城市地下管线探测与管理技术的发展及应用

摘要：随着我国社会经济的快速发展，对城市地下管线重要地位与作用认识的不断提高，20世纪80年代末以来全国各地纷纷组织开展城市地下管线普查，积极推进城市地下管线的探测，城市地下管线探测与管理技术得到较快发展，并取得良好的经济效益及社会效益。本文就城市地下管线探测与管理技术的发展站靠分析与讨论，并提出相应的质量控制对策。

关键词：地下管线；探测；管理技术

中图分类号：TU279文献标识码： A

引言

城市地下管线探测工作的开展与经济发展和城市建设需求紧密相连，经济发达地区城市化进程较快，由此而暴露的问题也越多，其中城市地下管线建设滞后、已有管线资料信息不全等就是最为棘手问题之一。经济发展越快的城市开展地下管线探测工作越积极，相反，经济欠发达的西部地区，绝大多数城市对于此项工作的开展还未提上日程。我国目前地下管线探测工作主要借助地下管线探测仪，结合地电条件，利用有效的物探方法来探寻地下管线的分布。所使用的管线仪多采用国外进口品牌，其工作原理均以电磁场理论和电磁感应定律为基础，探测对象主要为金属材质管线。

一、地下管线探测技术的发展与应用

近年来，随着我国经济建设的快速发展、城镇化进程逐渐加快，已有的基础设施无法与城市建设同步。城市发展的同时，要不断重复布设各种管线，导致城市地下管线受损而引起的事故呈现逐年上升的态势。因此，急需建立地下管线空间数据库，实施动态监测地下管线安全。

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，它是信息、能源、物质传输的载体，是城市正常运行和发展的“血管”和“脉络”，城市的健康发展正是由它们输送“养分”和排出“杂质”。我国城市地下管线主要有 8 类，即：排水、给水、通信、供电、燃气、管沟、工业、热力。据城建统计数据，2009 年我国城市地下管线长达 156 万公里，可绕地球近 40 圈，这还不包括电信、电力、工业等管线规模。地下管线在城市经济生活中的重要性也越来越受到城市规划建设部门的重视，越来越多的城市开展地下管线普查工作。由于城市地下管线历史原因和管理水平所限、资料档案管理混乱、地下管线分布不清，给地下管网的管理、建设以及防灾减灾带来诸多困难。全面开展地下管线普查工作，填补城市基础设施职能部门地下管线资料缺失的漏洞，建立城市和企业单位地下管网数据库，进行动态化管理，是城市建设和防灾减灾工作中必不可少的内容，对城市的开发、扩建具有重要的现实和战略意义。

二、地下管线探测技术

在管线测量施工前，全面收集测区历年已有等级控制资料，包括控制点分布图、坐标和高程成果表，点之记、技术报告书、已有成果的坐标高程系统、投影面等，还应收集有关地形图资料。地下管线探测工程中的测量技术核心就是“准”，无论用何种测量方法最终目的一定确保数据采集的准确性，因此地下管线探测中的测量技术可以用中规中矩，平淡无奇来形容。但随着 GPS 技术的发展以及我国北斗系统在不断地完善，RTK 技术测量精度必将不断提高，若在满足精度的条件下，管线探测中引进 RTK 测量技术将会大大提高数据采集效率。

以某市地下管线探测项目为例，对地下管线测量技术进行阐述。

（一）控制测量

控制测量是指为建立测量控制网而进行的测量工作。它包括平面控制网和高程控制网。

地下管线工程需建立测图控制网。测图控制网一般先布设覆盖全测区的首级网，再根据测图需要布设若干级加密控制网。

平面控制网通常采用 GPS 网的形式一次布网，也可首级采用 GPS 网的形式，加密网采用导线等常规形式布设。高程控制网一般采用水准网、测距三角高程网的形式布设。

（二）控制网布设

1.布设依据

在某市地下管线探测工程中，平面控制基础为收集到的测区内 14 个一级GPS 控制点；高程控制基础为测区内 4 个四等 GPS 点，其高程为三等水准。平面坐标系统采用北京地方坐标系，高程系统采用北京地方高程系。

2.布设方式

平面控制网以收集到的测区内 14 个一级 GPS 点作为首级控制点，然后利用这 14 个 GPS 点在测区内主要路段布设二级或三级导线进行控制网加密，再根据需要以这些等级导线点为起算依据布设图根点。

高程控制基础为测区内 4 个四等 GPS 点，其高程为三等水准。由于测区面积大，分布范围广，测区内等级控制点需进行四等水准观测，对需要加密布设的图根点高程可进行等外水准观测或测距三角高程法观测。

3.编号原则

四等：地名+设备类型+点位编号；

一级点：设备类型简码+[等级码]+点位编号；

二级导线：地名简码+[等级码]+点位编号；

三级导线：地名简码+[等级码]+点位号；

图根导线：线路号+[等级码]+点位号。

（三）管线点测量

地下管线点的平面位置连测，使用全站仪极坐标解析法进行，测距边不得大于 150m，定向边宜采用长边。

地下管线点的数据采集及编码。编码与管线点点号一一对应。

在地下管道测量过程中，所有管线点均是全野外数字采集，隐蔽点以“+”字为中心，明显点以井盖中心为中心观测，地下管道测量时将有气泡的棱镜杆立于管线点上，并使气泡严格居中，以保证点位的准确性。

地下管道测量时每一测站均对已测点进行站与站之间的检查，记录其两次结果的差值作为检查结果，确保控制管线点的定向的正确性。每站检查点不少于 2 点，重合点坐标差计算的点位中误差不应大于 5cm，高程中误差不应大于 3cm，每天测量的重合检查点，均应对其坐标、高程进行对比，发现问题及时处理。

（四）测绘精度要求

1.地下管线点的测量精度

平面位置中误差不得大于 5cm，高程测量中误差不得大于 3cm。

2.地下管线图测绘精度

地下管线与临近建筑物、相邻管线以及规划道路中心线间距中误差不得大于图上 0.5mm。

（五）测量成果质量检验

1.随机抽查测区管线点总数的 5%进行复测。

2.复测点的位置和高程按下式分别计算测量点位中误差 mcs和高程中误差mch:

式中 Sci、hci―分别为重复测量的点位平面位置较差和高程较差(cm)；

nc―重复测量的点数。

三、地下管线探测工程的质量控制措施

（一）建立质量保证体系（如图1）

图1

（二）提高地下管线测量精度的具体措施

1.在具体的城市地下管线探测工作中，管线上下重叠的问题也是时有发生的，如果我们采用的是电磁法进行测量工作，而重叠的管线肯定是会互相干扰的，这是上下管道的异常就会出现叠加的现象，虽然可以对其精确的定位，但是在确定其深度时就可能有较大的误差，而重叠管线不可能永远都是重叠的，这时我们就可以在分叉处分别定深，最后计算出重叠出管道的实际深度；

2.城市地下管道的埋设深度对于探测设备的探测质量是有着直接的影响的，特别是当我们采用感应法进行探测工作时，如果管道埋设的深度较深，那么所能接收到的信号就会很微弱，无法保证探测的质量，所以我们应采取变换发射机的摆放姿势等方式来不断改善测量的方法；

3.在城市地下管线的实际测量工作中，探测的结果还会受到接收机与管线位置的上方是否出现了偏离、管线的管径与埋深的比值以及探测点与管线交叉点之间的距离等因素的影响，所以，在我们进行跟踪和定位探测的过程中，应实时的观察测量的深度，应剔出异常的深度值，并且在管线交叉点附近不建议探测深度。

结束语

通过以上的论述，我国的城市地下管线系统在城市建设、管理、规划以及城市居民日常的工作和生活中都发挥着非常积极的作用，保障了我国各城市的正常运作。而在我国科学技术水平和信息技术快速发展的背景下，我们应能对城市地下管线系统的数据进行动态化、信息化的管理，及时地更新数据库中的内容，通过地下管线测量的工作来保证管线数据库资料的现势性和数据库内容的准确性，从而满足我国城市现代化建设工作的快速发展。

参考文献：

[1]孙伟.地下管线探测数据处理及可视化技术研究[D].信息工程大学，2012.

[2]屈春英.城市综合地下管线探测工程项目质量控制[D].山东大学，2012.

[3]任晓磊.城市地下管线信息系统开发与研究[D].西南大学，2013.