GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY
第44卷第6期2021年6月
Vol.44, No.6Jun.，2021
徐洪秀，胡勤军
(天津市测绘院，天津300381)
摘 要：城市地下空间测量是比较新的测量研究领域，本文在对地下空间测量相关技术标准进行大量研究的基 础上，从地下空间设施普查内容、地下空间测量方法及地下空间设施成果表达三方面阐述了地下空间普查及测 量的关键技术，并将其用于天津市滨海新区主城区的地下空间设施测量，对开展城市地下空间设施普查及测量
有一定的借鉴作用。
关键词：地下空间设施普查；地下空间测量；地下空间设施成果表达 中图分类号：P208 文献标识码：A
文章编号：1672-5867( 2021) 06-0065-03
Research on the Facilities Survey and Measurement
Technology of Urban Underground Space
XU Hongxiu , HU Qinjun
( Tianjin Institute of Surveying and Mapping , Tianjin 300381, China )
Abstract : Urban underground space measurement is a relatively new field of measurement research. Based on a large number of re
search on the relevant technical standards of underground space measurement, this paper expounds the key technologies of underground space measurement in detail from the contents of underground space survey, the methods of underground space measure
ment and the expression of underground space measurement results , and applies them to the underground space information adjustment in the main urban area of Tianjin Binhai New Area, It can be used for reference in the investigation of urban underground space.
Key words :facilities survey of underground space ； underground space survey ； expression of underground space measurement results
0引言
城市地下空间信息是城市地下空间规划、建设、管理 不可或缺的重要基础资料［1］。城市地下空间设施普查是
根据城市规划建设管理需要，为掌握城市地下建筑物分
布的总体情况，更好地支撑城市建设和规划由增量扩张 向存量优化转型，促进土地节约集约利用而开展的城市
基础设施专项普查［2］，目前，广州、南京、武汉等多个城市
已经开展了城市地下空间设施普查工作。随着天津市经 济建设的不断发展，城市可利用土地越来越稀
少，天津市 也越来越重视城市地下空间的规划建设管理，而城市地 下空间设施普查与测量是城市地下空间规划建设的基础
工作［3］o
本文在参考国内外先进技术及标准，吸取其他城市 的经验基础上，结合天津市滨海新区主城区地下空间的
行深入研究，包括地下空间设施普查的内容、地下空间测
量的方法以及地下空间测量成果表达。
1地下空间设施普查
1.1地下空间设施分类
城市地下空间是指建造在城市地表以下，为满足人 类社会生产、生活、能源、安全、交通、防灾等需求而在城 市规划区地表以下进行开发建设的下沉式空间［4］。城市 地下空间设施分类与代码(GB/T 28590—2012)中对城市
地下空间设施进行了分类，依据城市地下空间设施的主
要功能和主特征对城市地下空间设施分为17类，具体分 类见表1，从表1中可以看出01—09为地下管线设施,
21—35为地下建(构)筑物，41为基础设施，99为其他 设施。
收稿日期：2020-07-20
基金项目：天津市测绘院科研项目(Y-2019-01)资助
作者简介：徐洪秀(1987-)女，黑龙江哈尔滨人，工程师，硕士,2011年毕业于武汉大学地图学与地理信息系统专业，主要从事地下空
间设施调查、三维地籍、测绘工程成果研究与挖掘、WebGIS 研发等方面的应用研究工作。
66测绘与空间地理信息2021年
管式热交换器原理图
表1地下空间设施分类
Tab・1Classification of underground space facilities
大类中类设施名称设施功能
代码
地下电力设施01
地下信息与通信设施02
地下给水设施03
翻罐笼
地下排水设施04地下管线地下燃气设施05
设施地下热力设施06
地下工业管道设施07
地下输油管道设施08地下空间
设施
地下综合管沟（廊）设施09
地下固体废弃物输送设施21
地下公共服务设施31
地下工业及仓储设施32
地下防灾减灾设施33地下建（构）
筑物
地下交通设施34
发电机冷却器地下居住设施35蜂鸣器电路
基础设施41
其他地下设施991.2地下空间普查对象
城市地下空间普查的目的是规划建设城市地下空间，需要掌握城市地下建筑物、构筑物分布的通体情况，因此调查对象包括调查区域内四周均被围合于（埋于）地表以下的地下建筑物、构筑物，一般不包括地下管线设施、地下基础及天然地下空间［5］。按照如上所述则可得出，城市地下空间普查主要包括地下固体废弃物输送设施、地下公共服务设施、地下工业及仓储设施、地下防灾减灾设施、地
下交通设施、地下居住设施、地下市政设施等。地下空间普查若出现以下几种情况可不做调查：部队、重要机关、银行等涉密管理区域；已明确进行改造或拆迁的区域；面积小于200m2且未进行规划条件核实测量的地下空间；一面或多面处于地面可见区域的半地下空间（交通隧道除外）。
1.3地下空间普查内容
普查的主要内容应包含的各项内容见表2，普查过程中可依据调查对象的现场及资料情况分级实施，有资料利用或能进入测量的应进行A级调查；可进入但无资料利用且实地无法准确测量各层轮廓面的应进行B级调查；在建或经协调后仍拒测且无资料利用的可进行C级调查。在实际作业中，要根据所设定的级别调查设计具体的《地下空间调查内容表》，并进行实际作业。
表2地下空间调查主要内容表
Tab・2Main contents of underground space investigation
地上名称地址建筑
层数
属性信息空间信息
地下建筑竣工建筑建筑
层数结构时间状态形式
建筑建筑地下
主用分层车位
途用途数
地下
实景权属空间
照片单位轮廓
面
各层其他各层各层
轮廓附属层层净空
面设施层咼高
各层
高程
分层
面积
总
面
积
A级
B级•••••••••••••••C级••••••••••
备注：表中“•”为必填项，其他项如有条件能调查确定的也应进行填写。
2地下空间测量
2.1地下空间测量技术流程
地下空间测量前，应对相关资料进行收集整理，并分
析可能的用途，收集资料主要包括：1）平面、高程控制点
成果;2）1：500.1：2000地形图；3）历年规划条件核实测
量成果、市政工程测量成果、红线测量成果;4）规划审批施工图、规划报批资料;5）人防资料及其他资料。在对普查区整体情况分析后，进行现场踏勘，并根据调查情况和规模大小进行技术设计、全面巡查及调查工作底图制作，然后再进行控制测量、信息采集处理及建立数据库整理成果，具体的技术流程如图1所示。
图1地下空间测量技术流程
Fig・1Technical process of underground space survey
2.2地下空间测量的方法
地下空间设施测量，按照能否抵达分为两种：一种是观测人员无法抵达的，可采用主动遥感方法进行地下空
第6期徐洪秀等：城市地下空间设施普查及测量技术研究67
间测量；一种是观测人员可以直接抵达的，采用测量专用仪器进行地下空间测量［6］。
2.2.1主动遥感方法
通过对比分析主动遥感方法，例如数字摄影测量、雷达测量、高密度电法等方法，由于三维激光扫描测量具有快速性、实时性、高密度、高精度等特点⑺，一般采用三维激光扫描测量方法来对观测人员无法抵达的地下空间设施进行地下空间设施测量。三维激光扫描测量分为固定站和移动站［8］，两
种测量都应符合各自的技术参数要求。根据采集的地下空间按照扫描区域选择相应的参数，并根据地下楼层高等选择分辨率，分辨率越低、点数越少、质量越低。如果是地下空间文物扫描，则需要进行彩设置，并选择天顶加权测法。通过三维激光扫描测量的点云成果数据需要通过精度验证，选取地下空间设施内已有的控制点数据进行验证，对同名点数据（已有控制点数据与点云数据同名）进行对比分析，按照相应的精度指标分别对平面精度和高程精度进行验证。
2.2.2测量专用仪器方法
地下空间普查测量主要包括地面控制测量、联系测量、地下控制测量。地面控制测量应根据踏勘情况及地下空间地面出入口、竖井的位置和内部情况来制定控制测量方案，合理选择施测等级，平面和高程控制测量可采用传统测量方法。通过联系测量将地上控制点的坐标、方位角和高程传递到地下，联系测量方法可根据作业条件选择：当选择通视条件较好的出入口车行道、人行道或斜井等通道进行联系测量时，可采用导线测量直接传递；当选择竖井、通风口等通道时，可采用联系三角形测量、投点定向测量、陀螺经纬仪和铅锤仪组合或者激光投点法等。地下控制测量是在通过联系测量传递到地下的坐标、方位和高程作为起算数据的基础上进行控制点加密。可根据出入口及竖井的个数布设不同的导线。地下图根导线测量中，导线边长可适当缩短，导线允许在层与层之间交叉，当地下导线超长时，宜采用陀螺经纬仪加测方位角。
3地下空间设施成果表达
地下空间普查按照任务要求提交相应的成果，一般包括调查成果、数据库成果及文档成果，对成果有三维要求的还包括三维建模成果。其中文档成果包括资料收集整理过程文件、外业调查采集过程文件、数据融合过程文件、内外业检查文件及技术文件等。下面重点介绍以下成果表达：
1）地下空间调查成果图。将采集的属性信息数据、空间信息数据及地形图数据进行综合编绘，形成地下空间调查成果图，格式为DWGo成果图包括地上要素（地形图）及地下空间要素，采用分层设方式用彩突出表示地下空间极其附属设施。其中地形图要素表达参见《天津市基础地理信息要素数据字典第1部分1：5001：2000基础地理信息要素数据字典》的规定，颜统一改为灰即RGB（102,102,102）表示；而地下空间要素表达则从符号注记、分类分层、编码、几何特征、空间关系表达、颜系统、属性等实现地下空间要素的表达。
循环氢压缩机2）地下空间普查成果数据库。地下空间普查成果数据库包括城市地下空间分类与分层中所有特征信息，按照几何特征分为点、线、面、文本、符号。其GIS图层设计结构如图2所示。
图2地下空间数据库GIS图层设计结构Fig・2GIS layer design structure of underground
space database
H地下固体废弃物输送设施|
T地下公共服务设施
地下工业及仓储设施|
T U_JT_RGN（面）
地下
空间
H U_JT_APP（点）
地下防灾减灾设施
数据
库
地下交通设施卜
*U_JT_LIN（线）
口U_JT_ANN（注记）
地下居住设施
地下市政设施
T U_JT_SYM（符号）
其他地下设施
3）三维建模成果。地下空间三维模型类型分为地下包围盒模型及地下带状模型两种，按照精细度又可以分为简易模型、标准模型及精细模型三级，具体分级见表3o 三维模型应以准确反映对象的空间相对位置并完整地表达对象主要特征为选择标准，数据应简洁并满足逻辑一致性要求，一般对地下建筑物、构筑物选用简易模型下的地下包围盒模型，包括地下公共服务设施、地下工业与仓储设施、地下防灾减灾设施、地下居住设施、地下市政实施等；对于管廊及线型交通设施选择简易模型的地下带状模型，包括地下固体废弃物输送设施及地下交通设施，这两种情况的模型都能够通过人工及CAD参数化等手段建立三维模型。而对于需要重点表达的地下空间应该采用精细模型或三维实景模型，可通过三维激光扫描、数字近景摄影测量等技术，并结合竣工测量等资料建立三维模型。
表3地下空间三维模型的分级
Tab・3Classification of3D model of underground space
模型类型简易模型（LOD1）标准模型（LOD2）精细模型（LOD3）
地下包围盒模型地下带状模型描述出包围盒外轮廓的基
本特征的三维几何面
描述带状模型走向、起伏等
状况的三维几何面
精确描述包围盒外轮廓详细特
征的三维模型
精确反映带状模型走向、起伏及
主要大型附属设施的三维模型
精确描述包围盒外轮廓及内部构造的结构、尺
寸、质地、彩等特征的三维模型
真实反映带状模型及附属设施的走向结构、尺
寸、质地、彩等特征的三维模型
（下转第71页）
第6期公孙梦琦：多尺度数据库中地图符号冲突处理方法研究71
4结束语
本文着眼于多尺度地图数据库建设中普遍存在的符号冲突问题，利用基于制图表达规则的协同移位算法，扩展了系统功能，着重解决了线目标、点目标由于制图表达造成的符号冲突。实验证明，算法具有较好的冲突处理效果，能够满足多尺度地图数据库建设需要，在江苏省快速制图服务系统地图数据库生产建设中，改变了传统的冲突发现和处理的作业模式，大大减少了人工移位操作的工作量。未来的研究可以在以下方面展开：
1)课题选取了江苏省快速制图服务系统地图数据库中最常见的几类地理要素的符号冲突，比如居民地点和水系线等，而目前数据库中的一些面状要素，由于符号冲突不太普遍，或处理过程较为复杂需要较多的人工判断，算法未能全面涉及，要进一步完善面向各类地图要素符号的冲突处理方法。
2)为了提供更全面的符号冲突解决方案，还需要实现移位与其他综合算子的结合，进一步减少特殊情况下的人工干预。
3) 目前的冲突处理模型基于江苏省快速制图服务系统构建，适用范围较窄，需要进一步拓宽其适用性，如将 快速制图服务系统应用于专题地图制作时，处理专题符号与地理底图符号之间的冲突；对注记压盖的冲突检测与处理，实现符合泛在网络制图要求的冲突处理也是今后研究的重点。
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4结束语
随着城市的加速发展，地下空间普查将会在深度和广度上朝着为经济发展、社会服务方向发展，因此对地下空间测量的技术理论及人才的需求将会越来越高、越来 越大，作为从事测绘方面的人才及单位应该加强对地下空间测量的重视程度。本文对地下空间普查与测量的内容、方法及成果方面的论述，可以供其他需要开展城市地下空间测量借鉴，后期在充分结合地下空间测量的实践基础后，会继续在数据标准及统一性上做进一步研究。
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[编辑：张曦]
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