng)和處置，實現(xiàn)跨部門的信息共享、任務(wù)下達、資源調(diào)度等。

5.5 設(shè)施數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

設(shè)施數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)滿足重度數(shù)據(jù)管理需求，實現(xiàn)設(shè)施數(shù)據(jù)和隱患數(shù)據(jù)的錄入、質(zhì)檢、更新、等功能。用戶可以通過該系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入、手工錄入，入庫前對數(shù)據(jù)進行格式檢查、邏輯關(guān)系檢查、拓撲檢查，支持對不同時間段數(shù)據(jù)的版本管理。對于入庫、下載等運行時間較長的任務(wù)進行執(zhí)行情況管理，以列表形式顯示任務(wù)清單，包括任務(wù)名稱、任務(wù)編號、任務(wù)類型、任務(wù)狀態(tài)、提交時間、執(zhí)行時間等信息，管理人員可根據(jù)任務(wù)清單了解任務(wù)執(zhí)行期限及緊急程度，可將緊急任務(wù)優(yōu)先處置。

6 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的加速發(fā)展，信息化管理應(yīng)用到各行各業(yè)，城市管理人員逐漸看重GIS 技術(shù)在地理信息處理中的強大作用，將其廣泛運用到城市市政基礎(chǔ)設(shè)施的管理之中。但由于一些客觀原因，GIS技術(shù)并沒有很好地應(yīng)用在市政基礎(chǔ)設(shè)施的信息化管理中。城市應(yīng)該在今后的發(fā)展中，結(jié)合自身實際情況、及時調(diào)整策略、靈活運用GIS 技術(shù)，搭建起城市市政基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)庫。真正做到利用GIS技術(shù)處理地理信息及時掌握基礎(chǔ)設(shè)施的具體運行情況，解決城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的問題，促進城市的整體發(fā)展。