城市地下管線普查方案設計與實施
——以富山工業園為例

陳國強，安永強，陸可

(1.廣東繪宇智能勘測科技有限公司，廣東 廣州 510665； 2.武漢市勘察設計有限公司，湖北 武漢 430022； 3.中國礦業大學 環境與測繪學院，江蘇 徐州 221100)

1 引 言

開展城市地下管線普查工作，是城市規劃建設和管理的基礎，是應對自然災害與突發性事件的保障，也是推動城市經濟社會發展的必要前提。當前，隨著城市建設發展速度不斷加快以及城市化進程的推進，城市的綜合服務功能也日趨明顯。而各種地下管線就像是城市這個綜合體的“血管”[1]遍布于城市內部，要想保障城市的正常運行，就要通過對城市管線的詳細勘查，才能掌握地下管線現實情況，防患于未然。

2 地下管線普查技術路線設計

在開展城市地下管線普查項目之前，要先進性總體技術路線設計，其中主要有以下幾個方面：

(1)項目組織管理；

(2)技術流程與技術標準制定：包括技術流程設計、工作方案制定、探測標準制定、成果標準制定等；

(3)外業實測：制定好相關方案和標準后，工作人員進行實地踏勘，根據業主需求開展管線探測、控制測量、外業普查等工作；

(4)數據處理及成圖：根據外業采集數據進行內業處理，并根據相關標準生產成圖；

(5)成果整合與資料提交：在數據檢查無誤后，將紙質資料整理成冊，電子資料整理入庫。撰寫技術總結并提交。

圖1 城市地下管線普查總體技術路線圖

3 地下管線普查技術流程設計

隨著科技的進步與發展，城市地下管線普查涉及越來越多的學科與領域，特別是測繪、地球物探、地理信息系統等技術的融合，科學合理的技術流程設計是地下管線普查項目實施的前提與關鍵。地下管線普查項目技術流程包括資料分析、標準制定、技術方案設計、外業探測、數據處理與成果提交等流程。

3.1 測區資料分析

地下管線普查工作開展前，需要收集測區內已有資料，其中包括地形資料、各類管線的專業管線圖資料等，幫助工作人員快速確定管線點位置以及判斷管線走向。然后進行現場踏勘，了解測區內的實際情況，評價收集資料的可信度，了解測區地形、地貌、交通，以及地球物理條件等，為后續工作提供參考與準備。

3.2 技術標準制定

建立統一的技術標準是保障地下管線普查質量以及實現城市內管線信息資源共享的關鍵，其中包括普查內容及其取舍標準、普查成果標準等。

3.3 技術方案設計

根據業主提出的成果要求，由項目經理組織實施，在現場踏勘、儀器一致性校驗和進行方法試驗的基礎上，依照規程、規范編寫技術設計書，當測區技術設計書經甲方審批合格后方可進行探測作業。

3.4 外業探測

外業工作人員在了解技術標準后，結合技術方案進入現場進行實地探測。包括明顯管線點調查、隱蔽管線探測、控制測量、帶狀地形圖測量等工作，重點摸清管線的位置關系、屬性和規模大小等信息。

3.5 數據處理與成果入庫

采用專業的成圖軟件，將各種外業采集的數據格式按要求錄入整理。首先利用計算機錄入管線數據，在此基礎上，結合數據庫，應用管線成圖軟件做出管線圖草圖。然后再返回探測作業組，核查管線分布及其相互關系，發現問題后應及時到現場確認后再加以修正，再對管線數據庫同步更新[2]。

4 地下管線普查組織管理與質量保證

4.1 組織管理

為高效、安全、環保的完成委托方要求，確保地下管線普查工作的順利完成，項目人員要按照責任進行劃分，分設項目經理、技術負責各一人，下設物探、測量、內業等組。

4.2 質量保證措施

質量保證最直接的有效的方法是隨時分析并預防可能發生的質量問題，以預防為主、防檢結合，發現重大問題及時處理，做到將質量管理工作貫徹到工程施工的全過程中[3]。

其中外業生產作業組，必須依據質量管理的相關標準和細則，做好自檢工作。測量過程中，進行相鄰測站之間的自檢并記錄相應數據，檢測合格后方可遷站。要求技術負責人做到事前指導、中間檢查、成果校審，保證每項工作的質量，抓好每一道工序，保證產品合格后再轉入下一工序。對各種成圖、成果、數據要做到100%的室內檢查和20%以上的外業檢查。

4.3 質量評價

(1)物探部分

野外物探結束后，各小組應按照均勻、合理、隨機的原則同時針對疑難路段的隱蔽點將所測圖幅內的各種管線進行重復探測、查錯查漏，對明顯點重復量測。檢測內容包括：①工作量檢查。包括基礎資料檢查、綜合管線圖實地對照檢查以及管線點重復探查檢查等。②精度統計檢查。包括管線明顯點檢查、隱蔽點重復探測檢查、隱蔽點開挖檢查等。

(2)測量部分

測量部分檢查也要分為小組自檢互檢、項目級檢查、公司級檢查三部分。

作業組的自檢是隨著外業測量工作的開展同時進行的，在一個測站的測量工作結束后，搬至下一站時，首先對上一站所測的有代表性的點進行100%的檢查的隨機重復觀測。

項目級檢查由測量技術負責人及項目負責人帶隊會同本工程質檢小組成員對作業組的工作進行檢查，檢查方式是對圖根控制的布設、點位情況、邊長情況等進行實地核對，對原始記錄、計算進行檢查；對圖面檢查注記是否合理、圖形符號是否按《規程》及《圖式圖例》進行表示等。

公司級檢查由公司質檢部及項目負責人對作業質量進行檢查，對圖根控制網的布線情況、點位情況及原始記錄等進行檢查；其次進行圖面檢查，是否按《技術規程》及《圖式》等進行注記，是否正確、合理；野外巡視主要查是否有漏、錯；最后進行外業設站檢查[4]。

(3)內業檢查

內業對數據進行邏輯查錯及屬性查錯。針對地下管線探查記錄表、管線成果表、管線成果圖、探測草圖等相互對照檢查。檢查方式包括軟件自動檢查和人工檢查，其中軟件自動檢查主要包括管線點構件檢查、連接關系檢查、點線庫一致性檢查、線庫數據合理性檢查、排水流向檢查等。

在檢查中發現的各類問題按圖幅進行記錄，并到現場進行了復核，改正。利用計算機對每個數據項的填寫，包括數據的類型、大小、標示符等都進行檢查。通過邏輯查錯，保證入庫數據的準確可靠[5]。

5 項目實例

5.1 測區范圍概況

本文以珠海市富山工業園內的各類地下管線普查項目為例。富山工業園區位于廣東省珠海市，規劃總面積約 152 km2，地處粵港澳大灣區，是珠海當地產業發展的重要支柱。產業園區內聚集了國內外眾多知名的高新技術企業。成立十幾年來，富山工業園區的發展已經相對完備，幸福村居建設也取得顯著成效，近年來當地政府致力于將富山工業園打造為產城融合的生態新城。園區氣候屬亞熱帶季風氣候，全年有兩個明顯的雨季：4月～6月為前汛期雨季，7月～9月為后汛期雨季，降水量充沛，地下管線容易受淤泥與積水的影響，因此及時開展地下管線的普查工作顯得尤為重要。

5.2 目標任務

本次地下管線普查項目的目標任務包括：

(1)地下管線探測和帶狀地形圖修測。探查各類管線具體位置、鋪設狀況等信息，在此基礎上進行管線測量，并繪制沿管線分布的完整建筑物、構筑物的地形圖。

(2)地下管線圖編繪與成果表編制。管線圖分為專業地下管線圖與綜合地下管線圖，成果表以城市基本地形圖圖幅為單位，分專業整理成冊。

(3)成果檢查驗收與歸檔。

(4)管線普查數據整理入庫。

5.3 普查內容與取舍標準

本次地下管線普查集中在工業園約 152 km2范圍內的地下管線，具體普査對象為 3 m以上(含 3 m)的公路、市政道路、主要街巷及重點區域(部位)的各種管線(溝)，包括給水、排水、燃氣、供電、路燈、通信、廣播電視、工業(不包括油氣管線)等地下管線及其附屬設施各類綜合管廊。國家機關、單位、學校、廠區、村鎮，以及封閉的生產生活小區內的管道(溝)除外。但為了保證主干線的連續性，由市政主干線所穿過的上述人口普查區域的，并不需要納入人口普查區域內。經初步預測，地下管線全長約一千公里，各類管線普查取舍標準以及涉及的地下管線所探測的管線類型與取舍標準，按表1執行[6]。

表1 地下管線探測的取舍標準

5.4 前期技術準備

(1)施工前技術交底。在正式開工前，向所有工作組成員召開會議進行技術交底，明確安排各組工作人員的工作任務與職責，認真學習掌握好相關的技術規范、章程后方可進入施工階段。

(2)探測儀器校驗以及方法實驗。組織參與此次普查項目的相關物探技術人員，在技術指導監督下對測區內的給水、電力、通信三類管線，分別使用投入的8臺RD8000管線探測儀進行方法試驗。結果表明該類儀器可以滿足在本測區開展地下管線探查工作的需要。

(3)編寫技術設計書。在完成現場踏勘與儀器一致性校驗，且方法試驗通過精度驗證的基礎上，依照規程、規范編寫技術設計書，當技術設計書經甲方審批合格后再進行探測作業[7]。

5.5 實地探測

(1)管線點調查與探測

①明顯管線點調查

本項目將對探查區域內各管類中所有的明顯管線點，均展開探查。探查工作按照從已知到未知、由簡單到復雜的原則展開。調查先從排水管道開始進行，然后再對供電、通信類的管線進行探測，最后再對給水管和燃氣管線進行探測。明顯管線點調查內容主要是管線點的埋深與管線的斷面規格(管徑)，對明顯管線點的探測方式主要是開井后下井量測，量測工具為經檢驗合格的鋼尺，讀數精確到厘米，當鋼尺不能直接量測時，通過L尺量測。L尺的長軸方向與地面線保持垂直，讀數時在地面拉水平線，水平線與L尺長軸方向的交點即為讀數起始點，將讀數填入相應的管線點調查表中[8]。

②隱蔽管線點探測

對于不明顯的隱蔽管線探測，本次地下管線普查工作選擇英國雷迪公司生產的RD8000型管線儀進行探測，該儀器工作頻率多、性能穩定，能適合多種類別的管線探測，經儀器一致性檢驗和方法試驗后，證明可以投入生產。

圖2 明顯井調查作業 圖3 隱蔽管線探測作業

③疑難管線探測

對于測區內地電條件復雜、地下管線交叉無序的地段，管線點的實地探測工作常常難以進行。要解決疑難管線點的探測，首先需要充分研究調繪資料，先摸清這些地區的分布情況再進行探測。在實地探測中采用多儀器、多種方法進行交叉探測，經過對比試驗找出較可靠的異常值，對探測結果進行修正。對于實在難以確定的區域，可以向權屬單位申請，與管線鋪設的工作人員進行溝通，或者在部分條件允許的地段進行開挖或者釬探驗證，最大限度地確保疑難管線點的探測精度。

(2)控制測量

在對由業主提供的6個已知點坐標進行精度驗證后，坐標精度符合要求，可作為控制起算點，在此基礎上布設圖根控制點。然后采用單基站+流動站模式進行控制測量，項目中平面控制測量與高程控制測量可以同時進行，不需要再單獨進行高程控制測量。外業觀測的儀器設備采用GPS接收機進行控制網的測量，儀器精度較高。快速動態測量精度為水平：±10 mm+1 ppm；垂直：±20 mm+1 ppm，完全滿足在本區布測圖根控制點的需要。

控制測量具體內容為：①圖根控制點觀測。項目中圖根控制點的觀測采用RTK方法進行施測，測區內均勻布設405個RTK圖根點，采用單基站+移動站的工作模式，此次圖根施測大部分采用中海達H32進行測量，技術要求按《全球定位系統實時動態測量(RTK)技術規范》中的圖根控制點的標準執行。為保證作業精度，外業觀測時分時段測量兩次，每次觀測不少于20個歷元。單次測回滿足點位平面殘差HRMS≤±2 cm，高程殘差VRMS≤±3 cm。RTK測量在初始化完成后進行，測量后進行成果檢驗。②RTK平面控制測量。本次RTK平面控制測量的主要技術要求見表2所示：

表2 RTK平面測量的技術要求

(3)帶狀地形圖測量

帶狀地形圖的測量范圍為位于管線兩側分布的第一排完整建筑物、地物點、道路、人行道等構筑物，并且要調繪、標注建筑物(或構筑物)的權屬與名稱。當管線兩側沒有建筑物(或構筑物)分布時，要最少測至管線兩側 30 m范圍。測量方法采用RTK直接測量或采用全站儀極坐標法進行測量。當目標地物、地形點所處位置地勢開闊，觀測條件充足時，可采用RTK直接觀測。在建筑物密集，觀測條件不好的街道內部區域，采用全站儀極坐標法進行測量。

5.6 數據處理

在工作人員完成外業實測后，為保證后續各項工作能夠順利銜接，需要提高內業數據處理效率與質量，因此本次項目采用內外業一體化工作流程。

(1)數據庫建立

測區作業執行內外業一體化工作程序，在管線點測量的同時，同步進行內業資料整理。外業觀測組把每天探測的管線屬性數據和管線點測量數據錄入計算機，建立管線資料數據庫。通過人工核對和專用查錯程序檢查、排除錄入錯誤，做到提交的數據庫格式能夠準確、可靠，順利使用。

數據庫采用《管線內外業一體化成圖系統》進行數據錄入，首先根據作業草圖將物探采集的外業數據錄入數據庫，建立各類管線的點表、線表，再將測量數據導入數據庫中的點表，形成基礎數據庫用來進行數據查錯和出圖進行外業核對。

(2)管線圖編繪及成果輸出

管線數據庫利用《管線內外業一體化成圖系統》的生成管線圖模塊自動生成綜合地下管線圖和專業地下管線圖。專業地下管線圖的比例尺為1∶500，綜合地下管線圖的比例尺為1∶500。地下管線圖按《國家基本比例尺地圖圖式第一部分：1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖圖式》繪制。

6 結 論

本文以珠海市富山工業園區地下管線普查項目為例，詳細介紹了面向城市區域的地下管線普查項目開展的整體技術路線設計、技術流程設計、技術標準以及質量控制的措施方法，完成了測區范圍內的地下管線的普查和更新任務。

通過對城市內地下管線的普查，將為當地政府以及各級機構政策的制定和決策提供一定的技術支撐，同時也為城市這個綜合體的運行提供強有力的保障，也可以為該區域應對突發性事故提供一定的技術支持。在今后城市管線普查工作中，可以多多重視數據的更新、通用與共享，為數字城市化的發展提供數據支持[9]。