城市地下管线普查方案设计与实施

程远达

（上海市测绘院，上海 200063）

2007年我院承接的黄浦区地下管线普查项目采用了这种运作模式，它为上海市科教兴市重大项目之一的“上海地下空间信息基础平台及其关键技术研究”提供地下空间基础数据，也为黄浦区市政工程管理署进行管线维护、抢修和业务管理提供依据。本文结合此项目方案编制与实施实践，对地下管线普查方案设计与实现的关键技术进行探讨，以供同行参考。

1 项目概况

黄浦区地处上海市行政经济中心，为核心商业区。区内道路密集、交通繁忙，行人和流动障碍众多；地下管网密集，新老管线种类繁多，分布纵横交错、上下重叠；区内道路经过数次改造，土壤中含有大量建筑残留物，地下介质极不均匀。如此复杂条件，地下管线综合探测难度很大。要做好地下管线普查工程，编写一份科学合理的技术方案是项目成功的首要关键。因此在设计黄浦区管线普查项目方案时，着重从梳理业主要求，制定技术标准；细致准备，设计科学合理的作业流程；抓住流程中关键环节，控制项目过程质量；严密组织，确保安全生产、职责分明。经普查工程的实践验证，设计方案对项目生产人员、管理人员、质检人员都起到了较好的指导作用。

2 技术标准制定

城市地下管线普查须面对不同对象，其要求也各不相同[3]。业主往往根据自身需要，侧重于从普查成果的使用角度设定管线普查的目标；而普查单位则从生产流程出发推导最后的成果要求。两者出发点的不一致必然存在矛盾之处。因此在编写普查项目方案时，制定的技术标准既要考虑业主对成果应用的要求，又要符合实际的作业流程规范。从黄浦区地下管线探查任务来看，地下空间管理单位要求成果以点、线、面的数据结构并以数据库形式提交；而市政管理单位要求以综合管线图方式为主，以数据库成果为辅。为此，业主提供了《地下管线数据采集技术要求》初稿，在其中规定了涉及不同行业所有地下管线数据采集工作的技术要求和成果要求。因此在编写方案时首先以该文本为依据，梳理和制定管线探测过程中的数据记录、成果管线库和成图的技术标准。

2.1 地下管线普查成果标准

地下管线数据的成果标准，关系到数据采集内容、质量控制节点、内外业衔接工艺设计等诸多方面。在黄浦区地下管线普查项目中，业主提供的《地下管线数据采集技术要求》对管线分类、作业代码、管线点线面结构、管线的权属单位及埋设方式等进行了定义，但主要考虑企业需求，与国家标准《城市地下管线探测技术规程》和上海市地方标准《地下管线测绘规范》、《地下管线探测技术规程》中的内容不一致[4～6]。因此，使用现有的生产工艺设计显然无法满足和实现业主的需求。经与业主多次沟通，本着从生产流程数据获取一体化与自动化实现的优先原则，对照管线探测和测量规范的要求，梳理修订了技术要求中所列的16个数据定义表，在取得业主同意后，作为技术方案设计的依据。

2.2 地下管线探查记录表式

地下管线探查记录表是管线探测过程中最原始的质量记录，是地下管线探测成果制作的依据。记录表根据修订的《地下管线数据采集技术要求》，利用《城市地下管线探测技术规程》中的地下管线探测点表进行修订，将表中的16项内容修订为24项，并对记录表中各项内容的填写作出明确具体规定，以确保调查项目不遗漏和填写内容一致性，规范了程序自动读入管线属性与地理数据挂接，为数据自动化处理和质量控制奠定了基础。

2.3 地下管线成图标准

地下综合管线图是管线探测成果的直观表示，制定的地下管线成图标准既要考虑业主直接使用、看图识图的习惯，又要在图上对新增的采集要素完整表达，同时还需兼顾计算机自动成图的要求，并符合上海市综合地下管线库的标准。在本项目制定管线成图标准时，参照国家及上海市的相关技术规程，完整表达数据采集中的所有要素，对于新增的要素且现有标准无法找到的，经征询意见并取得业主同意后予以补充完善。

3 作业流程设计

地下管线普查不同于一般的测绘工程，它涉及地球物理勘探、测绘和GΙS制图等技术的融合，作业流程设计的科学性、合理性直接影响普查效率和产品质量。设计作业流程之前，须先调查分析普查区域内现有资料、区域的地球物理特征和探测仪器的性能等基本情况。

2.4 PITC和VCT发现的感染者特征比较 对2016年发现的感染者当年死亡比例、既往检测比例、晚发现比例进行分析，比较PITC和VCT发现的感染者特征。与VCT相比，PITC途径发现的感染者晚发现比例较高，既往检测比例较低，差异有统计学意义（P＜0.01），见表3。

3.1 基础资料分析

（1）收集普查区域现有资料

地下管线资料的收集对普查工作开展非常重要，尤其对复杂的探测区域，管线间存在相互电磁干扰导致定位精度不准确，利用现有的管线资料在现场可以帮助作业员快速准确地判断管线的走向。地下管线资料的收集也不能一味照单全收，只有通过细致分析，利用有价值的资料，才能真正给物探工作带来便利。

黄浦区历年来积累了相当丰富的资料。地形资料利用我院每半年更新的1:500地形图，管线资料除了调取上海市地下管线数据库的资料外，还有近几年来完成的电力竣工图纸采集入库项目成果、排水管网调查数据和零散的三维管线跟测数据，同时还有各管线专业公司提供的专业管线资料。

根据收集的资料，按照数据可靠性和完整性进行分析评级，根据评级结果确定成果利用程度[7,8]。如地形图数据、排水管线数据，资料质量等级为优，在项目中可直接利用；电力竣工图纸采集库成果数据的平面位置能作为现场定位、查遗的依据，资料等级为良；各专业管线公司资料，仅能作为管线存在与否和属性调查的依据，资料质量等级为中；上海地下管线库中资料，来源多种多样，成果精度不一，数据年代久远，且只区分了大的管类，图中的老管线可能已改排，可作为探查草图使用，资料等级为中。

（2）了解普查区域地球物理特征

对普查区域现状的了解，可知探查的难度，以选择合适的探测仪器和确定合理的探测方法。黄浦区地下管线种类繁杂，铺设材质既有导电性良好的铸铁管、钢管，又有少部分非导电性的砼管、PVC和PE管；地下管线分布密集，道路交叉口处纵横交错；铺设区的道路路面主要为水泥和沥青，下有砂石作基层，其下土质主要为粘性土，且经多次道路改造带来地下管线探测时的磁场异常。因此，针对具有良好导电性的材料，利用高精度的探测仪器可确定被探测管线的位置和埋深；而对于砼、塑料材质等非金属管道，无论其自身还是管道内介质，都与周围土质存在较大的物性差异，可利用在管道加载导电介质或使用高频电磁波(即雷达波)以确定管线的位置和深度[9]；对管线密集区如道路交叉口，增加米字形扫描和重复探测，确保管线不遗漏和提高成果的可靠性。

（3）仪器的方法试验与一致性校验

方法试验是确定拟投入的探测仪器在选定探测区域的方法技术和仪器设备的有效性、精度的相关参数。对于不同类型的地下管线、在不同地球物理条件的地区，应分别进行方法试验[10]。据此确定最小收发距离、最佳收大距离、最佳发射频率、最佳发射功率，以确定修正系数（深度），提高精度。同时对拟投入使用的探测仪器进行一致性校验，保证各类仪器探测精度的一致性。

在编写技术方案前，选择了不同管线类型一定数量的已知点进行方法试验，要求覆盖所需探测的所有大类管线，以寻求合适的探测方法。根据本项目的试验结果，管线探测激发方式应尽量选择对邻近管线感应小、突出目标管线异常的方式为主。给水管线优先采用直连法，其次为感应法；燃气管线一般不允许使用直连，而采用感应法，有示踪线时，确认燃气不泄漏情况下可采用直连示踪线探测；电力、通讯类等管线优先采用夹钳法，感应法慎用。同时，根据试验结果，确定了拟投入仪器的频率、最佳发射功率、最佳收发距和最小收发距。

3.2 设计科学合理的工艺

根据方案设计前的调查了解和试验成果，针对管线普查工程特点，将项目生产作业划分为三道工序：地下管线探查、地下管线测量、数据处理与管线图编绘。

（1）地下管线探查

地下管线探查的工序设计，就是根据制定的技术标准，明确管线探查的方法和技术要求。包括明显管线点调查与测量、仪器的方法试验与一致性校验、隐蔽管线点探测的方法和技术要求，并对作业中注意事项加以规定。方案中还应重点根据测区内不同管线，设计针对性的物探方法并解决测区内疑难管线探测的方案。在黄浦区管线普查方案中，作业中注意事项如探测点编号、探查记录的填写，手图的编绘等作出详细的规定；针对非金属管线、相邻平行管线、埋深较大管线等疑难问题设计了可行的解决方案。

（2）地下管线测量

地下管线测量工序设计，就是针对测区情况采用新技术新方法布设合理的测量方案，包括平高控制网的布设、管线点三维坐标的采集和探查区域带状地形图修测等测量的方法和技术要求。

（3）数据处理与管线图编绘

数据处理和管线图工序设计，就是使用一定的技术方法对地下管线探查和测量工序采集的地理数据和属性数据进行处理，包括探查与测量数据的录入校核、数据记录的联动、数据入库、数据接边、数据检查和管线图的编绘等方法和要求。

3.3 各工序的衔接

根据设计的工艺流程，管线普查的工作由三道工序组成，必须做好工序间的衔接，方可保证产品质量和作业周期。在黄浦区管线普查项目方案设计中，以管线点编号作为工序连接关键，在管线点编号的规则中包含了作业小组的编号、管线的分类码和探查小组的顺序号。管线探查阶段要求探测现场的标记、探测草图、探测记录上填写管线点编号；管线测量阶段以管线点编号作为测量点号；数据处理和管线图编绘阶段也以管线点编号作为数据库的关键字段，在成果图上显示管线点号，通过管线点号这个测区内唯一编号的关键纽带，做好工序间的衔接。

4 过程实施与质量监控

4.1 关键环节控制

通过设计的工序流程，分析项目生产中的关键环节，以预防和事后检查相结合的方式，确保项目的生产质量。预防首先是加强作业员的技术培训，其次通过开发程序控制关键环节并下发给作业小组，在第一时间消除错误。事后检查主要采取现场抽查、成果巡查和数据核对。同时，针对工序中人工处理较多环节，加大力量以减少人为疏忽。在探测过程中，重点抓住探测记录与探测草图的一致性，明显点调查和量测的不遗漏；为做到管线探测的不遗漏，除在实地对收集资料上任何管线一一跟踪验证外，对交叉路口进行米字型扫描，中间路段进行横向扫描，对探测的成果使用地质雷达进行精度验证，小组之间的单独作业接边检查等；在管线点测量过程中，重点抓好首级平高控制网的布设，做到不超差，测量点号编写一致；在成果入库和成图阶段，通过编写程序重点检查成果是否符合标准要求，是否存在逻辑错误，是否做好小组和项目部的接边等，将数据库反生成的管线图与项目部上交管线图进行比对，确保图库一致性。

4.2 组织实施管理

组织管理是实现项目又好又快实施的关键，包含人员组织、生产计划制定和安全保障等措施。

项目的人员组织按照责任进行划分，对作业小组进行编号并与探测成果予以关联。在黄浦区普查项目中，按由上到下方式成立了领导小组、技术小组、项目组、项目部和作业小组。领导小组的主要工作职责是负责测绘工程技术方案的审定和组织协调及外部联系工作，牵头协调有关部门；技术小组负责技术方案和技术规范的研究制定，并对该工程进行技术攻关和技术指导；项目小组负责与相关单位测量数据入库的衔接和协调，实时满足项目工作的要求。

生产计划的制定根据业主的周期要求，并考虑到部分路段只能在夜间施工，及冬季严寒与春夏季的梅雨所带来的工作效率降低，总体上按小测区滚动的方式，即将普查区域分成若干个小测区，规定各小测区完成时间，在其提交项目组和监理检查验收后，方可开工下一个小测区，确保生产作业、质量检查的顺利开展。

安全是管线普查工作中的重点，工作过程中涉及沼气、煤气和天燃气等危险源，以及带电的高低压电缆。因此制定了《岗位职责及安全操作规程》和《安全危险源辨识及预防措施》，同时切实加强督查管理，以规范作业过程中的操作行为，保证项目安全生产。

5 结语

城市地下管线普查方案的设计，应根据业主要求和普查区域的特点，制定相应的技术标准，在资料收集和充分踏勘的基础上设计方案，并控制质量环节，确保项目有序实施。黄浦区管线普查项目的成功实践，可为城市地下管线普查工作提供有益借鉴。

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