特大城市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護方法探索

楊楓，汪楓，王水強，胡繞，孫斌

(1.上海勘察設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海 200093； 2.上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通發(fā)展研究院，上海 200032)

1 背 景

2014年，國務(wù)院辦公廳下發(fā)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》。同年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部、新聞出版廣電總局、國家安全局、國家能源局聯(lián)合下發(fā)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于開展城市地下管線普查工作的通知》，為貫徹相關(guān)文件精神，結(jié)合本地實際情況，全國各地陸續(xù)開展城市地下管線普查工作。

管線普查工作獲取了大量的地下管線數(shù)據(jù)，隨著城市的不斷發(fā)展、更新，地下管線數(shù)據(jù)發(fā)生日新月異的變化。尤其對于特大城市的地下管線，其年更新量可能達到上千公里。如何通過數(shù)據(jù)維護的方式，保證管線數(shù)據(jù)的準確性、有效性、現(xiàn)勢性，使其能在相當長時間段內(nèi)，仍可以作為城市地下空間規(guī)劃、建設(shè)的依據(jù)，是普查工作結(jié)束后應(yīng)當正視的問題。

本文以上海市外環(huán)內(nèi)中心城區(qū)為例，闡述了2016年～2018年上海市在中心城區(qū)進行的地下管線數(shù)據(jù)維護的方法探索。

2 概 況

上海市于20世紀90年代初即開始地下管線信息系統(tǒng)試點工作，自90年代末開始，部分行政區(qū)先后組織了地下綜合管線普查，建立了地下綜合管線信息系統(tǒng)。

2015年，上海市集中對外環(huán)內(nèi)楊浦、虹口、靜安等行政區(qū)域進行地下管線普查工作。截至2016年4月，上海市中心城區(qū)地下管線保有量為2.6萬多公里。

2015年，上海市政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強本市地下管線建設(shè)管理的實施意見》，明確提出“完善地下管線及管理相關(guān)的各類數(shù)據(jù)資源，并以此為基礎(chǔ)，建立數(shù)據(jù)動態(tài)維護工作機制……實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息唯一性、準確性，”。

為了保證中心城區(qū)現(xiàn)有管線數(shù)據(jù)的準確性、有效性、現(xiàn)勢性，2016年5月，上海市開展中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護工作，經(jīng)過2016年～2018年三年時間的工作，共完成管線數(shù)據(jù)維護工作量約 3 000 km。

3 技術(shù)難題

上海市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護是國內(nèi)首個特大城市中心城區(qū)的地下管線數(shù)據(jù)維護，由于無先期經(jīng)驗可以借鑒，在工作開展過程中遭遇諸多技術(shù)難題。

(1)管線施工數(shù)量巨大、地點分散、工況各異，覆土前及時跟測難度大

上海市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護范圍涵蓋外環(huán)內(nèi)楊浦、虹口、靜安、黃浦、徐匯、長寧、普陀、寶山(外環(huán)內(nèi)區(qū)域)、閔行(外環(huán)內(nèi)區(qū)域)以及浦東(內(nèi)環(huán)內(nèi)區(qū)域)，實施范圍面積約 570 km2。

經(jīng)統(tǒng)計，上海市每年的管線新增及變動數(shù)量約為管線保有量的4%，以目前上海中心城區(qū)2.6萬公里地下管線保有量計算，每年新增、變動的地下管線數(shù)量約1 000 km。

如此大量的管線更新分布在中心城區(qū)的各個角落，涉及道路新建、道路翻修、新建排管、監(jiān)控立桿、架空線入地等各類工程。如何保證在管線敷土前進行見管實測，盡可能提高管線數(shù)據(jù)的準確性，是地下管線數(shù)據(jù)維護工作的難點之一。

(2)后審批管線工程的及時跟測難度大，現(xiàn)場精確探測難度高

上海市對于掘路施工建立了完善的審批機制，但仍存在部分應(yīng)急搶險工程，由于情況特殊，無法事先獲取掘路許可。對于此類未獲取掘路審批的管線工程，如管線搶修工程等。由于不能通過正規(guī)渠道提前獲取相關(guān)施工信息，無法事先得知施工地點、施工時間等具體信息，無法及時跟測，只能通過現(xiàn)場巡視發(fā)現(xiàn)或事后接到業(yè)主通知后采用儀器進行探測。由于應(yīng)急搶修管線基本處于已覆土狀態(tài)，可能涉及燃氣、給水等各種管類、材質(zhì)各異、且使用儀器進行探測易受周邊其他管線干擾影響，精確探測的難度較高。

(3)新敷設(shè)的非開挖管線因埋深大，無法見管實測，跟蹤維護及精確探測難度大

隨著城市地下空間資源的日益匱乏，在老城區(qū)進行管線新排越來越多地采用非開挖方法實施。在上海中心城區(qū)，信息等管線已基本采用非開挖方式進行鋪設(shè)，新鋪設(shè)的非開挖管線由于采用定向鉆工藝施工，埋深大，管線平面及深度變化范圍大，施工后無法進行見管實測，跟蹤測量無法實現(xiàn)，且常規(guī)管線探測儀器也無法對其進行有效探測，跟蹤維護及精確探測難度大。

(4)管線維護數(shù)據(jù)納入全市統(tǒng)一適用的信息基礎(chǔ)平臺難度大

與大面積管線普查數(shù)據(jù)不同，地下管線維護數(shù)據(jù)體量較小，不能采用普查數(shù)據(jù)批量入庫的方式，只能作為已有管線數(shù)據(jù)的補充。如何在大體量地下管線數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)更新管線數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、接邊與數(shù)據(jù)庫更新，也是本次維護工作的難點。

(5)特大范圍、長周期管線數(shù)據(jù)維護工作實施與組織協(xié)調(diào)難度巨大

上海市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護覆蓋整個外環(huán)內(nèi)10個行政區(qū)，區(qū)域特別廣，維護周期長，需跟測維護掘路施工數(shù)量巨大，涉及相關(guān)單位眾多，如何確保管線維護工作有序、高效、全覆蓋推進，項目組織、溝通協(xié)調(diào)與實施難度巨大。

4 創(chuàng)新工作方法

(1)采用自主研發(fā)的管線工程現(xiàn)場巡視移動系統(tǒng)，快速發(fā)現(xiàn)并及時上報和跟測

針對大范圍、長周期、數(shù)量巨大、地點分散的掘路工程的管線及時跟測難題，分片區(qū)對維護范圍進行專人巡視，并采用自主研發(fā)的管線工程現(xiàn)場巡視移動系統(tǒng)(圖1、圖2)。巡視系統(tǒng)可以實現(xiàn)施工信息的及時上報與分享，極大提升了巡視工作效率和管線跟測率。

圖1 現(xiàn)場巡視軟件 圖2 已發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場標示

(2)采用多種綜合探測技術(shù)解決管線精確探測難題，提高管線維護成果數(shù)據(jù)準確度和精度

針對未能及時跟測、已覆土的種類繁多、材質(zhì)各異的管線，采用多種綜合探測技術(shù)進行探測，并通過現(xiàn)場方法試驗選定最優(yōu)采集參數(shù)，確保探測成果準確，如：采用電磁感應(yīng)法對金屬管線和電纜等帶金屬骨架的管線進行探測；采用探地雷達法對非金屬管線進行探測，同時可對復(fù)雜、疑難區(qū)域的金屬管線進行復(fù)核探測；對于周圍近距離其他管線的干擾，采用降低激發(fā)裝置頻率或?qū)δ繕斯芫€進行低頻直接連接法激發(fā)等方式，來區(qū)分目標管線和其他管線。

(3)采用探測新技術(shù)解決新鋪設(shè)非開挖管線的維護難題

針對新鋪設(shè)的非開挖管線維護，項目采用了多項國際最新的探測新方法、新技術(shù)解決該類難題：如將國際領(lǐng)先的導(dǎo)向定位儀、三維管道陀螺定位系統(tǒng)儀應(yīng)用于深埋電力、通信類非開挖管線的精確探測；將上海勘察設(shè)計研究院(集團)有限公司首創(chuàng)的井中磁梯度法應(yīng)用于給水、燃氣等深埋非開挖金屬管線的精確探測(圖3)，均取得了良好的探測效果，大大提高了管線維護數(shù)據(jù)的準確度和精度。

圖3 寶山區(qū)XX路新建電力管線探測成果

(4)采用自主開發(fā)的“地下管網(wǎng)綜合信息管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)編輯模塊，解決小體量、零散管線維護數(shù)據(jù)入庫、接邊的難題

相較于已有地下管線數(shù)據(jù)，更新維護數(shù)據(jù)分布分散且數(shù)據(jù)量較小，更新數(shù)據(jù)的入庫不可能采取整庫更新的方式進行。通過采用自主開發(fā)的“地下管網(wǎng)綜合信息管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)編輯模塊(如圖4、圖5所示)，通過在原有普查數(shù)據(jù)庫和更新數(shù)據(jù)庫中設(shè)置不可變更的共同明顯點的方式，實現(xiàn)多批次、小體量零散管線數(shù)據(jù)的邏輯查錯、數(shù)據(jù)整合、接邊數(shù)據(jù)編號統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫生成與更新、數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入導(dǎo)出等功能，確保管線維護數(shù)據(jù)按照全市統(tǒng)一適用的信息基礎(chǔ)平臺要求的數(shù)據(jù)格式及時入庫。

圖4 維護數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

圖5 中心城區(qū)維護數(shù)據(jù)(紅色線條)

(5)根據(jù)掘路執(zhí)照開展管線維護的創(chuàng)新工作模式，解決管線維護工作中的溝通協(xié)調(diào)和高效全覆蓋推進難題，大幅提升管線維護效率和跟蹤測量比例

為了確保管線維護工作有序、高效、全覆蓋推進，解決項目實施過程中60余家相關(guān)單位的溝通協(xié)調(diào)難題，項目利用上海市外環(huán)內(nèi)完善的掘路許可制度，創(chuàng)新性地提出以掘路執(zhí)照為抓手，通過與各區(qū)市政署提前溝通，建立了通暢了掘路執(zhí)照獲取渠道，及時掌握中心城區(qū)管線工程施工時間、地點等信息。借助現(xiàn)場巡視系統(tǒng)，確保在管線工程覆土前及時進行現(xiàn)場跟測，大大提高管線跟蹤測量率，確保了管線數(shù)據(jù)精度。

5 工作成效

通過三年的數(shù)據(jù)維護工作，地下管線跟測率逐年提升。2016年，上海市中心城區(qū)共審批管線相關(guān)掘路執(zhí)照 1 196個，其中886個執(zhí)照實現(xiàn)了現(xiàn)場跟蹤測量，跟測率74.08%，維護管線長度800余公里；2017年，中心城區(qū)管線相關(guān)掘路執(zhí)照 1 260個，現(xiàn)場跟測 1 202個，跟測率提升至95.40%，維護管線長度 1 000余公里；2018年，中心城區(qū)管線相關(guān)掘路執(zhí)照 1 569個，實時跟測 1 535個，跟測率高達97.83%，維護管線長度 1 000余公里，上海中心城區(qū)掘路執(zhí)照跟測統(tǒng)計如表1所示。

上海中心城區(qū)掘路執(zhí)照跟測統(tǒng)計 表1

跟測率的提升，不僅提升了地下管線數(shù)據(jù)精度，同時大大提升了地下管線數(shù)據(jù)的時效性。

6 結(jié) 論

上海市地下管線數(shù)據(jù)維護是國內(nèi)首個特大城市中心城區(qū)的地下管線數(shù)據(jù)維護項目，三年時間共完成范圍內(nèi) 2 800余公里新增、變動管線的跟蹤測量和數(shù)據(jù)入庫工作。在整個數(shù)據(jù)維護工作過程中，通過工作前期各方組織協(xié)調(diào)、工作中采用各種方法進行管線跟測與探測、工作后期的數(shù)據(jù)接邊與入庫，保證了項目的順利實施并取得了較好成果。

項目依托上海市中心城區(qū)完善健全的掘路審批制度、輔以現(xiàn)場巡視等手段，極大地提高了管線的跟測率，保證了地下管線維護數(shù)據(jù)的精度。

通過三年時間的探索，上海市已形成一套較為成熟的地下管線數(shù)據(jù)維護工作方法，通過實踐取得了較好的工作成效。