武汉市城市地下空间信息系统开发利用研究

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  摘 要:针对武汉市目前的城市进步需求,城市地下空间信息系统的建立建设逐渐提上日程,在此前提下应武汉市建委需求提出一套适合武汉市城市地下空间的信息系统构架,通过文献研究,实例引证归纳总结出一套适合武汉市的地下空间系统。大量的论文学习国内外大小城市的先导经验后,再结合武汉市实地调研,将理论和实际结合,分四个部分详细介绍了武汉市的情况以及地下空间信息系统的建立方法。
  关键词:信息系统建设;地下空间开发利用;管理部门工作建议
  0 引言
   要建设未来的可持续发展的同时又有韧性且生态安全的绿色城市,城市地下空间的开发利用是其中的关键部分。目前,ACUUS(国际地下空间联合研究中心)是地下空间利用领域的带头组织,也是唯一和联合国有着正式合约的国际组织。城市地下空间建设不仅仅是地铁地下停车场等耳熟能详的部分,2006年日本斥资180亿人民币建成地下蓄水库,包含地下管道、储水坑及人造地下水库,总蓄水量达到67万立方米,解决城市排水问题。国内有例如香港赤柱污水处理厂、港岛西废物转运站、上海静安寺地下变电站、黄浦区生活垃圾中转站等多元化的地下空间利用案例。城市地下空間扮演的角色不仅仅是缓解城市的交通压力,还能提高城市地块的步行连通性,增强商业发展;增强城市综合抗灾能力,提高城市韧性;加强城市生态环境建设,实现城市更好的绿色发展理念。
   随着地下空间的系统化、多元化、综合化、复合化、前沿化发展趋势,如今还有很多地下空间资料包括城市规划和应急预案等资料还是纸质,这也使得不管是数据查阅还是信息交流都面临着严重的滞后性和大量时间和人力物力资源的浪费。在这样的时代背景和需求下,地下空间信息管理系统的建立就显得迫在眉睫。
   伴随着科技的发展,地下空间信息系统的建立也已经有了技术的支持,目前国内的地下空间信息系统在施工等方面[1]有了一定的应用,技术方面的应用例如西南交通大学1990年开发的 “隧道工程计算机信息化设计、施工管理系统”曾在实际工程中就在南昆铁路和319国道铁山坪公路隧道中实现了应用并且达到了预期的效用[2]。地下空间信息数据包括地下空间维修、防灾减灾应急预案等重要依据,由这些数据在将来查阅的数据信息的平台,集合成地下空间信息管理系统。
  1 武汉市地下空间发展
   自2006年之后,武汉市的地下空间利用情况进入综合发展时期,大量新型功能开始出现,如:地下商业,地铁,地下车行道路等。武汉的地下空间现状主要有四个特征:
   其一是地下空间项目数量多,类型广,分布较为集中深度较浅。地下空间项目5 000余项,包括轨道,车行道路,人行道路,停车,商业,人防,市政管线,管廊及场站设施等多种类型。80%项目分布于主城区范围,主要分布于地下一二层(地下十米内),三层及以上开发项目较少,武汉长江隧道大开发深度最大,达地下57米。
   其二是轨道,管线,停车,人防四类设施利用最广。轨道交通建成通车7条线,线路总长度237 km,居全国第七。其中地下线路5条,总长度146公里,在建线路包括2号线东延线等8条线路,总长度约229公里。武汉市中心城区范围地下管线总长度已达2.9万公里,包括给排水、电力、热力、通信、燃气等,直埋式建设为主且自成体系。地下停车与人防工程均以市场配建为主,与地上有较强对应关系,主城区分布最密集,向外围密度降低。人防工程总规模981万平方米,人均0.93平方米,低于国家标准。
   其三是地下道路、综合管廊、变电及垃圾转运较少但已有基础。
   其四是结合轨道站点及地面商圈,建设了一批活有力的地下商业项目。地下公共服务设施处50处,主要分布于各大商圈地下,地下空间总规模约351万平方米,其中公共服务空间功能约88.4万平方米,占比25%,平均每个公共服务聚集区规模1.8万平方米。
   总体上武汉属于全国地下空间开发新晋一类地区,仅次于北京、天津以及广东、江苏、浙江等一类地区。武汉地铁及综合管廊整体滞后于北京、上海、广州、深圳、南京,于成都处于相近水平,发展图如图1所示。
   导致武汉市地下空间开发利用的一个很重要因素是地下设施之间错综复杂,而统筹协调不够,综合化利用不高。首先是管线共线化比率低,反复开挖现象明显;其次是地下设施路由分配不明确,空间上存在冲突,例如地下轨道站点埋深过浅,80%都在5米以内,影响未来市政干管及综合管廊建设;最后是地下设施之间的联通不足,综合效益不明显。地下公共服务设施与轨道站点之间连接较差,仅为40%,相比日本、香港还有较大提升空间。
  2 信息化集成系统的必要性
   城市地下空间这一重要资源的开发和利用已经越来越受到国内外各方重视。自1843年英国伦敦地铁的建设开始,“城市地下空间开发利用”逐步进入各发达国家视野并受到重视。特别是二十世纪之后,德法美加等各欧美发达国家就逐步建设并完善了各自的地下空间开发利用管理系统。城市地下空间资源开发利用已逐渐成为城市建设发展达到一定程度时必须经历的一个阶段[3],并且随着开发强度的持续提高,城市科学管理过程中现有的地下空间资源[4]信息则越来越受到人们的重视,各类地下空间信息数据在城市规划建设管理等方面的应用水平不断提高,其管理意义和作用[5,6]日益明显。
   从地下空间信息系统的整体发展历程看,最初的作用只是对档案进行收集管理储存,进入21世纪以来,随着计算机技术和地理信息技术的逐步发展,以地质情况和地下管线管理、各级行政部门分配的信息管理系统,正在各大城市不同程度上完成了实践,虽然都有不错的成效但是这些都只是单一专业信息的管理应用。
   国内外城市现如今的开发情况中显示,地下空间的发展阶段开发的类型由单一到综合从启动到成熟是一个完整的发展体系,我们可以以此分为初步启动、发展推进、快速提升和成熟完善四个阶段,每个阶段有不同的发展特点。    信息系统集成的最终实现具体体现在城市规划建设、应急处置和防灾减灾这几个方面提供全面的地下空间信息服务。把信息化作为一个手段进而形成信息集成系统,主要的方法是将各部门各种类型的信息分类后集成到一个综合的管理系统内,用这种综合的信息集成系统来解决,以往专项信息系统所一直存在的服务对象范围狭窄并且缺乏系统性的问题。通过阅读学习国内外各大城市,目前已经建立的地下空间信息集成管理保障体系和相关机制建设,提出适合武汉的信息系统。
   本文采用四种研究方法,包括文献研究法,实例引证法,归纳总结法和实地调研法分析武汉市地下空间管理存在的问题,提出解决方法,同时通过深入研究建立适合武汉市的地下空间信息系统集成管理的框架体系。
  3 武汉地下信息集成系统
  3.1 地下空间信息分类
   通过大量的阅读学习,可以知道各大城市的信息系统的重点主要在三个方面:地质勘探;工程规划管理;服务工程建设。例如天津的信息系统分了五个类别,朱建明[7,8]等建立了一个方便不同类别的用户的地下空间管理系统,其中就将地下空间分为两类,一类是宏观也是基本的大众化属性,方便非专业人士使用;另一类就是专业信息,给施工和管理人员使用。结合武汉市目前的实际情况,武汉市地下空间信息集成可以尝试分成四个部分:地下管线信息;地下建(构)筑物信息;地质信息;城乡规划信息。这样的分类方法参考了天津的规划方案从中又侧重了武汉发展目前重视的部分。
  3.2 地下管线数据分类
   地下管线的用途各大城市基本上大同小异,只是细节的分类的方式有着细微的不同之处,比如是否把再生水从系统中独立分类,朱瑞顺、英自昱[6]等将雨水与污水同给水进行了并列分类。综合了各方的前驱计划和实施情况,这里将武汉市的地下管线数据库分为了给排水管线、再生水管线、燃气管线、电力管线、热力管线、电信管线、危险品管线、综合管廊这八个类别。这样的管理办法更加具备科学性、实用性。
  3.3 地下建(构)筑物信息
   地下建(构)筑物信息方面,为了更贴近现实需要和精细化管理需求,将分管部类分为了七个部分,分别是地下公共设施(地下商场及娱乐场所等)、市政设施、地下轨道交通设施(地下铁路、隧道、停车场等)、地下人防设施、地下井设施、地下综合体、工业与仓储。
  4 武汉地下空间信息集成管理保障体系
   当地下空间信息管理系统在各方面从起步走向成熟阶段的时候,信息管理保障体系的重要性就一步步凸显出来了。政府各职能部门之间以及部门间行业间的分工和协调工作,一直是信息系统建立上的一个难题。国内外目前提出的城市地下空间信息系统建设情况中展示,很多地方的处理方法是政府主导组织成立一个专职机构或者一个牵头的职能部门,与此同时设置配套的法律规范,设置好主管部门和法律法规之后配备专业的技术人员来一步步实现信息系统的成熟发展和运行服务。下文从四个方面提出符合武汉市实际情况和需求的地下空间信息集成系统保障体系。
  4.1 机构人员保障
   人员配置问题上例如在地下管线信息管理机构建设方面,有的城市设置了地下管线管理办公室,由办公室为核心具体负责管线管理和信息的统一。有这样的机构诞生主要是因为,随着城市的信息管理逐步成熟,精细化和专业性要求也是不断增加。但是这样的专项机构管理也会带来管理种类单一之类的问题。武汉市目前的地下空间综合管理机构是2013年开始执行的“政府各职能部门分别根据职能范围管理”。从这几年的信息管理实践情况来看,各职能部门分别管理所带来的各部门协调合作还是有不少问题。为了能更好地协调各部门,在管理机构涉及的信息管理与规划建设管理职能统合方面做适当的优化调整,推动统一组织协调机制的完善。
  4.2 法律标准保障
   近几年,上海南京等城市都建立了地下空间管理相应的不同层面的数据管理标准,但是由于不同城市的实际情况不同,在数据管理标准和侧重点上有不同程度的区别,所以各地还是因地制宜,无法取得一个标准统一全国各大城市。武漢目前主要的地下空间相关法规是2013年提出的“武汉市地下空间开发利用管理暂行规定”。
   武汉市可以建立“1+4”地下空间管理体制,以市人民政府为核心,设置地下空间委员会,再将委员会分为成员构成及职责分工组、委员会办公室、地下空间专家咨询组三个部分。
  4.3 信息共享与交互机制
   地下空间信息系统集成管理是由不同行业的多个部门单位共同协作,集信息技术、计算机技术和网络安全技术等与数据管理相关技术应用于一体的新兴产业。信息共享的分类方式在本文第二部分有详细划分,按照武汉市的情况将信息系统分为了四个部分。
   交互机制方面,武汉已经有相关规定,即建设单位向建设主管部门汇报交互。例如管线信息管理方面,建设单位在申请办理管线项目规划手续前,向地下空间信息管理单位查询该管线工程相关资料,然后委托测绘单位按照资料对现场进行复核。在项目的实施过程中,建设单位组织开展竣工测绘,并向地下空间信息管理单位汇交,便于后续的维修、抢修等工作。
  5 结论
   本文通过结合武汉市的地下空间信息管理的目前发展情况和实际需求,阅读与学习了国内外大小城市地下空间信息管理系统建设方面取得的相关经验和方法,提出了武汉市集成管理的内容,拟建立了武汉市集成管理的框架以及相应的保障体系。由于武汉部分区域目前已经按照政府需求尝试了相关的课题,接下来主要是为了系统的完善对管理决策单位的工作提出一些建议和帮助想法。建立一个系统更加完善的概念体系有助于增加系统的可持续发展的生命力。
   现阶段,虽然全国各大城市都逐步开始重视管理平台,众多研究人员的探索发现下信息管理的专项也逐步的成熟和规范。但是在实际运行中,还是会因为各种条件或者突发情况产生一些问题,例如地下空间信息涉密问题,国家层面还没有出台明确的规定,各类地下空间信息也还未得到深入的融合和应用。对综合管廊的数据标准建立工作也还处于研究阶段,没用形成一个完整的体系。
  参考文献:
  [1]江贻芳,王勇.城市地下空间信息化建设探讨[J].河南理工大学学报,2006,25(5):377-382.
  [2]朱建明,刘伟.地下空间信息管理系统的建立[J].地下空间与工程学报,2009,5(3):413-418.
  [3]束星,王漩.论中国城市地下空间资源的发展战略研究[J].中国人民防空,2007(5):6.
  [4]姜波,陈祥葱.基于GIS的城市地下空间管理系统建设探索[J].测绘与空间地理信息,2013,36(7):67-70.
  [5]周翠英,陈恒.重大工程地下空间信息系统开发应用及其发展趋势[J].中山大学学报,2004,43(4):28-32.
  [6]朱合华,郑国平.城市地下空间信息系统及其关键技术研究[J].地下空间,2004,24(5):589-594.
  [7]程明进,钱建固.城市地下空间信息标准化[J].地下空间与工程学报,2009,5(S2):1427-1430.
  [8]王俊清.城市地下空间信息系统集成与管理研究--以天津为例[D].天津大学,2017.
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