1、1对城市地下空间设施信息数据库建设的研究摘要： 本世纪初，随着我国城市化的速度的不断加快，城市人口环境压力的增长，空间拥挤，交通堵塞，环境恶化，资源匮乏等问题越来越严重。因此，对地下空间资源开发管理已成为缓解城市环境问题的必要手段。本文通过对城市地下空间设施的普查，了解城市地下空间设施的表面和空间的数据属性信息。联系实际应用需求从地下空间普查数据入手，研究了地下空间设施数据库的建设流程及方法，基于地下空间的连接关系，设计了分类设施及其附属物的属性表，为将来开展的地下空间信息管理提供了良好的支撑。 Abstract： At the beginning of this century， with
2、the accelerated pace of urbanization in China， the urban population， environmental pressure， space congestion， traffic congestion， environmental degradation， resource scarcity and other issues are becoming more and more serious. Therefore， the development and management of underground space resource
3、s has become a necessary means to ease the problem of urban environment. This paper， through the census of urban underground space facilities， studies the surface and spatial data attribute information of urban underground space facilities. Combined with the practical application 2requirements， the
4、construction process and method of underground space facility database are studied based on the data of underground space survey. And based on the connection relation of underground space， the attribute table of classification facilities and its appendages is designed， which provides a good support
5、for the underground space information management in the future. 关键词： 地下空间设施；数据库；连接关系 Key words： underground space facilities；database；connection relationship 中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0096-03 0 引言 当今城市的发展日新月异，城镇化速度日益加快、人口的急剧膨胀和城市的快速发展给环境和有限的空间资源带来了巨大的压力，地下空间资源的开发与利用已经慢慢演变成为调节土地开发利
6、用强度、土地开发布局、补充城市空间供给不足、使城市空间资源向序化配置发展的一项重要手段，它是解决并且缓解快速的城市发展与短缺的城市空间资源之间的矛盾的一种重要途径，从而实现城市的可持续、健康发展之目标。基于地下空间开发具有不可逆性，并且开发成本与技术难度高于地上、地下空间资源的有限性、系统复杂性、设施的隐蔽性等特点，基于城市地下空间设施普查的数据分析，并建立城市地下空间设施信息数据库，3可以有效地为当前的地下空间的规划、建设、信息管理提供有效的基础信息，并且对城市空间资源的有效利用、实现生态城市宜居城市、提高城市应对突发灾害的能力、科学管理城市空间资源有着深远的意义。 1 地下空间设施数据特征
7、研究 1.1 已有管线数据结构形式 现有的城市地下空间普查工作得到的管线数据中，拓扑关系简单得多，分别通过点、线表达地下管线的连接关系，一般在线表内通过起始点点号与点表内的点编号相对应即可建立管线连接关系，地下空间中管线只有平行、相交关系存在，而地下管线井室均作为点考虑，只需要单独一个管点数据表便能记录所有井室信息，管道（管线）通过起始点把它们连接起来，通过管线信息表表示管线属性。不需要单独记录其拓扑关系，通过后期软件计算能快速反应其空间关系，表 1 为常规的管线数据库表单设计。 1.2 地下空间复杂拓扑关系分析 跟以往的地下管线数据相比，地下空间设施数据更为复杂，一般在构建地理信息数据库时为
8、了节省存储空间，提高数据访问效率，都将数据库设计的比较简单，但是地下空间设施连接关系复杂，基本上所涉及到的空间数据拓扑关系都在地下空间数据中复杂的体现出来，如地下空间实体中涉及的点、线、面间的六种组合：连续、相邻、闭合、包含等关系。如图 1 为一般的地下空间关系结构举例。 基于地理空间信息拓扑关系的研究方式和分类方法，通过总结并概括出地下空间中各类设施要素所遵循的复杂拓扑关系。首先将现状地下4空间要素的拓扑关系进行划分，一共为 5 大类 17 个小类1，其中 5 大类主要包括：点状要素（如出入口）与线状要素（如连接通道）的类间的拓扑关系、线状要素类内的拓扑关系、面状要素类内的拓扑关系、面状要素
9、与线状要素类间的拓扑关系、面状要素与面状要素类间的拓扑关系，这 5 大类关系形成了地下空间设施拓扑关系的基本框架，由这 5 大类拓扑关系逐级衍生成 17 个小类，其中主要包括地下空间设施要素各所属要素之间无缝隙、各层面间无压盖等类型的拓扑关系。7 种要素类内拓扑关系是指同一要素类型内即地下空间设施数据的包括其所属地上建筑区域内不压盖、相连无缝隙等， 10 种要素类间的拓扑关系包括不同类别地下空间设施所属对象的严格区分等。 空间信息的要素类内拓扑关系可在主流的 GIS 平台软件中采取有效方法验证（如 ARCGIS、MAPINFO等） ，并且都能达到理想的验证结果。而要素类间拓扑关系则不可以实现。
10、间拓扑关系数据在 GIS 中被认为是冗余的，也就是说数据不是必须的。对于简单的空间信息表达在后期通过对几何数据的计算可以拓扑关系换算出来并且实时构造拓扑关系非常便利，可是对于空间关系比较复杂的各种空间信息而言现时构建其拓扑关系并加以表达则需花费大量时间金钱。例如，对空间关系进行叠加分析、连通性分析、缓冲区分析等计算过程都是非常耗时的，如果在前期设计时就有明确的拓扑关系数据作为依据，后期计算的复杂度和计算成本将降低不少，这种“冗余”的拓扑数据也并不等于无效的数据，从另外一个层面来说它又有很多作用。 在进行线状要素的联结关系分析方面，能够大大减少计算消耗的时间成本。 5拓扑属性数据对于计算周围关联
11、信息极为便利，可利用拓扑关系数据帮助进行组合查询从而达到用户要求。 依据拓扑属性快速建立起各种要素设计的拓扑关系能够发现一些数据存在的错误，并方便进行改正，可将基本的、简单地空间要素组合形成各种复杂的、复合的空间要素，同时为地图的自动配准和转换提供基础3。 因此本次对地下空间设施数据库的研究中专门考虑了其拓扑关系，在每一个类型的数据表单设计中都体现了拓扑关联的特性及其从属结构，其中地下公共服务设施、地下工业及仓储设施、地下防灾减灾设施、地下居住设施等几类设施均包含有出入口、地下通道、均有层次结构，但是又有着不同之处，如地下交通设施包含有地下交通场站设施。 2 地下空间设施数据设计 2.1 建立
12、地下空间设施数据库的原则及流程 建立地下空间数据库遵循了规范性、简洁性、高效性等原则。地下空间设施的命名，数据库字段结构、数据库表结构的设计都严格按照相应标准规范执行；数据库的设计避免了不必要的冗余数据，且设计简单，使用户容易理解，在存储设计上遵循了节省空间的原则；数据库结构的设计是为了后期使用数据提供服务，其访问越简单，效率越高，能大大提高后期产品或工程项目的进展速度或系统运行速度。 地下空间设施的数据库建设与其它空间数据库建设流程相似，一般包括资料收集、数据转换及其他处理、数据检查于处理（包括拓扑关系检查与处理、立向空间关系检查与处理、属性完整性检查与处理4） 、6建立临时库、数据最终入库
13、。具体的建库流程见图 2。 2.2 地下空间设施数据库设计 城市地下空间数据库的建设一般考虑地上地下一体化的建立方式，其中地上空间数据库的建立参阅其他研究成果，本文只对地下空间设施数据库的建立进行研究。地下空间数据库设计及其空间关系如图 3、图4。 2.2.1 数据库软件的选择 本次研究的城市地下空间普查成果数据库文件采用 Microsoft Access 2007 以上版本的.mdb 格式，Access 的.mdb 格式的数据库正适合存储普查过后日常的地下空间设施测量工作中涉及的小范围数据，同时Access 所管理的各种对象都以后缀为.mdb 的数据库文件的存储方式便于内业数据的处理和日常的
14、管理；Access 采用面向对象的方式将数据库系统中的各种功能对象化，在后期进行开发是节省了很多不必要的工作；同时方便外业人员进行数据录入，数据库向导可以方便的帮助内业人员进行数据库操作5；Access 还支持 ODBC（开发数据库互连，Open Data Base Connectivity） ，利用 Access 强大的 DDE（动态数据交换）和OLE（对象的联接和嵌入）特性，位图、声音、Excel 表格、Word 文档等可以同时在数据表中嵌入，还可以建立动态的数据库报表和窗体等。Access 还支持在网络上应用程序，将动态的数据库与网络相连接。利用数据库访问对象生成 HTML 文件，轻松构
15、建 Internet 的应用，.mdb 是GIS 软件都支持的通用格式，.mdb 数据能方便的转换成 Geodatabase 等数据格式6。 72.2.2 数据库设计 考虑到依据数据库层次结构的设计及地下空间拓扑关系的复杂性，针对每一项地下空间设施单独设立表单，并且记录其相应的层次、出入口、通道、几何信息等属性信息。同时设立城市地下空间普查元数据库，元数据库文件应采用 Microsoft Access 2007 以上版本的.mdb 格式，文件名为 UGMatadate.mdb。地下空间设施数据库中不同地下空间设施所包含的属性表有内容相似的地方，相应部分根据不同设施的特点又有所不同，每种类型的表
16、单中均设置了相应的主键，使其与对应所属的设施保持对应关系。 2.3 数据库举例应用 数据库建设是在地下空间设施数据普查基础上的一项基本工作，主要是为对象描述提供高效的数据组织。下面以云南省昆明经开区地下管线普查数建立数据库。包括线与点，管线属性信息是由地下管线数据（点、线）组成，其中点信息由外业测量人员获得数据，包括点坐标（X，Y，Z）外业编号、图上点号；线信息由外业普查人员获得数据包括起点、终点（外业编号、图上点号、类别特征、管底埋深、管顶埋深、附属物、备注） 、管线编号、材料、管径、电缆根数、埋设日期、权属单位、管线备注等。将各种管线数据录入，处理得到如图 5、6 所示。 3 结论 本文对
17、城市地下空间设施的数据分析、表达及其数据库建设的研究，通过大量理论知识的积累，汲取国内外已有的先进研究成果及其经验，着眼于实际需求，详细设计了地下空间数据库结构，理清了各项设施的8关系及其附属物的连接关系。为将来的地下空间信息管理及应用提供了良好的基础。本次研究针对实际问题确定研究领域及研究方法，由于其在城市空间多元化发展和防灾减灾方面的应用前景比较大，对城市未来的发展意义重大7。为设计和建设更具科学性的地下空间信息数据库，为地下空间信息建模或其它应用提供良好的数据基础。 参考文献： 1冯杭建，麻土华，刘伟宏，等.地籍空间数据库拓扑关系分析及基于规则的验证方法J.计算机应用，2006，26（10）：2522-2524. 2朱建立.地质雷达测试技术研究J.铁道建筑技术，2009（05）：61-64. 3玛依拉.基于规则的空间拓扑关系检查D.长安大学，2009. 4王亚娟.基于拓扑模型的无边际区域研究与应用D.解放军信息工程大学，2006. 5张晋，于宏晓，宋聚渭.Access 在烟草科技项目研究中的应用J.中国科技信息，2013（11）. 6吉晓香，张国华.基于 B/S 模式的博客系统J.电脑知识与技术，2010（11）：2561-2562. 7郦璐，徐瑞龙.上海市地下空间开发利用现状及建议J.上海建设科技，2010（05）：26-27.
