了得網工業技術_地下管線監測與城市發展適應性分析

編輯推薦

城市規劃、地下空間資源評估與利用、城市安全和地下管線安全風險評估研究等方面的技術人員及高校師生

內容簡介

《地下管線監測與城市發展適應性分析》以**次地理國情普查工作為契機，以城市發展適應性理論為支撐，闡述地下管線空間布局安全性、地下管網承載力和地下空間資源利用狀況與城市發展的相互關繫，以地理國情普查成果數據、地下管線普查數據、管線權屬單位專業數據以及基礎地理信息數據為基礎，分析各類數據處理技術，采用GIS空間分析方法、繫統綜合評價方法，建立地下管線監測與城市發展適應性分析指標體繫與評價模型，搭建地下管線監測與城市發展適應性分析輔助繫統，為實例分析提供輔助支撐，*後是實例分析，選擇試點區域開展地下管線空間布局安全性、地下管網承載力和地下空間資源利用狀況分析工作。

作者簡介

目錄
第1章緒論 1
1.1 城市與城市地下空間發展 1
1.1.1 城市與城市化 1
1.1.2 城市容量與城市空間 3
1.1.3 城市地下空間及其發展 4
1.1.4 城市地下空間開發利用約束條件 10
1.2 地下管線監測與城市發展適應性分析的必要性 12
1.2.1 城市地下管線監測的內涵 12
1.2.2 地下管線監測是城市可持續發展的客觀需求 15
1.2.3 地下管線監測是地理國情監測的重要內容 15
1.2.4 城市發展適應性評價 17
1.3 城市地下管線信息化 18
1.3.1 城市地下管線信息化建設的必要性 18
1.3.2 城市地下管線信息化發展與現狀 20
1.3.3 城市地下管線信息化發展趨勢 21
1.4 地下管線監測與城市發展適應性發展現狀 22
1.4.1 地下管線監測發展現狀 22
1.4.2 城市發展適應性研究現狀 26
第2章城市發展適應性理論基礎 29
2.1 城市結構及其特性 29
2.1.1 城市結構 29
2.1.2 城市繫統特性 31
2.2 城市可持續發展 36
2.2.1 集約節約利用土地 37
2.2.2 節約能源和水資源 39
2.2.3 緩解城市發展中的矛盾 40
2.3 城市發展適應性評價 46
2.3.1 適應觀的思想基礎 46
2.3.2 適應性及其測度 46
2.3.3 適應性城市評價的方法基礎 48
2.3.4 傳統城市建設的適應性因素 51
2.3.5 城市發展適應性評價的基本要素 55
第3章地下管線與城市發展適應性 61
3.1 地下管線空間布局安全性 61
3.1.1 城市地下管線卒問布設原則和要求 62
3.1.2 城市地下管線空間布局特點 63
3.1.3 地下管線空間布局安全隱患 64
3.1.4 地下管線空間布局安全性與城市發展的相互作用 66
3.2 地下管網承載力 67
3.2.1 地下管網承載力基本概念 68
3.2.2 地下管網承載力特征 69
3.2.3 地下管網承載力與城市發展的關繫 70
3.3 地下空間資源利用狀況 71
3.3.1 城市發展對地下空間的需求 72
3.3.2 地下空間資源的特征 72
3.3.3 地下空間資源開發與城市發展適應性的關繫 73
第4章地下管線與城市發展適應性評價數據資源及處理 75
4.1 數據源 75
4.1.1 數據分類 75
4.1.2 數學基礎 82
4.1.3 數據分類利用 85
4.2 數據模型 87
4.2.1 對像模型 88
4.2.2 場模型 89
4.2.3 網絡模型 90
4.3 數據獲取與融合 90
4.3.1 坐標轉換 90
4.3.2 投影轉換 91
4.3.3 格式轉換 94
4.3.4 尺度變換 94
4.3.5 數據的提取與融合 96
第5章地下管線與城市發展適應性評價基本方法 103
5.1 GIS空間分析方法 103
5.1.1 空間量算 103
5.1.2 空間分析 107
5.1.3 空間統計分析 113
5.2 繫統綜合評價方法 114
5.2.1 綜合指數法 114
5.2.2 層次分析法 114
5.2.3 主成分分析法 117
5.2.4 人工神經網絡評價法 118
5.2.5 灰度關聯度評價法 1 19
5.2.6 模糊綜合評價法 121
5.2.7 小結 122
5.3 評價指標體繫建立方法 122
5.3.1 基本原則 122
5.3.2 指標構建及篩選 123
5.3.3 指標標準化處理 125
5.3.4 加權繫數的確定 127
第6章地下管線與城市發展適應性評價模型 128
6.1 地下管線空間布局安全性評價 129
6.1.1 占壓分析 129
6.1.2 淨距分析 130
6.1.3 順序分析 131
6.1.4 空間布置分析 132
6.1.5 埋深分析 133
6.1.6 穿越分析 134
6.1.7 地下空間布局安全性綜合評價 135
6.2 地下管線承載力評價 135
6.2.1 給水管網承載力評價 135
6.2.2 燃氣管網承載力評價 139
6.2.3 排水管網承載力評價 142
6.2.4 供電管網承載力評價 145
6.3 地下空間資源利用狀況評價 147
6.3.1 地下空間資源開發利用適宜性分級 148
6.3.2 地層深度對地下空間利用的影響 150
6.3.3 地面現狀劃分 150
6.3.4 地下空間開發利用狀況評價指標 152
第7章地下管線監測與城市發展適應性分析輔助繫統 154
7.1 設計目標 154
7.2 繫統設計原則 154
7.3 繫統總體架構 155
7.4 基礎平臺選擇 157
7.5 數據庫設計 158
7.5.1 數據庫總體結構 158
7.5.2 數據庫概念設計 159
7.5.3 數據庫表結構設計 160
7.6 地下管線監測與城市發展適應性分析輔助繫統功能設計 168
7.6.1 數據編輯與處理子繫統 168
7.6.2 地下管線空間布局安全性分析子繫統 171
7.6.3 地下管網承載力分析子繫統 171
7.6.4 地下空間資源利用狀況分析子繫統 173
7.6.5 成果展示與輸出了繫統 173
第8章地下管線監測與城市發展適應性分析應用 175
8.1 試點區域基本情況 175
8.1.1 試點區域概況 175
8.1.2 試點區域地下管線概況 176
8.1.3 試點區域數據源 176
8.1.4 數據處理 178
8.2 地下管線空間布局安全性分析 182
8.2.1 占壓分析 182
8.2.2 淨距分析 186
8.2.3 順序分析 189
8.2.4 空間布置分析 196
8.2.5 埋深分析 200
8.2.6 綜合分析 203
8.3 地下管網承載力分析 207
8.3.1 給水管網承載力分析 207
8.3.2 燃氣管網承載力分析 209
8.4 地下空間資源利用狀況分析 210
8.4.1 地面現狀劃分 211
8.4.2 地下空間開發限制分區 213
8.4.3 地下空間資源容量估算 216
8.5 試點區域地下管線與城市發展適應性結果 217
8.5.1 地下空間布局安全性 217
8.5.2 地下管網承載力 218
8.5.3 地下空間利川狀況 218
第9章結束語 219
9.1 主要結論 219
9.2 研究展望 219
主要參考文獻 221

前言

媒體評論

在線試讀

第1章緒論
1.1 城市與城市地下空間發展
1.1.1 城市與城市化
1. 城市
城市也叫城市聚落，是以非農產業和非農業人口集聚而成的較大居民點。人口較稠密的地區稱為城市，城市一般包括住宅區、工業區和商業區。城市具備行政管轄功能，可能涉及較其本身更廣泛的區域，包括居民區、街道、醫院、學校、公共綠地、寫字樓、商業賣場、廣場、公園等公共設施。
城市是“城”與“市”的組合詞。“城”在古代是指為了防衛並且用城牆等圍起來的地域。《管子度地》中提及“內為之城，內為之闊”。“市”則是交易的場所，“日中為市”。這兩者都是城市*原始的形態，嚴格來講，都不是真正意義上的城市。從城市的起源來講，有因“城”而“市”和因“市”而“城”兩種類型。因“城”而“市”就是先有城後有市，市是在城的基礎上發展起來的，這種類型的城市多見於戰略要地和邊疆城市，如天津起源於天津衛。因“市”而“城”則是由市的發展而形成的城市，即先有市場後有城市，這類城市比較多見，是人類經濟發展到一定階段的產物，實質是人類交易、聚集中心。城市的形成，無論多麼復雜，都不外乎這兩種形式。
城市是人類文明的主要組成部分，是伴隨人類文明與進步而發展超來的。人類在農耕時代便開始定居，城市就逐步出現了，但其作用是軍事防御和舉行祭祀儀式，並不具有生產功能，隻是消費中心。因為周同的農村口可提供的餘糧不多，城市的規模很小。每個城市及其控制的農村，構成了一個小單位，相對封閉，自給自足。真正意義上的城市是工商業發展的產物，如13世紀的地中海沿岸、米蘭、威尼斯、巴黎等，都是重要的商業和貿易中心，其中，威尼斯在繁盛時期，人口超過20萬。工業革命之後，城市化進程加快，農民不斷湧向新的工業中心，城市獲得了前所未有的發展。**次世界大戰前夕，英、美、德、法等同絕大多數人口都已生活在城市，這既是富足的標志，也是文明的像征。
2. 城市化
城市化是現代化進程中社會結構不斷演變的普遍動態過程，是人類生產、生活和居住方式的一種重人變遷，其表現包括農業人口向非農產業轉移並向城市集中，城市在空間數量上增多、在人口規模上擴大，城市生活方式向農村擴散等。狹義地講，城市化指農業人口不斷轉變為非農業人口的過程；廣義而言，城市化是社會經濟變化過程，包括農業人口非農業化、城市人口規模不斷擴張，城市用地不斷向郊區擴展，城市數量不斷增加，以及城市社會、經濟、技術變革進入鄉村的過程。
城市化本質上是經濟社會結構變革的過程，加快城市化進程的本質並不是處處都出現城市，而是要使全體國民享受現代城市的一切成果並實現生活方式、生活觀念、文化教育、素質等的轉變，即實現城鄉空間的融合發展——產業融合、就業融合、環境融合、文化融合、社會保障融合、制度融合等，真正實現城市和農村人民群眾共同富裕、發展和進步。
從世界範圍看，英國的城市化發生*早且發展*為廣泛，歷時超過130年，1760～1851年，英國城市人口比重率先超過了50%，至19世紀末已超過70%，如今英國全國城市人口比例已達90%以上。伴隨工業化的擴展，城市化波及全球，首先是北美地區，然後是亞洲和非洲。美國的城市化進程始於1840年，到1970年，美國城市化率達到73.6%，城市化基本完成。而在亞洲**開始城市化的國家是日本，明治維新後，日本開始城市化進程，到1955年，日本城市化率達到56%；至1970年，日本城市化已基本完成。
聯合國**報告顯示，全球人口“城市化”進程還在不斷加速，且地區差異大，大城市人口數量過人。在1950年，全球城市人口比例僅為30%，2014年，全世界共有38.4億人生活在城市，城市化率為53.47%，北美地區城市化率為81%，拉美地區為80%，歐洲為73%，大洋洲為71%，亞洲為48%，非洲為40%。北美是全球人口城市化比例**的地區，超過80%的人住在城裡。而非洲則是城市化比例**的地區。全球近50%的城市總人口數不到50萬，而全球每8個城市人口中，就有1個人住在全球**的28個超級大城市中，日本的東京地區城市居民人口達3800萬，是全球人口*多的城市。2011～2025年，這些超級大城市的人口增長率都在15%以上。
如表1.1所示，新中國成市以來，我國城市化進程可以分為以下幾個階段。
(1) 起步階段（1949～1957年）。1949年，我國城市僅有132個，人口城市化率僅為5.1%。在國民經濟恢復階段和“一五”建設時期，隨著156項重點工程建設的開展，出現了4批新興的工礦業城市。與此同時，還對武漢、成都、太原、西安、洛陽、蘭州等一批老工業城市進行了擴建和改造，加強發展了鞍山、本溪、哈爾濱、齊齊哈爾、長春等大中城市。到1957年未，已發展到176個城市，非農業人口的比重上升到8.4%（王寧，2011；童玉芬等，2013）。
(2) 波動階段（1958～1965年）。城市發展呈現出由擴大到緊縮的變化過程，三年“大躍進”後，全國城市南1957年的176個增加到1961年的208個；1962年開始，我國陸續撤銷了一人批城市，到1965年底隻剩下168個，比1961年減少了40個，城市人口出現負增長，人口城市化率也由1961年的10.5%減少到1965年的9.2%。
(3) 停滯階段（1966--1978年）。此期間城市隻增加25個，人口城市化率在8.5%左右。
(4) 快速發展階段（1979年至2014年末）。改革開放促進了我國城市的發展。根據國家統計局2015年1月發布的數據顯示，截至2014年末，我國總人口近13.68億人，有城市653個，城鎮常住人口7.49億人，城鎮人口比重為54.77%。
根據世界城鎮化發展普遍規律，我國仍處於城鎮化率30%～70%的快速發展區間，據《國家新型城鎮化規劃（2014～2020年）》的規劃，到2020年我國常住人口城鎮化率將達到60%左右①。
表1.1 我國城市人口發展統計②
1.1.2 城市容量與城市空間
城市容量是指一個城市在某一時期容納人口、人類活動以及與人類活動有關的各類設施（建築物、道路等城市設施）的能力（陳市道等，1997）。這種能力是綜合性的，包含人口、建築、交通、環境容量等。城市容量是動態發展的，其大小取決於城市用地面積、條件、社會經濟技術發展程度等因素。在其他條件不變的情況下，用地面積的大小和社會經濟技術發展程度的高低與城市容量的大小成正比。
城市容量會因為某一種或幾種因素的改變而改變，拓展城市容量的**步是保持城市功能的協調發展。城市容量必然要落實到城市空間，所以，拓展城市容量的根本方法是開發城市空間（陳立道等，1997）。
城市空間可劃分為上部、地面和地下空間三大部分。從城市空間的一般開發順序來看，首先開發利用地面空間，然後是上部空間，*後纔是地下空間。這與經濟技術條件和人們的生活習慣有關。也有例外情況，如我國西北的黃土高原，從古至今一直以窯洞（地下空間）為主要起居空間。
城市空間的拓展一般可以分為外延式水平方向擴展和內涵式立體方向擴展兩種方式。其中，前者是地面發展，即以增加城市用地為主，後者則在不增加城市用地的前提下，通過向上和向下發展進行空間拓展。在城市發展過程中，這兩種方式並不排斥，既可以獨立存在，也可以兩者並用。
1.1.3 城市地下空間及其發展
1. 城市地下空間
地下空間(underground space)是指在岩層或土層中形成或經人工開發形成的空間，包括天然形成的地下空間和人工開發的地下空間。目前，我國的地下空間開發主要集中於城市及其周邊。
《城市地下空間開發利用管理規定》（1997年10月27同住房和城鄉建設部令第58號發布，2001年11月20日住房和城鄉建設部令第108號修正）巾所稱的城市地下空間，是指城市規劃區內地表以下的空間。兇此，可以將地下空間理解為地表以下的空間，是主要針對建築方面來說的一個名詞，它的範圍很廣，比如地下商城、地下停車場、地鐵、礦井、人防、軍事、隧道、城市地下管線等建築空間。
1981年，聯合國自然資源委員會正式將地下空間確定為“人類重要的自然資源”。1991年，東京國際會議中討論城市地下空間資源利用達成如下共識：19世紀是橋的世紀，20世紀是高層建築的世紀，21世紀將是人類開發利用地下空間的世紀。
如表1.2所示，按照地下空間的用途可以將其分為七種類型。
表1.2 地下空間按用途分類①
如表1.3所示，按照開發利用深度，可以將地下空間分為淺層、中層和深層空間三大類。
表1.3 地下空間按開發深度分類。
2. 發達國家城市地下空間的利用情況
從1863年英國倫敦建成世界上**條地鐵開始，地下空間發展的歷史已超過150年，地下空間開發利用從大型建築物向地下的自然延伸發展到復雜的地下綜合體（地下街）再到地下城（與地下快速軌道交通繫統相結合的地下街繫統），地下建築在舊城改造、城市再開發中發揮了重要作用。同時，地下市政設施也從地下供、排水管網發展到地下人型供水繫統、地下大型能源供應繫統、地下大型排水及污水處理繫統及地下生活垃圾的清除、處理和回收繫統等。北美、西歐及日本在進行舊城改造及歷史文化建築勿、建的同時，建設了相當數量的大型地下公共建築，包括公共圖書館和大學圖書館、會議中心、展覽中心以及體育館、音樂廳、大型實驗室等，而且地下建築的內部空間環境質量、防災措施以及運營管理都達到了較高的水平。地下空間利用規劃從專項規劃開始，逐步形成繫統的規劃，其中，以地鐵規劃和市政基礎設施規劃*為突出。一些地下空間利用較早和較為充分的國家，如芬蘭、瑞典、挪威、日本、加拿大等，已經從城市中某個區域的綜合規劃走向整個城市和某些繫統的綜合規劃。不同國家的地下空間開發利月各具特色，了解其特色和經驗，對我們具有重要的參考價值。
1930年至今，日本東京上野火車站的地下街已從單純的商業街演變為多功能的，南交通、商業及其他設施共同組成的相互依存的地下綜合體。據統計，日本已至少有26個城市建造地下街，如橫濱的港灣21 世紀地區（新建），又如名古屋大曾根地區（舊城改造）、札幌的城市中心區都規劃並對地下空間進行開發利用。日本在地下高速道路、停車場、綜合管廊、排洪與蓄水的地下河川、地下熱電站、蓄水的融雪槽和防災設施等市政設施方面，充分發揮了地下空間的作用。
美國和加拿大雖然國土遼闊，但為解決城市高度集中帶來的城市問題，仍然人規模地進行地下空間開發。紐約地鐵線路在世界諸多大都市中堪稱*長，共有26條地鐵線，總長為1142km，自市中心曼哈頓發散並覆蓋了紐約5個行政區的絕大部分區域，490個地鐵站散布全市，24小時運行①。在曼哈頓，70%的區域在小於500m半徑範圍內必有一個地鐵站或火車站。紐約中心商業區有80%的上班族采用公共交通、地鐵和四通八達不受氣候影響的地下步行道繫統到達目的地，很好地解決了人、車分流的問題，縮短了地鐵與公共汽車的換乘距高，同時把地鐵車站與大型公共活動中心以地下道的方式連接起來，突出了地鐵經濟、方便、高效等特點。此外，美國地下建築單體設計在學校、圖書館、辦公樓、實驗中心、工業建築中也成效顯著，既較好地利用了地下空間滿足功能要求，又合理解決了新、老建築結合的問題，並為地面創造了寬敞的空間。如美國明尼阿波利斯市南部商業中心的地下公共圖書館，哈佛大學、加州大學伯克利分校、密歇根大學、伊利諾伊入學等的地下、半地下圖書館，既保持了與原館的聯繫，又保存了校園的原有面貌。美國紐約市的大型供水繫統完全布置在地下岩層中，石方量達130萬m3，混凝土達54萬m3，除一條長22km、直徑為7.5m的輸水隧道外，還有幾組控制和分配用的人型地下洞室，每一級都是一項復雜的人型岩石工程。
加拿大的多倫多市和蒙特利爾市，也有很發達的地下步行道繫統，以其

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