探查城市“血管” 破解地下迷宫——河南省测绘工程院为城市地下管线管理保驾护航

◎ 本刊记者 王敏

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，担负着城市的能源输送、信息传输、污水废液排放等功能，是城市的血管和神经，是保证城市运转的“生命线”。随着社会经济发展和城镇化快速推进，城市地下管线数量越来越多，各种管线纵横交错、错综复杂。由于地下管线现状不清、数据不明，因管线损坏而导致的城市内涝、路面塌陷、停水停电等事故时有发生。摸清地下管线“脉络”、加强管线管理，已成为全社会共识。

近年来，河南省测绘工程院积极发挥测绘地理信息部门优势，主动服务城市地下管线管理工作，下大力气开展地下管线探查，建立城市地下管线数据库，研发地上下一体化三维服务决策平台，多管齐下保护城市“生命线”，为地下管线规划建设、运行维护及应急处置提供可靠的测绘保障服务。

探查地下管线，摸清管线“脉络”

驻马店市中心城区主次道路沿线的给水、排水、燃气、电力、电信、广播电视、热力、工业、国防、综合管沟等各类地下管线总长约1186千米。2006年12月，驻马店市地下管线面貌首次揭开面纱。

面纱背后凝结的是河南省测绘工程院近40名技术人员的心血和付出。2006年4月至12月，从暮春到隆冬，短短9个月时间里，他们完成了艰巨的普查、建库、编图等任务。其中，基于驻马店市综合管网信息系统建设项目研发的城市综合管网GIS数据生产平台和城市综合管网信息管理系统分别获得河南省测绘科学技术进步一、二等奖。

9年过去了，随着城市化、网络化、智能化进程不断加快，驻马店地下管线种类越来越多、分布越来越广。权属单位不清晰、部门间缺乏有机协调、信息化建设滞后等，导致部分路面成为“拉链路”反复开挖、管线易受外力影响、建设成本加大等问题。2015年10月，受驻马店市城乡规划局委托，河南省测绘工程院承接了驻马店市城区综合管网普查及综合管网信息系统建设（二期）管线探测项目，要全面查明驻马店市城区地下管线空间分布和属性情况，建立权威性、现势性强的驻马店市城区地下管线综合数据库和公共数据交换服务平台，实现地下管线信息计算机化、网络化管理。

2015年10月起，历时一年多，河南省测绘工程院的30余名技术人员始终奋战在脏、乱、臭的地下管道环境中。他们克服驻马店城区管线复杂、街道狭窄等重重困难，夜以继日地探查地下管线，采集管线的埋深、材质、管径、坐标等信息。同时大力开展技术创新，不断改进工艺流程，以确保项目的工期和质量。

地下管线点分明显管线点和隐蔽管线点。明显管线点的各种数据需要技术人员下井直接量测，对于确实无法下井的排水窨井，要采用L尺进行量测，读数至厘米。“比如雨污水管一般为明显管线，井里虽然脏，但是量测相对简单，易探查，不易错。”河南省测绘工程院高级工程师、项目总工马雷告诉记者，隐蔽管线点探查相对困难，需要采用多种方法进行探测。“比如燃气、给水等地下管线多采用PE、PVC材质，属非金属管道，无明显点，探查时主要通过权属单位提供资料、现场指认定点，利用雷达探测仪、非金属管线探测仪等进行探测，必要时通过钎探和开挖的方式加以验证，以保证普查数据的精确度。”

普查过程中，为确保普查成果质量，项目组坚持二级检查、一级验收制度，对全部普查成果进行室内100%核查，野外按规范进行抽样检查。技术人员自查互检后，再将成果交专职检查人员进行质量检查，按比例进行开挖验证，验证合格后，再经单位检查科最终审定，确认成果资料齐全、质量合格。

“地下管线普查是出了名的苦活、脏活、累活。”马雷说，驻马店地下管线普查中雨污类管线较多，井内污水横流、臭气熏天，遍布的污秽常常让技术人员的胃里翻江倒海、五味杂陈；管道井盖多用水泥浇筑，有十几厘米厚，非常笨重，队员们轮流敲打井盖，松动水泥，然后一点点打开，一天下来累得腰酸背疼，浑身跟散了架似的……然而，这一切并没有让任何人退缩。

在400多个日日夜夜里，河南省测绘工程院的技术人员穿梭在车水马龙的繁华闹市、人来人往的街头巷尾，晴天一身汗，雨天一身泥，不嫌脏，不怕累，上井下井，仔细量测，为摸清地下管线“脉络”辛勤忙碌着。他们以“不破楼兰终不还”的坚忍意志，最终探查驻马店地下管线点总数115228个，其中明显点76614个，隐蔽点38614个，探查管线总长度2892.31千米；摸清了驻马店市城区8米以上市政道路地下管线的管径、材质、走向、用图、埋深、阀门、权属单位等多种信息；编绘了综合地下管线图862幅、综合地下管线成果表854幅，建立了驻马店市城区地下管线综合数据库和公共数据交换服务平台，打了一个漂亮的地下管线普查攻坚战。

“经检验，驻马店地下管线项目质量检测合格率达100%，项目精度指标、产品成果均符合技术设计和相关规程的要求，已顺利交付给建设单位使用。今年，我们准备将这个项目申报国家测绘学会优质成果奖。”马雷如是说。

研发三维系统，实现地上下一体化管理

打开系统，电脑屏幕上立即显示出河南省政府的三维影像图，图上建筑物和主要道路周围画满了五颜六色的线条。这些线条指代不同的地下管线，比如蓝色代表给水管，红色代表电力管，绿色代表通信管，褐色代表排水管等。用鼠标点击线条，每一条管线的管径、材质、埋深等信息都一一列出。甚至，管线的粗细、走向、相对位置、阀门等都逼真地显现在眼前。

● 在河南省政府探查地下管线

● 地上下一体化的河南省政府三维影像

在河南省测绘工程院研发的地上下一体化三维服务决策平台上，各类地下管线条理清晰，不再是一团乱麻。

传统的三维城市建设中，只注重地面建筑物的模型重建，忽略了数量庞大的地下管线。而现有的地下管线主要利用二维图形表示管线的位置和结构，数据简单、信息量少、缺乏关联性，且仅能体现管线在平面坐标系中的位置和周边地形地物分布，空间表现和分析能力存在局限，无法直观表达地上下建筑物间的空间关系，难以对地下管线进行有效管理和利用。

正是在这样的背景下，河南省测绘工程院联合河南省人民政府、驻马店市城乡规划局，基于丰富的地理信息数据资源，利用多年来在三维数字城市领域的研究成果，综合利用遥感、机载雷达、地理信息、车载移动测量系统、地下管线探测等技术，研发了地上下一体化三维服务决策平台。平台将地上建（构）筑物与地下管网系统建立在同一空间框架内，实现建（构）筑物和地下管线的地上、地表、地下一体化建设，真实反映城市地上下空间现状，实现海量真三维地理空间信息数据发布、查询、浏览、分析、共享等功能。

实现三维数字城市地上下一体化建设，画出地上建筑物和地下管线的清晰“地图”，价值巨大，应用范围广泛。“平台可以进行距离和面积量测，360度全方位浏览城市真实场景，查看建筑物在任意时段的日照情况；平台的两点通视分析、扇面可视分析、剖面分析、定点观察、通视控高分析等功能，可以为安保、应急指挥、建设规划等提供直观的数据支持。”河南省测绘工程院地理信息中心负责人李存文介绍说。

同时，平台还针对地下管网开发了空间分析与规划功能。“比如，某处供水管线爆裂，利用平台的爆管分析功能，就可以快速找到距离漏水点最近的控制阀，将其关掉就能最大限度地避免损失。”李存文介绍，利用平台的断面分析功能，可以获取任意区域内的地下管网断面图，直观查看地下管网的埋深情况和相互间的空间位置；通过区域开挖功能，选择开挖范围，设置好深度，能够查看开挖后的地下管网布设现状，查询管网的属性信息，并对其进行标注和空间量测。

“利用这个三维平台，相关部门可以了解脚下的管线信息，评估管线燃爆、瞬时雨量过大等紧急事故影响的范围和人数，及时向公众发布预警并启动应急资源，提高城市突发事件的应急能力；还可以有效防止施工人员挖断管线，避免经济损失，减少重复建设和‘马路拉链’现象。”李存文说。

“目前平台的数据尚不完善，只针对河南省政府和驻马店市政府周边区域进行了试点，但平台的建设应用不会停止。随着我国“多规合一”、“智慧市政”、城市治理等工作的进一步开展，平台数据将会不断补充和更新，届时功能会更加强大，服务领域会更加广泛，将为城市规划管理、基础设施建设、环境展示、海绵城市建设、地下管廊建设等提供辅助建议。”李存文信心满满地说。

创新驱动发展，科技研发实现突破

地下管线是城市的“血管”，是保障城市正常运转的“生命线”，关乎城市安全和民生大计。管线普查就是要摸清“血管”脉络，加强地下管线的管理和维护，是保证地下管线正常运行的前提。长期以来，河南省测绘工程院始终坚持干好这项简单而又重复的工作，在这条并不轻松的道路上砥砺前行，从不懈怠。

● 标记点号

● 探测地下管线

近年来，受郑州市轨道交通管理办公室委托，河南省测绘工程院还承担了郑州市域轨道交通线的可研究阶段测量等工作，为全市交通枢纽建设提供了精准服务。自2010年到2016年底，共完成了地铁3号线、4号线、5号线、7号线、8号线、9号线、10号线、11号线的地面测量和11号线的地下管线和地下建（构）筑物探测，以及2号线延伸线、中原西路有轨电车线路沿线测量，其中，郑州市轨道交通11号线工程地下管线及地下建（构）筑物探测项目荣获2017年河南省测绘优质工程（成果）奖二等奖。

自2011年至今，河南省测绘工程院与上海测绘院二分院合作完成了上海市地铁5号线既有段改扩建、5号线南延伸、9号线三期南延伸和东延伸、11号线二期、11号线迪斯尼段，正在建设的地铁14号线、18号线等项目的轴线复测等精密测量。这些惠及民生的重大地下交通工程，为轨道交通项目前期设计、后期施工提供了翔实可靠的信息保障，避免了因施工破坏地下管线的情况发生。

做好地下管线普查的同时，河南省测绘工程院还以科技创新为依托，积极探索和改进测绘科技手段，研发一批自主知识产权软件，以河南省卫星导航定位基准站网、PCI GXL卫星遥感影像处理系统、全数字摄影测量网格系统、车载移动激光测量系统、无人机航摄系统、测量机器人、管线探测雷达为核心，形成了全面的地上下内外业一体化数字测量、地下管线探测和精密工程测量、遥感影像处理及地理信息系统研建生产规模体系，基本构建了适应创新驱动发展要求的制度环境和体制机制，测绘地理信息科技创新成果硕果累累。其中，河南省测绘工程院联合河南理工大学完成的地上下三维不动产时空信息集成与管理技术创新项目，在多视点云数据快速匹配与融合技术、地上下不动产权籍一体化表达与分析、三维不动产时空信息管理技术等方面取得了多项科技创新，获国家发明专利2项、计算机软件著作权5项、市厅级以上科技奖励2项，发表论文50余篇。

服务城市地下管线管理工作没有休止符。未来，河南省测绘工程院将会继续扮演城市生命线的“守护神”角色，不断补充和更新地下管线数据成果，大力推进数据共享和成果应用，持续开展科技创新，自主研发知识产权软件，更好地满足“智慧城市”建设需要，为城市管理和规划、基础设施建设等提供可靠的技术保障和完整的监测体系，确保城市安全运行。

● 雷达探测

● 准备加载信号

● 下井测量

● 采集坐标