复杂条件下的城市地下管线测量方法分析

张彦飞

(合肥市测绘设计研究院，安徽 合肥 230061)

城市地下管线对测量精度具有较高的要求，需要采用规范化的测量步骤，避免在测量过程中存在失误，提高对测量精度的把控能力。地下管线测量在城市建设中具有必要性，应注重测量仪器的应用，避免管线测量产生较大的误差，提高管线测量的规范化程度。管线测量需要与测绘技术结合起来，基于实际环境展开测量过程，使管线测量技术能够发挥作用。

1 城市地下管线测量主要步骤

1.1 工程图对比

城市地下管线具有一定的复杂性，需要做好管线的分析工作，结合工程实际情况展开测量，使管线能够暴露在测量环境下。管线测量需要遵守《城市测量规范》(CJJ 8—99)的要求，采用规范化的测量操作形式，提高管线测量的精度。管线测量需要进行资料准备，对管线及地形资料进行收集，如管线图、地形图等，将两者结合起来展开分析，确定城市地下管线的全貌。地下管线测量过程中，应对管线图进行深入探讨，明确不同类型管线的分布情况，采用适合的测量方法，使管线测量得到精准分析。需要注意的是，受到城市规划建设的影响，地形方面将会发生一定的变化，需要围绕地形图对管线进行分析，确保管线图与地形图的一致性，以实际地形情况为主展开管线测量，保证管线图和地形图的比例相同，防止在管线测量过程中存在偏差，使工程图得到有效应用，推进管线测量过程的进行[1]。

1.2 标记管线坐标

为了使地下管线的位置更加明确，降低复杂管线的测量难度，需要对管线展开标记，设置管线的坐标点，对各部分管线进行描述，便于对测量结果进行记录。同时，需要为管线设置相应的编号，一方面，保证编号唯一性，与坐标建立一一对应的关系，避免在标记上存在重复，保障管线坐标能够得到精准测量。另一方面，结合地形图对管线坐标进行校验，防止管线测量过程中存在偏差，保障管线测量能够顺利进行，使管线坐标能够发挥作用。测量仪器使用过程中，需要事先输入管线的坐标值，将管线的位置确定下来，测量出地下管线的参数信息，对地下管线进行全面检验。同时，需要检查坐标参数是否存在误差，提高坐标标注的准确性，使坐标能够得到有效应用，明确地下管线的分布情况。地下管线图注标准见表1所示。

表1 地下管线图注记标准

1.3 编制管线图

城市地下管线基本信息确定后，需要对管线图进行编制，将地形图与管线图结合起来，结合坐标、管线、编号等诸多信息，将管线情况以工程图纸形式记录下来，使管线测量技术得到具体体现。管线图编制具有一定的要求，一方面，需要注重管线图的比例设定，采用统一的比例进行编制，便于对各部分管线进行对比。另一方面，做好管线尺寸的设定，以地下管线的真实情况为依据，使管线图编制符合实际环境的需要。对于各部分管线，需要做好对应编号的标准，通过编号可以对管线信息进行查询，确定管线的详细信息，保障管线的资料信息更加的齐全。管线图是地下管线施工的重要依据，需要保证管线图编制具有完整的信息，使管线图能够更好地投入使用，提高管线图的编制水平[2]。

1.4 管线精度探测

城市地下管线测量具有精度控制要求，需要确保测量技术的合理性，避免测量过程中产生较大误差，导致测量过程无法顺利进行。误差对管线测量结果具有较大的影响，应注重测量精度的把控，做好误差的评估工作，提高对误差的克制作用。管线精度控制要点如下：1)合理对仪器设备进行使用，做好相应的校正工作，降低仪器自身的存在的误差。同时，规范仪器的使用方法，确保测量结果的准确性，使误差能够得到有效控制；2)需要从算法上消除误差，如多次测量取平均值、采取误差校正等方式，能够起到消除误差的作用；3)需要明确误差的允许范围，若超过范围则要重新测量。如地下管线埋深误差应控制在限差0.5倍范围内、明显管线测量点误差不能超过2.5cm等，对地下管线精度进行严格控制。

2 城市地下管线测量技术分析

2.1 RTK技术

RTK技术属于全球化定位技术，将至少2台GPS接收机联合使用，对地下管线进行定位，通过与卫星的对接对坐标信息实施处理，便于对地下管线位置测量进行调整，有助于测量精度的控制。RTK定位的数据量较大，一般采用9600波特率，确保无线电数据传输的实现。由于RTK技术与GPS技术相结合，便于对管线的坐标位置进行确定，并且实现实时测量功能，对坐标点进行直接放样。RTK技术使用过程中，需要2～3人进行操作，结合地形图对管线展开测量，能够在很大程度上提高工作效率。RTK技术具有较高的采集测量，对测量数据进行实时交互，使测量技术能够展现出来，应对复杂的地下管线测量情况，拓展对地下管网的覆盖面，基于信息化技术进行管线测量[3]。

2.2 全站仪测绘技术

全站仪测绘技术对地下管线测量具有辅助作用，结合地形状况展开管线测量，基于数据构建测绘模型。全站仪结构示意图如图1所示，能够实现测角和测距工作，由微处理器对数据进行处理，通过显示器显示测量结果，因而设备使用较为方便。在测量技术方面，需要遵守《城市地下管线探测技术规程》(CJJ 61—2017)的要求，将管线测量与自然条件结合起来，保证全站仪使用符合规程要求，提高全站仪的应用水平。通过全站仪可以确定管线的周边情况，基于空间坐标对数据进行快速处理，一次可以记录2000～10000个测量数据，有助于测量放样工作的进行。通过全站仪能够沿着管线方向展开测量，确定管网的形状，构建地下管线的测量条件。全站仪测量放样速度是常规测量仪器的3～5倍，操作上便于进行搬运和测量，精度方面可以达到0.01m，满足城市地下管线测量的要求。通过全站仪可以实现远距离测量，最大可达到3km，保证地下管线的远距离测量精度。若测量过程存在着阻碍点，则需要采用分段测量的方式，降低测量精度对地下管线的影响。全站仪测绘结果能够反映在地形图上，对实际点位误差进行校验，弥补常规测量方法在精度校验中的不足[4]。

全站仪测绘过程中，需要制定地下管线普查方案，通过管线图将管线情况进行清晰展现，使地下管线的分布更加的具体。城市地理信息覆盖面较广，需要注重管线的所处层次与地质环境，使管道测量工作能够顺利展开。全站仪测角精度为±2″，可以对管线的走向进行测量，确保管线的测角精度，对管线数据进行全面采集。全站仪适用于野外环境的测量，能够降低湿度、温度等因素的干扰，对偏差进行自动校正，提高偏差控制的自动化程度。通过全站仪可以对地下管线进行验收，对管线的高程、坡度等进行检验，确保管线施工符合标准要求，使全站仪能够应用到管线测量中，保证管线能够符合设计要求，提高全站仪测量的应用水平。管线测量过程中，平面位置误差不能大于±5cm，高程测量误差不能大于±3cm，测量点误差不能大于±0.5mm，确保精度控制的严格性。

2.3 潜望镜测量技术

通过潜望镜测量技术，可以实现管道的远程测量，得到清晰的管道环境图像，降低环境因素对管道测量的阻碍。潜望镜测量以手柄作为探测设备，将摄像头、光源等装置安装到探头上，将探头伸入到管道环境中，借助图像对管道进行观察，确定管线的实际情况。潜望镜测量深度范围可达到50m，通过影响对测量结果进行判读，便于对测量结果进行验收，对管线的实际情况进行掌控。以某市区管道工程为例，管道测量总长度为20km，响应客户对管线测量的要求，采用潜望镜测量技术展开测量。为了提高管线测量效率，采用6套潜望镜测量仪进行测量，每2～3km作为一个测量区域，对测量作业进行统一安排。通过这种方式，提高了测量环境的安全性，避免管道中毒气、缺氧等威胁，保障城市管线得到有效推进。测量过程中，采用RSM-QV(A)管道潜望镜，有着良好的便携性及控制性能，采用摄像头、存储单元、控制电缆等作为主控单元，得到管道内部的高清图像数据，同时具备可对焦的能力，对远距离管线进行观察，保障管线测量的效率[5]。

3 城市地下管线测量技术应用

3.1 近间距并行管线测量

城市地下管线埋设空间具有一定的限制，为了节约空间的利用，采用近间距并行管线埋设方式，降低管线对空间资源的占有率。以某城市管道工程为例，带测管线为金属材质，管线总长度在50km以上，需要展开大面的测量。而且，管线采用近距离并行方式，需要确定管线的分布情况，对地下管线的数量进行判断。该工程管线埋设较近，管线间距小于2倍埋深管线，使得管线形式具有多样化特征。管线检测具有一定的难度，容易受到空间电磁的干扰，导致无法反映管线的实际情况。如管线间距较大时，管线探测曲线将产生不对称性，出现多个峰值的情况，不利于管线精度的控制。同时，管线之间存在耦合互感现象，对管线测量产生进一步干扰，导致数据采集的精度下降。因此，需要采用抗干扰能力强、精度控制稳定的管线测量方式，保证管线测量技术的应用效果[6]。

3.1.1 直接法

直接法需要利用管线的露出部分，向管线中进行充电，使电流沿着管线方向移动，通过高频信号对电流情况进行探测，对管线的连接及分布情况进行判断。如管线较为密集时，将会影响到独立管线的判断，借助通电检测能够确定相连的管线，选择对应的管线进行测量，避免管线测量过程中存在偏差。同时，还可以确定支管的连接情况，通过是否带电进行判断，对管线测量过程具有辅助作用。

3.1.2 感应法

感应法主要对未知管线进行测量，将探测仪应用到检测环境中，沿着不同方向对管线进行测量。探测仪由发射机和接收机组成，需要至少2名操作人员展开测量作业，一个人操作发射机激发感应信号，另一个人操作接收机对信号进行处理，对信号的传递距离进行判断。通过探测仪可以对管线密集段进行测量，使目标管线处于感应激发状态，实现高信噪比检测形式，保障检测过程能够有效展开，提高对干扰的抵抗能力，对管线位置进行精准确定。对于部分金属管线，受到使用年限的影响，存在着锈蚀现象，将会影响到管线的导电性，导致无法对管线进行充电，降低电磁法检测的识别效率。为此，可以采用非金属测量手段，利用高频电磁波法，对电导性差的金属管线进行测量，对无法精准测量的管线进行测量[7]。

3.2 各类非金属管线测量

城市地下管线中存在着非金属管线，如排污、燃气、通讯等，管线材质差异性较大，需要采用非金属类管线探测技术，对管线所处位置进行分析，保障探测精度能够得到毫米级别。非金属管线可通过雷达进行检测，将电磁波向地面进行发射，利用反射原理确定管线的位置，使管线能够得到精准测量。通过雷达能够实现如下参数的测量：1)管径。根据电磁波的反射情况获得管线的形状，对管径的大小进行检验，明确管径的变化情况；2)管深。对发射点与反射点的距离进行检测，测量出管线的深度，确定地质条件对管线的影响，判断管线是否存在下沉的情况；3)确保管线的位置信息，通过雷达沿着管线走向进行检测，对管线的关键点进行判断，对规则管线之间的距离进行测量，判断出管线的分布情况。

以某城市管线测量为例，采用RD1100探地雷达作为测量仪器，内置GPS定位系统，根据电磁波反射情况对地下物体进行成像，且具有较高的分辨率。通过探地雷达可以实现无接触检测，避免采用挖掘检测的方式，保证管道所处环境的相对安全，避免对管道造成损伤。在该工程下，需要对管线进行更换，使管线能够得到必要的维护。测量参数包括管径、管深、位置等，对替换管线的型号进行判断，通过管深确定挖掘的深度，提高管线的挖掘精度，防止挖掘装置触碰到管线。由此可见，地下管线测量是保证工程开展的关键，对管线施工过程具有辅助作用，提前对管线施工过程进行判断，制定出符合实际情况的施工方案，保障管线作业能够顺利进行，对城市地下管线的施工质量进行控制[8]。

4 结语

综上所述，管线是城市建设的重要组成部分，需要做好地下管线的测量工作，对管线信息进行明确，使管线的测量能够执行到位，排除不利因素对管线测量的干扰。地下管线测量是实现养护控制的关键，需要合理对测量技术进行应用，对管道定期进行检测，将探测装置用在管线测量中，确保管线测量方法的可行性，保障地下管线的测量效率。