地下金屬管線探測與數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)踐研究

劉振華

（南京市江寧區(qū)左宜測繪有限公司，江蘇 南京 210000）

地下金屬管線是城市地下管網(wǎng)重要組成部分，涉及管線種類較多，常見的地下金屬管線有供電、給水、天然氣、熱力、路燈、交通信號以及通信管線等，地下金屬管線在城市工業(yè)化進(jìn)程和城市化發(fā)展中扮演著重要的角色。由于地下環(huán)境比較潮濕、無法接觸到陽光，隱蔽性較強(qiáng)，并且地下金屬管線與土壤相接觸，隨著時(shí)間的增長地下金屬管線會(huì)發(fā)生腐蝕、損壞，因此地下金屬管線的精確探測和數(shù)據(jù)庫建設(shè)對于管線防腐檢測管理具有重要意義。在對地下金屬管線檢測中必須要先對地下金屬管線進(jìn)行探測并建立相關(guān)管理數(shù)據(jù)庫，由于地下金屬管線內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且管線種類比較多，又在地下環(huán)境中，這給地下金屬管線探測工作帶來了一些困難。以目前探測技術(shù)水平而言，地下金屬管線探測具有一定的難度，很難保證探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。并且在完成地下金屬管線探測后還需要對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，建立符合需求的智慧管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。

由于數(shù)據(jù)量復(fù)雜，還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，地下金屬管線數(shù)據(jù)庫的建設(shè)實(shí)踐也具有較高的難度，為此提出地下金屬管線探測與數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)踐研究，為地下金屬管線探測以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供理論及實(shí)踐依據(jù)。

1 地下金屬管線測量

1.1 地下金屬管線資料收集及測量現(xiàn)場清理

在對地下金屬管線探測之前，首先需要收集地下金屬管線的原始資料，其中包括地下金屬管線種類、分布、埋深、權(quán)屬單位信息、及周圍土壤地質(zhì)等性質(zhì)條件。在探測前盡可能多的了解地下金屬管線的相關(guān)情況，避免錯(cuò)測、漏測，有利于地下金屬管線探測工作的開展[1]。除了要收集到地下金屬管線的資料和周邊地質(zhì)情況，還需要收集現(xiàn)狀地形圖及沿線首級控制點(diǎn)，方便后續(xù)圖根控制測量及管線點(diǎn)測量。在收集完地下金屬管線資料以后，需要對測量現(xiàn)場進(jìn)行清理，將測量范圍內(nèi)的固體垃圾及障礙物進(jìn)行清理，為地下金屬管線測量提供一個(gè)較好的探測環(huán)境，保證地下金屬管線探測工作能夠順利進(jìn)行。

1.2 地下金屬管線控制網(wǎng)布設(shè)

地下管線控制測量是指為進(jìn)行地下管線點(diǎn)連測及相關(guān)地形測量實(shí)施的圖根控制測量，包括平面控制測量及高程控制測量。圖根平面控制測量可以采用測距圖根導(dǎo)線或基于CORS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 方法進(jìn)行施測；高程控制測量可采用三角高程測量法或者基于CORS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 方法。地下金屬管線控制網(wǎng)布設(shè)包括平面控制網(wǎng)布設(shè)和高程控制網(wǎng)布設(shè)。平面控制網(wǎng)以待測區(qū)域內(nèi)15 個(gè)一級GPS 點(diǎn)作為收寄控制點(diǎn)，在該15 個(gè)GPS 點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行二級或者三級導(dǎo)線布設(shè)進(jìn)行水平控制網(wǎng)加密，然后再結(jié)合地下金屬管線測量需求，以不同等級導(dǎo)線點(diǎn)為起算一級布設(shè)圖跟點(diǎn)；高程控制網(wǎng)是以待測區(qū)域內(nèi)10 個(gè)二等GPS 點(diǎn)為基礎(chǔ)，其高程為四等水準(zhǔn)，由于地下金屬管線測量范圍比較廣泛，地下金屬管線分布比較復(fù)雜，所以也需要對二等GPS 點(diǎn)進(jìn)行加密布設(shè)圖跟點(diǎn)，保證后續(xù)地下金屬管線測量可以很好的控制地形金屬管線高程和水平位置。

1.3 測量地下金屬管線

在以上準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，利用測量儀器對地下金屬管線進(jìn)行測量。使用雷迪RD8100 探測儀采用電磁感應(yīng)法探測金屬地下管線。電磁感應(yīng)法是利用天然電磁場或人工電磁場源對管線進(jìn)行激發(fā)，在地下管線中產(chǎn)生電流，管線周圍形成電磁場，然后采用儀器探測其分布特征，確定管線的地下空間位置。

電磁物探方法主要包括被動(dòng)源法和主動(dòng)源法，被動(dòng)源法包括工頻法、甚低頻法等；主動(dòng)源法包括感應(yīng)法、直接法、夾鉗法等。

根據(jù)地下金屬管線測量需求，此次選用雷迪RD8100管線探測儀作為測量儀器，選用的型號為33khz，為了保證測量工作順利開展，采集到的測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，需要對雷迪RD8100 管線探測儀進(jìn)行檢驗(yàn)，對測量儀器各項(xiàng)功能進(jìn)行測試，檢驗(yàn)信號接收機(jī)和發(fā)射機(jī)正常使用，同時(shí)還需要對其進(jìn)行最小收發(fā)距試驗(yàn)[2]。檢驗(yàn)完測量儀器后，將雷迪RD8100 管線探測儀放置在之前布設(shè)的控制網(wǎng)點(diǎn)處，將其測量長度設(shè)定為300m，測量頻率設(shè)定為25khz、接收機(jī)增益設(shè)定為50，信號發(fā)射功率設(shè)定為50%，信號接收功率設(shè)定為50%。

測量方法采用感應(yīng)法，利用雷迪RD8100 管線探測儀向地下金屬管線發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波接觸到地下金屬管線后將其反射給信號接收裝置，形成一個(gè)反射波，從而也形成了一個(gè)諧變電磁場，通過產(chǎn)生感應(yīng)電流與形成的電磁場對地下金屬管線進(jìn)行搜索，并對其定位，從而獲取到地下金屬管線的具體位置。

如果測定范圍內(nèi)存在地下金屬管線，雷迪RD8100 管線探測儀的感應(yīng)裝置會(huì)發(fā)出提示音，并且在顯示屏幕上顯示出地下金屬管線的三維地理坐標(biāo)，管線長度、寬度等數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，編碼需要與管線點(diǎn)點(diǎn)號一一對應(yīng)，方便以后地下金屬管線測量數(shù)據(jù)整理，以此完成地下金屬管線測量。

2 地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)踐

由于地下金屬管線測量數(shù)據(jù)信息具有空間位置、屬性信息、拓?fù)潢P(guān)系等特點(diǎn)，管理地下金屬管線測量信息與其他信息不一樣，并且對數(shù)據(jù)的建庫具有較高的要求，不僅建設(shè)的數(shù)據(jù)庫需要有效存儲測量數(shù)據(jù)，同時(shí)需要保存屬性信息、滿足碰撞要求。構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫在對地下金屬管線測量數(shù)據(jù)存儲不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致信息丟失，必須保證地下金屬管線測量數(shù)據(jù)存儲安全，因此根據(jù)地下金屬管線測量特性的建設(shè)需求，建立地理空間數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對地下金屬管線測量數(shù)據(jù)信息的有效存儲。

建設(shè)地下金屬管線地理空間數(shù)據(jù)庫能夠有效的儲存測量采集的數(shù)據(jù)信息，并且能夠?qū)?shù)據(jù)儲存并使用展示，降低地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫的使用成本，提高數(shù)據(jù)信息管理效率，也能提高數(shù)據(jù)信息的安全性和操作性，不會(huì)因?yàn)椴僮鞴收蠈?dǎo)致空間和屬性信息的流失。

根據(jù)地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫建設(shè)需求，下表為地下金屬管線數(shù)據(jù)要素分層結(jié)構(gòu)表。

表1 數(shù)據(jù)要素分層結(jié)構(gòu)表

根據(jù)地下金屬管線測量數(shù)據(jù)內(nèi)容管理要求，由管點(diǎn)線測量庫完成管線圖編排，由地形數(shù)據(jù)生成管線圖背景，再由多個(gè)管線圖進(jìn)一步組合形成綜合管線圖[3]，還需要對地下金屬管線空間類數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，因此在數(shù)據(jù)庫建設(shè)中設(shè)計(jì)了管線圖層單元，以表格的形式存儲不同類型的空間與屬性數(shù)據(jù)，具體如下表所示。

表2 部分地下金屬管線數(shù)據(jù)表命名規(guī)則

以上通過對地下金屬管線字?jǐn)?shù)據(jù)屬性存儲單元和圖形數(shù)據(jù)存儲單元的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)踐。

3 結(jié)束語

本文對地下金屬管線測量以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)踐進(jìn)行了研究，有利于緩解地下金屬管線測量以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急，對改善地下金屬管線測量與數(shù)據(jù)庫建設(shè)中重復(fù)測量及無序建設(shè)的局面，減少地下金屬管線測量與數(shù)據(jù)管理成本具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和能力有限，以及此次研究時(shí)間有限，雖然取得了一定的研究成果，但是提出的地下金屬管線測量方法以及構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫可能存在一些不足之處，今后仍需加大該方面研究力度，對地下金屬管線測量以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)進(jìn)行不斷創(chuàng)新與優(yōu)化。