城市地下管线探测及地下管线信息系统建设

摘要：城市地下管线是城市的重要基础设施，地下管线敷设的基础资料是城市运营、市政规划、设计、施工管理的重要依据。城市地下管线包括给水、雨水、污水、燃气、电力、电信等几大类。查清城市地下管线及相关设施的现状，建立科学、准确、完整，动态的城市管线信息管理系统，从而提高城市管理的水平，以满足城市规划、建设和管理的需要。

关键字：城市地下管线；探测；信息系统；建立

从上世纪末开始，城市的快速发展提出了地下管线探测的迫切需要，随着城市经济水平的提高，地下管线探测技术的成熟和进步，国内逐渐形成了普查地下管线、建立信息管理系统的潮流，国内许多城市都相继开展了综合管线信息系统的建设，使城市管线的管理水平得到了很大提高，科学、 准确、完整的地下管线信息是地下管线安全、高效运营的保障，同时也和其他城市基础信息一同描绘着数字城市、信息城市的宏伟蓝图。

一、地下管线探测

地下管网探测就是对城市地下各种管线进行探查和测绘。探查是对已有地下管线进行现场调查和采用不同的探测方法探寻各种管线的管类、管径、管材、埋设年代、位置、深度、管线走向及权属单位等相关信息。测绘是对已查明的地下管线及周边地物进行测量和编绘管线图，也包括对新建管线的施工测量和竣工测量。故此地下管网探测可以是对某一区域范围地下管线的探测如城市的市政公用管线探测、厂区或住宅小区管线探测、某项工程特定要求的地下管线探测（施工场地的地下管线探测）等，所以，地下管网探测是一个比较广义的概念，工作内容则比较单一，要求也根据其所服务部门和对象而不同。

二、地下管线探测技术

1、利用现有资料调绘法

权属单位的资料和图纸包含许多有关管线的信息；在开始探测之前应该尽可能多地获得有关的资料；存在的问题包括资料可能不准确或不完整、需要进行现场的探测进行确认和补充。

2、GPR（探地雷达）法

GPR（探地雷达）是利用频率介于106～109Hz的无线电波来确定地下介质的一种地球物理探测仪器。探地雷达用于地下的结构和物体的探测；探测地下管线，尤其是探测非金属管道，探地雷达是非常有效的方法。GPR（探地雷达）的问题：操作较复杂，需要专业的资料解释，对土壤条件要求高，设备庞大，费用高。

3、声学探测法

通常用于管道漏水探测。该方法可用于塑料自来水和煤气管道的追踪；还可以用于电力电缆故障的定位。

4、红外线成像法

根据地下管线与周围土壤温度的不同判断地下管线位置等相关信息，该技术在排水管道漏点定位方面有一定的应用。也可以用于供热管道的漏点定位探测。

5、电磁法探测法

是以地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础，根据电磁感应原理和研究电磁场空间与时间分布规律，从而达到寻找地下管线目的。应用电磁法探测地下管线的工作方式有：工频法、甚低频法、电偶极感应法、示综电磁法和夹钳法。该方法已经成为目前定位和追踪地下管线的通用方法。该方法的优点是能够提供有关地下管线的综合资料，这都是其它方法无法比拟的。

6、地震波映像法

地震波映像法是近几年才出现的新方法，是利用弹性波在地下介质的传播过程中，遇到地下管线后产生反射、折射和绕射波。使弹性波的相位、 振幅及频率等发生变化， 在反射波时间剖面上出现畸变，从而确定地下管线的存在。在没有地下管线的地方，地震波的形态及到达时间应该大致相同，而地震波发生畸变及出现新的波组的地方，尤其连续发生畸变的地方，则可能有地下管线存在。

采用地震映像法通过最佳窗口的选择，对要探测的路面进行剖面扫描，找出了地下管线的具置。这种方法受环境和地下介质的影响较大，要求具体操作人员具有较强的理论水平及实践经验，同时此方法在理论上及实际操作中还有许多值得推敲的地方，所以不宜随意采用此方法。

三、地下管线信息系统建设

1、建设原则

城市地下管线信息系统涉及计算机网络、GIS、CAD、数据库、工作流程、图档管理等多种技术和多种软硬件平台的集成，系统信息量庞大，数据格式繁多，其实施过程是一项复杂的系统工程。为了使建成后的系统具有较强的生命力，并能沿着发展目标，逐步演进成更高层次的综合管理信息系统，在进行系统设计时，应遵循下列各项准则：

A：完整性：地下综合管线信息系统是城市地下管线管理的全面解决方案，担负着数据管理、更新和利用等日常工作，系统要考虑功能完整性，应能满足日常工作条件下所需的各种系统功能和基础数据信息。

B：可靠性：地下综合管线信息系统承担保证城市正常运转的关键任务，地下管线的日常管理工作有赖于一个可靠的信息系统，故必须充分考虑系统可靠性。

C：先进性：提高管理水平和生产效率以科技为先导，故系统设计应采用国际先进而成熟的技术，确保先进性。

D：安全性：地下管线管理信息系统管理关系城市发展的关键数据，其数据具有保密性，其查询、修改、使用等操作必须经过相应的授权才能进行，以保证数据的安全性。

E:动态更新性：建立切实可行的数据更新制度，保证地下管线数据的动态更新管理，实现管线的规划设计、审批、数据测量、入库的全程动态管理，提高城市管理的效率，为城市建设提供实时的决策依据，为社会提供多元化的服务，为城市的可持续发展及减灾防震提供决策支持。

2、地下管线信息系统功能

城市地下管线信息管理系统利用物探技术、测绘技术、计算机技术、GIS技术、网络技术、数据库技术、通讯技术等，把管线信息以数字的形式获取、存储、检索、分析、管理、输出、更新，为城市的规划、设计、建设和管理提供准确的管线基础资料。

A：数据输入子系统

原始的管线数据可能有多种类型，如：图纸、设计图、竣工图、竣工测量数据、管线探测数据、电子数据等，因此数据输入子系统应提供各种类型数据的入库方法，如图纸扫描矢量化、CAD数据导入、点线表数据(mdb格式)导入、测量数据导入、其他系统数据导入、键盘与鼠标输入等。

系统具有数据检查功能，根据制定的数据标准，对入库数据的完整性、一致性进行检查，以保证入库数据的正确性。

B:地图管理子系统

系统的地图管理子系统提供GIS基本管理功能，主要包含：工作空间管理、图层设置、图形绘制、地图编辑、视图操作、地图定位、量算工具、符号库管理、数据输出、数据转换、系统设置等。

C:管网管理子系统

管线管理子系统主要用于日常对管线数据的管理工作，主要包含的功能有：管线信息的查询与统计、管线编辑、管线数据更新、动态标注、制作专题图、历史数据管理、管线设备管理、管线工程档案管理等。

D:WEB子系统

网上子系统主要提供可配置的数据对外功能，满足公众简单的网上查询、浏览等需求；同时通过权限控制，提供给有需要的权属单位更丰富、更灵活的数据查询、统计等数据服务。主要功能包括：地形及管线信息的浏览、查询与统计、信息定位、管线分析、数据输出、系统设置、视图操作、量算工具等。

四、结语

一些中小城市正在面临大规模的市政建设，道路拓宽、城市改造，地下管线也同样面临大规模的改造和建设。他们迫切需要地下管线信息资料，其目的主要不是进行专业性的分析和设计，而是摸清地下管线现状来满足城市快速发展的，选择一种简单廉价的管理软件暂时保存和使用现在的地下管线信息，也许是一种合适的办法。