淺談我國城市地下空間設施的分類研究

上海市標準化研究院 潘柯良 耿全強

近年來，我國許多城市加快了對地下空間的開發(fā)與利用，各種地下管線、地下軌道交通、地下車庫、地下通道等城市地下空間設施的建設越來越快；城市地下空間設施類型繁多，形態(tài)錯綜復雜，對當前城市地下空間的開發(fā)與管理提出了更高的要求，城市地下空間信息系統(tǒng)的建立迫在眉睫。城市地下空間信息系統(tǒng)要為政府監(jiān)控城市地下空間開發(fā)、利用提供重要的決策依據(jù)和管理手段，而地下空間設施的分類與編碼則是建立地下空間信息系統(tǒng)的關鍵任務。目前，我國現(xiàn)行標準中還沒有一部涉及到所有城市地下空間設施的分類與編碼，這不利于城市地下空間設施數(shù)據(jù)信息的共享、管理及發(fā)布。本文試圖對目前我國城市地下空間設施發(fā)展現(xiàn)狀及主要分類方法的研究進行歸納和總結，并提出對城市地下空間設施分類的新思路。

一、我國城市地下空間設施發(fā)展現(xiàn)狀

1.城市地下空間

通常意義下，我們把地球表面以下的巖層或土層中天然形成的或經人工開發(fā)形成的空間稱為地下空間（Underground space）。在城市規(guī)劃區(qū)范圍以內開發(fā)、建設與利用的地下空間統(tǒng)稱為城市地下空間（Urban underground space）。

我國城市地下空間的開發(fā)、利用始于“備戰(zhàn)備荒”的人民防空工程。從1950年開始，我國人民防空工程建設從無到有，從小到大，有了很大的發(fā)展。這期間，我國建設了一批地下工廠、早期人民防空工程和北京、天津地下軌道等。隨著我國國力的增強以及國際關系日趨緩和，我國逐漸把地下空間利用的出發(fā)點從人民防空工程轉移到國防與經濟建設上。1978年，第三次全國人防工作會議提出了“平戰(zhàn)結合”的人防建設方針。1986年國家人防委、建設部在廈門聯(lián)合召開了“全國人防建設與城市建設相結合座談會”，進一步明確了“平戰(zhàn)結合”的方針。踐之以行，人民防空工程除了發(fā)揮戰(zhàn)略效益外，還充分發(fā)揮了社會效益和經濟效益。1988年，在同濟大學召開的第三屆國際地下空間學術會議上，首次提出“城市地下空間”的概念。

隨著我國城市人口的激增，城市建筑密度越來越大，土地資源越來越緊張，地面建設用地地價越來越昂貴。而城市的建設史表明，城市空間的開發(fā)遵循了“城市地面空間開發(fā)－城市上部空間開發(fā)－城市地下空間開發(fā)”這樣一個次序；同時，根據(jù)世界工業(yè)發(fā)達國家城市地下空間開發(fā)利用與人均國內生產總值（GDP）的統(tǒng)計分析，當一個國家或地區(qū)人均GDP達到500美元后，基本具備了開發(fā)利用地下空間的條件和實力；人均GDP超過1 000美元后，城市對開發(fā)地下空間開始有需求，并有條件進行小規(guī)模的重點開發(fā)；人均GDP超過3 000美元后，則具備了適度規(guī)模開發(fā)地下空間的能力。

據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的《2008年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》披露，我國2008年GDP總量達到300 670億元人民幣，按2008年平均匯率6.948計，折合43 274.32億美元；依據(jù)2007年和2008年統(tǒng)計公報披露的年末人口統(tǒng)計數(shù)字計算，2008年我國人口為132 465.5萬人，以此計算我國2008年人均GDP為3 266.8美元。以常住人口計算，2008年北京市人均GDP已經達到了9 075美元，上海市人均GDP則超過了10 000美元。因此，我國在對開發(fā)、利用地下空間的需求和經濟發(fā)展水平具備的條件下，大規(guī)模開發(fā)利用地下空間的時機已經成熟。

事實上，以城市地鐵建設為主要標志的大規(guī)模開發(fā)、利用地下空間已在北京、上海、天津、廣州等大中城市展開，我國已經進入了城市地下空間大規(guī)模開發(fā)階段。目前，我國城市地下空間的開發(fā)、利用主要有以下兩種方式：一是已有的人民防空工程設施“平戰(zhàn)結合”改造和利用；二是新建具有發(fā)展?jié)摿Φ某鞘械叵驴臻g設施。

2.城市地下空間設施

城市地下空間設施（Underground Facility of Urban Area）是指建設在城市地下空間、為實現(xiàn)某種城市功能而規(guī)劃建設的系統(tǒng)性設施。

城市地下空間設施包括但不限于地下軌道交通、地下冷庫、地下能源庫、地下文體場館、民防工程、地下商城、人行地道、地下停車場、越江隧道、下立交、地下變電站、地下管線等設施。

其中，城市地下管線設施是一類較為特殊的設施，其建設歷史悠久且數(shù)量龐大，管理相對復雜，并且擔負著城市的信息傳遞、能源輸送、排澇減災、廢物排棄的功能，是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，是城市基礎設施的重要組成部分，是發(fā)揮城市功能、確保社會經濟和城市建設健康、協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展的重要基礎和保障，被人們稱為城市的“生命線”。

例如，上海市給水、排水、電力、燃氣、信息等市政公用設施，從清同治元年（1862年）陸續(xù)開始建設，至民國初期已具有一定規(guī)模。此后，各種地下管線相繼發(fā)展，新中國成立前，上海城市地下管線總長3 126 km。新中國成立后，特別是1978年改革開放以來，上海城市建設飛速發(fā)展，地下管線鋪設越來越多，到1992年底，上海地下管線總長已達14 000 km，并以每年500 km～800 km的敷設量增加。由于地理因素和歷史等原因，上海城市道路和地下管線呈現(xiàn)“老”、“密”、“亂”的狀況，地下管線與地面建設之間的矛盾十分突出，在建筑施工中經常發(fā)生挖斷或損壞地下管線的重大事故，使城市人民生活和建筑施工安全受到嚴重影響。因此實現(xiàn)城市地下管線信息數(shù)據(jù)共享迫在眉睫。

二、我國城市地下空間設施分類研究的現(xiàn)狀

目前，由于涉及各行業(yè)相關信息參差不齊，如水務、電力、燃氣等市政管道行業(yè)信息化建設較早較快，對歷史的兼顧比較多，發(fā)展比較好，而地下建（構）筑物設施信息化建設相對緩慢且管理分散，造成標準執(zhí)行力度不強。據(jù)筆者梳理研究，目前涉及水務、電力、燃氣等地下空間設施的國家標準與行業(yè)標準約有30多件。在對其中內容進行對比研究后發(fā)現(xiàn)，與地下空間設施相關的分類編碼標準并不能滿足城市地下空間信息系統(tǒng)的需求，其原因在于這些標準給出的分類與編碼不僅不能涵蓋所有地下空間設施，且同類設施不同標準間分類與代碼也存在不統(tǒng)一的情況。例如，國家標準GB/T 13923-2006《基礎地理信息要素分類與代碼》和工程建設行業(yè)標準CJJ 61-2003《城市地下管線探測技術規(guī)程》中，前者對地理要素進行了分類，其中涉及到城市地下空間的設施主要有城市市政管線、地下人行通道、地鐵等，并且編寫了相應設施代碼，但其分類中未涉及人防工程、地下車庫等設施；后者對電力、電信、給水、排水、燃氣等地下管線及其附屬物進行了分類和編碼，但未涉及地下軌道交通、人防工程等設施。從具體應用的角度來看，上述兩個標準并不兼容，可操作性不強。以電力線為例，GB/T 13923-2006將其分為高壓和低壓，CJJ 61-2003則分為高壓、中壓和低壓。

上海市在地下空間信息平臺建設過程中，發(fā)現(xiàn)在涉及城市地下空間設施的行業(yè)實際應用中也存在設施分類方法多種多樣，除參考國家標準和行業(yè)標準的分類之外，還有按硬管（自來水管、排水管、燃氣管等）、軟管（電力線、通訊線等）的分類，以及按直埋管、專業(yè)溝、綜合溝進行分類的，這種狀況不能滿足地下空間設施涉及的水務、電力、通信、民防、交通等眾多管理部門信息共享的需要。因此，及時歸納現(xiàn)有設施分類研究的現(xiàn)狀，并提出相應解決方案，對城市地下空間信息平臺的建設尤為重要。以下就現(xiàn)有的設施分類研究現(xiàn)狀進行歸納和總結：

1.按設施的使用功能來劃分

學術上按照是否具備、包含或提供人類居住功能來劃分，將所有的城市地下空間設施分為地下建筑物設施和地下構筑物設施。在目前已有的標準中，也多從這個角度入手對涉及到地下空間設施進一步劃分，其中，地下建筑物設施包括如地下室、地下工廠、地下車站等，地下構筑物設施包括各類地下市政管線、地下水庫等。具體如下表1：

表1 城市地下空間設施分類按使用功能分類表

這類劃分，雖然可以完全歸納所有的城市地下空間設施，但該種分類方法不能很好地反映出地下構筑物中的燃氣、電力、水務等各類市政管線設施，而市政管線在城市地下空間設施中又是一類非常重要的設施。

2.按基礎地理信息要素來劃分

國家標準GB/T 13923-2006從基礎地理信息角度，對地理信息要素進行了分類與編碼，以滿足我國當前不同比例尺基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的采集、建庫以及數(shù)據(jù)交換、應用等需求。家標準GB/T 13923中按基礎地理信息要素的類別，對城市地下空間設施進行分類具體。如下表2所示：

表2 城市地下空間設施按基礎地理信息要素分類表

從上述分類方法來看，由于該標準從測繪專業(yè)的需要出發(fā)，其涉及的城市地下空間設施僅專注于表達測繪用的地理信息要素，而沒有對所有城市地下空間設施進行分類和編碼，比如民防設施、地下車庫以及各種城市地下管線的附屬設施等未包含其中。

3.按土地利用現(xiàn)狀來劃分

國家標準GB/T 21010-2007《土地利用現(xiàn)狀分類》是為了實施全國土地的統(tǒng)一管理，科學劃分土地利用類型，維護土地利用分類的科學性、實用性、開放性和繼承性而制定的。國家標準GB/T 21010中可借鑒的城市地下空間設施相關的分類如下表3所示：

表3 城市地下空間設施土地利用現(xiàn)狀分類表

從上述分類方法來看，該標準從土地調查、規(guī)劃、評價、統(tǒng)計、登記及信息化管理等工作方面對土地利用的類型進行了分類，如果將地下空間作為土地利用的延伸，我們可以借鑒此類方法對城市地下空間設施進行分類，但由于地面和地下空間的不完全對稱性，某些地面土地用地類型并不適合地下空間設施，比如，對地下商業(yè)服務設施的劃分是否分類過細？在目前城市地下空間建設的設計、審批仍然較為“粗放”的情況下（常見的地下空間建設審批僅有“地下車庫”，“地下倉儲”等少數(shù)幾項設施），該種提法是否過于超前？從既考慮分類的前瞻性，也照顧實用性，我們認為分類細化程度以避免引起更大的爭議為宜。另外，該分類方法未涵蓋城市地下市政管線設施。

4.按城市地下空間設施的埋深來劃分

根據(jù)城市地下空間設施與地表距離的關系，將城市地下空間設施按照不同埋深來劃分的方法，各國的標準并不統(tǒng)一，國內一些學者依據(jù)我國的實際利用情況和工程技術水平，將城市地下空間設施按照一定埋深來劃分。我國現(xiàn)階段城市地下空間開發(fā)利用部分設施的埋深數(shù)據(jù)如下表4：

表4 按城市地下空間開發(fā)利用部分設施的埋深數(shù)據(jù)表

由于不同城市地質構造不同，所開發(fā)、利用的程度、劃分標準都不一致。如，上海市規(guī)劃院在對上海市地質形態(tài)的勘測后，對上海市城市地下空間設施的規(guī)劃建設按埋深類型來劃分（見表5所示），并且在城市地下空間的規(guī)劃建設中已開始實施。

由于我國各城市的地質構造相差較大，在設施的分類上不能兼顧，所以只能“因地制宜”，不能用統(tǒng)一的標準來劃分和衡量。

5.按照城市地下空間設施布局的形態(tài)來劃分

表5 城市地下空間設施埋深類型分類表

如果將所有城市地下空間設施的使用功能等實質性屬性淡化，以設施在城市地下空間布局的形態(tài)特征來劃分，可以將城市地下空間設施概括為三種類型：點狀的城市地下空間設施、線狀的城市地下空間設施和網絡狀的城市地下空間設施。具體如下表6所示：

表6 按照城市地下空間設施布局的形態(tài)來劃分表

這類分類方法較為抽象，理論上雖然能夠完全歸納所有的城市地下空間設施，但是不能清晰完全地反映出各具體的城市地下空間設施類型，在實際的應用中缺乏指導意義。

6.按城市地下空間設施形成的原因來劃分

根據(jù)城市地下空間設施的形成原因，可以將所有城市地下空間設施劃分為自然形成的城市地下空間設施和人工建造的城市地下空間設施兩大類，具體如下表7所示：

表7 按城市地下空間設施形成的原因分類表

這種分類方法，理論上雖然能夠完全歸納所有的城市地下空間設施，但未涉及到具體的各類設施，實際應用中能起到的指導效用不大。比如，城市地下空間設施類型繁多、形態(tài)錯綜復雜，包括地下商場、地下娛樂場所、地下停車場、地下倉庫、地鐵、隧道、地下人防工程、高層建筑的地基、地下管網等。每種類型又可以細分為多種子類型，如地下管網就包括自來水管道、燃氣管道、雨水管道、污水管道、電纜、光纜等10多種。而且，地下空間涉及的部門眾多，包括交通、工業(yè)、商業(yè)、人防、土地、電力、通信、水務、燃氣等等。城市規(guī)劃建設部門要管理如此龐大的城市地下空間，需要快速了解地下空間的開發(fā)利用現(xiàn)狀，因此，城市地下空間設施的分類要有很強的實際應用價值才行。

三、對目前我國城市地下空間設施分類提出的新思路

對上述數(shù)種城市地下空間設施分類方法歸納、整理研究后，我們發(fā)現(xiàn)了目前的分類方法均具有一定的局限性。我們明晰了目前分類方法的利弊后，有的放矢地借鑒已有分類方法中的分類原則和分類對象。

我們從涉及城市地下空間設施各行業(yè)或單位的實情出發(fā)，涉及的分類對象既包括所有的城市地下空間設施，又能清晰地反映出各類設施的行業(yè)或具體特征，且在命名和設施分類順序上參考了GB/T 13923-2006《基礎地理信息要素分類與代碼》，GB/T 21010-2007《土地利用現(xiàn)狀分類》，行標CJJ 61-2003《城市地下管線探測技術規(guī)程》以及《人民防空法》等材料。

例如，在設施命名過程中，首先考慮到國家土地調查、規(guī)劃、評價、統(tǒng)計、登記及信息化管理等工作中，涉及的各行業(yè)、單位較多地使用了國標GB/T 21010-2007中土地的分類方法和名稱，因此，借鑒此標準中的土地用地分類方法和設施命名能夠很好地兼容城建、國土資源、地下交通等行業(yè)的應用現(xiàn)狀，可以較好地解決城市地上與地下用地規(guī)劃、管理的一致性問題；其次，還對一些模糊的命名進行重新界定，比如國標GB/T 13923-2006，工程建設行業(yè)標準CJJ 61-2003和地標DB11/T 316-2005等資料中有用“電信線”，“電信管線”，“通訊管線”名稱的，還有不少城市用“信息管線”命名的，我們在搜集了大量資料以及與上海、北京、成都等城市通信管理局、電信公司、信息管道公司多家單位進行了交流、溝通后認為，“電信線”、“電信管線”、“通訊管線”、“信息管線”等命名都不能完整包含城市地下各類以信息通信交流為目的的管線，于是采用“信息與通信管線”來命名，信息與通信管線主要針對以信息獲取、信息傳輸與交換、信息處理、信息控制及存儲等為主體的各類通信與信息設施，不僅包含了通信管線，還包括地下廣播電視管線、交通信號線、道路監(jiān)控等線路設施。這樣更符合其行業(yè)歷史和發(fā)展方向。

城市地下空間設施的分類應該反映城市地下空間的整體狀況，既包括城市地下管線，也包括各類建（構）筑物，既不是某個標準的擴展和延伸，也不是某些標準的簡單組合，而是為了在城市地下空間設施數(shù)據(jù)的交換和共享服務而進行數(shù)據(jù)分類過程中起到“目錄”的作用。

而究竟以何種分類依據(jù)來劃分城市地下空間設施中市政管線和其它建（構）筑物設施呢？電力、燃氣、給排水等城市管線單位希望以行業(yè)作為分類依據(jù)來劃分，且行業(yè)標準CJJ 61-2003中市政管線也采用行業(yè)為分類依據(jù)來劃分，而民防、規(guī)劃局、地下軌道交通等城市地下建（構）筑物建設和管理單位則希望以功能作為分類依據(jù)更能適應目前現(xiàn)狀。我們經過了反復思考認為，若將電力、燃氣、給排水等地下管線行業(yè)理解成傳輸電力、輸送燃氣、傳輸水等功能的話，分類依據(jù)就可以統(tǒng)一在“功能”上。與此同時，我們在研究國外標準后發(fā)現(xiàn)，北美產業(yè)分類體系（NAICS）中與地下空間設施相關的部分分類層次采用的是以“產業(yè)功能”來劃分的，說明這種分類依據(jù)的劃分是比較符合國際慣例的。

因此，我們提出將城市地下空間設施以“設施功能”為分類依據(jù)劃分為地下電力設施，地下信息與通信設施，地下給水設施，地下排水設施，地下燃氣設施，地下熱力設施，地下工業(yè)管道設施，地下輸油管道設施，地下綜合管溝設施，地下固體廢棄物輸送設施，地下公共服務設施，地下工業(yè)倉儲設施，地下防災設施，地下交通設施，地下基礎，地下居住設施等16類。可以發(fā)現(xiàn)，上述分類方法其實就是對現(xiàn)有分類方法的延伸與豐富，既有對地下建筑物和地下構筑物的適當細化和再分類、繼承與借鑒；也有對按“基礎地理信息要素”或“土地利用現(xiàn)狀”為分類依據(jù)來劃分的分類方法中“地下居住設施”、“地下公共服務設施”等分類對象的借鑒和利用。

四、后語

城市地下空間設施種類數(shù)量巨大，涉及行業(yè)/單位較多，如何對數(shù)量巨大的設施進行管理？如何更好地利用地下空間資源，建設面向城市規(guī)劃、開發(fā)建設、管理等各項應用服務的信息資源共享平臺？這些問題的基本核心都是要解決城市地下空間設施的分類問題。希望我們的研究結果能為我國城市地下空間設施分類提供借鑒。