武漢市地下管線信息系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)

文｜武漢市測繪研究院

地下管線是城市的生命線，它與廣大市民的日常生活和城市安全息息相關(guān)。為了摸清家底，消除隱患，國家相繼出臺了一系列文件，指導(dǎo)督促各地開展地下管線普查和隱患排查工作。

武漢市政府統(tǒng)一組織實施，明確提出各城市要在2015年底前，全面查清城市范圍內(nèi)的地下管線現(xiàn)狀, 掌握地下管線的基礎(chǔ)信息情況和存在的事故隱患，建立綜合管理信息系統(tǒng)；各管線行業(yè)主管部門和權(quán)屬單位建立完善專業(yè)管線信息系統(tǒng)。

武漢市地下管線信息系統(tǒng)總體布局

地下管線信息系統(tǒng)是利用“數(shù)字城市”地理空間框架或“智慧城市”時空地理空間框架，管理和分析地下管線及其附屬設(shè)施的基礎(chǔ)信息和行為信息的信息系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)功能定位，我們將地下管線信息系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、物聯(lián)化以及智能化四個建設(shè)階段。

在數(shù)據(jù)化階段，系統(tǒng)主要的功能定位就是對管線探測數(shù)據(jù)進行有效的管理和展示，系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)對象主要是普查數(shù)據(jù)；在網(wǎng)絡(luò)化階段，系統(tǒng)主要的功能定位就是管線數(shù)據(jù)的共享和應(yīng)用，系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)對象既有管線普查數(shù)據(jù)，也有權(quán)屬單位的調(diào)查數(shù)據(jù)以及管理部門的審批信息；在物聯(lián)化階段，系統(tǒng)主要功能定位就是管線安全運行監(jiān)測和監(jiān)管，系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)對象既有管線的基礎(chǔ)信息，也有管線的運行信息；智慧化階段，系統(tǒng)主要功能定位就是管線的科學(xué)規(guī)劃建設(shè)和安全預(yù)警，系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)對象主要是管線的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，也有管線的預(yù)測數(shù)據(jù)。

武漢市地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)實施

（一）數(shù)字化管線信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

1、二維信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

自2002年武漢市開展管線普查開始，隨著普查工作的深入推進，根據(jù)統(tǒng)一的標準建立了管線普查數(shù)據(jù)成果數(shù)據(jù)庫,并在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)了《武漢市地下管線信息系統(tǒng)》。2010年，結(jié)合城市規(guī)劃管理實際需求，以管線普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合管線規(guī)劃編制、規(guī)劃管理審批和驗收等信息資源，配套開發(fā)了《武漢市地下管線規(guī)劃管理一張圖》，整合了現(xiàn)有市政工程報建、審批、放驗線、竣工等各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一規(guī)范標準和格式，方便工作人員實時查看規(guī)劃報建地段現(xiàn)狀管線情況，完成規(guī)劃輔助審批和管理工作。

圖1 二維管線系統(tǒng)

2、三維信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

2011年，利用已有管線普查數(shù)據(jù)、地形圖和航空影像圖等地理信息，建立覆蓋武漢市主城區(qū)范圍的地下管線及其附屬物的三維模型數(shù)據(jù)庫，并搭建“武漢市地下空間三維信息平臺”。該平臺提供地層結(jié)構(gòu)、市政管網(wǎng)、地基基礎(chǔ)和人防工程等地下空間形態(tài)的三維場景，實現(xiàn)圖層管理、要素管理、輔助規(guī)劃設(shè)計、方案調(diào)整、空間量測與飛行瀏覽等功能應(yīng)用。先后在東沙聯(lián)通、銀墩路下穿鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施工程的管線綜合設(shè)計和規(guī)劃審批中得到應(yīng)用。

3、數(shù)字化管線信息系統(tǒng)主要特點

數(shù)據(jù)來源單一，主要管理地下管線普查數(shù)據(jù)；應(yīng)用領(lǐng)域單一，主要服務(wù)于管線規(guī)劃設(shè)計和審批；運行環(huán)境單一，主要部署在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

（二）網(wǎng)絡(luò)化管線信息系統(tǒng)總體設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)化管線信息系統(tǒng)即武漢市地下管線綜合信息平臺，主要以信息共享和成果應(yīng)用為導(dǎo)向，目前正在建設(shè)實施中，預(yù)計2016年6月建成投入使用。

圖2 三維管線審批

1、平臺邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

武漢市地下管線綜合信息平臺以普查成果為基礎(chǔ)，以共建共享為原則，以綜合應(yīng)用為導(dǎo)向，以動態(tài)更新為支撐，按照《市人民辦公廳關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)武漢市城市地下管線綜合信息平臺建設(shè)方案的通知》（武政辦[2014]123號）要求，搭建全市“1+3+N”地下管線綜合信息平臺。“1”即一個全市統(tǒng)一的城市地下管線基礎(chǔ)信息平臺；“3”即三個分工負責又互相銜接的規(guī)劃、建設(shè)、監(jiān)管系統(tǒng)；“N”即與多家權(quán)屬單位進行信息互聯(lián)互通的共享交換系統(tǒng)。

2、平臺拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

武漢市地下管線綜合信息平臺通過電子政務(wù)專網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心與管線監(jiān)管部門以及管線權(quán)屬單位實現(xiàn)互聯(lián)互通，通過電子政務(wù)外網(wǎng)發(fā)布門戶網(wǎng)站信息。按照分布式存儲模式，各監(jiān)管部門的監(jiān)管審批數(shù)據(jù)以及各權(quán)屬單位的專題數(shù)據(jù)分別存儲在各數(shù)據(jù)產(chǎn)生單位；按照自主式維護要求，各數(shù)據(jù)共享單位分別對普查數(shù)據(jù)、監(jiān)管審批數(shù)據(jù)以及管線專題數(shù)據(jù)進行動態(tài)更新；按照授權(quán)式管理方式，平臺對所有數(shù)據(jù)的訪問和調(diào)用設(shè)置統(tǒng)一的監(jiān)管；按照共享式服務(wù)方法，各數(shù)據(jù)共享單位通過在線調(diào)用可以授權(quán)訪問的數(shù)據(jù)服務(wù)。

3、平臺數(shù)據(jù)組織設(shè)計

武漢市地下管線綜合信息平臺的數(shù)據(jù)按照地理空間框架數(shù)據(jù)、地下管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、地下管線規(guī)劃數(shù)據(jù)以及地下管線監(jiān)管數(shù)據(jù)四大類進行組織。地理空間框架數(shù)據(jù)包含線劃地圖、影像地圖、三維地圖、全景地圖以及POI數(shù)據(jù)；地下管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)包含綜合普查數(shù)據(jù)和各權(quán)屬單位提供的管線調(diào)繪數(shù)據(jù)、場站設(shè)施數(shù)據(jù)以及危險源數(shù)據(jù)；地下管線規(guī)劃數(shù)據(jù)包括管網(wǎng)專題規(guī)劃數(shù)據(jù)、管網(wǎng)綜合規(guī)劃數(shù)據(jù)以及管網(wǎng)詳規(guī)修規(guī)數(shù)據(jù)等；地下管線監(jiān)管數(shù)據(jù)包括規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、建設(shè)監(jiān)管數(shù)據(jù)以及運營監(jiān)管數(shù)據(jù)等。

4、平臺功能設(shè)計

基礎(chǔ)信息平臺包括管線普查數(shù)據(jù)和竣工測量數(shù)據(jù)的監(jiān)理建庫以及服務(wù)權(quán)限管理，管線數(shù)據(jù)的可視化表達、基本分析以及服務(wù)權(quán)限管理，空間框架數(shù)據(jù)的可視化表達及服務(wù)權(quán)限管理，平臺所有涉及角色的分類管理以及對外信息的發(fā)布與接收等功能；規(guī)劃管理系統(tǒng)包括規(guī)劃編制成果監(jiān)理與建庫、規(guī)劃輔助審批、小微工程備案等功能；建設(shè)管理系統(tǒng)包括年度計劃編制、建設(shè)施工注冊、管網(wǎng)輔助綜合以及項目檔案管理；城市管線監(jiān)管系統(tǒng)占道挖掘許可管理、壓占管線違建管理、城市道路井（溝）蓋管理以及城鎮(zhèn)燃氣熱力管線行業(yè)管理等功能。

圖3 平臺拓撲設(shè)計

（三）物聯(lián)化和智慧化管線信息系統(tǒng)建設(shè)思路

物聯(lián)化管網(wǎng)信息系統(tǒng)主要服務(wù)于管線的安全運營，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對各類壓力管線以及綜合管廊的運行環(huán)境和運行參數(shù)進行監(jiān)測和分析，以便應(yīng)對各類管線的異常狀況。該系統(tǒng)的建設(shè)需要有法規(guī)依據(jù)，要結(jié)合各地城市建設(shè)和權(quán)屬單位的運行情況，將必備監(jiān)測檢測系統(tǒng)列入管線和管廊的設(shè)計和建設(shè)的必選項，在管線和管廊建設(shè)的同時，同步實施監(jiān)測檢測系統(tǒng)，落實以權(quán)屬單位為監(jiān)測檢測主體的責任制；其次要建立監(jiān)測技術(shù)標準，統(tǒng)一監(jiān)測方法，規(guī)范監(jiān)測數(shù)據(jù)；此外還要建立監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享交換機制，除涉及商業(yè)秘密外的監(jiān)測信息，要匯入全市管線信息中心，以便管線行業(yè)監(jiān)管和應(yīng)急保障。

智慧化管線信息系統(tǒng)主要立足于管線的運營效率，它是綜合利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及物聯(lián)化所建立的管線大數(shù)據(jù)，利用各類管線的效率數(shù)學(xué)模型，來分析和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀管線的缺陷，對管線的規(guī)劃設(shè)計進行優(yōu)化，同時還能對管線接入方案進行評估，確保管線以最高的性價比來支撐城市的日常運轉(zhuǎn)。

武漢市地下管線信息系統(tǒng)建成預(yù)期

（一）實現(xiàn)管線信息的全面共建共享。

實現(xiàn)管線信息的共建共享，關(guān)鍵是要破除部門利益的障礙。武漢市管線信息系統(tǒng)的建設(shè)，一方面在技術(shù)路線和技術(shù)實現(xiàn)上著力，體現(xiàn)系統(tǒng)的實用性和先進性，同時也在規(guī)章制度上著力，將出臺系列管理規(guī)定和技術(shù)規(guī)范，確保管線信息能在單位與單位之間實現(xiàn)無縫交換。

（二）實現(xiàn)管線規(guī)劃建設(shè)維護的全生命周期管理

武漢市管線系統(tǒng)的建設(shè)，除了注重管線數(shù)據(jù)的集成管理和交換共享外，更注重管線信息的應(yīng)用，特別是在監(jiān)管層面的應(yīng)用。系統(tǒng)構(gòu)建的三個監(jiān)管系統(tǒng)，不僅滿足監(jiān)管業(yè)務(wù)的需要，也將管線在規(guī)劃、建設(shè)和營運階段的信息有效地串聯(lián)起來。

（三）實現(xiàn)管線安全運行狀態(tài)的全方位監(jiān)控

管線既是城市的“生命線”，也是城市安全隱患源。武漢市管線信息系統(tǒng)的建設(shè)，將密切跟蹤通訊技術(shù)和物聯(lián)傳感器技術(shù)的發(fā)展，建立起低成本、動態(tài)監(jiān)測管線監(jiān)測系統(tǒng)，及時掌握管線的安全狀態(tài)和運行狀態(tài)。

（四）實現(xiàn)管線服務(wù)能力的科學(xué)預(yù)測

武漢市管線信息系統(tǒng)的建設(shè)，將以專業(yè)的管線分析模型為導(dǎo)向，充分融合城市的社會經(jīng)濟等信息，為城市的基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)和改造提供科學(xué)依據(jù)。