城市地下市政基础设施综合管理平台设计思考

石鑫星

（江苏舆图信息科技有限公司）

1 引言

城市地下市政基础设施指城市地下建设的、城市运行和发展所必需的基础性设施，包括城市地下交通设施、城市地下管线及其附属设施和城市其他地下工程设施等。随着城市化进程的迅猛发展，城市各类市政设施数量、面积、密度不断增加，城市各类市政数据越来越复杂、管理难度越来越大，因缺乏市政基础设施信息的统一集中管理，仍存在底数不清、统筹协调不够、运行管理不到位等问题，城市地下轨道建设、深基坑建设过程事故屡见不鲜，暴雨时节城市内涝不断。需要对地下市政基础设施的健康状况做一次全面的核查和梳理，形成隐患清单、制定隐患消除计划、对地下市政基础设施进行实时和准实时监测，为建设韧性城市做好地下设施的健康和安全管理工作。为进一步加强城市地下市政基础设施建设，住建部办公厅下发了《城市市政基础设施普查和综合管理信息平台建设工作指导手册》（建办城函〔2021〕208 号），指导手册中明确了普查、建库、信息平台建设、验收归档的相关说明，指导支持各地全面系统开展设施普查和综合管理信息平台建设。

2 市政基础设施管理现状

目前，各城市基本已经建成了综合管线管理平台、各行业专业管线监管平台、交通管理平台、人防系统。但是因为各系统平台的建设目的、应用场景、数据结构、坐标参考各不相同，现有系统建设时，均建设独立的数据库，管理与协调困难，真实业务中的信息流、作业流未打通，产生了人为的技术壁垒，无法直接汇聚形成地下市政基础设施库[1]。在应用层面，现有的信息系统缺乏顶层设计，导致系统访问分散、交互多样化，应结合行业信息化发展经验，制定具有前瞻性的管理和信息系统规划，构建城市地下市政基础设施综合管理平台，组建底层统一架构和中层服务平台，整合核心应用。

3 建设目标

推动综合管理信息平台采用统一数据标准，消除信息孤岛，促进城市“生命线”高效协同管理。在城市发展向地下要空间的思路引导下，需要将城市地下空间设施数据进行汇聚集成以满足科学开发城市地下空间的要求。对地下市政设施的健康状况做一次全面的梳理，制定隐患消除计划，通过地下空间市政设施数据汇聚作为地下空间利用规划的本底支撑，实现地下市政基础设施信息的采集、更新、利用、共享，满足设施规划建设、运行服务、应急防灾等工作需要[2]。充分发挥综合管理信息平台作用，将城市地下市政基础设施日常管理工作逐步纳入平台，建立平台信息动态更新机制，提高信息完整性、真实性和准确性。构建可表达城市市政基础设施地理信息等三维空间全要素综合数据的底图，将综合管理信息平台与城市信息模型（CIM）基础平台深度融合，扩展完善实时监控、模拟仿真、事故预警等功能，实现基于数字孪生的监测预警等典型场景应用，为城市规划、建设、管理以及应急处置提供服务，支撑一网统管及新型智慧城市建设。

4 系统平台设计

遵循五个统一标准：统一软件架构、统一数据平台、统一报表工具、统一编码规则、统一展示风格，构建城市地下市政基础设施平台，实现系统分步建设、有机融合、无缝集成的应用模式。系统总体架构包括支撑层、数据层、平台层、用户层。它们相互联系，形成一个有机的整体，并通过构建贯穿不同层次的标准规范制度和安全保障体系，按照总体建设思路进行系统设计和建设。系统总体架构见图1。

图1 系统总体架构

4.1 支撑层

支撑层是指平台建设和运行需要使用的基础设施环境，包括计算资源、存储资源、网络资源、物联设备、信息安全设施等硬件基础设施。

4.2 数据层

数据层通过与公安局、城管局、交通局、水务局、人防办、管线权属单位等部门进行数据共享交换，获取与地下市政空间设施相关的时空地理信息、城市信息模型、国土空间规划信息、地下空间实时监测数据、地下管线数据、地下交通数据、地下空间数据等，在此基础上构建形成“地下市政空间设施、隐患及隐患治理工程空间数据库”。

4.3 平台层

平台层是前端应用和数据层的桥梁，提供数据接入、管理、治理等数据能力；提供统一认证、安全审计、统计分析等应用能力；提供数据服务、功能服务等服务能力[3]。

4.4 应用层

在统一门户的基础上，构建地下市政空间CIM+应用大屏展示子系统、隐患协同治理子系统、监测预警子系统、应急联动处置子系统、设施数据管理子系统。

4.5 用户层

用户层主要是平台所包含的各类用户，包括市建委、市规划资源局、市应急局、市财政局、市发展和改革委、市工信局、市公安局、市交通运输局、市城管局、市水务局、市旅游局、市人防办等。

5 系统应用

5.1 CIM+应用大屏展示子系统

城市信息模型（CIM）是以建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（IoT）等技术为基础，整合城市多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，建立起三维数字空间的城市信息综合体。将传统静态的数字城市升级为可感知、动态在线、虚实交互的数字孪生城市，为城市敏捷管理和精细化治理提供了数据基础[4]。CIM+应用大屏展示子系统是结合城市CIM 平台，支持地下市政基础设施的二三维可视化、实时数据接入、查询统计、综合分析等服务，展现各类地下空间设施的分类统计、设施量逐年变化统计，支持二维和三维的地下空间设施综合断面分析，以反映断面上设施的空间布局、结构形态。平台具有较强的三维渲染功能，建设市政基础设施一张图、设施隐患一张图、监测预警一张图，能直观展示设施和隐患的整体分布，查询设施管理详情和隐患治理详情。

5.2 隐患协同治理子系统

城市地下市政基础设施建设需要在已有地下管线普查、地下空间普查成果基础上，运用调查、资料整合等手段摸清设施安全运营底数，建立隐患风险点台账并限期消除。地下市政基础设施隐患包括地质灾害、地下空洞、设施老化、超龄使用、结构性塌陷、施工沉降、结构裂缝、工程渗水等，具有复杂、动态、不确定性的特征，为了优化消除隐患工程施工的管理流程，建立隐患协同治理子系统[5]。隐患协同治理子系统是对各类隐患处置的全流程监管，支持隐患问题上报，建设基于工作流的治理会商、治理过程监管，隐患分类统计与治理率统计等。对于跨部门的隐患治理，选择需要会商的部门进行会商，系统提供在线的圆桌会议，记录协商的过程和结果。

5.3 监测预警子系统

监测预警子系统是接入物联网设备，实时掌握地下市政基础设施的安全状况，对预警信息进行管理，支撑设施的安全运行。如管网有压力、流量、液位、可燃气体监测，地下停车场有视频监控，地下交通和地下人防有沉降、位移监测等。针对每一个监测数据提供时序曲线、时序比对、时序平均、时序突变、同比、环比、区域分级、线性分级展现，支持按时序导出监测报表。数据系统具有实时监测数据查看、历史数据查询、监测数据统计分析、有超限预警、预警参数设置、预警日志查询、预警分析等功能，旨在提升政府监管、权属单位运维保障能力。

5.4 应急联动处置子系统

应急联动处置子系统是与应急管理平台相关联，掌握地下市政基础设施的应急处置情况，跟踪处置结果，实现应急事件的快速、高效、科学、联动处理。提供各行业的应急预案管理，支持风险定向发布功能、应急物资和应急队伍管理功能。根据事件类型、级别等，自动关联相应预案，将预警和事故信息推送至设施权属单位、管理单位、相关行业监管部门。依托平台通讯工具，建立应急通信体系，实现一键通讯组会、在线视频、语音通信、即时消息、快速查询等功能，满足指挥联络的需要，进行分级响应和处置，实现跨部门的信息共享、任务下达、资源调度等。

5.5 设施数据管理子系统

设施数据管理子系统满足重度数据管理需求，实现设施数据和隐患数据的录入、质检、更新、等功能。用户可以通过该系统进行数据的批量导入、手工录入，入库前对数据进行格式检查、逻辑关系检查、拓扑检查，支持对不同时间段数据的版本管理。对于入库、下载等运行时间较长的任务进行执行情况管理，以列表形式显示任务清单，包括任务名称、任务编号、任务类型、任务状态、提交时间、执行时间等信息，管理人员可根据任务清单了解任务执行期限及紧急程度，可将紧急任务优先处置。

6 结语

随着科学技术的加速发展，信息化管理应用到各行各业，城市管理人员逐渐看重GIS 技术在地理信息处理中的强大作用，将其广泛运用到城市市政基础设施的管理之中。但由于一些客观原因，GIS技术并没有很好地应用在市政基础设施的信息化管理中。城市应该在今后的发展中，结合自身实际情况、及时调整策略、灵活运用GIS 技术，搭建起城市市政基础设施的数据库。真正做到利用GIS技术处理地理信息及时掌握基础设施的具体运行情况，解决城市基础设施管理的问题，促进城市的整体发展。