數字地下空間信息檢測管理平臺研究

摘" 要： 地下檢測是診斷和預防地下病害的重要手段，但由于傳統的城市地下檢測數據平臺架構限制，各組織機構獨立管理和上傳數據，導致數據共享難以實現。針對這一問題，利用先進的互聯網、物聯網技術，通過感、傳、知、用四層架構建立數據綜合信息管理平臺，加強檢測數據的匯聚融合、共享開放和開發(fā)利用，發(fā)揮數據的基礎資源作用和分析引擎作用，提高政府決策科學化水平和管理效率，對于保障城市安全和預防道路風險隱患具有重要意義。數字地下空間信息檢測管理平臺可實現多源數據的統一管理，促進數據有序流動，對檢測結果進行直觀的展示、查詢和工程化管理。文中利用地圖數據實現地下空間數據與檢測數據的匹配，實現檢測結果的可視化表達。通過對數據的統計分析和評價來精準定位安全隱患及事故，促進城市建設協調機制更加健全；同時檢測數據可通過安卓端以圖片、文字、視頻等多種方式實時地傳送到信息管理平臺，實現多端數據推送與接收，推動數據資源的開發(fā)利用，提高服務效率。該信息管理平臺可實現與數據道路、智慧城市的完美對接，通過對其在不同場景的示范應用，不斷完善平臺功能、性能，驗證了該信息管理平臺的服務能力，提高了地下檢測數據信息化的整體水平。

關鍵詞： 地下空間數據； 信息檢測； 信息管理平臺； 多源數據管理； 信息共享； 可視化展示

中圖分類號： TN911.23?34" " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼： A" " " " " " " " " " " 文章編號： 1004?373X（2024）08?0037?06

Digital underground space information detection and management platform

LI Jiaojiao， LIU Yi， ZHANG Yongli， YANG Lili， WANG Xin

（China Research Institure of Radiowave Propagation， Qingdao 266600， China）

Abstract： Underground detection is an important means of diagnosing and preventing underground diseases. Due to the limitations of traditional urban underground detection data platform architecture， various organizations independently manage and upload data， making it difficult to achieve data sharing. In response to this issue， advanced Internet and Internet of Things technologies are utilized to establish a comprehensive data information management platform by means of four layers architecture of sensing， transmission， knowledge， and utilization， so as to strengthen the aggregation and integration， sharing and openness， and development and utilization of detection data， leverage the role of data as a basic resource and analysis engine， and improve the scientific level of government management efficiency. It is of great significance for ensuring urban safety and preventing road risks and hidden dangers. The digital underground space information detection and management platform can achieve unified management of multi?source data， promote data flow orderly， and visually display， query， and manage the detection results in an engineering manner. The map data is used to match underground space data with detection data， and achieve visual expression of detection results. The accurately locate safety hazards and accidents are conducted by means of the statistical analysis and evaluation of data， so as to promote a more sound coordination mechanism for the urban construction. The detection data can be transmitted to the information management platform in real?time by means of various methods such as images， text， and videos on the Android platform， so as to realize multi terminal data push and reception， promote the development and utilization of data resources， improve service efficiency， and achieve perfect integration with data channels and smart cities on this information management platform. After the demonstration application of the platform in different scenarios， the platform's functions and performance are improved continuously， the service capability of the information management platform is verified， and the overall level of underground detection data informatization is improved.

Keywords： underground space data; information detection; information management platform; multisource data management; information sharing; visual display

0" 引" 言

伴隨著城市的快速發(fā)展，高科技技術將使地下空間有更大的發(fā)展，地下空間的利用也將更加多樣化[1]。傳統的地下信息系統管理平臺架構的數據采集途徑有限，且受自身數據管理能力所限，導致基礎數據庫建設不完善，數據采集率低，而且數據分屬各個組織機構，無法實現數據共享[2]；另外，由于技術和管理模式的差異，數據共享風險較大，可能造成數據流失[3?4]。數據分析與處理依賴完整、充分的數據支撐，基于信息化、數字化技術的飛速發(fā)展，將數字化技術融入當前的地下探測數據管理工作中，已成為推動現代化地下空間發(fā)展的重要舉措[5?6]。

住建部2017年發(fā)布的《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護技術規(guī)范》，以及交通運輸部新修訂的《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》，都是要求加強城市道路和公路精細化養(yǎng)護管理，完成基礎設施普查，摸清底數，掌握存在的隱患風險點并限期消除，實現地級以上城市綜合管理信息平臺全覆蓋，城市地下市政基礎設施建設協調機制更加健全。國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部關于印發(fā)《城鎮(zhèn)生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》的通知指出：開展生活污水收集管網摸底排查，地級及以上城市依法有序建立管網地理信息系統并定期更新。構建城市污水收集處理設施智能化管理平臺，需要利用大數據、物聯網、云計算等技術手段[7?10]，逐步實現遠程監(jiān)控、信息采集、系統智能調度、事故智慧預警等功能，實現管網信息化、賬冊化管理，從而為設施運行維護管理、污染防治提供輔助決策，逐步完成地下管網混接、錯接排查與改造[11]。

近年來，國家發(fā)布多項技術規(guī)范與指導意見，要求加強城市地下空間的精細化養(yǎng)護和管理，完成基礎設施普查，掌握存在的隱患風險點并預防整改[12]。目前地下綜合檢測系統以探地雷達為核心，集成路上、路面多種探測手段，融合高精度BD/GPS、GIS信息技術，可實現城市道路塌陷病害檢測、城市地下管網普查、城鎮(zhèn)質量道路養(yǎng)護等多方面的系統監(jiān)測[13?14]。由于探測數據種類繁多、數據量大，數據隸屬各組織機構，本文通過數字地下空間信息檢測管理平臺的系統化數據管理、數據處理分析、GIS信息顯示、預報預警等功能，實現地下探測數據的信息共享與智能化管理[14?15]。

1" 數字地下空間信息檢測管理平臺概述

數字地下空間信息檢測管理平臺遵循信息共享與互聯互通原則，利用先進的互聯網、物聯網技術，建設技術先進、安全可靠、開放融合、標準規(guī)范、適用易用的信息管理平臺，實現檢測信息的收集、管理和應用服務，從而擴展完善實時監(jiān)控、模擬仿真、事故預警等功能，逐步實現管理精細化、智能化和科學化。

數字地下空間信息檢測管理平臺通過改進軟件功能、優(yōu)化軟件操作，形成一套適用于新型地下檢測需求的系統軟件，可滿足用戶地下空間探測的使用需求及開發(fā)可移植性需求。信息平臺系統架構如圖1所示。

平臺模塊主要功能如下：

1） 地理信息系統模塊：地圖服務支持基礎瓦片（地圖、影像）、DEM高程（地形）、傾斜攝影（2.5D）、通用模型（3D模型）及模型動畫的初始化加載；支持地圖上顯示用戶設置的標記點、定位等信息，用戶可自主控制圖層的顯示和隱藏顯示，可按不同圖層、不同病害類型等進行統計圖表展示分析。該模塊通過websocket實時傳輸可實現軌跡的實時展示，同時支持軌跡的回放與重繪。

2） 數據管理模塊：支持探測數據的遠程傳輸及手動導入，用于修改、刪除、查詢、刷新、繪制工程軌跡、數據回放展示和數據對比分析，便于工程維護、工程軌跡修復和數據的反復觀看，及前后不同時間探測數據的對比分析。

3） 病害管理模塊：實現病害分類、病害信息展示、病害歷史時鐘和病害狀態(tài)記錄等功能。

4） 病害判級模塊：對已知的各個病害評判風險等級，展示病害判級后的詳細計算數據，根據病害等級去逐漸修復并排查病害。

5） 統計分析報表模塊：將地下病害體成果統計、地下病害體隱患鉆孔驗證結果、地下病害風險評估、路面技術狀況評定等多類數據通過報表和圖表多種展示方式直觀呈現，并支持按照規(guī)定的模板導出。

6） 大屏展示模塊：可以根據用戶的不同需求，設計大屏展示中的公司介紹、公司理念、中心圖片、系統名稱和logo等不同信息。

7） 系統管理模塊：實現用戶管理、角色管理、部門管理和日志管理，可為不同的用戶自定義不同的角色，也可實現為不同的角色分配用戶。其次，實現路由的動態(tài)加載，可通過前端界面進行可視化頁面的增刪改查，同時實現登錄日志和操作日志的報表展示，可快速定位操作類型及模塊。

2" 數字地下空間信息檢測管理平臺主要特點

2.1" 先進的通用平臺框架

信息平臺采用先進的微服務架構SAAS平臺技術，它是云時代的一體化、標準化數據中心和一個開放共享的數字化生態(tài)系統，具備完整的工作流支撐，支持云部署、分布式數據庫、海量數據存儲和數據處理，平臺適用于Windows、Linux、Android端，一次編碼多端運行，同時采用跨域代理服務器進行分布式部署，提高開發(fā)速度，降低維護成本。平臺軟件架構如圖2所示。

2.2" 安全可靠性

本文采用用戶?角色?功能的三級權限模型，多層權限控制可以更好地保護數據和系統的安全性，權限管理界面見圖3。角色設置可以更好地劃分組織的職責和權限，形成清晰的組織結構；功能點分配可以實現更精細化的管理和協作，避免沖突，減少數據濫用、泄露的風險。

2.3" 地理信息管理服務

采用先進的BIM+GIS技術，將探測數據、地球物理勘探數據等參數與地理信息相結合，進行時間、空間等多維度可視化展示，能為道路探測的規(guī)劃、管理、維護提供直觀的數據可視化展示平臺。本文的信息系統支持地圖在線API，同時適配谷歌、高德等多種離線瓦片地圖，系統界面如圖4所示。當地圖標繪數據量較大時，采用聚合方式，多級緩存，實現性能優(yōu)化，滿足大數據使用需求。

2.4" 動態(tài)路由配置

菜單動態(tài)管理界面如圖5所示。通過可視化的人機交互接口對系統可顯示的界面進行動態(tài)配置，簡便易上手，能夠實現敏捷響應需求， 快速變更迭代，以及事項零代碼的快速開發(fā)；同時路由變更無需手工維護，且變更后不需要重新編譯部署，功能集成更加靈活可靠。另外，用戶可以根據需求動態(tài)控制頁面的顯示和隱藏，提高用戶體驗。

2.5" 靈活頁面布局

用戶可根據自己的需求動態(tài)修改主題顏色、字體、大小、邊框等各種樣式，實現在多個組件間動態(tài)切換，并保持他們的狀態(tài)和數據，頁面布局具有更高的靈活性和可定制性。頁面布局界面示例如圖6所示。

2.6" 數據開放融合

建立探測數據交換標準，實現無縫集成和數據訪問，可以為規(guī)劃部門、管理部門、研究部門提供有權限控制的數據訪問，使系統成為一個融合多源數據并實現分析、研究和應用的綜合平臺。

3" 應用效果分析

3.1" 道路綜合檢測

信息檢測管理平臺在天津、鄭州、青島等多個城區(qū)進行應用，通過對探測數據的分析處理及可視化展示，對探測結果有了更直觀的認識與更智能的預測預警。

針對城市地下淺層電磁空間精細化管理，開展城鎮(zhèn)道路地下5 m內市政設施目標電磁特性研究和探地雷達道路塌陷檢測數據自動解譯技術研究，實現市政道路淺層地下空間普查、城市道路檢測、道路塌陷災害預警智慧化，完善城市基礎信息數據庫，賦能智慧城市建設。城市地下淺層空間信息檢測頁面如圖7所示。

3.2" 城市管道數字化運維

近年來，各部門大力推進防汛減災工作，城市內澇治理取得積極進展，但仍存在監(jiān)測設施建設滯后、應用支撐能力不足、應急管理能力不強等問題，影響防汛工作的準確研判決策?；诔鞘蟹姥垂ぷ鞯闹匾院拖嚓P部門的指示要求，結合防汛工作實際情況和需要，數字化地下信息檢測平臺運用大數據、物聯網、云計算、5G、移動互聯網等新一代信息技術，圍繞城市防汛業(yè)務現狀，在排水管網排查的基礎上，建設排水專題數據庫，建立完善智慧排水綜合管理平臺，滿足日常管理、監(jiān)測預警、災情預判、指揮調度、應急搶險、行業(yè)監(jiān)管等功能需要，實現日常管理和應急調度的有機結合，進一步提升防汛排水工作精細化管理水平。具體應用的相關頁面如圖8所示。

3.3" 野生動物保護

近年來，人們更加關注于野生動物保護，但生態(tài)信息化管理還處于起步階段，野外自然保護區(qū)大多為無人區(qū)，缺乏電力供應、網絡覆蓋等，野生動物檢測目前主要通過單站布設監(jiān)控模式，該方式通過服務器讀取相機數據，按照通用環(huán)保數據分類命名規(guī)則，人為干預完成數據的分類、磁盤存儲、數據提取、數據鑒定等相關工作。由于數據規(guī)模大、統計分析涉及數據量多，亟需一個數據管理平臺用于野外采集數據的導入、提取、鑒定、統計分析等。本文信息平臺具體應用的相關頁面如圖9所示。

4" 結" 語

利用本文中數字地下空間信息檢測管理平臺可開展城市道路的定期普查，可實現城市道路塌陷病害檢測，城市地下管網普查、城鎮(zhèn)道路質量養(yǎng)護等方面的系統化檢測，以及數據管理、預報預警、GIS信息顯示等功能，初步實現了道路檢測的智能化。后期將通過更多的示范應用，實現市政道路淺層地下空間普查、城市道路檢測、道路塌陷災害預警智慧化，完善城市基礎信息數據庫，賦能智慧城市建設。

注：本文通訊作者為王辛。

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作者簡介：李姣姣（1990—），女，山東青島人，碩士，工程師，研究方向為計算機應用。

劉" 毅（1984—），男，山東青島人，碩士，高級工程師，研究方向為偽裝識別。

張永利（1978—），女，山東青島人，碩士，高級工程師，研究方向為電磁探測。

楊麗麗（1983—），女，山東青島人，碩士，高級工程師，研究方向為計算機應用。

王" 辛（1981—），女，山東青島人，碩士，高級工程師，研究方向為計算機科學與技術。