智慧城市建设背景下地下空间信息化技术及应用研究

吉祥 胡成超

摘要：建设智慧城市是我国现代化城市发展的主要方向之一，而地下空间的科学规划和有效利用则是智慧城市建设过程中的重点内容之一。随着信息技术的不断完善成熟，其可以通过三维模型的构建充分了解城市地下空间的水文地质条件、管网设施布局走向等信息，并能够对相关信息进行可视化呈现，从而为地下空间的规划建设提供更加直观准确的参考依据。

关键词：智慧城市;地下空间;信息技术;技术应用

在智慧城市的建设过程中，地下空间的开发利用是重要的建设内容。但是这些地下构筑物的规划建设对地下空间环境信息的全面性以及准确性有较高的要求。传统的数据采集以及应用管理方式已经无法满足智慧城市地下空间建设的实际需要，因此将以计算机技术为基础的空间信息技术积极引入到智慧城市的建设中来，通过BIM等先进信息技术的应用来提高智慧城市地下空间建设的信息化以及智能化水平，从而全面提高我国城市空间信息技术水平。

1 概述空间信息技术在智慧城市地下空间建设中的应用现状

地下空间信息技术在西方发达国家得到了广泛的研究应用，近年来随着我国城市化进程的加快，在智慧城市城市建设中还开始逐步引入了地下空间信息技术。应用地下空间信息技术可以建立城市地下空间信息数据库，并构建城市三维地学信息系统，从而利用地下空间信息平台来为城市地下空间管理以及地下工程建设提供信息化的资料数据[1]。同时还可以通过数字化三维变形测量等信息技术对城市地下隧道等工程的施工建设进行模拟分析。此外，还可以在对原始数据、过程数据以及元数据的标准化和信息化来进一步扩展地下空间信息技术的应用范围，利用物联网技术以及BIM等信息技术来推动智慧城市的建设与发展。

我国目前在地下空间的开发利用以及管理工作中也开始越来越多的应用BIM等信息技术，提高了地下空间规划建设的科学性和合理性。例如在地铁工程的建设中通过地下空间信息的应用来可以提高地铁线路规划的合理性，并为通行设备的未来发展科学的预留空间。此外地下空间技术的广泛应用不仅有效的提高了地下空间管理的信息化水平，实现了对城市地下空间的智能化、自动化管理利用，而且降低了地下空间的建设成本，创造了更大的社会效益和经济效益。

在智慧城市地下空间建设中应用信息化技术要充分结合城市的具体特点，根据城市人口规模、地下空间的实际开发程度等来提高技术应用的合理性。例如在一些处于地下空间开发初期的城市，在地下空间的建设中应结合城市发展规划，积极应用信息技术来提高地下空间开发与城市发展规划的一致性，为智慧城市建设奠定良好的基础[2]。而在地下空间开发利用程度较高的城市应根据地下空间目前的使用情况来应用地下空间信息技术进行智能化和信息化管理，并结合城市的实际需求来进行后续的改扩建以及新项目的建设。

2 智慧城市建设中地下空间信息技术应用分析

在智慧城市的建设过程中，需要对地下空间进行必要的改扩建以及新项目的设计施工，而信息技术的应用能够有效提高地下空间建设的质量和效率。

2.1应用信息技术构建地下空间三维模型

智慧城市地下空间建设对地下空间的环境信息的全面性和准确性较高的要求，因此空间信息技术的应用能够充分了解地下环境的各项环境要素，并通过三维模型的构建来实现对施工过程的模拟分析[3]。这样可以准确掌握地下管线布局以及走向，并为迁移或者绕避决策的制定提供可靠的参考依据，从而有效降低地下空间建设成本，减少成本以及资源的浪费，对智慧城市的建设具有十分重要的作用。

2.2 应用信息技术构建地下管网模型

随着智慧城市的建设和发展，地下空间的管线设施日趋复杂，在地下空间中布设有输气管道、给排水管道、电力通信管线等设施，这些管线设施的布局走向十分复杂，给地下管线的管理以及地下空间的开发利用带来了较大的难度。而通过地下空间信息技术的应用，可以通过构建地下管网的三维模型来实现对地下管网设施的信息化管理，不仅能够直观立体的展示管网布局，而且还能详细记录地下管网设施的权属等相关数据信息，为地下空间工程建设提供了可靠的参考资料。

2.3 智慧城市建设中地下空间信息技术应用实践

2.3.1 某城市地铁工程概况

某城市在智慧城市建设中需要进行地铁工程的建设。该地铁工程位于城市人口比较稠密地区，在施工区域地面交通比较繁忙，且周边存在大量的房屋建筑。同时在地下空间有电力通信设施、排水管以及雨水管等复杂市政管线设施。由于该地铁工程的施工环境比较复杂，且对施工技术有较高的要求，因此决定采用BIM技术分别构建该工程的地质水文环境三维模型、地下管网设施模型、地铁车站整体结构模型以及三维钢筋节点模型，并通过对人流情况的模拟来优化该地下工程的设计方案，并为工程施工提供技术指导和参考数据。

2.3.2 构建BIM模型

首先应构建工程水文地质模型。该地铁工程位于城市繁华区域，其地表下方2m内主要为粘土，而在10m内则主要为含水量比较高的淤泥，其不仅强度较差，而且具有较高的压缩性，给该地铁工程的施工带来了较大难度。因此需要应用信息技术构建该工程地质模型，为工程设计中的地质断面分析以及施工过程中的技术指导提供可靠的参考依据，从而防止安全事故的发生。

其次，应构建工程区域地下管网设施模型。该地铁工程地下车站不仅施工现场面积有限，而且其地下空间内存在复杂的管线设施，因此在施工时应利用BIM模型对地下管线布局资料等各项相关信息进行高度集成分析，为工程的设计施工提供准确的参考数据。

第三，构建工程整体三维BIM模型。施工单位还应利用BIM等信息技术构建完整的工程模型，在BIM模型中能够集成该项目、的土建工程、建筑结构以及机电工程等各分项工程的数据信息，为碰撞检查提供了便利，同时还可以直观展示相关的细节部分，并自动生成下料表等表格。

第四，构建工程钢筋节点三维模型。在地铁工程的建设过程中，由于其结构十分复杂，而且往往需要使用大量钢筋，因此在节点位置的钢筋密集交错情况比较普遍，传统的通过二维图纸来进行技术交底的方式难以使施工人员准确掌握钢筋的具体布局设计。而通过BIM等信息技术的应用，就可以利用BIM模型来直观的展示钢筋在复杂节点的布局安排，為技术交底创造了有利条件，从而有效防止施工过程中出现钢筋设置错误的情况。

最后，模拟地铁人流情况。在地铁地下车站工程的建设中，需要根据人流状态来进行区域划分，并进行付费区以及非付费区的相关设置。因此在地下车站的设计过程中可以利用信息技术来对人流情况进行模拟分析，合理规划人流导向方案，尽量减少栏杆的设置，以免对车站的通行效率造成不利的影响。

3 结语

在智慧城市建设过程中要积极应用BIM等先进的信息技术，通过构建三维模型等方式来充分了解地下空间环境条件以及相关构筑物等要素信息，以实现地下空间的合理开发利用，并为地下工程的施工质量安全提供可靠的保障。同时还要利用信息技术来模拟地下空间的使用情况，优化地下空间的规划方案，提高空间的利用率，从而实现智慧城市建设的目标。

参考文献：

[1]周洋，李杨，方攀.智慧城市建设背景下地下空间信息化技术及应用研究[J].冶金与材料，2019，39（1）：73+75.

[2]刘常涛，林岚.智慧城市建设背景下地下空间信息化技术及应用[J].江西建材，2018（12）：11-12.

[3]沈中伟.面向绿色智慧城市的地下空间研究[J].西部人居环境学刊，2017，32（6）：4.