城市地下管线及地下管线探测成果的结构及特点
地下管线惯性定位仪（管线惯性陀螺仪）是零偏科技具有自主知识产权的地下管道定位设备，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。全自主知识产权、厘米级测量精度、全口径测量范围40mm-1500mm，地下管线惯性定位仪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。可以为石油、燃气、电力、热力、水务、通信等客户提供管道普查、施工前详查、竣工验收、应急抢修等管道三维定位服务，为城市地下空间的规划、设计和施工提供安全可靠的数据，同时有效防止国家管道信息的泄漏。
地下管线探测是一项系统且复杂的工程，本文主要对地管线及地下管线探测数据成果进行详细阐述，分别介绍了地下管线的分类及结构、地下管线的特点、地下管线数据成果的特点和地下管线数据成果的数据结构。为地下管线探测提供参考和帮助。
城市地下管线是一座城市的重要基础设施，日夜担负着传送信息输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，被称为城市的“血脉”。同时，地下管线也是一把双刃剑，管线非常的脆弱，一旦受到碰撞，就会“翻脸大怒”；随着城市信息化、地下空间的规划与开发利用的进行，我国已有100多个城市先后投巨資进行了综合地下管线普查、建立地下管线数据库的工作[1]。该文主要研究城市地下管线及地下管线探测成果的结构及特点。
一、地下管线的分类及结构
地下管线按对象或用途可将其分为八大类：给水、排水、燃气、工业、电力、通信、综合管沟与不明管线，其中各大类管线中还包含小类及其管线上的建（构）筑物和附属设施。建（构）筑物包括水源井、给排水泵站、水塔、清水池、化粪池、调压房、变电站、配电室等，附属设施包括各种窨井、阀门、水表、排气排污装置、变压器、分线箱等。
地下管线可抽象为管线点（管线的特征点）和管线段。其中管线点可细分为：各种窨井、各种塔杆电缆分支点、上杆、下杆、消防栓、水表、出水口、测压装置、放气点、排污装置、排水器、变坡点、变径点等。两个管线点连接为管线段，管线段连接又组成网，地下管网是由环状网和树状网组成的复杂网络，有的管线（如：排水管线）还具有方向。
地下管线按材质可划分为三大类，即由铸铁、钢材等构成的金属管线；由铜、铝材等构成的电缆；由水泥、陶瓷、塑料等材料构成的非金属管道（含钢筋混凝土管、砖石沟道）。
二、地下管线的特点
城市地下空间中的纵横交错的管网系统，是典型的复杂网络系统，特别是我国由于历史原因和人为因素，作为与人民生活密切相关的地下管线系统，地下管线具有以下特点。
（1）隐蔽性。管线的架设方式有两种，一种是架空，另一种是埋设于地下的。实际中大部分位管线都埋设于地下，埋设较浅的有几厘米，较深的有几米甚至有的较深的市政管线埋设达到十几米。因此，这些埋设于地下的管线看不见、摸不着，空间位置信息和属性信息只能借助于探测仪器且获取困难，数据的精度也不是很高。
（2）复杂性。城市地下管线有八大类，又分为几十个小类，几十种管线都埋设于地下。种类多密度大，由于以往地下管线敷设规划管理不严格，导致各类管线纵横交错，空间关系极其的复杂。
（3）系统性。虽然地下管线空间关系错综复杂，但是一类管线又有一定的系统性。地下管线都是有管线点、管线段、建构筑物等组成的，每一类管线都是一个系统，系统的各组部分在都能正常运行的情况下，整个系统才能发挥它的功能。例如：燃气管道在整条管线部件都正常的情况下才能传送燃气，只要是有一段管线漏气，则与之相关联的整条管线系统都不能被使用了。
（4）动态性。随着城市建设的迅猛发展，地下管线作为城市的重要基础设施，也在不断的发展。地下管线的改建、扩建、新建工程在每一个城市都比较频繁，因此，地下管线数据库的更新机制也是目前比较重要的一个问题。
三、地下管线探测数据成果的特点
目前，一般要求管线探测单位提交的管线数据成果主要包括：DWG格式的管线图和MDB格式管线数据集。不论国家还是地方城市的地下管线探测技术规程虽然没有统一的标准，但是对两种格式的管线数据均规定了专门的结构化数据表示和存储要求，例如：对DWG数据以矢量化的图形符号为基础，规定了符号的几何类型、层名、颜色、单元名、线型和注记等扩展属性要求；对MDB数据以二维关系表为基础，规定了管线点、管线段、附属物边界、注记、元数据等数据表的结构和填写内容等要求。
地下管线数据成果具有以下特点。
（1）管线数据构成复杂。地下管线数据是一种典型的空间信息。其中既有空间数据又包括大量的属性数据。管线属性数据包括探测工程的工单编号、管线点编号、特征、附属物、井盖尺寸、颈脖高度、埋设方式、接口方式、接入管数、配件规格等。空间数据主要是管线点、管线段特征或附属物及建构筑物的平面坐标和高程坐标。
（2）管线数据量大。天津市地下空间规划管理信息中心主任介绍天津市的地下管线总长度能绕赤道一周还多，而且随着城市建设发展，地下管线的长度仍然在增加。一般城市的管线段探测长度都要求不能超过75 m，有的城市要求不超过100 m。所以，能绕赤道一周多的管线且实际探测的管线段长度不能超过75 m或100 m，可想而知数据量是多么的大。
（3）管线数据的规律性。根据实际的管线探查来看，管线的属性数据也是有规律的。在同一条管线上的管线段的大部分属性数据一般是不会变化的。例如某一条道路上的同一条市政排水管线的材质、管径、权属单位等一般情况都是相同的。
四、地下管线探测成果数据结构
地下管线探测数据成果库是某一区域地下管线数据的集合。在开展了地下管线普查的城市中，不同的城市对地下管线成果数据结构的规定不同，全国目前还没有统一的标准。其中所采用数据结构主要有两种：“两点一线”和“多点一线”。
“两点一线”的数据结构是用的最多的结构，它将所有的地下管线看成是由管线段和管线点组成，每个管线段都是由两个管线点直接连接而成。
“多点一线”的数据结构是在同一道路上相互之间有连接关系，且管径、材质等大多数的属性都相同的地下管线统称一个完整的管段。
这两种数据结构都有各自的优缺点。“两点一线”的数据结构的优点是数据的连接关系由起点和终点来控制，因此连接方式简单，对外业采集的数据进行后续的内业处理也就相对方便。但是，从对地下管线的抽象理解和数据管理的角度看，各地下管线段之间缺乏逻辑关系，本应该是一条管线的然而却被分成了不连续的多个管线段。此外，由于相同的属性数据必须进行多次的存储，造成数据的冗余。“多点一线”的数据结构使得地下管线段之间的逻辑关系简单明了，便于非专业人员的理解和管理的要求，此外数据冗余相对较小。其缺点是数据的组织繁琐、建库工作非常复杂，不便于数据的检查和后续处理。
