城市地下空间资源信息共享研究

城市地下空间资源信息共享研究∗

车德福1 徐 磊1 吴立新1，2 姜 云1 蔡振峰1

（1中国矿业大学(北京) 3S与沉陷工程研究所，北京 100083

2东北大学3S与数字矿山研究中心，辽宁 沈阳 110004）

摘要：本文在介绍城市地下空间信息共享发展需求的基础上，认为传统的信息资源建设往往只强调数据资源或网络系统，缺乏对软环境-政策法规的系统研究。数据资源、政策法规和信息网络是信息共享体系的有机组成部分，三者缺一不可。提出了城市地下空间资源共享的架构体系，认为系统应该分为两个层次，首先面向决策支持，其次是面向公众服务。指出了系统内容不仅是服务体系，还是技术体系，包括系统的语义交换机制、数据字典和分布式数据分析等。最后结合北京CBD实例简单阐述了信息共享系统的建设。

关键词：电子政务信息共享城市地下空间资源数字城市

1.研究背景

随着城市化进程的加快，城市人口急剧膨胀，城市规模不断扩大，人们不得不重视日益严重的城市问题[1]。由于城市地下空间开发具有工程的隐蔽性、地质条件的复杂多变性和岩土体性质的不准确性，为此有关学者提出建立城市三维地质信息系统，实现对城市地质信息输入、数据库管理和三维地质数据可视化分析功能[2]。但是，单一的信息系统无法实现对城市地下空间信息整体融合和处理。因此需要明确城市地下空间信息内容，建立信息共享机制和框架体系。对现有地下空间资源的评估、开发、规划，实现多部门数据的融合信息资源共享，为整个地下空间资源的开发提供信息保障。

“我们拥有大量的数据，却拥有较少的信息”[3]，因为现有的城市地下空间信息资料分散在各个部门和行业里，各部门根据自己的实际需求建立行业数据库，如纽约为了支持实现安全协作和信息共享，由纽约环境保护署进行了城市地下地图绘制工作[4]；3DGIS支持下的城市三维地质数据管理与服务系统[5]。城市空间数据基础设施是数字城市的建设的基础，传统的数据基础设施建设侧重于地面的空间信息内容，忽略了地下空间的数据内容。随着城市地下空间的开发，城市地下空间数据基础设施建设也日益受到重视，堪萨斯州为了预防地下灾害，促进城市、县和州的信息共享专门成立一个系统[6]。城市地下空间数据基础设施建设的重点是实现城市地下空间信息共享机制。

2.城市地下空间信息资源

传统的信息系统或信息共享机制的建设片面强调数据库的开发、信息系统网络的建设，缺乏将二者的统一，尤其是忽略了系统软环境建设，即保障系统正常运行、责权利明晰的政策法规系统建设。笔者认为，完整的信息共享系统由三部分组成：数据资源、政策法规和规章制度以及系统网络环境。

城市地下空间开发是城市整体建设不可分割的重要一环，它直接影响着地表的规划、建设、开发等活动；反之，地表的活动也制约着地下空间的开发。因此，城市地下空间信息资源是数字城市空间信息基础设施的重要组成部分，是不可或缺的。城市地下空间信息资源首先是数据资源，

∗北京市自然科学基金重点项目（4041005），教育部“高校青年教师奖”专项基金和东北大学教育部长江学者研究基金联合资助。

主要指地表以下各类空间数据资源，地下空间数据资源与相关的地表数据资源之间互为补充、成为整体。

城市地下数据资源主要包括钻孔数据、地球物理勘探、地球化学数据、地下水文数据，还包括城市地下管网数据、地下工程数据、城市人防工程数据。相关的地表数据资源主要包括地面地质调查数据、地面高程数据、地形测量数据、地籍数据、遥感数据、交通道路、地表水系资料、地面文物古物分布资料等等。这些数据资源几乎涵盖了国计民生的各个部门。但对于城市地下空间信息资源共享这一目标，无疑所涉及的数据资源十分庞大。

此外，城市地下空间信息资源还包括相应的政策法规资源，这是实现地下空间信息数据共享的政策保障，也是城市地下空间信息共享建设的重要组成部分。城市地下空间数据来源于各个行业和部门，这些行业和部门均有自己法定的或约定俗成的行业标准或规范。尽管这些标准或规范保障了相应行业的信息共享和交流，却成为行业间的信息共享障碍。解决该问题，势必需要推动各部门建立相应的行业元数据规范，统一城市地下空间信息资源的描述规范；建设城市地下空间信息资源本体、信息资源分类与编码标准、目录组织与访问技术标准、信息资源交换标准和协议[7]。其中，城市地下空间信息资源的分类和编码体系需要与国际标准信息分类体系的兼容。

城市地下空间信息资源涉及许多重要的部门和行业数据资源。对于数据安全的分类和管理以及相应的服务分级需要建立科学、安全的标准或协议，以指导和规范信息服务。数据资源可以粗略地分为三级：1）一级数据包括涉及国家安全的数据，如不同级别的大地测量基准点数据、地球重力场数据、重要的人防工程数据等，以及有关的原始数据资料，该级数据可以根据用户的级别和目的参照相应的国家安全规范进行共享、操作与利用；2）二级数据主要指经过数据加工、处理，面向公众和生产单位的数据，该级数据属于有偿数据，需要用户支付一定的费用；3）三级数据主要指面向公众的免费数据。三级数据之间没有明确的界限，各级数据的级别可以根据国家、部门的要求而调整。但是，三级数据标准的划分和制定以及服务规范应该有严格的法律法规作为保障。

城市地下空间信息资源还应包括现有的系统资源。各部门根据自身数字化建设的需要，采用不同的数据库系统建立了各种数据库资源。但信息资源数据是呈离散式分布的，缺乏相应的整合与管理，多处在无序或无效状态中。因此，整合政府部门现有的数据资源，管理和保护这些宝贵的信息数据，并保证这些信息数据的完整性、准确性、实时性和可访问性是信息共享建设的核心问题[7]。这些系统资源可以采用分布式管理模式，建立信息资源的联合目录、元数据转换协议、访问权限协议等，对分布式的信息资源进行统一导航、检索和定位。对资源调度和知识产权管理按照一定的标准协议进行。这就需要独立于各部门之外建立协调、管理、集中发布这些信息资源的中心机构和服务系统。从而形成一个由中心节点、分节点、数据生产者、数据用户所构成的分层分级体系。

3.信息共享的体系结构

城市地下空间资源信息共享体系应拥有可扩展的体系构架，其目的是充分利用、整合现有的信息系统资源，另一方面支持新应用节点和服务节点的加入。目前，城市地下空间信息资源内容丰富，处理手段日趋电子化，并且已经形成纵横交错的信息传输通道。

该体系结构设立一个中心节点，连接体系的两个端点，一是数据服务提供方，另一个是数据用户，如图1所示。连接各个数据节点，通过各种协议和标准实现节点间的联机检索、动态交换，达到部门之间数据资源共享和资源整合的目的。同时也是系统为各类用户访问所有信息资源的入