城市地下管線測量實施及數(shù)據(jù)分析

摘 要：城市地下管線是城市信息傳遞和能量輸送的“生命線”，其包括給水、排水、燃氣、熱力、電信、電力、工業(yè)管道等幾大類，具有分布密集、測量和管理困難的特點。城市地下管線測量涉及數(shù)據(jù)量大，必須使用多種測量方法相結(jié)合才能完成，因此，采用合理的測量方法和數(shù)據(jù)分析模式才能夠較準確的反映出地下管線的特征要素。

關(guān)鍵詞：地下管線；數(shù)據(jù)分析；屬性調(diào)查；數(shù)據(jù)庫

1 概述

隨著現(xiàn)代城市化進程的速度加快，“數(shù)字城市”正在深入人們的日常生活和工作中，而作為“數(shù)字城市”重要支撐的地下管線系統(tǒng)，發(fā)揮著城市信息傳遞、能源輸送、排澇減災(zāi)、以及廢物排棄等功能，不僅是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，也是社會經(jīng)濟和城市健康、可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和保障。由于在設(shè)計埋設(shè)新的城市地下管線時，必須摸清線路現(xiàn)有的各種地下管線的分布情況，為工程建設(shè)和管理提供實時、準確和可靠的地下管線信息[1]，所以選用合理的探測方法和數(shù)據(jù)分析模式就顯得尤為重要。文章結(jié)合肇慶市高要區(qū)南興路地下管線測量項目，對城市地下管線測量方法和數(shù)據(jù)分析進行探討。

2 城市地下管線類別

城市地下管線探測的對象可分為兩大類：城市地下管道和地下的電纜[2]。也可按其用途、材質(zhì)和管形等來進行細分，主要細分為以下類型：

2.1 按用途大體可分為：（1）給水管道（JS）；（2）排水管道（PS），分為雨水（YS）、污水（WS）；（3）燃氣管道（RQ），分為煤氣（MQ）、液化氣和天然氣；（4）熱力管道（RL），分為蒸汽（ZQ）、熱水（RS）；（5）工業(yè)管道（GY），分為氫（Q）、氧（Y）、乙炔（YQ）、石油（SY）、排渣（PZ）等；（6）電力管線（DL），分為供電（GD）、路燈（LD）、電車（DC）等；（7）電信管線（DX），分為通訊（TX）、光纜（GL）、廣播（GB）、電視（DS）等；（8）綜合管溝（ZH）；（9）人防（RF）。

2.2 按材質(zhì)大體可分為：（1）金屬管道；（2）非金屬管道，其包括水泥管道和塑料管道（PPR、PVC）。

2.3 按管形大體可分為：（1）圓形管道；（2）方形管道；（3）地溝（管溝）。

3 地下管線測量要素

地下管線測量應(yīng)在現(xiàn)場查明各種地下管線的敷設(shè)狀況及在地面上的投影位置和埋深，并在地面上設(shè)置管線點標志。管線點分為明顯管線點和隱蔽管線點，在明顯管線點上應(yīng)對地下管線進行實地調(diào)查和量測，在隱蔽管線點上應(yīng)用儀器探查地下管線的地面投影位置及其埋深。管線點宜設(shè)置在管線的特征點或其地面投影位置上，管線特征點包括交叉點、分支點、轉(zhuǎn)折點、起止點以及管線上的附屬設(shè)施中心點等[3]。

地下管線測量內(nèi)容主要包括：地面控制測量，地下管線類型和規(guī)格判定，地下管線位置和埋深探測，管線地面投影點坐標采集，測量成果入庫和檢查驗收?？刂茰y量應(yīng)在城市的等級控制網(wǎng)基礎(chǔ)上布設(shè)，其施測方法為現(xiàn)有成熟的控制測量方法均可采用，如電磁波導(dǎo)線，靜態(tài)、快速靜態(tài)和動態(tài)GPS測量等。管線地面投影點的平面位置和高程測量可采用GPS-RTK測量、導(dǎo)線串聯(lián)法或極坐標法等。

4 城市地下管線測量實施

肇慶市高要區(qū)南興路地下管線測量項目線路長度為6.2公里，線路范圍分布有高層住宅小區(qū)、商業(yè)區(qū)、工廠、學校、機關(guān)企事業(yè)單位和密集型居民區(qū)等，并且區(qū)域內(nèi)道路交通非常繁忙，攤位眾多，人行密集，地下管線分布密集且縱橫交錯。結(jié)合實際情況，本項目采用雷迪RD8000探測儀進行金屬管線電磁法探測和開井明探非金屬管線相結(jié)合的方法進行地下管線探測。

4.1 工作原理及方法技術(shù)

管線探測過程中首先應(yīng)遵循從已知到未知，從簡單到復(fù)雜，復(fù)雜條件下采用綜合方法相互驗證等原則[4]。

地下金屬管線探測是依據(jù)電磁場原理來進行的，利用管線探測儀的發(fā)射裝置發(fā)射電磁信號，使地下金屬管線產(chǎn)生交變微電流，從而使地下金屬管線周圍產(chǎn)生二次電磁場，使用管線探測儀的接收裝置分析其電磁場分布特征，從而探測到地下金屬管線的空間位置。

根據(jù)現(xiàn)場條件選擇合適的方法技術(shù)進行實地探測，特別是在管線較復(fù)雜的地段靈活使用充電法、選擇激發(fā)法、壓線法（包括水平壓線、垂直壓線和傾斜壓線等）等方法技術(shù)。

4.2 地下管線探測取舍標準

地下管線探查的種類及取舍標準詳見表1。

4.3 地下管線探測實施

地下管線探測是一項專業(yè)性較強的工作，涉及物探、測量和內(nèi)業(yè)成圖等專業(yè)性工序，它要求各工序緊密協(xié)作，環(huán)環(huán)相扣，靈活運用各種探測技術(shù)解決疑難管線的探測；采用先進的測量手段進行數(shù)據(jù)采集，而后進行內(nèi)業(yè)資料處理。

4.3.1 明顯點調(diào)查

明顯點調(diào)查方法是將檢查井蓋打開，對明顯管線點及其附屬設(shè)施（包括接線箱、電信人孔、電信手孔、儀表井、檢修井、閥門、消火栓等）做詳細的調(diào)查、量測和記錄；查清各類管線的類型、管徑、材質(zhì)、埋深、走向及管線的連接關(guān)系。其中消防栓、電話亭、接線箱、配電箱、出入地、上桿埋深取為“0”值。排水類管線埋深值取管底埋深。

管線點的地面投影位置設(shè)在井蓋中心，當管線點地面投影與檢查井中心偏距≥0.2m時，需量測管偏并記錄了管偏方向和距離，當管偏大于0.5m時實測其管線點地面投影點位，檢修井作為地物點。對于排水管線，一般采用量桿來量測深度和判斷各分支方向，量測深度時采用多次量測取平均值來確定。

在地下管線外業(yè)數(shù)據(jù)采集中，繪制了地下管線預(yù)編點號調(diào)查草圖，草圖上標注管線點連接關(guān)系、點號，便于物探點坐標數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。

4.3.2 隱蔽點探測

（1）線纜類管線隱蔽點的探查

電信、電力等線纜類管線隱蔽點的探查，一般采用夾鉗法或感應(yīng)法；對于單根埋設(shè)方式的，采用極大值定位就可以滿足精度要求，本項目探測使用的是RD系列儀器，采用70%的異常寬度定深；對于管塊埋設(shè)方式的，其隱蔽點探測采用等效中心修正法進行校正。

（2）直埋類管線的探測方法

探查給水、燃氣、工業(yè)管線等直埋類管線時，其材質(zhì)為金屬且有明顯點并具備接地條件的地段可采用直連法（針對RD系列儀器主要采用33.3kHz和65.5kHz）探測，不具備接地條件的地段采用感應(yīng)法探測；如果有砼質(zhì)給水管線時，一般采用高頻管線儀探測結(jié)合開挖的形式，若常規(guī)方法無法達到目的時應(yīng)及時前往權(quán)屬單位收集管線資料。

4.4 管線地面投影點測量實施

4.4.1 控制測量

圖根控制測量采用地形測量圖根控制點。

4.4.2 地下管線地面投影點測量

地下管線地面投影點測量采用拓普康GTS-332型全站儀（±2\"、±（2mm+2ppm×D））（D為邊長，以km為單位）來完成。本項目測區(qū)內(nèi)所有圖根控制點分布合理，且滿足管線點和地形測量的要求。在上述控制點上分別設(shè)站，檢查無誤后對管線細部點實施測量，測量時采用極坐標法測量，水平角半測回，地面高程采用電磁波三角高程，野外記錄采用全站儀自動記錄格式，并一一對應(yīng)記錄管線屬性數(shù)據(jù)資料。

5 地下管線測量數(shù)據(jù)分析

5.1 地下管線測量精度規(guī)定

（1）隱蔽管線點的探測精度：平面位置限差δts=0.10h，埋深限差δth=0.15h（h為地下管線中心埋深，單位為cm，當h<1m時則以100cm代入計算）。

（2）明顯管線點埋深量測精度：當中心埋深<2m時，其量測埋深限差為±5cm；當埋深≥2m、<4m時，其量測埋深限差為±8cm；當埋深≥4m時，其量測埋深限差為±10cm。

（3）管線點的測量精度：平面位置中誤差ms不得大于±5cm（相對于鄰近控制點）高程測量中誤差mh不得大于±3cm（相對于鄰近控制點）[5]。

（4）地下管線圖上測量點位中誤差不得大于±0.5mm；地下管線圖上探測點位中誤差不得大于±（0.5+0.25δts/M（mm），式中M為測圖比例尺的分母。

5.2 地下管線屬性調(diào)查要求

地下管線屬性調(diào)查包括管線類別、材質(zhì)、規(guī)格、特征點類別、電纜根數(shù)、管塊總孔數(shù)及附屬設(shè)施等，其調(diào)查要求主要有：

（1）管線類別識別錯誤屬錯探管線，應(yīng)重新調(diào)查。

（2）管線材質(zhì)、電纜根數(shù)、管塊總孔數(shù)、特征點類別四項合并成一項統(tǒng)計，即所檢查管線點總數(shù)的四倍為計數(shù)總項，檢查錯誤率小于或等于總項的3%時，調(diào)查工作質(zhì)量合格，否則不合格。

（3）管線規(guī)格包括管徑和方溝（或管塊）斷面尺寸，其量測限差為±5cm，檢查錯誤率小于或等于3%時，調(diào)查工作質(zhì)量合格，否則不合格。

（4）檢查中發(fā)現(xiàn)漏探的管線應(yīng)及時進行補探，并按規(guī)定的程序重新進行檢查。

5.3 地下管線測量數(shù)據(jù)入庫

城市地下管線測量工作采集了大量的數(shù)據(jù)，獲得了非常豐富的信息成果，傳統(tǒng)的白紙成圖或機助成圖已無法滿足城市地下管線動態(tài)管理需要。為了更好的使用和管理地下管線信息數(shù)據(jù)，最有效的方法是建立地下GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，它可以在計算機上建立各種管線信息數(shù)據(jù)庫，使圖形、文本信息的錄入、修改、刪除等數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)自動化[6]。

管線探測數(shù)據(jù)、外業(yè)測量數(shù)據(jù)經(jīng)過檢查合格后錄入“地下管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”（見圖1），不僅大大提高了測量數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理效率，還進一步優(yōu)化了內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程。

6 結(jié)束語

隨著城市建設(shè)的日新月異，地下管線的數(shù)量和種類也越來越多。地下管線測量作為“數(shù)字城市”的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)保障，對城市的信息化建設(shè)起著至關(guān)重要的作用[7]。對城市地下管線進行測量，從而保證了城市地下管線資料的現(xiàn)勢性、完整性、準確性和有效性，從而滿足現(xiàn)代“數(shù)字城市”建設(shè)的需要。我們通過對城市地下管線測量采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化、信息化的管理，不僅大大提高了工作效率，而且使數(shù)據(jù)更加有效的服務(wù)于相關(guān)使用部門。

參考文獻

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[3]CJJ61-1994.城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程[S].

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[5]孔祥元，梅是義.控制測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2002.

[6]房晶.城市地下管線測量探討[J].淮海工學院學報（自然科學版），2009（18）：71-72.

[7]王榮.城市地下管線普查中的技術(shù)應(yīng)用[J].測繪技術(shù)裝備，2014，16（4）：46+79-80.

作者簡介：符建豪（1983-），男，工程師，2006年畢業(yè)于吉林大學測繪工程系，現(xiàn)主要從事市政工程測量、管線探測、基坑監(jiān)測等方面的研究工作。