地下空间开发 测绘无处不在——深圳市勘察研究院有限公司助力深圳智慧城市建设
地下空间开发 测绘无处不在——深圳市勘察研究院有限公司助力深圳智慧城市建设
本文内容摘自《中国测绘》2022年第9期
人类的想象力总是永无止境。在众多科幻作品之中，“上天”“入地”是永恒的热点话题。小说《三体》中，罗辑在地底1000多米的城市醒来，电影《流浪地球》开篇就展示了深达5000米的地下城。这些都只是在预设的“绝境”中迸发出的奇幻想象。人类追求更好家园的本能在此可见一斑。
随着城市化的不断发展，城市人口密度增大，地面建设已无法满足人们的日常需求。截至2021年末，我国常住人口城镇化率达到64.72%，城市交通拥堵、停车难等“城市病”不断涌现。科幻作品的想象也并非没有依据。地下空间具有封闭、恒温隔热、抗干扰的优势，且空间广阔。通过开发地下空间，可以有效提高城市的建设水平，改善人民的生活环境。为了追求更高的生活水平、更好的生活环境，向地下进发是必然选择。
那么人类的创造力和想象力之间有多少需要慎重考虑的因素？科幻作品中展示的地下生活，有哪些已是稀松平常，有哪些又将成现实？
“要致富先修路”在地下同样可行测绘守护地铁修建全程
1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁，拉开了现代城市地下空间利用的序幕。地铁被喻为“现代化城市交通的脉搏”，其发展程度也被视为衡量城市现代化程度的参照。
中国内地第一条地铁，于1969年10月在北京建成通车。深圳，在1980年成为中国第一个经济特区后也将地铁建设提上了日程。1998年5月，深圳市地铁工程建设办公室成立；同月，“深圳地铁一期工程”正式获得立项。深圳地铁的发展拉开了序幕。
短短数十年，深圳地铁宛如地下游龙，在深圳的地下镇守一方，蓬勃壮大。据悉，截至2021年12月31日，深圳地铁运营里程已达431千米。
就在去年，深圳地铁三期二阶段工程圆满完成施工任务。深圳市勘察研究院有限公司作为合作单位，承担了深圳地铁10号线第三方监测任务，在完成后更获评了“开通贡献单位”称号。
作为第三方咨询服务单位，深圳市勘察研究院用专业的测绘地理信息技术为建设单位和各参建方提供及时、可靠的监测数据，保障地铁安全建设。地铁10号线福田口岸站～福民站盾构区间先后上跨7号线区间，下穿福民新村、天泽花园、4号线福田口岸站，施工风险极大。在盾构掘进期间，公司组织技术力量，全天候、不间断地对周边构筑物进行监测，实时传输、反馈监测数据，指导施工、优化盾构机参数，为该区间顺利贯通奠定了基础。
深圳市勘察研究院专业总工程师、教授级高工胡朝辉
事实上，深圳市勘察研究院对深圳地铁项目的参与远不止于此。采访中，公司专业总工程师、教授级高工胡朝辉表示公司作为最早参与深圳地铁建设的勘测单位之一，实际上已经参与了深圳地铁一期到目前四期的多条线路建设。深圳市勘察研究院更是边研发边实践，将所得成果编撰成册，参与了《深圳市城市轨道交通工程三期二阶段测量与监测技术实践》等书籍的编写。
而在地铁投入运营后，深圳市勘察研究院也承担起了在线监控、响应应急测绘需求的工作。胡朝辉表示，地下隧道作为地下的隐蔽工程，地下地质条件复杂，存在许多潜在、无法预知的地质因素，属于线状工程，有的规模较大，可长达几千米数十千米，往往穿越许多不同的环境空域和时域，工程条件往往比较复杂。而深圳坐落于天气骤然多变的南方，有时环境十分恶劣，稍有不慎，就会造成塌方、沉陷、突泥涌水、支护结构变形、人员和设备伤害等，进而严重影响隧道安全。因此在线监测显得尤为重要。
随着技术的发展，现代施工和养护要求的提高，对监测的需求也相应地提高了，传统的人工监测的方法越来越难以满足监测的实际需求。
为了满足现时需要，深圳市勘察研究院开发了一套科学完善的隧道自动化监测预警系统，建立了畅通、有效的预报预警信息平台作为实时的在线监测手段。而在现场使用的主要检测设备更是将传感器、采集仪、通信装置集成于一体，具有稳定采集、易安装、体积小、低功耗等特点，在业界得到广泛的认可。
地下管线关系千家万户测绘技术服务地下管线探测项目
城市地下管线是指埋设于地下的地下管道和地下电缆,主要包括给水、排水、燃气、热力、工业管道以及电力、电信电缆、人防通道及其附属设施，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。
如果地铁作为交通工具，赋予了城市活力，那么地下管线就是维护城市稳定的基础。作为一项重要基础设施，地下管线关乎人们维持生存必需的水电煤气。
深圳市勘察研究院在地下管线领域同样以测绘技术守护着一方水土，在顺德区新增排水管网普查等大型项目中，凭借多年在地下管线深耕所得的丰富经验，成功中标。通过对客户指定的排水管网或相关镇街区域开展排水管线探测，掌握排水管网的位置、尺寸、材质等基础信息。
在现场，工作人员利用RTK、全站仪等仪器，对排水管网平面位置、高程、管（内）底深、井（内）底深、规格进行测量；查清流向、材质以及排水管线附属构筑物信息等。随后将信息进行整合，利用专业制图软件绘制成顺德区排水管网图。
三维地下隧道呈现系统
隧道施工现场
地下管线的普查可以说是每一项大型工程前的必备流程。深圳市坂银通道的正式建成通车也离不开事前地下管线的探测。
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胡朝辉对此项目可以说是印象深刻。他给记者介绍道，相对于地上空间，在精度要求一致的情况下，地下管线的定位和检测难度非常大。在坂银通道这一项目中，通道的南段桥梁段主要沿北环大道及泥岗西路布置，地下管线错综复杂，并且银湖汽车站北环大道旁埋设有一条高压燃气管线、两条DN2200源水管，导致一般的管线探测方法无法有效分辨由源水管激发的异常信号特征，从而无法对管线进行精确定位、定深。
但要进行施工，甚至在进行规划阶段就务必要对整个空间进行全面的了解。“地下空间存在的内容、地下空间内容的状况我们都需要进行了解，一旦开始施工，有些措施就是不可逆的了，也会即时产生影响。”胡朝辉如是说。
针对该项目难点，深圳市勘察研究院根据源水管的埋设特点，组织了地下管线探测专家组根据管线的赋存条件，场地条件、先后采用了管线仪探测、地质雷达探测、高密度电阻率法探测、钎探触探、摩托钻触探、钻孔触探、钻孔孔中电视测井、人工井探等多种方法进行了综合性研究，整理出一套完备的源水管线探测成果，经过实践应用检验，此源水管线探测成果精准可靠，为工程的施工建设提供了可靠的定位基准，保证了超长隧道的精确贯通和桥梁的准确定位。
贯通地下独立单元实现地下空间长远的规划
地下交通和地下管线可以说是地下空间开发利用的先行者，是辅助人们地上日常生活的主力军，更是维持城市正常运行的“生命线”。
除此之外，随着城市的飞速发展，地下空间开发利用更是愈发多元，人们的娱乐休闲场所也逐渐入驻地底。在地下交通和地下管线的保障下，这些场所的人流和所需资源得以相互流通。这么一想，这些地下独立单元在进行了系统的组合后，是不是就离我们想象中的“地下城”更进一步了呢？
想象可以天马行空，可是真正在创造、建设地下空间的前行者需要考虑更多。
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胡朝辉以深圳为例说道，深圳的地下空间规划发展正处于高速发展阶段，中国其他地区的地下空间规划可以说正紧跟深圳的步伐，但限于过去的地面发展，无法顾及相关地下空间的使用，存在较多的区域性和单一功能性建设。
胡朝辉明确指出，地下空间开发中很重要也是很困难的一个层面便是与其他部分的相互协调和畅通需要在规划和建设中就充分考虑。
首先是与地上空间的协调畅通。从整体规划上看，地下空间开发利用规划需符合国民经济和社会发展规划、国土空间总体规划，与人民防空、道路交通、轨道交通、地下综合管廊、地下管线、海绵城市、建筑废弃物治理、环境保护等规划相衔接。再现实一些，现在的地上工程也常有误挖管线、地面塌陷的问题，这其实都与事前的规划协同有关。
如果有清晰的地下空间数据平台，事前规划、运维管理、应急处理等问题自然迎刃而解。胡朝辉表示，建立地下空间的大数据系统是该领域下一步发展的方向，换句话说，就是让地下和地上一样有可视化、数字化、智能化的综合系统或平台。如今地上空间的大数据系统也在如火如荼地建设中，两者如何同步调、共前进是关键。
这一切都需要测绘地理信息技术来帮忙，汇聚地下空间的时空信息，并与地上空间的数据进行互联互通、共享应用，其逻辑是一脉相承的。而在往此方向前行的过程中，我们必定需要去克服地下测绘的特有关卡。相较于地上测绘，地下空间测绘的精度更难确定、测绘成本更高、测绘环境也更复杂。
对于这些难题，深圳市勘察研究院已经做出了自己的尝试。在地下管线方面，其精确位置确定主要根据不同管线的属性，采用管内和管外结合的方法进行确定。
在地下建筑方面，其高精度竣工测绘，采用了地面地下一体化测量技术，地下采用三维激光等数据采集技术，保证高质量的测绘成果；建立地下地质条件BIM系统，确保地下空间的安全建设和地下空间的稳定；研发地下空间的新型测绘技术，弥补地面卫星的缺失，收集地下空间的信息辐射和发射，采用智能识别系统，完成地下空间的各项建设成果的地理信息；而上文所提及的大数据地下空间建设关联技术，深圳市勘察研究院也着力于此，积极开展相关研发。
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为什么要建设地下空间？胡朝辉在采访的起初给出了答案：地下空间是智慧城市建设中最关键的建设部分，也是未来城市先进性发展的标准及标志。未来的智慧城市肯定是天上、地面、地下的立体科技空间的现代化城市。目前，地下空间的建设还处于初级阶段，将在未来城市建设中发挥重要作用，也是勘察测绘行业的重要舞台。
深圳作为中国内地发展最快的城市之一，其地下空间的开发建设不仅服务于这座城市，更有可能成为未来许多城市的蓝本。未来的地下城市将成何种模样，我们还不得而知，但确信的是测绘地理信息技术将一路保驾护航，伴随地下空间更好、更快地发展。
