城市地下管线测绘
城市地下管线测绘
一、概述
任何城市的地下，都有一张纵横交错交错的网，它时刻都在为人们的生活提供保障，这张网就是由各种工业和民用管线组成的地下管线网。是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础。1861年在上海埋下第一条煤气管道，首开我国的城市地下管线记载后，发展至今，尤其是改革开放以来地下管线种类越来越多，埋于地下的各种管线密如蛛网。
长期以来城市建设管理重视地上，忽视地下，没有一套科学和严格的管理,同时，各类管线和管理权属于多个部门，各司其政，加上历史原因，以致档案资料格式不统一，内容残缺不全。由于地下管线资料的缺漏和偏差，且有关资料精度不高或与现状不符，对地下管线的分布情况不清，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。北京二环施工中出现因误挖天然气主管道，而紧急疏散十万人的事故。另一方面，我国现有的地下专业管线的资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理，效率低下。随着时代和科学技术的发展，城市的现代化步伐日趋加快，城市建设、管理、发展的矛盾日益突出。
因此，迅速探明地下管网的分布状况，测量其平面位置和高程，绘制地下管线图，为城市规划、设计、施工和管理提供必要依据，并采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。
我国地下管线探测技术，在20世纪80年代后有了很大发展，先后引进了英国RADIO DETECTION公司的RD-400系列，美国METROTECH公司的810/850地下管线探测仪，美国CHARLES MACHINE公司的Subsite 70/65系列等。与此同时，一些大专院校和科研单位也先后成功地研制了各种类型的管线仪。这些专用仪器的开发研制大大推动了我国地下管线探测技术的发展。1995年，国家建设部正式颁布了《城市地下管线探测技术规范》，作为行业标准，用于指导和规范地下管线探测工作。
二、地下管网探测
对已埋设并尚未进行竣工测量及情况不明的各种地下管线的探测。其任务是：查明地下管线的平面位置、高程、埋深、走向、规格、性质、权属、缚设年代并绘制成各类管线平面图、断面图，编制成果表等。
1. 探查和测绘
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埋设位置和深度。测绘是对已查明的地下管线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。
2. 地下管线的种类
城市地下管线种类多、专业性强，而且分属各个不同的专业部门管理。种类多:包括上水、下水、雨水、电力、电信、煤气、工业等多种管线类型 . 不同的专业部门管理:给水管——自来水公司 污水、雨水管——市政公司 电力管——电力公司 有线电视管——电视台 燃气管——燃气公司 隐蔽性强：埋设在地下,0.5m-10m,没有仪器无法知道位置和深度。更新快：新区,旧城区管网增加和改造。技术复杂：管材,施工工艺发生很大的变化,管线系统越来越复杂.地下管线种类繁多、分布广、管线敷设时间跨度大，并且伴随着城市规划建设的发展而日益增多，同时还不断处于更新之中。因此，要做好地下管线的探查工作，首先要弄清各种专业管线的种类、规格、材质及其设计施工要求等， 以便选择合适的探测仪器和方法，保证地下管线探查的质量和效率。
3.地下管线的探测方法
先进的仪器是地下管网探测的重要条件。
物探技术主要应用于探测隐蔽地下管线，其原理是利用因管线的存在能引起物理异常的方法，通过测量各种物理场分布的特征来确定地下管线的存在和位置。利用物探仪器，对埋设于地下的管线进行搜索、追踪、定位和定深，将地下管线中心位置投影至地面，并设置管线点标志，以便于测量其平面位置和高程。
物探技术方法主要有：地下管线惯性定位法、电磁法、电磁波法（或地质雷达法）、磁法及磁梯度法、地震波法、直流电法、红外辐射法等。探测时应根据探测对象、探测条件和探测目的，选择最佳的探测方法，目前在地下管线探测中应用最广泛的是地下管线惯性定位法、电磁法及电磁波法。地下管线的探测更多的是实践方面的问题。城市地下管线的探测“入门容易，深入较难”。需要从事该项工作的人能灵活运用多种专业的综合知识和丰富的实践经验，才能解决地下管线探测的核心问题：定位和定深。
探测地下管线的方法：
现有资料调绘
地下管线惯性定位法（惯性陀螺仪法）
探地雷达(GPR)
声学探测
红外线成像
纤探
电磁法
现有资料调绘
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
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.
地下管线惯性定位仪（惯性陀螺仪）
是零偏科技采用航天器的自主导航技术—惯性导航技术，利用组合导航以及基于IMU/里程/运动特征/环境特征的多传感器信息融合和误差在线补偿技术，能够精准可靠地获取城市复杂环境下的地下管线三维信息的仪器。地下管线惯性定位技术解决了传统技术存在的受埋深、地质条件、电磁干扰等因素影响造成测试结果不可靠的问题。地下管线惯性定位仪特点是管内测量、不受电磁干扰，不受管道埋深影响，不受地面条件限制、水下50M防水等，其测量速度快、精度高、结果可靠，误差不超过千分之一。地下管线惯性定位仪适用现有所有非金属和金属管线，40-1500mm口径以及大埋深管线准确探测和竣工管线准确测量，是目前非开挖工程最推荐的管线测绘方法。
GPR(探地雷达)
地质雷达也称探地雷达 (Ground Penetrating Radar简称GPR)，是利用超高频电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探仪器。它可以探测地下的金属和非金属管线，常用于探测电磁法类管线探测仪难以奏效的，口径较大，管道壁有钢筋网的非金属管线，如地下人防巷道、排水管道等。
目前实际应用的地质雷达大多使用脉冲调幅电磁波，发射、接收装置采用半波偶极天线。此类仪器比较昂贵，要求操作人员的素质较高，一般是专业探测队伍装备的设备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
探地雷达探测的地下埋深为5M-40M的石灰岩起伏变化三维立体图和石灰岩起伏变化深度平面图(类似地形图)
探地雷达测量技术是通过一组天线向地下发射高频电磁脉冲，另一组天线接受来自地下的反射，并通过计算机实时观测，根据反射波的情况来推断地层的结构。这种技术采用高频脉冲、高采样率的工作方式，具有其他物理点涛个可比替的精度，也是对环境地质、考古、堤坝隐惠进行精确探测的有效手段。
声学探测
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。
红外线成像
地下管线与周围土壤温度的不同。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。
钎探
最原始的探测方法，但很难称其为技术。操作简单是其唯一的优点。可能造成管线的损坏！
电磁法探测
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。
电磁法探测的缺点该方法的最大缺点就是不能直接探测非金属管线，如：塑料管和供水砼管。这个问题可以通过埋设示踪金属线（带）得以解决电磁感应原理是电磁法探测地下管线的基础。电磁探测法：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。这类探测仪器是由发射机和接收机两部分组成。通过发射机在发射线圈中供谐变电流，称为一次电流，从而在地下建立谐变磁场，称为一次场，地下管线在谐变磁场的激励下形成了电流，称为二次电流，然后，在地面通过接收机的接收线圈测定二次电流所产生的谐变磁场，称为二次场，来推求地下管线的存在和具体位置。这种探测方法的主要探测目标是金属管线和电缆，对有出入口的非金属管道（如排水管）配上可塞入管道内示踪器，也可以很好地进行探测。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。
管线探测仪器在采购上应顾及仪器的适用性，即功能多、工作频率合适、平面定位和测深精度高、探测深度和探测距离大，能在恶劣的环境工作（－10℃――＋40℃气温条件和湿度大的环境工作），对于外界信号、磁场的抗干扰能力，还需要同时顾及仪器的轻便与耐用、性价比等因素。
4 地下管线现况调绘搜集地下管线资料
包括：(1)地下管线竣工图及技术说明(优先)。(2)地下管线报批的方案图、施工图及技术说明。对所搜集的资料进行整理，调绘l：2000地形图、填写地下管线现况调查表。现况调绘图应标注管线位置、相关地面建(构)筑物及主要管线点位置、管径、标高等内容。地下管线现况调绘图应根据管线竣工图所示尺寸及坐标数据转绘，如无竣工资料，可根据其设计图、施工图、管线与邻近的地物点的相互关系转绘。
三、地下管线信息系统
（1） 地下管线信息系统管线是城市规划、建设和管理的重要基础资料。
随着城市功能的调整和城市建设的迅速发展，城市地形地貌、用地、规划布局不断发生变化，新建、改建、扩建项目不断增加，如何对城市管线特别是地下管线进行精确、高效的管理将显得非常重要。尽快全面、系统地管理好管线信息，为合理地开发利用地下空间，如地下工程的规划、设计、施工及运行管理等提供坚实的信息基础。要想建立完整、准确的城市地下基础设施信息库，为城市规划、建设和管理以及领导决策快速、有效的提供地下管网信息，必须建立全市性的城市地下管网信息系统。
地下管线信息系统是一个为城市规划、建设、管理、决策服务的，以计算机网络为载体，GIS软件为平台的应用型技术系统。它以数字地图为基础空间数据、以空间信息数据和属性信息数据为资源，利用GIS的数据库管理、查询、统计和分析，从而为城市规划、管理提供技术决策支持。
探测、定位、管理、绘图一体化
地下管线信息系统建设，就是将城市的全部地下管线信息以数字的形式获取、存储、管理、分析、查询、输出、更新，通过建立综合地下管线信息系统、各专业管线管理信息系统，以及分级、分布式的地下管线数据库和公共数据交换服务平台，建立一个切实可行的信息更新机制，实现地下管线信息的动态管理和数据共享，为社会提供多元化的服务。
城市地下管网种类繁多，分属各行各业，系统建立工作量大。要顺利地完成城市地下管网信息系统的建立工作，必须采取强有力的管理措施和技术、经济保障。
1) 管理上的保障
管理上的保障主要有四个方面，一是建立一个强有力的协调班子；二是落实一个城市管网信息系统的中心站；三是建立一套数据更新办法；四是建立一套数据共享策略。
2) 技术上的保障
技术上的保障主要有两个方面：一是必要的硬、软件条件和人才优势；二是统一的测绘和信息整理技术规范。
3) 经费上的保障
地下管网的整理测量，以及建立城市地下管网信息系统需要大量的经费支持。经费的投入直接影响到该项工作的深度、进度和广度。没有足够的经费支持，该项工作将难以开展。
（2） 地下管线信息系统-功能
1) 管线设施管理
管线设施的图形及其属性（如：设施名称、编号、型号、规格、数量、用途、管理单位、使用单位、维修记录等）的编辑修改。
2) 查询功能
燃气管道资料查询：可按口径、压力级别、影响范围、故障类别、维修日期、管龄和材质等进行查询，方便维修和维护；阀门资料查询：可按阀门编号、维修日期等进行查询；调压器资料查询：可按调压器编号、类型、维修日期等进行查询；历史资料查询：可查询以前的燃气管道、阀门、调压器资料；燃气输配站资料查询：与公司调度等其它系统相联接，还可查询燃气生产、输配等方面的实时信息；规划资料信息查询：如规划燃气管道等；
3) 统计功能
基于地图数据的统计。提供用户日常工作中常用的统计功能。如统计各种管径长度、管段长度、阀门总数等汇总功能。随机统计感兴趣的数字字段，比如长度、个数等等。
4) 管网分析
爆管分析：当某一管段泄露时它能快速地找到应该关闭的上游阀门，能为管网上特定的两点找出一条通路。一旦紧急情况发生，就能准确地找到应该隔离的用户，有助于隔离决策。用户只需指定事故发生处，系统将能够自动搜索出需关阀门与停气用户等。纵剖面分析：了解地下管网的埋深及相对位置。关阀开关：分析阀门的开启状态、并且通过关阀分析，分析指定位置处的管线连通性。
5) 地图与表格输出
标准图幅输出：可以输出满足国家标准的1:500或1:1000图纸报表输出：图库中的各种属性信息的报表输出剖面图输出：可以绘图输出纵剖面图、横剖面图、投影图。
