城市地下空间测绘及其标准化探索

王 丹， 耿 丹， 江贻芳

(1. 建设综合勘察研究设计院有限公司，北京 100007； 2. 天津市勘察院，天津300191)

近年来，我国城市地下空间的开发利用进入了新的快速发展阶段。城市地下空间开发利用已经成为提高城市空间资源利用效率、提高城市综合承载力和保护地下空间资源的重要途径[1-5]。在需求日益旺盛的同时，城市地下空间开发利用也存在系统性不强、现状利用基本情况不清、相关立法和规划相对滞后及管理体制机制有待完善等问题[6-9]。此外，在城市地质调查工作中，城市地下空间也是其关注的内容[10]。

城市地下空间开发利用涉及对城市地下空间的利用进行研究策划、规划设计、建造、使用、维护和管理的各类活动与过程，其中每类活动与过程都离不开测绘地理信息的支撑和保障。在城市地下空间开发利用中，必须开展地下空间现状的综合或专项普查，进行地下空间的资源评估、安全风险评估和规划设计[2]。这都需要获取高质量的地下空间及其设施的位置数据和属性数据的支持。同时，地下空间开发利用对地下空间三维、完整、准确、规范和共享的信息需求也很迫切[3]。测绘地理信息服务是一项技术性很强的工作，无论是测绘基准选择、测绘内容界定，还是具体作业技术要求和测绘成果形式规格确定等都需要技术标准的约束和支持[11]。就城市地下空间测绘标准而言，目前仅有关于地下管线的探测、测绘及信息系统建设方面的几部标准，而其他地下空间及其设施的测绘要求仅在《城市测量规范》(CJJ/T 8—2011)[12]等行业标准中有少量涉及，尚未有系统、完整的标准支持。

标准化工作对于城市地下空间测绘至关重要。制定专门的国家标准可以统一规范城市地下空间测绘的基本内容及成果，提升城市地下空间测绘的保障服务能力，进而为城市地下空间的开发利用及城市规划、建设与管理做出积极的贡献。本文拟讨论城市地下空间测绘的对象、内容及特点，重点介绍最近发布的国家标准《城市地下空间测绘规范》(GB/T 35636—2017)的立项编制、总体架构、主要内容及应用前景。

1 城市地下空间测绘及其特点

1.1 城市地下空间测绘对象及内容

地下空间是一个外延及内涵都很广泛的概念。本文的城市地下空间指的是为满足生产和生活等需求在城市规划区地表以下开发、建设和利用的空间，城市地下空间设施指的是在城市地下空间规划建设的具有特定功能的设施或系统[13]，这里的城市地下空间及其设施就是城市地下空间测绘的对象。

关于地下空间及其设施的分类目前有不同的方案。工程建设国家标准《城市地下空间规划规范》(征求意见稿)从城市规划角度按照主导功能将地下空间功能与设施分为地下交通设施、地下市政公用设施、地下公共管理与公共服务设施、地下商业服务业设施、地下物流仓储设施、地下防灾设施、其他地下设施等7个大类，每个大类又分为若干中类。国家标准《城市地下空间设施分类与代码》(GB/T 28590—2012)依据功能、功能主特征及设施实体类3方面对城市地下空间设施进行分类[14]。上述2种分类主要是基于地下空间及设施的主导功能。

测绘是对自然地理要素或地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述，以及对获取的数据、信息、成果进行处理和提供的活动。针对城市地下空间测绘，笔者认为将城市地下空间及其设施分为地下建筑物、地下交通设施、综合管廊、地下管线4大类更为合适。其中，地下交通设施指的是建于地下供行人通行、车辆通行或停放的设施；综合管廊指的是建于地下用于敷设2类及以上城市工程管线的专用隧道及其附属设施，包括干线综合管廊、支线综合管廊和缆线管廊等；地下管线指的是敷设于地下的给水、排水、燃气、热力、电力、通信、工业等管线及其附属设施；而地下建筑物指的是除地下交通设施、综合管廊及地下管线以外的其他地下空间建(构)筑物及其附属设施。这样的分类考虑了测绘专业的基本特点，顾及了相关设施的野外测绘生产作业方式、目标空间信息与属性信息内容、测绘成果表达形式等，比较适合用于地下空间的专题或综合调查、测绘、数据管理及成果应用。比如，地下公共管理与公共服务设施、地下商业服务业设施、地下物流仓储设施等的空间几何特征及表达形式相似，而设施的类型及主导功能等特征可通过属性信息方便地区分。

城市地下空间测绘指的是服务和保障于城市地下空间开发利用的测绘地理信息活动，属于工程测量范畴，总体上讲主要包括控制测量、现状调查测绘、施工测量、变形监测、成果及数据管理等工作[11,15]，其中控制测量包括地面控制测量、地下控制测量及地面地下联系测量。此外，还应包括为进行地下空间不动产登记而开展的权籍调查测绘等工作。

1.2 城市地下空间测绘基本特点

城市地下空间测绘与一般的地面测绘有很多不同，主要包括：

(1) 地下空间特殊性。地下空间测绘时，很多情况下特征点只能测定内角点，许多隐蔽点难以直接测定，经常需要通过相对测量来推求有关测量点的坐标高程，所用的测量方法受地下空间条件制约较大。

(2) 地面地下联系性[12,15]。地下空间的规划建设和使用都必须与对应的地面空间综合考虑，因此需要建立地面与地下之间的联系，即通过联系测量实现地面地下平面坐标系统和高程基准的统一。

(3) 专题性与综合性相结合。地下空间由于类型、功能、空间分割及权属等原因，对其进行调查测绘可能是综合性的，也可能是专题性的；可能是完整的，也可能是局部的。具体测绘时，需要根据需求确定具体的测绘内容及成果要求。

(4) 三维表达需求迫切[3]。与地面上的地物地貌相比，三维表达更能全面直观地描述地下空间及其设施的位置特征和连接关系，三维表达应该是地下空间测绘的基本要求。

2 城市地下空间测绘规范立项编制

2.1 标准立项编制过程

《城市地下空间测绘规范》的立项与编制是在城市地下空间开发利用越来越普遍、测绘地理信息服务及其标准化需求越来越迫切的背景下进行的。

该标准于2013年正式提出立项申请，在国家测绘地理信息局、全国地理信息标准化技术委员会的支持下，2014年9月获得国家标准化管理委员会批准立项。标准由建设综合勘察研究设计院有限公司、天津市勘察院等21家测绘地理信息生产、开发、标准化研究及城市地下空间管理维护单位作为起草单位。2016年7月形成标准征求意见稿并开始征求有关单位及专家意见。2016年10月在认真分析采纳征集意见的基础上，形成标准送审稿。2016年11月，标准送审稿通过了全国地理信息标准化技术委员会秘书处组织的专家审查。2017年3月，标准通过了全国地理信息标准化技术委员会全体会议的表决。2017年12月，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准发布了标准，编号为GB/T 35636—2017，自2018年7月1日起实施。

2.2 标准编制依据及原则

《城市地下空间测绘规范》依据测绘法、城乡规划法、测绘成果管理条例等法律法规和有关技术标准，并结合城市地下空间测绘生产实践和技术发展趋势进行编制。标准编制过程中遵循了先进性、实用性、协调性和规范性等原则，并重点把握了以下几方面：

(1) 标准内容的界定。为避免与现行其他有关标准内容上较大的重叠，本标准的内容界定为城市地下空间现状位置信息与属性信息的获取、表达和管理。这里现状的时点包括地下空间竣工时、现状调查时或其他需要进行测量的时点。

(2) 城市地下空间测绘特点的把握。跟踪地下空间测绘技术和业务的发展，在控制测量的技术方法、现状位置与属性信息的获取及表达、地下空间设施的分类等方面充分考虑地下空间的特点，同时注重综合管廊测绘、地下空间三维建模等新业务需求。

(3) 与相关法律法规和技术标准的协调。标准在有关技术指标方面分析借鉴了现行国家标准《工程测量规范》(GB 50026—2007)、《基础地理信息城市数据库建设规范》(GB/T 21740—2008)和行业标准《城市测量规范》(CJJ/T 8—2011)等的规定。一些技术规定积极借鉴了上海、重庆、广州、昆明等城市的相关工作经验。

3 城市地下测绘规范内容概要

3.1 标准框架及适用范围

《城市地下空间测绘规范》规定了城市地下空间测绘的总体要求及控制测量、现状调查、现状测绘、三维建模、数据管理和质量控制的基本要求，适用于城市地下空间测绘的技术设计、作业实施及质量管理。标准共分10章和1个附录(如图1所示)。

围绕标准的内容范围，编制组进行了充分讨论，形成广泛共识。标准将城市地下空间测绘范围界定为城市地下空间现状信息的获取、表达和管理，而不包括地下空间施工放样测量、变形测量及为进行地下空间不动产登记而开展的权籍调查测绘。地下空间的施工测量、变形测量、不动产测绘等可参照现行其他标准规范的规定执行。

图1 《城市地下空间测绘规范》主要内容

3.2 主要技术内容

《城市地下空间测绘规范》的核心内容包括：

(1) 总体要求。标准从时空基准、精度指标、测绘对象及内容、元数据、项目实施等方面对城市地下空间测绘提出了总体要求，其中关于时空基准的规定充分考虑了国家法律法规要求及城市测绘工作的现状。

(2) 控制测量。地下空间测绘的控制测量包括地面控制测量、联系测量、地下控制测量3个方面。其中，地面控制测量与其他城市测绘基本相同，有关技术要求直接引用《城市测量规范》(CJJ/T 8—2011)的规定。标准重点对平面和高程联系测量、地下平面和高程控制测量的技术要求作出了较具体的规定。

(3) 现状调查。地下空间现状调查目前开展较多。现状调查可分为综合普查和专项调查。标准按资料收集、工作底图编绘及属性信息调查表制作、现场调查、调查成果整理等现状调查过程，对主要技术要求作出了明确规定。

(4) 现状测绘。现状测绘包括地下空间竣工、现状调查或其他时点根据需要进行的地下空间特征点、线测定和平面图、综合图、断面图等测绘工作。标准在现状测绘和三维建模中将城市地下空间及其设施分为地下建筑物、地下交通设施、综合管廊、地下管线4类。这样分类充分考虑了测绘方式及设施基本属性项的相似度，也符合本标准界定的地下空间测绘业务范围。这种分类方式能最大限度避免标准内容的重复，有利于提高标准的可读性和可操作性。标准对现状测绘的具体要求作出了规定，其中关于综合管廊的测绘要求首次出现在标准规定中。

(5) 三维建模。地下空间的特殊性决定了三维表达的必要性。标准对地下空间三维建模的一般规定、数据内容与要求及地下建筑物模型、地下交通设施模型、综合管廊模型、地下管线模型的构建要求等作出了规定。

(6) 数据管理。标准规定了地下空间现状调查、现状测绘、三维建模等数据管理的一般要求及地下空间数据库、地面综合数据库、管理软件和运行环境等内容。

(7) 质量控制。质量控制对于保障地下空间测绘成果质量必不可少。针对不同成果类型，标准规定，对地下空间现状调查、现状测绘、三维建模及数据库等成果，应进行成果质量检验；对地下空间数据管理系统建设成果，验收时应进行系统测试评价。

4 结 语

《城市地下空间测绘规范》是我国第一部关于城市地下空间测绘的国家标准，具有先进性、适用性和可操作性。标准提出的地下空间测绘对象、基准定义、控制测量、现状调查、现状测绘、三维建模、数据管理和质量控制等规定，构成了城市地下空间测绘的基本内容体系。标准积极应用三维激光扫描、数字近景摄影测量、三维实景影像、建筑信息模型(BIM)、三维地理信息系统(3D GIS)等新技术新方法，推动城市地下空间测绘业务和技术进一步发展。

2016年5月，住房城乡建设部发布《城市地下空间开发利用“十三五”规划》[9]，提出要开展地下空间普查，推进城市地下空间综合管理信息系统建设，到2020年，不低于50%的城市初步建立包括地下空间开发利用现状、规划建设管理、档案管理等的综合管理系统，有效提升城市地下空间信息化管理能力。2017年9月，国土资源部发布《关于加强城市地质工作的指导意见》[10]，提出要逐步将城市地下空间纳入土地利用规划，并要以城市为单元建设城市地下空间基础信息平台。国家标准《城市地下空间测绘规范》的发布实施，将为这些工作的开展提供基本技术依据。为积极推进城市地下空间测绘工作，满足城市地下空间开发利用对测绘地理信息服务的进一步需求，有必要加大力度尽快组织研编城市地下空间测绘术语、对象分类编码、图式表达和质量检验等方面的技术标准，以逐步形成系统完整的地下空间测绘标准体系。