導語：智慧城市三維地下管網(wǎng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】三維地下管網(wǎng)作為支撐智慧城市發(fā)展的基礎，其數(shù)據(jù)標準化程度決定了智慧城市綜合應用水平。文章針對三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準化開展分析與研究，初步搭建了三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)融合標準架構。同時，結合智慧城市的發(fā)展特點及需求對三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準化工作提出了建議。

【關鍵詞】智慧城市；三維；地下管網(wǎng)；數(shù)據(jù)；標準化

1引言

地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)涉及電力、通信、給排水、燃氣、熱力等領域，在支撐政府決策、市政規(guī)劃、民生服務、應急救援等智慧城市建設與治理方面有舉足輕重的作用。雖然地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的獲取與應用技術有了長足的發(fā)展，但是仍存在諸多問題。一是傳統(tǒng)地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的管理方式在實時性、可靠性、可視性等方面已經(jīng)不能滿足智慧城市發(fā)展需求。二是數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象顯著，雖然行業(yè)內部的數(shù)據(jù)準確度及數(shù)字化程度高，由于缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)融合機制，導致行業(yè)間的多源異構數(shù)據(jù)融合困難。三是基礎數(shù)據(jù)沒有得到充分應用，雖然各地耗費大量人力和物力開展地下管線普查工作，但是三維數(shù)據(jù)的綜合應用效果不明顯[1]。因此，建立三維地下管網(wǎng)標準數(shù)據(jù)庫，形成統(tǒng)一的三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)基礎，對有效支撐智慧城市的建設和治理具有重要意義。

2現(xiàn)狀

目前，地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集與處理主要采用國家標準GB/T35644-2017《地下管線數(shù)據(jù)獲取規(guī)程》以及GB/T29806-2013《信息技術地下管線數(shù)據(jù)交換技術要求》，2項標準對地下管線數(shù)據(jù)的采集與處理進行了規(guī)范。行業(yè)標準主要采用CJJ61-2017《城市地下管線探測技術規(guī)程》以及CJJ/T269-2017《城市綜合地下管線信息系統(tǒng)技術規(guī)范》，2項標準對地下管線數(shù)據(jù)采集與處理的具體實施進行了規(guī)定?；趪覙藴屎托袠I(yè)標準，北京、河北、山東、江蘇、浙江、湖北、重慶、四川、廣東等省市針對區(qū)域發(fā)展需求，各自制定并實施了地下管網(wǎng)探測和信息管理技術規(guī)范共計18項，對地下管線數(shù)據(jù)要素分類代碼與符號細則進行了詳細規(guī)定，為地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準化奠定了基礎?；谏鲜鰳藴式ㄔO的數(shù)據(jù)可視化技術雖然能夠反映地下管網(wǎng)的空間關系，但是不能實現(xiàn)地下管網(wǎng)的拓撲關系，空間分析能力有限，已不能滿足智慧城市建設與治理的需求。同時，由于上述標準均基于地下管線二維數(shù)據(jù)的技術方法來制定，并未考慮三維數(shù)據(jù)的擴展需求，在數(shù)據(jù)接入BIM、CIM等綜合信息平臺時將存在數(shù)據(jù)融合困難的問題。

3標準化建設

3.1數(shù)據(jù)架構

在智慧城市應用場景下，三維地下管網(wǎng)通過集成不同種類、不同來源數(shù)據(jù)，依次通過數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)交換共享三個過程實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合的功能，在全流程數(shù)據(jù)標準規(guī)范以及數(shù)據(jù)安全機制保障下實現(xiàn)智慧城市多場景應用。智慧城市三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準架構如圖1所示。

3.2數(shù)據(jù)集成

三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)集成過程是實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的采集，通過標準化處理并轉化為滿足數(shù)據(jù)共享與利用的過程。現(xiàn)階段，三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)集成主要分為人工集成和系統(tǒng)集成。人工集成是通過人工的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、填報和導入，主要針對的是地下管網(wǎng)的實地采集以及對歷史數(shù)據(jù)的填報和導入，此類數(shù)據(jù)的集成可按照既有的標準規(guī)范實施。系統(tǒng)集成是通過管網(wǎng)傳感器等新型軟硬件系統(tǒng)實現(xiàn)地下管網(wǎng)空間及狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動獲取，實現(xiàn)地下管網(wǎng)信息可視化、網(wǎng)絡分析多元化、監(jiān)控實時自動化，以提高管理效率和降低管理成本[2]。三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)集成可參照GB/T36625.3-2021《智慧城市數(shù)據(jù)融合第3部分：數(shù)據(jù)采集規(guī)范》、《智能管網(wǎng)系統(tǒng)第1部分：總則》（批準階段）實施。

3.3數(shù)據(jù)描述

三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)描述主要是通過對管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)編碼規(guī)則及數(shù)據(jù)格式的標準化建立標準數(shù)據(jù)庫（元數(shù)據(jù)）。同時，建立數(shù)據(jù)轉換規(guī)則，對數(shù)據(jù)的標準代碼、格式、類型等進行轉換和擴展，以實現(xiàn)管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)與BIM、CIM等平臺的數(shù)據(jù)融合。在數(shù)據(jù)描述過程中，可通過BIM+3DGIS技術建立全空間信息模型實現(xiàn)對多源異構數(shù)據(jù)的有效組織和整合。BIM+3DGIS多用于智慧城市建設中的多個方面，其能夠兼容和集成多源數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫管理技術來管理三維數(shù)據(jù)，并在三維框架中展示二維和三維對象[3]。3DGIS強大的可視化分析管理能力實現(xiàn)了城市地下管線信息化管理從二維到三維的跨越，可開展地下管線的三維空間瀏覽與分析。一般來說，可對結構規(guī)則的管線采用自動化建模方式，而對結構特殊的管線及其附屬設施可采用人機交互建模方式。三維地下管線數(shù)據(jù)元素應包括基礎數(shù)據(jù)元素、通用數(shù)據(jù)元素以及擴展數(shù)據(jù)元素?；A數(shù)據(jù)元素主要描述數(shù)據(jù)的基本屬性，如管線的應用類別等。通用數(shù)據(jù)元素主要描述數(shù)據(jù)的共性，比如管線的尺寸、坐標等。擴展數(shù)據(jù)元素主要描述管網(wǎng)運營管理過程中的監(jiān)測類數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)。地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)元素應按照市政基礎設施最基本、最標準的屬性作為分類依據(jù)，正確反映數(shù)據(jù)元素的特征或特性，分類層次應清晰合理，特別是在同一層面要使用統(tǒng)一的分類方法，并要考慮到后續(xù)數(shù)據(jù)的擴展需求，預留數(shù)據(jù)擴展接口。三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)描述可參考GB/T36625.2-2018《智慧城市數(shù)據(jù)融合第2部分：數(shù)據(jù)編碼規(guī)范》以及GB/T36625.5-2019《智慧城市數(shù)據(jù)融合第5部分：市政基礎設施數(shù)據(jù)元素》實施。

3.4數(shù)據(jù)組織

數(shù)據(jù)組織是利用數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)，參考已定義好的數(shù)據(jù)標簽庫，完成多源數(shù)據(jù)實體的分類，為后續(xù)平臺數(shù)據(jù)交換提供基礎。數(shù)據(jù)組織應根據(jù)統(tǒng)一的三維地下管線數(shù)據(jù)標準開展數(shù)據(jù)處理和質量檢查，采用面向空間對象的信息管理體系，包含管線測繪成果作業(yè)、報批、入庫等模塊，實現(xiàn)對管線數(shù)據(jù)的輸入、生產(chǎn)、質檢、驗收的全流程管理。同時，也提供電力、通信、燃氣、給排水、供暖等各類管線運行狀態(tài)綜合信息查詢、統(tǒng)計、分析、維護等高時效、高質量的應用服務[4]。

3.5數(shù)據(jù)交換

在數(shù)據(jù)交換和平臺建設過程中，應遵循區(qū)域化、層次化和模塊化的原則，對三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)交換開展科學的管理和服務。依托數(shù)據(jù)管理與服務的技術支撐，實現(xiàn)三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理、建模、整合、關聯(lián)等功能，支撐平臺對外服務。同時，平臺應通過數(shù)據(jù)資源授權、資源確權、資源網(wǎng)關、門戶展示、流通管理、開發(fā)環(huán)境、運行環(huán)境等，以統(tǒng)一接口的方式提供各類智能應用，并可根據(jù)業(yè)務的發(fā)展需要進行動態(tài)調整，最終實現(xiàn)三維地下管網(wǎng)模型與城市地形模型、交通模型、建筑模型等智慧城市模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換可參考GB/T36622.1-2018《智慧城市公共信息與服務支撐平臺第1部分：總體要求》以及GB/T36622.2-2018《智慧城市公共信息與服務支撐平臺第2部分：目錄管理與服務要求》實施。

3.6數(shù)據(jù)應用

根據(jù)智慧城市應用的需求，可采取單一或組合模式提供三維地下管網(wǎng)時空數(shù)據(jù)服務，包括時序化的基礎地理信息數(shù)據(jù)和公共專題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù)、空間規(guī)劃數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)一體化管理的數(shù)據(jù)引擎及管理分析系統(tǒng)。在開展基礎應用的同時，可擴展至規(guī)劃與建設、治理與服務、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟等智慧城市多應用場景，實現(xiàn)三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的綜合應用。在應用過程中，應搭建服務資源池、云服務系統(tǒng)和知識化引擎等平臺結構，并配套政策機制、標準規(guī)范、云計算等支撐措施。三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)應用可參考GB/T35776-2017《智慧城市時空基礎設施基本規(guī)定》實施。

3.7標準規(guī)范體系

標準化和規(guī)范化是三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與服務的基礎性保障。為了確保三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全、高效運行，在系統(tǒng)設計與開發(fā)過程中應建立一整套適用于三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)應用的全流程標準規(guī)范體系。特別是在數(shù)據(jù)應用的接口方面，對于同類業(yè)務、不同層級系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)應用，應由上層業(yè)務應用方制定數(shù)據(jù)開放共享標準并由下層業(yè)務系統(tǒng)進行適配調用。對于不同業(yè)務、同級系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)應用，可由各業(yè)務運營指定本系統(tǒng)對外接口，然后由外部系統(tǒng)調用，也可按照外部系統(tǒng)定義的接口進行主動適配。

3.8安全保障機制

三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)應分領域、分安全級別進行管理，分級分域分權限對數(shù)據(jù)進行訪問和讀寫控制。數(shù)據(jù)采集與感知、通信網(wǎng)絡、計算與存儲等運行支撐環(huán)境應具備漏洞掃描、入侵檢測、數(shù)據(jù)包過濾、防病毒及病毒查殺、身份認證、數(shù)據(jù)加密和主機監(jiān)控等安全防控能力[5]。對數(shù)據(jù)融合及服務應建立數(shù)據(jù)采集與匯聚、數(shù)據(jù)融合與處理、數(shù)據(jù)挖掘與分析以及數(shù)據(jù)治理全過程數(shù)據(jù)安全機制，確保智慧城市服務聚集、服務管理、服務整合、服務使用等應用融合過程安全。三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)安全保障機制可參考GB/T36625.4-2021《智慧城市數(shù)據(jù)融合第4部分：開放共享要求》、GB/Z38649-2020《信息安全技術智慧城市建設信息安全保障指南》及GB/T37971-2019《信息安全技術智慧城市安全體系框架》實施，相關標準規(guī)定了智慧城市數(shù)據(jù)融合開放共享的基本模式、業(yè)務要求、特征和技術要求。

4結語

隨著智慧城市建設的不斷深入，要實現(xiàn)三維地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)與智慧城市管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)、互通、共享，就需要對基礎數(shù)據(jù)進行標準化管理，并且在數(shù)據(jù)融合機制上實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與業(yè)務協(xié)同，提升智慧城市建設和治理水平。三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準化應提前布局和合理規(guī)劃，通過全流程統(tǒng)一協(xié)調的數(shù)據(jù)標準、高效的數(shù)據(jù)引擎、嚴密的安全機制實現(xiàn)三維地下管網(wǎng)多源異構數(shù)據(jù)融合，結合大數(shù)據(jù)、云計算等人工智能技術的應用支撐政府決策、城市規(guī)劃與建設、應急救援、民生治理等智慧城市綜合應用，對實現(xiàn)智慧城市大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、系統(tǒng)化管理和集約利用具有重要意義。

參考文獻

[1]陳功亮，劉剛.大型城市地下管線多源異構數(shù)據(jù)融合探討[J].城市勘測，2020（5）：79-89.

[2]牟乃夏，張靈先，鄧榮鑫，等.城市管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)集成機理研究[M].北京：測繪出版社，2018.

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[5]蓋琪琳，孫艷茹，逄崇雁.智慧管網(wǎng)系統(tǒng)運維服務[J].網(wǎng)絡安全和信息化，2021（4）：96-100.

作者:雷靜 張榮 單位:城鄉(xiāng)院（廣州）有限公司