城市地下管線測量方法探討與實踐

歐澤華

（湖南省有色地質勘查局二一四隊，湖南 株洲 412007）

地下管線測量是為城市規劃、建設和管理提供必要的基礎資料，按城市規劃建設管理的需求，采用較為合理的方法探明城市建成區內的地下管線現狀，獲得準確的管線數據及附屬設施空間位置與屬性信息，編繪各類專業管線圖、建立地下管線管理系統和數據庫，實現管線數據交換與信息共享。

城市地下管線普查或修補測工作和地下管線管理系統的建立是城市規劃建設管理中重要的工作之一，隨時了解地下管線的基本狀況，可以根據相關地下管線資料制定相應安全應急預案，可以預防自然災害、安全生產事故的發生，保證人民生命財產安全，促進城市基礎建設的發展，為當前快速發展的城市地下管線管理工作提供有力的技術支撐。

1 城市地下管線測量控制點的加密

1.1 控制測量的任務和要求

明確的測區范圍，按地下管線探測項目任務書要求的精度，對施測區域加密布設符合規范要求的等級控制網和圖根點。收集測區內及周邊的地形圖、已有控制點等資料，準備控制點布設所需要的工具和材料。根據已準備資料進行外業實地踏勘，包括實地踏勘控制點的保存是否完好、通視情況及對已知點用全站儀進行檢核，查看精度是否能達到工作要求。根據實地踏勘地下管線的基本情況和收集到的其他資料，對測區進行控制點的加密工作。

1.2 控制點加密的方法

在城市地下管線測量中，由于城市建筑和綠化及基礎設施比較密集、地下管線的走向多變且復雜，所以在多數項目中城市等級控制點的密度不能滿足地下管線的測量要求，在這種情況下，我們就要在已知等級控制點的基礎上，對測區進行控制點的加密。通常所采用的方法有GPS測量、全站儀導線測量。根據測區情況的不同所采用的加密方法也不同，GPS測量適合在已知等級點距測區較遠無法進行導線測量的地方，而導線測量適合在附近有很多高樓、植被覆蓋密集、GPS信號接收不良的地方。

1.2.1 用GPS加水準測量加密控制點

在等級以上控制網基礎上，可使用GPS-RTK測量方法加密形成圖根控制網，也可以直接使用RTK進行管線點的數據采集。在采用GPS加密控制網時，可采用靜態或者動態測量的方法進行。靜態測量的作業方法和數據處理按現行的規范要求執行。為提高控制點高程的精度，不應采用GPS高程，宜采用水準高程。

1.2.2 采用導線測量加密控制點

通常采用的導線測量方法有：附合導線、閉合導線、支導線和無定向導線法。而選擇導線測量的方法是視測區等級控制點的情況而定的，對一些支路、斷頭路的地方采用支導線法，在各控制點不成對（單點）的情況下，可以采用無定向導線法。

2 城市地下管線點測量

地下管線點測量是在管線點探查野外作業完成后，以探查工序提供的地下管線調繪草圖為依據，配合管線探查作業人員實地指定，進行管線點測量。在進行管線點三維坐標測量時，用全站儀測量管線點，房角、樹木或電線桿等障礙物時常會遮擋觀測目標。采用支站的方法采集數據，非常耗時費力，而且管線點精度也無法保證。目前全站儀大多具備了偏心測量的功能。對于障礙物遮擋的管線點采用偏心測量方法來采集數據，是提高工作效率和精度的有效技術手段。

（1）角度偏心就是在保證距離相等的情況下，把角度轉到待測點的位置上，立尺點和待測點應在以測站為圓心的同一圓弧上，立尺點到測站的間距是相等的。我們測出測站到立尺點的距離，然后把角度轉向待測量點上，把距離和角度存貯到儀器內。

（2）距離偏心觀測是通過測量立尺點與待定點的間距，輸入儀器通過全站儀內置的程序解算出待測點的坐標信息。在距離偏心觀測時，立尺點是至關重要的，在日常測量中立尺點A的位置和待測點B、測站C和定向點D有三種關系。垂距是立尺點到待測點間的距離AB，垂距可以通過鋼卷尺實地量取，然后報給儀器操作員輸入儀器內。表1是在本單位某管線探測項目中管線點偏心觀測時所做的技術統計（視距150 m以內），所測管線點的精度完全可以滿足CJJ 61—2017城市地下管線探測技術規程要求。

表1 管線點偏心觀測技術統計

3 城市地下管線點探查與測量精度分析

3.1 隱蔽地下管線點探查精度分析

隱蔽地下管線點探查一般采用物探方法，在工作中管線埋設的地質環境一般比較復雜，如地表填埋材料不同導致的導電性不一致，相鄰平行金屬管線對電磁場感應產生互感及疊加信號異常、交叉管線的信號相互干擾，道路兩旁的護欄、高壓、通信線路等磁場干擾，致使探查的管線精度降低或異常。受地表環境及復雜管線的影響，很難用一種較好的方法來評定地下管線探查的誤差大小，一般的做法是用誤差限差來衡量探查精度。依照以往探查的地下管線點開挖驗證的經驗和數據說明，埋深最大誤差一般在1/10 h上下。誤差主要包括儀器誤差、埋深及探測環境因素導致的誤差等。

3.2 管線點測量精度分析

管線點測量使用的儀器可采用全站儀和GPS-RTK組合使用，在建筑物稠密且高樓林立，衛星信號受干擾嚴重的區域宜使用全站儀測量管線點外頂或內底高和平面位置，全站儀測量時測距應控制在150 m以內，管線點測量沿城市公路進行，坡度一般比較平緩，測線的天頂距一般不超過5°。儀器和測桿高量取誤差控制在±2 mm之內，儀器對中和測桿對中誤差也會對管線點測量精度導致誤差超限。在空曠地區，建筑物不太稠密的住宅區和大馬路上且衛星信號接收良好的區域，可采用 GPS-RTK 測量各管線點的三維坐標。

3.3 管線點探查與測量誤差綜合分析

地下管線點定位誤差包括管線點探查和測量中誤差。隱蔽管線點平面位置探查誤差限差隨管線埋深不同而不一致，以埋深2 m為例，平面位置定位允許誤差±20 cm，則探查中誤差±10 cm，所以地下管線點探測最終定位中誤差M點為。

管線點探測的高程誤差包括探查和測量高程中誤差，探查埋深誤差限差隨埋深不同而不一致，以埋深等于2 m為例，允許誤差=±30 cm，則M埋為±15 cm，Mh為±3 cm，地下管線點探查測量最終高程中誤差為。

綜上所述，管線點探查的誤差是管線探測誤差的主要原因，而測量誤差是次要原因。要提高管線點探測精度最重要的是提高探查的精度。沒有開挖驗證的探查管線點，應注意到管線探查的精度只是一種統計檢驗精度。權屬或施工單位利用管線點探查成果，在開挖施工過程中應特別注意，盡量在遠離管線的位置施工開挖，同時還必須了解管線的種類、走向、管徑、材質、埋設深度、權屬單位等管線屬性，確保施工安全。

4 城市地下管線測量工作的方法建議

城市地下管線是城市基礎設施的重要設施之一，是城市規劃建設，施工和管理的重要參考資料。尤其較大城市的地下管線特別的復雜和密集，所以對城市地下管線的精度要求就特別高，工作中嚴把質量關，提供高精度地下管線探測成果資料，為城市規劃建設，施工和管理單位提供一個精確無誤的參考資料。

4.1 管線點探查提高精度的方法建議

（1）由于地下管線探測儀自身存在的誤差等因素，作業前須進行探測方法與一致性比對實驗，以確定所采用的儀器和技術方法的有效性，確定儀器的改正數等。

（2）隱蔽地下管線點探查的精度受管道埋深、地理環境和地表材料情況不同影響很大，儀器探查埋深較大的管線能接收到的信號很弱，應及時改變或調整探查方式，如改變發射機的擺放姿勢、位置等。還需要進行相對數量的管線點開挖驗證，或在能確定管線埋深的位置進行探查驗證，以確定埋深和平面位置的改正參數等提高探查精度。

（3）由于埋設管線的材料和導電性不同，會影響地下管線的探查精度，金屬管道和電纜使用一般的管線探測儀即可。探查非金屬地管線的位置和埋深是地下管線探測的難點，在探查復雜非金屬管線時應多采用探地雷達等其他技術手段相互驗證。

（4）并行或重疊地下管線的探查方法，埋設的地下管線因場地等原因導致錯綜復雜、排列密集、種類繁多的特征，探查此類管線的信號干擾因素主要是相鄰管線的影響，在工作中只能簡單判斷出大致有幾條管線，但不能確定其準確位置和埋深，采用不同的探查方法可以確定平行或重疊管線的位置和埋深。

4.2 管線點測量提高精度的方法建議

（1）對于被房角、樹木或電線桿等障礙物遮擋的管線點位，應采取準確有效的測量方法來保證測量精度，如采用偏心測量等。偏心測量時偏心距應控制在0.5 m以內，最大不超過1 m，偏心觀測的誤差和觀測距離沒有直接關系。無論是角度偏心觀測還是距離偏心觀測，都要滿足立尺點和待測點間的高差限值。

（2）盡量選擇穩定且精度較高的測量儀器，測量前一定要對儀器進行檢查和校驗。

（3）加密布設控制點時最好能覆蓋測區所有有管線的地方，管線點測量前對控制點進行必要的復核檢查。

（4）用全站儀支導線法布設圖根點時，盡量減少測站數和導線總長度。

（5）GPS加密控制點時，高程最好采用水準高程，如使用GPS擬合高程時，GPS接收機顯示的高程中誤差不超過3 cm。

5 結語

在地下管線探查測量過程中，管線點精度會受諸多因素的影響，管線探測最重要精度指標是定位準確性，避免諸多原因引起的粗差，采用適合當地環境的探測方法和儀器設備，參考以往經驗與實際情況，結合多種方法準確定位地下管線才能取得較好的探測精度。