城市地下空間測繪及其標準化探索

王 丹， 耿 丹， 江貽芳

(1. 建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司，北京 100007； 2. 天津市勘察院，天津300191)

近年來，我國城市地下空間的開發(fā)利用進入了新的快速發(fā)展階段。城市地下空間開發(fā)利用已經(jīng)成為提高城市空間資源利用效率、提高城市綜合承載力和保護地下空間資源的重要途徑[1-5]。在需求日益旺盛的同時，城市地下空間開發(fā)利用也存在系統(tǒng)性不強、現(xiàn)狀利用基本情況不清、相關(guān)立法和規(guī)劃相對滯后及管理體制機制有待完善等問題[6-9]。此外，在城市地質(zhì)調(diào)查工作中，城市地下空間也是其關(guān)注的內(nèi)容[10]。

城市地下空間開發(fā)利用涉及對城市地下空間的利用進行研究策劃、規(guī)劃設(shè)計、建造、使用、維護和管理的各類活動與過程，其中每類活動與過程都離不開測繪地理信息的支撐和保障。在城市地下空間開發(fā)利用中，必須開展地下空間現(xiàn)狀的綜合或?qū)ｍ椘詹椋M行地下空間的資源評估、安全風(fēng)險評估和規(guī)劃設(shè)計[2]。這都需要獲取高質(zhì)量的地下空間及其設(shè)施的位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的支持。同時，地下空間開發(fā)利用對地下空間三維、完整、準確、規(guī)范和共享的信息需求也很迫切[3]。測繪地理信息服務(wù)是一項技術(shù)性很強的工作，無論是測繪基準選擇、測繪內(nèi)容界定，還是具體作業(yè)技術(shù)要求和測繪成果形式規(guī)格確定等都需要技術(shù)標準的約束和支持[11]。就城市地下空間測繪標準而言，目前僅有關(guān)于地下管線的探測、測繪及信息系統(tǒng)建設(shè)方面的幾部標準，而其他地下空間及其設(shè)施的測繪要求僅在《城市測量規(guī)范》(CJJ/T 8—2011)[12]等行業(yè)標準中有少量涉及，尚未有系統(tǒng)、完整的標準支持。

標準化工作對于城市地下空間測繪至關(guān)重要。制定專門的國家標準可以統(tǒng)一規(guī)范城市地下空間測繪的基本內(nèi)容及成果，提升城市地下空間測繪的保障服務(wù)能力，進而為城市地下空間的開發(fā)利用及城市規(guī)劃、建設(shè)與管理做出積極的貢獻。本文擬討論城市地下空間測繪的對象、內(nèi)容及特點，重點介紹最近發(fā)布的國家標準《城市地下空間測繪規(guī)范》(GB/T 35636—2017)的立項編制、總體架構(gòu)、主要內(nèi)容及應(yīng)用前景。

1 城市地下空間測繪及其特點

1.1 城市地下空間測繪對象及內(nèi)容

地下空間是一個外延及內(nèi)涵都很廣泛的概念。本文的城市地下空間指的是為滿足生產(chǎn)和生活等需求在城市規(guī)劃區(qū)地表以下開發(fā)、建設(shè)和利用的空間，城市地下空間設(shè)施指的是在城市地下空間規(guī)劃建設(shè)的具有特定功能的設(shè)施或系統(tǒng)[13]，這里的城市地下空間及其設(shè)施就是城市地下空間測繪的對象。

關(guān)于地下空間及其設(shè)施的分類目前有不同的方案。工程建設(shè)國家標準《城市地下空間規(guī)劃規(guī)范》(征求意見稿)從城市規(guī)劃角度按照主導(dǎo)功能將地下空間功能與設(shè)施分為地下交通設(shè)施、地下市政公用設(shè)施、地下公共管理與公共服務(wù)設(shè)施、地下商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施、地下物流倉儲設(shè)施、地下防災(zāi)設(shè)施、其他地下設(shè)施等7個大類，每個大類又分為若干中類。國家標準《城市地下空間設(shè)施分類與代碼》(GB/T 28590—2012)依據(jù)功能、功能主特征及設(shè)施實體類3方面對城市地下空間設(shè)施進行分類[14]。上述2種分類主要是基于地下空間及設(shè)施的主導(dǎo)功能。

測繪是對自然地理要素或地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進行測定、采集、表述，以及對獲取的數(shù)據(jù)、信息、成果進行處理和提供的活動。針對城市地下空間測繪，筆者認為將城市地下空間及其設(shè)施分為地下建筑物、地下交通設(shè)施、綜合管廊、地下管線4大類更為合適。其中，地下交通設(shè)施指的是建于地下供行人通行、車輛通行或停放的設(shè)施；綜合管廊指的是建于地下用于敷設(shè)2類及以上城市工程管線的專用隧道及其附屬設(shè)施，包括干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線管廊等；地下管線指的是敷設(shè)于地下的給水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、工業(yè)等管線及其附屬設(shè)施；而地下建筑物指的是除地下交通設(shè)施、綜合管廊及地下管線以外的其他地下空間建(構(gòu))筑物及其附屬設(shè)施。這樣的分類考慮了測繪專業(yè)的基本特點，顧及了相關(guān)設(shè)施的野外測繪生產(chǎn)作業(yè)方式、目標空間信息與屬性信息內(nèi)容、測繪成果表達形式等，比較適合用于地下空間的專題或綜合調(diào)查、測繪、數(shù)據(jù)管理及成果應(yīng)用。比如，地下公共管理與公共服務(wù)設(shè)施、地下商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施、地下物流倉儲設(shè)施等的空間幾何特征及表達形式相似，而設(shè)施的類型及主導(dǎo)功能等特征可通過屬性信息方便地區(qū)分。

城市地下空間測繪指的是服務(wù)和保障于城市地下空間開發(fā)利用的測繪地理信息活動，屬于工程測量范疇，總體上講主要包括控制測量、現(xiàn)狀調(diào)查測繪、施工測量、變形監(jiān)測、成果及數(shù)據(jù)管理等工作[11,15]，其中控制測量包括地面控制測量、地下控制測量及地面地下聯(lián)系測量。此外，還應(yīng)包括為進行地下空間不動產(chǎn)登記而開展的權(quán)籍調(diào)查測繪等工作。

1.2 城市地下空間測繪基本特點

城市地下空間測繪與一般的地面測繪有很多不同，主要包括：

(1) 地下空間特殊性。地下空間測繪時，很多情況下特征點只能測定內(nèi)角點，許多隱蔽點難以直接測定，經(jīng)常需要通過相對測量來推求有關(guān)測量點的坐標高程，所用的測量方法受地下空間條件制約較大。

(2) 地面地下聯(lián)系性[12,15]。地下空間的規(guī)劃建設(shè)和使用都必須與對應(yīng)的地面空間綜合考慮，因此需要建立地面與地下之間的聯(lián)系，即通過聯(lián)系測量實現(xiàn)地面地下平面坐標系統(tǒng)和高程基準的統(tǒng)一。

(3) 專題性與綜合性相結(jié)合。地下空間由于類型、功能、空間分割及權(quán)屬等原因，對其進行調(diào)查測繪可能是綜合性的，也可能是專題性的；可能是完整的，也可能是局部的。具體測繪時，需要根據(jù)需求確定具體的測繪內(nèi)容及成果要求。

(4) 三維表達需求迫切[3]。與地面上的地物地貌相比，三維表達更能全面直觀地描述地下空間及其設(shè)施的位置特征和連接關(guān)系，三維表達應(yīng)該是地下空間測繪的基本要求。

2 城市地下空間測繪規(guī)范立項編制

2.1 標準立項編制過程

《城市地下空間測繪規(guī)范》的立項與編制是在城市地下空間開發(fā)利用越來越普遍、測繪地理信息服務(wù)及其標準化需求越來越迫切的背景下進行的。

該標準于2013年正式提出立項申請，在國家測繪地理信息局、全國地理信息標準化技術(shù)委員會的支持下，2014年9月獲得國家標準化管理委員會批準立項。標準由建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司、天津市勘察院等21家測繪地理信息生產(chǎn)、開發(fā)、標準化研究及城市地下空間管理維護單位作為起草單位。2016年7月形成標準征求意見稿并開始征求有關(guān)單位及專家意見。2016年10月在認真分析采納征集意見的基礎(chǔ)上，形成標準送審稿。2016年11月，標準送審稿通過了全國地理信息標準化技術(shù)委員會秘書處組織的專家審查。2017年3月，標準通過了全國地理信息標準化技術(shù)委員會全體會議的表決。2017年12月，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會批準發(fā)布了標準，編號為GB/T 35636—2017，自2018年7月1日起實施。

2.2 標準編制依據(jù)及原則

《城市地下空間測繪規(guī)范》依據(jù)測繪法、城鄉(xiāng)規(guī)劃法、測繪成果管理條例等法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標準，并結(jié)合城市地下空間測繪生產(chǎn)實踐和技術(shù)發(fā)展趨勢進行編制。標準編制過程中遵循了先進性、實用性、協(xié)調(diào)性和規(guī)范性等原則，并重點把握了以下幾方面：

(1) 標準內(nèi)容的界定。為避免與現(xiàn)行其他有關(guān)標準內(nèi)容上較大的重疊，本標準的內(nèi)容界定為城市地下空間現(xiàn)狀位置信息與屬性信息的獲取、表達和管理。這里現(xiàn)狀的時點包括地下空間竣工時、現(xiàn)狀調(diào)查時或其他需要進行測量的時點。

(2) 城市地下空間測繪特點的把握。跟蹤地下空間測繪技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，在控制測量的技術(shù)方法、現(xiàn)狀位置與屬性信息的獲取及表達、地下空間設(shè)施的分類等方面充分考慮地下空間的特點，同時注重綜合管廊測繪、地下空間三維建模等新業(yè)務(wù)需求。

(3) 與相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標準的協(xié)調(diào)。標準在有關(guān)技術(shù)指標方面分析借鑒了現(xiàn)行國家標準《工程測量規(guī)范》(GB 50026—2007)、《基礎(chǔ)地理信息城市數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范》(GB/T 21740—2008)和行業(yè)標準《城市測量規(guī)范》(CJJ/T 8—2011)等的規(guī)定。一些技術(shù)規(guī)定積極借鑒了上海、重慶、廣州、昆明等城市的相關(guān)工作經(jīng)驗。

3 城市地下測繪規(guī)范內(nèi)容概要

3.1 標準框架及適用范圍

《城市地下空間測繪規(guī)范》規(guī)定了城市地下空間測繪的總體要求及控制測量、現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)狀測繪、三維建模、數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量控制的基本要求，適用于城市地下空間測繪的技術(shù)設(shè)計、作業(yè)實施及質(zhì)量管理。標準共分10章和1個附錄(如圖1所示)。

圍繞標準的內(nèi)容范圍，編制組進行了充分討論，形成廣泛共識。標準將城市地下空間測繪范圍界定為城市地下空間現(xiàn)狀信息的獲取、表達和管理，而不包括地下空間施工放樣測量、變形測量及為進行地下空間不動產(chǎn)登記而開展的權(quán)籍調(diào)查測繪。地下空間的施工測量、變形測量、不動產(chǎn)測繪等可參照現(xiàn)行其他標準規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。

圖1 《城市地下空間測繪規(guī)范》主要內(nèi)容

3.2 主要技術(shù)內(nèi)容

《城市地下空間測繪規(guī)范》的核心內(nèi)容包括：

(1) 總體要求。標準從時空基準、精度指標、測繪對象及內(nèi)容、元數(shù)據(jù)、項目實施等方面對城市地下空間測繪提出了總體要求，其中關(guān)于時空基準的規(guī)定充分考慮了國家法律法規(guī)要求及城市測繪工作的現(xiàn)狀。

(2) 控制測量。地下空間測繪的控制測量包括地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量3個方面。其中，地面控制測量與其他城市測繪基本相同，有關(guān)技術(shù)要求直接引用《城市測量規(guī)范》(CJJ/T 8—2011)的規(guī)定。標準重點對平面和高程聯(lián)系測量、地下平面和高程控制測量的技術(shù)要求作出了較具體的規(guī)定。

(3) 現(xiàn)狀調(diào)查。地下空間現(xiàn)狀調(diào)查目前開展較多。現(xiàn)狀調(diào)查可分為綜合普查和專項調(diào)查。標準按資料收集、工作底圖編繪及屬性信息調(diào)查表制作、現(xiàn)場調(diào)查、調(diào)查成果整理等現(xiàn)狀調(diào)查過程，對主要技術(shù)要求作出了明確規(guī)定。

(4) 現(xiàn)狀測繪。現(xiàn)狀測繪包括地下空間竣工、現(xiàn)狀調(diào)查或其他時點根據(jù)需要進行的地下空間特征點、線測定和平面圖、綜合圖、斷面圖等測繪工作。標準在現(xiàn)狀測繪和三維建模中將城市地下空間及其設(shè)施分為地下建筑物、地下交通設(shè)施、綜合管廊、地下管線4類。這樣分類充分考慮了測繪方式及設(shè)施基本屬性項的相似度，也符合本標準界定的地下空間測繪業(yè)務(wù)范圍。這種分類方式能最大限度避免標準內(nèi)容的重復(fù)，有利于提高標準的可讀性和可操作性。標準對現(xiàn)狀測繪的具體要求作出了規(guī)定，其中關(guān)于綜合管廊的測繪要求首次出現(xiàn)在標準規(guī)定中。

(5) 三維建模。地下空間的特殊性決定了三維表達的必要性。標準對地下空間三維建模的一般規(guī)定、數(shù)據(jù)內(nèi)容與要求及地下建筑物模型、地下交通設(shè)施模型、綜合管廊模型、地下管線模型的構(gòu)建要求等作出了規(guī)定。

(6) 數(shù)據(jù)管理。標準規(guī)定了地下空間現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)狀測繪、三維建模等數(shù)據(jù)管理的一般要求及地下空間數(shù)據(jù)庫、地面綜合數(shù)據(jù)庫、管理軟件和運行環(huán)境等內(nèi)容。

(7) 質(zhì)量控制。質(zhì)量控制對于保障地下空間測繪成果質(zhì)量必不可少。針對不同成果類型，標準規(guī)定，對地下空間現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)狀測繪、三維建模及數(shù)據(jù)庫等成果，應(yīng)進行成果質(zhì)量檢驗；對地下空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設(shè)成果，驗收時應(yīng)進行系統(tǒng)測試評價。

4 結(jié) 語

《城市地下空間測繪規(guī)范》是我國第一部關(guān)于城市地下空間測繪的國家標準，具有先進性、適用性和可操作性。標準提出的地下空間測繪對象、基準定義、控制測量、現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)狀測繪、三維建模、數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量控制等規(guī)定，構(gòu)成了城市地下空間測繪的基本內(nèi)容體系。標準積極應(yīng)用三維激光掃描、數(shù)字近景攝影測量、三維實景影像、建筑信息模型(BIM)、三維地理信息系統(tǒng)(3D GIS)等新技術(shù)新方法，推動城市地下空間測繪業(yè)務(wù)和技術(shù)進一步發(fā)展。

2016年5月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《城市地下空間開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》[9]，提出要開展地下空間普查，推進城市地下空間綜合管理信息系統(tǒng)建設(shè)，到2020年，不低于50%的城市初步建立包括地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀、規(guī)劃建設(shè)管理、檔案管理等的綜合管理系統(tǒng)，有效提升城市地下空間信息化管理能力。2017年9月，國土資源部發(fā)布《關(guān)于加強城市地質(zhì)工作的指導(dǎo)意見》[10]，提出要逐步將城市地下空間納入土地利用規(guī)劃，并要以城市為單元建設(shè)城市地下空間基礎(chǔ)信息平臺。國家標準《城市地下空間測繪規(guī)范》的發(fā)布實施，將為這些工作的開展提供基本技術(shù)依據(jù)。為積極推進城市地下空間測繪工作，滿足城市地下空間開發(fā)利用對測繪地理信息服務(wù)的進一步需求，有必要加大力度盡快組織研編城市地下空間測繪術(shù)語、對象分類編碼、圖式表達和質(zhì)量檢驗等方面的技術(shù)標準，以逐步形成系統(tǒng)完整的地下空間測繪標準體系。