【摘要】三維地下管網(wǎng)作為支撐智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度決定了智慧城市綜合應(yīng)用水平。文章針對(duì)三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。同時(shí)，結(jié)合智慧城市的發(fā)展特點(diǎn)及需求對(duì)三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作提出了建議。

【關(guān)鍵詞】智慧城市；三維；地下管網(wǎng)；數(shù)據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)化

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1引言

地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)涉及電力、通信、給排水、燃?xì)?、熱力等領(lǐng)域，在支撐政府決策、市政規(guī)劃、民生服務(wù)、應(yīng)急救援等智慧城市建設(shè)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(yīng)用技術(shù)有了長(zhǎng)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(shí)時(shí)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(nèi)部的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度及數(shù)字化程度高，由于缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)融合機(jī)制，導(dǎo)致行業(yè)間的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合困難。三是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有得到充分應(yīng)用，雖然各地耗費(fèi)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(yīng)用效果不明顯[1]。因此，建立三維地下管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，形成統(tǒng)一的三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)有效支撐智慧城市的建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)地下管線數(shù)據(jù)交換技術(shù)要求》，2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地下管線數(shù)據(jù)的采集與處理進(jìn)行了規(guī)范。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要采用CJJ61-2017《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》以及CJJ/T269-2017《城市綜合地下管線信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地下管線數(shù)據(jù)采集與處理的具體實(shí)施進(jìn)行了規(guī)定?；趪覙?biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，北京、河北、山東、江蘇、浙江、湖北、重慶、四川、廣東等省市針對(duì)區(qū)域發(fā)展需求，各自制定并實(shí)施了地下管網(wǎng)探測(cè)和信息管理技術(shù)規(guī)范共計(jì)18項(xiàng)，對(duì)地下管線數(shù)據(jù)要素分類代碼與符號(hào)細(xì)則進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，為地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ)。基于上述標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)雖然能夠反映地下管網(wǎng)的空間關(guān)系，但是不能實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系，空間分析能力有限，已不能滿足智慧城市建設(shè)與治理的需求。同時(shí)，由于上述標(biāo)準(zhǔn)均基于地下管線二維數(shù)據(jù)的技術(shù)方法來制定，并未考慮三維數(shù)據(jù)的擴(kuò)展需求，在數(shù)據(jù)接入BIM、CIM等綜合信息平臺(tái)時(shí)將存在數(shù)據(jù)融合困難的問題。

3標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

3.1數(shù)據(jù)架構(gòu)

在智慧城市應(yīng)用場(chǎng)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(gè)過程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合的功能，在全流程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及數(shù)據(jù)安全機(jī)制保障下實(shí)現(xiàn)智慧城市多場(chǎng)景應(yīng)用。智慧城市三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)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(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的采集，通過標(biāo)準(zhǔn)化處理并轉(zhuǎn)化為滿足數(shù)據(jù)共享與利用的過程?，F(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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、填報(bào)和導(dǎo)入，主要針對(duì)的是地下管網(wǎng)的實(shí)地采集以及對(duì)歷史數(shù)據(jù)的填報(bào)和導(dǎo)入，此類數(shù)據(jù)的集成可按照既有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)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(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)空間及狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)信息可視化、網(wǎng)絡(luò)分析多元化、監(jiān)控實(shí)時(shí)自動(dòng)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(zhǔn)階段）實(shí)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(duì)管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼規(guī)則及數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫（元數(shù)據(jù)）。同時(shí)，建立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，對(duì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)代碼、格式、類型等進(jìn)行轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與BIM、CIM等平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合。在數(shù)據(jù)描述過程中，可通過BIM+3DGIS技術(shù)建立全空間信息模型實(shí)現(xiàn)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的有效組織和整合。BIM+3DGIS多用于智慧城市建設(shè)中的多個(gè)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(shù)來管理三維數(shù)據(jù)，并在三維框架中展示二維和三維對(duì)象[3]。3DGIS強(qiáng)大的可視化分析管理能力實(shí)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(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)則的管線采用自動(dòng)化建模方式，而對(duì)結(jié)構(gòu)特殊的管線及其附屬設(shè)施可采用人機(jī)交互建模方式。三維地下管線數(shù)據(jù)元素應(yīng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元素、通用數(shù)據(jù)元素以及擴(kuò)展數(shù)據(jù)元素。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元素主要描述數(shù)據(jù)的基本屬性，如管線的應(yīng)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(biāo)等。擴(kuò)展數(shù)據(jù)元素主要描述管網(wǎng)運(yùn)營管理過程中的監(jiān)測(cè)類數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)元素應(yīng)按照市政基礎(chǔ)設(shè)施最基本、最標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(kuò)展需求，預(yù)留數(shù)據(jù)擴(kuò)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(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)元素》實(shí)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(biāo)簽庫，完成多源數(shù)據(jù)實(shí)體的分類，為后續(xù)平臺(tái)數(shù)據(jù)交換提供基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)組織應(yīng)根據(jù)統(tǒng)一的三維地下管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量檢查，采用面向空間對(duì)象的信息管理體系，包含管線測(cè)繪成果作業(yè)、報(bào)批、入庫等模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)管線數(shù)據(jù)的輸入、生產(chǎn)、質(zhì)檢、驗(yàn)收的全流程管理。同時(shí)，也提供電力、通信、燃?xì)狻⒔o排水、供暖等各類管線運(yùn)行狀態(tài)綜合信息查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、維護(hù)等高時(shí)效、高質(zhì)量的應(yīng)用服務(wù)[4]。

3.5數(shù)據(jù)交換

在數(shù)據(jù)交換和平臺(tái)建設(shè)過程中，應(yīng)遵循區(qū)域化、層次化和模塊化的原則，對(duì)三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)交換開展科學(xué)的管理和服務(wù)。依托數(shù)據(jù)管理與服務(wù)的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理、建模、整合、關(guān)聯(lián)等功能，支撐平臺(tái)對(duì)外服務(wù)。同時(shí)，平臺(tái)應(yīng)通過數(shù)據(jù)資源授權(quán)、資源確權(quán)、資源網(wǎng)關(guān)、門戶展示、流通管理、開發(fā)環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境等，以統(tǒng)一接口的方式提供各類智能應(yīng)用，并可根據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，最終實(shí)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(shí)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(wù)支撐平臺(tái)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(wù)支撐平臺(tái)第2部分：目錄管理與服務(wù)要求》實(shí)施。

3.6數(shù)據(jù)應(yīng)用

根據(jù)智慧城市應(yīng)用的需求，可采取單一或組合模式提供三維地下管網(wǎng)時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)，包括時(shí)序化的基礎(chǔ)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(shí)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(chǔ)應(yīng)用的同時(shí)，可擴(kuò)展至規(guī)劃與建設(shè)、治理與服務(wù)、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)等智慧城市多應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用。在應(yīng)用過程中，應(yīng)搭建服務(wù)資源池、云服務(wù)系統(tǒng)和知識(shí)化引擎等平臺(tái)結(jié)構(gòu)，并配套政策機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、云計(jì)算等支撐措施。三維地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用可參考GB/T35776-2017《智慧城市時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施基本規(guī)定》實(shí)施。

3.7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化是三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與服務(wù)的基礎(chǔ)性保障。為了確保三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全、高效運(yùn)行，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中應(yīng)建立一整套適用于三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用的全流程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。特別是在數(shù)據(jù)應(yīng)用的接口方面，對(duì)于同類業(yè)務(wù)、不同層級(jí)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)應(yīng)用，應(yīng)由上層業(yè)務(wù)應(yīng)用方制定數(shù)據(jù)開放共享標(biāo)準(zhǔn)并由下層業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行適配調(diào)用。對(duì)于不同業(yè)務(wù)、同級(jí)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)應(yīng)用，可由各業(yè)務(wù)運(yùn)營指定本系統(tǒng)對(duì)外接口，然后由外部系統(tǒng)調(diào)用，也可按照外部系統(tǒng)定義的接口進(jìn)行主動(dòng)適配。

3.8安全保障機(jī)制

三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)分領(lǐng)域、分安全級(jí)別進(jìn)行管理，分級(jí)分域分權(quán)限對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和讀寫控制。數(shù)據(jù)采集與感知、通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算與存儲(chǔ)等運(yùn)行支撐環(huán)境應(yīng)具備漏洞掃描、入侵檢測(cè)、數(shù)據(jù)包過濾、防病毒及病毒查殺、身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密和主機(jī)監(jiān)控等安全防控能力[5]。對(duì)數(shù)據(jù)融合及服務(wù)應(yīng)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(jī)制，確保智慧城市服務(wù)聚集、服務(wù)管理、服務(wù)整合、服務(wù)使用等應(yīng)用融合過程安全。三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)安全保障機(jī)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(shù)智慧城市建設(shè)信息安全保障指南》及GB/T37971-2019《信息安全技術(shù)智慧城市安全體系框架》實(shí)施，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(wù)要求、特征和技術(shù)要求。

4結(jié)語

隨著智慧城市建設(shè)的不斷深入，要實(shí)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(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，并且在數(shù)據(jù)融合機(jī)制上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與業(yè)務(wù)協(xié)同，提升智慧城市建設(shè)和治理水平。三維地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)提前布局和合理規(guī)劃，通過全流程統(tǒng)一協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、高效的數(shù)據(jù)引擎、嚴(yán)密的安全機(jī)制實(shí)現(xiàn)三維地下管網(wǎng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等人工智能技術(shù)的應(yīng)用支撐政府決策、城市規(guī)劃與建設(shè)、應(yīng)急救援、民生治理等智慧城市綜合應(yīng)用，對(duì)實(shí)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。

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作者:雷靜 張榮 單位:城鄉(xiāng)院（廣州）有限公司