城市地下管线普查方案设计与实施——以富山工业园为例

陈国强，安永强，陆可

(1.广东绘宇智能勘测科技有限公司，广东 广州 510665； 2.武汉市勘察设计有限公司，湖北 武汉 430022； 3.中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州 221100)

1 引 言

开展城市地下管线普查工作，是城市规划建设和管理的基础，是应对自然灾害与突发性事件的保障，也是推动城市经济社会发展的必要前提。当前，随着城市建设发展速度不断加快以及城市化进程的推进，城市的综合服务功能也日趋明显。而各种地下管线就像是城市这个综合体的“血管”[1]遍布于城市内部，要想保障城市的正常运行，就要通过对城市管线的详细勘查，才能掌握地下管线现实情况，防患于未然。

2 地下管线普查技术路线设计

在开展城市地下管线普查项目之前，要先进性总体技术路线设计，其中主要有以下几个方面：

(1)项目组织管理；

(2)技术流程与技术标准制定：包括技术流程设计、工作方案制定、探测标准制定、成果标准制定等；

(3)外业实测：制定好相关方案和标准后，工作人员进行实地踏勘，根据业主需求开展管线探测、控制测量、外业普查等工作；

(4)数据处理及成图：根据外业采集数据进行内业处理，并根据相关标准生产成图；

(5)成果整合与资料提交：在数据检查无误后，将纸质资料整理成册，电子资料整理入库。撰写技术总结并提交。

图1 城市地下管线普查总体技术路线图

3 地下管线普查技术流程设计

随着科技的进步与发展，城市地下管线普查涉及越来越多的学科与领域，特别是测绘、地球物探、地理信息系统等技术的融合，科学合理的技术流程设计是地下管线普查项目实施的前提与关键。地下管线普查项目技术流程包括资料分析、标准制定、技术方案设计、外业探测、数据处理与成果提交等流程。

3.1 测区资料分析

地下管线普查工作开展前，需要收集测区内已有资料，其中包括地形资料、各类管线的专业管线图资料等，帮助工作人员快速确定管线点位置以及判断管线走向。然后进行现场踏勘，了解测区内的实际情况，评价收集资料的可信度，了解测区地形、地貌、交通，以及地球物理条件等，为后续工作提供参考与准备。

3.2 技术标准制定

建立统一的技术标准是保障地下管线普查质量以及实现城市内管线信息资源共享的关键，其中包括普查内容及其取舍标准、普查成果标准等。

3.3 技术方案设计

根据业主提出的成果要求，由项目经理组织实施，在现场踏勘、仪器一致性校验和进行方法试验的基础上，依照规程、规范编写技术设计书，当测区技术设计书经甲方审批合格后方可进行探测作业。

3.4 外业探测

外业工作人员在了解技术标准后，结合技术方案进入现场进行实地探测。包括明显管线点调查、隐蔽管线探测、控制测量、带状地形图测量等工作，重点摸清管线的位置关系、属性和规模大小等信息。

3.5 数据处理与成果入库

采用专业的成图软件，将各种外业采集的数据格式按要求录入整理。首先利用计算机录入管线数据，在此基础上，结合数据库，应用管线成图软件做出管线图草图。然后再返回探测作业组，核查管线分布及其相互关系，发现问题后应及时到现场确认后再加以修正，再对管线数据库同步更新[2]。

4 地下管线普查组织管理与质量保证

4.1 组织管理

为高效、安全、环保的完成委托方要求，确保地下管线普查工作的顺利完成，项目人员要按照责任进行划分，分设项目经理、技术负责各一人，下设物探、测量、内业等组。

4.2 质量保证措施

质量保证最直接的有效的方法是随时分析并预防可能发生的质量问题，以预防为主、防检结合，发现重大问题及时处理，做到将质量管理工作贯彻到工程施工的全过程中[3]。

其中外业生产作业组，必须依据质量管理的相关标准和细则，做好自检工作。测量过程中，进行相邻测站之间的自检并记录相应数据，检测合格后方可迁站。要求技术负责人做到事前指导、中间检查、成果校审，保证每项工作的质量，抓好每一道工序，保证产品合格后再转入下一工序。对各种成图、成果、数据要做到100%的室内检查和20%以上的外业检查。

4.3 质量评价

(1)物探部分

野外物探结束后，各小组应按照均匀、合理、随机的原则同时针对疑难路段的隐蔽点将所测图幅内的各种管线进行重复探测、查错查漏，对明显点重复量测。检测内容包括：①工作量检查。包括基础资料检查、综合管线图实地对照检查以及管线点重复探查检查等。②精度统计检查。包括管线明显点检查、隐蔽点重复探测检查、隐蔽点开挖检查等。

(2)测量部分

测量部分检查也要分为小组自检互检、项目级检查、公司级检查三部分。

作业组的自检是随着外业测量工作的开展同时进行的，在一个测站的测量工作结束后，搬至下一站时，首先对上一站所测的有代表性的点进行100%的检查的随机重复观测。

项目级检查由测量技术负责人及项目负责人带队会同本工程质检小组成员对作业组的工作进行检查，检查方式是对图根控制的布设、点位情况、边长情况等进行实地核对，对原始记录、计算进行检查；对图面检查注记是否合理、图形符号是否按《规程》及《图式图例》进行表示等。

公司级检查由公司质检部及项目负责人对作业质量进行检查，对图根控制网的布线情况、点位情况及原始记录等进行检查；其次进行图面检查，是否按《技术规程》及《图式》等进行注记，是否正确、合理；野外巡视主要查是否有漏、错；最后进行外业设站检查[4]。

(3)内业检查

内业对数据进行逻辑查错及属性查错。针对地下管线探查记录表、管线成果表、管线成果图、探测草图等相互对照检查。检查方式包括软件自动检查和人工检查，其中软件自动检查主要包括管线点构件检查、连接关系检查、点线库一致性检查、线库数据合理性检查、排水流向检查等。

在检查中发现的各类问题按图幅进行记录，并到现场进行了复核，改正。利用计算机对每个数据项的填写，包括数据的类型、大小、标示符等都进行检查。通过逻辑查错，保证入库数据的准确可靠[5]。

5 项目实例

5.1 测区范围概况

本文以珠海市富山工业园内的各类地下管线普查项目为例。富山工业园区位于广东省珠海市，规划总面积约 152 km2，地处粤港澳大湾区，是珠海当地产业发展的重要支柱。产业园区内聚集了国内外众多知名的高新技术企业。成立十几年来，富山工业园区的发展已经相对完备，幸福村居建设也取得显著成效，近年来当地政府致力于将富山工业园打造为产城融合的生态新城。园区气候属亚热带季风气候，全年有两个明显的雨季：4月～6月为前汛期雨季，7月～9月为后汛期雨季，降水量充沛，地下管线容易受淤泥与积水的影响，因此及时开展地下管线的普查工作显得尤为重要。

5.2 目标任务

本次地下管线普查项目的目标任务包括：

(1)地下管线探测和带状地形图修测。探查各类管线具体位置、铺设状况等信息，在此基础上进行管线测量，并绘制沿管线分布的完整建筑物、构筑物的地形图。

(2)地下管线图编绘与成果表编制。管线图分为专业地下管线图与综合地下管线图，成果表以城市基本地形图图幅为单位，分专业整理成册。

(3)成果检查验收与归档。

(4)管线普查数据整理入库。

5.3 普查内容与取舍标准

本次地下管线普查集中在工业园约 152 km2范围内的地下管线，具体普査对象为 3 m以上(含 3 m)的公路、市政道路、主要街巷及重点区域(部位)的各种管线(沟)，包括给水、排水、燃气、供电、路灯、通信、广播电视、工业(不包括油气管线)等地下管线及其附属设施各类综合管廊。国家机关、单位、学校、厂区、村镇，以及封闭的生产生活小区内的管道(沟)除外。但为了保证主干线的连续性，由市政主干线所穿过的上述人口普查区域的，并不需要纳入人口普查区域内。经初步预测，地下管线全长约一千公里，各类管线普查取舍标准以及涉及的地下管线所探测的管线类型与取舍标准，按表1执行[6]。

表1 地下管线探测的取舍标准

5.4 前期技术准备

(1)施工前技术交底。在正式开工前，向所有工作组成员召开会议进行技术交底，明确安排各组工作人员的工作任务与职责，认真学习掌握好相关的技术规范、章程后方可进入施工阶段。

(2)探测仪器校验以及方法实验。组织参与此次普查项目的相关物探技术人员，在技术指导监督下对测区内的给水、电力、通信三类管线，分别使用投入的8台RD8000管线探测仪进行方法试验。结果表明该类仪器可以满足在本测区开展地下管线探查工作的需要。

(3)编写技术设计书。在完成现场踏勘与仪器一致性校验，且方法试验通过精度验证的基础上，依照规程、规范编写技术设计书，当技术设计书经甲方审批合格后再进行探测作业[7]。

5.5 实地探测

(1)管线点调查与探测

①明显管线点调查

本项目将对探查区域内各管类中所有的明显管线点，均展开探查。探查工作按照从已知到未知、由简单到复杂的原则展开。调查先从排水管道开始进行，然后再对供电、通信类的管线进行探测，最后再对给水管和燃气管线进行探测。明显管线点调查内容主要是管线点的埋深与管线的断面规格(管径)，对明显管线点的探测方式主要是开井后下井量测，量测工具为经检验合格的钢尺，读数精确到厘米，当钢尺不能直接量测时，通过L尺量测。L尺的长轴方向与地面线保持垂直，读数时在地面拉水平线，水平线与L尺长轴方向的交点即为读数起始点，将读数填入相应的管线点调查表中[8]。

②隐蔽管线点探测

对于不明显的隐蔽管线探测，本次地下管线普查工作选择英国雷迪公司生产的RD8000型管线仪进行探测，该仪器工作频率多、性能稳定，能适合多种类别的管线探测，经仪器一致性检验和方法试验后，证明可以投入生产。

图2 明显井调查作业 图3 隐蔽管线探测作业

③疑难管线探测

对于测区内地电条件复杂、地下管线交叉无序的地段，管线点的实地探测工作常常难以进行。要解决疑难管线点的探测，首先需要充分研究调绘资料，先摸清这些地区的分布情况再进行探测。在实地探测中采用多仪器、多种方法进行交叉探测，经过对比试验找出较可靠的异常值，对探测结果进行修正。对于实在难以确定的区域，可以向权属单位申请，与管线铺设的工作人员进行沟通，或者在部分条件允许的地段进行开挖或者钎探验证，最大限度地确保疑难管线点的探测精度。

(2)控制测量

在对由业主提供的6个已知点坐标进行精度验证后，坐标精度符合要求，可作为控制起算点，在此基础上布设图根控制点。然后采用单基站+流动站模式进行控制测量，项目中平面控制测量与高程控制测量可以同时进行，不需要再单独进行高程控制测量。外业观测的仪器设备采用GPS接收机进行控制网的测量，仪器精度较高。快速动态测量精度为水平：±10 mm+1 ppm；垂直：±20 mm+1 ppm，完全满足在本区布测图根控制点的需要。

控制测量具体内容为：①图根控制点观测。项目中图根控制点的观测采用RTK方法进行施测，测区内均匀布设405个RTK图根点，采用单基站+移动站的工作模式，此次图根施测大部分采用中海达H32进行测量，技术要求按《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》中的图根控制点的标准执行。为保证作业精度，外业观测时分时段测量两次，每次观测不少于20个历元。单次测回满足点位平面残差HRMS≤±2 cm，高程残差VRMS≤±3 cm。RTK测量在初始化完成后进行，测量后进行成果检验。②RTK平面控制测量。本次RTK平面控制测量的主要技术要求见表2所示：

表2 RTK平面测量的技术要求

(3)带状地形图测量

带状地形图的测量范围为位于管线两侧分布的第一排完整建筑物、地物点、道路、人行道等构筑物，并且要调绘、标注建筑物(或构筑物)的权属与名称。当管线两侧没有建筑物(或构筑物)分布时，要最少测至管线两侧 30 m范围。测量方法采用RTK直接测量或采用全站仪极坐标法进行测量。当目标地物、地形点所处位置地势开阔，观测条件充足时，可采用RTK直接观测。在建筑物密集，观测条件不好的街道内部区域，采用全站仪极坐标法进行测量。

5.6 数据处理

在工作人员完成外业实测后，为保证后续各项工作能够顺利衔接，需要提高内业数据处理效率与质量，因此本次项目采用内外业一体化工作流程。

(1)数据库建立

测区作业执行内外业一体化工作程序，在管线点测量的同时，同步进行内业资料整理。外业观测组把每天探测的管线属性数据和管线点测量数据录入计算机，建立管线资料数据库。通过人工核对和专用查错程序检查、排除录入错误，做到提交的数据库格式能够准确、可靠，顺利使用。

数据库采用《管线内外业一体化成图系统》进行数据录入，首先根据作业草图将物探采集的外业数据录入数据库，建立各类管线的点表、线表，再将测量数据导入数据库中的点表，形成基础数据库用来进行数据查错和出图进行外业核对。

(2)管线图编绘及成果输出

管线数据库利用《管线内外业一体化成图系统》的生成管线图模块自动生成综合地下管线图和专业地下管线图。专业地下管线图的比例尺为1∶500，综合地下管线图的比例尺为1∶500。地下管线图按《国家基本比例尺地图图式第一部分：1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图图式》绘制。

6 结 论

本文以珠海市富山工业园区地下管线普查项目为例，详细介绍了面向城市区域的地下管线普查项目开展的整体技术路线设计、技术流程设计、技术标准以及质量控制的措施方法，完成了测区范围内的地下管线的普查和更新任务。

通过对城市内地下管线的普查，将为当地政府以及各级机构政策的制定和决策提供一定的技术支撑，同时也为城市这个综合体的运行提供强有力的保障，也可以为该区域应对突发性事故提供一定的技术支持。在今后城市管线普查工作中，可以多多重视数据的更新、通用与共享，为数字城市化的发展提供数据支持[9]。