現代測繪技術在地下管線測量中的應用

陳 杰

隨著我國經濟水平的持續發展，城市化進程逐漸加快，地下管線系統建設作為城市化工作中的重要一環，對于城市的建設與管理均具有重大意義。隨著社會的進步，我國各地城市規模都在逐漸變大，而且城市之中修建的地下管道數量也愈來愈多。各類地下管線的交錯鋪設形成了復雜的管網體系，為了實現對其更好的管理與維護，應當對其進行定期測量與檢查。為此便可運用現代測繪技術來完成此項工作，可以取得更高的工作效率。本文主要結合岳西地下管線探測分析了現代測繪技術在實際工作中的應用。

1 城市地下管線測量的重要性

隨著城市化建設進程的快速推進和落后的管理模式之間的矛盾日益凸顯，城市地下管線的建設也愈發變得多樣化、復雜程度不斷提高。因此，為了盡早解決此方面的問題，需要從城市長期發展角度出發，采取最為合理、經濟效益最高的普查方式，結合城市規劃管理需求，收集地下管線當前的信息數據，及時公布在相應的渠道中，同時創建城市地下管線信息管理平臺，以此來對其實行高效率、系統化的管理。進而確保地下管線這一城市的“生命線”可以持續、穩定的運作，并充分滿足廣大居民的日常生產、生活等需求。

在城市規劃、設計、施工建設與管理過程中，若是未對地下管線信息做到全面掌握，就會對工作進度以及質量帶來直接性影響，嚴重時還有可能引發重大安全事故以及釀成嚴重的經濟損失。但是從實際工作中看，由于地下管線鋪設情況了解不清、未對相關信息進行及時更新而引起的管線損壞事故層出不窮，也因此而給公司生產經營、人民的正常生活帶來了非常大的影響。

2 現今地下管線測量實情與問題分析

隨著人們生活質量的持續提高，在對城市地下管線實行測繪測量時，相應的要求也在逐漸發生改變。在傳統測繪工作中，由于受到儀器設備以及工藝技術的限制，通常主要對工程項目施工建設所需的文件與資料進行詳細收集整理，其后再通過開挖測量洞的方式來進行測量。隨著現代化城市的陸續建成，當前地下管線系統普遍具備動態化、隱蔽性和復雜性強等特點。因此，在對地下管線實行測繪時主要會面臨下述幾項問題：

（1）在實行城市地下管線測量時，有時間和技術上的限制，許多地下管線分布的資料檔案已經遺失，并且還難免會發生通訊中斷、停水停電等問題。

（2）由于缺乏詳細的地下管線資料，所以在工程項目開展過程中，無法制定合理、科學的施工方案，而這樣一來就十分不利于后續施工活動的開展。

（3）城市地下管線來源非常復雜，并且統計內容不夠明確、界限模糊不清，因此會給地下管線的測量、規劃工作造成一定的負面影響。

3 測區基本概況

3.1 測區地理位置

岳西縣屬于安徽省安慶市下的一個代管縣，地處安徽西南部，且處于大別山腹地，長江與淮河橫穿此地，鄰接湖北省，為國家園林縣城。此次測量工作的主要范圍包括了岳西縣縣城城區、蓮云經濟開發區、溫泉開發區、響腸循環經濟產業園。

3.2 測區施工環境

此次測量區域中的地下管線涵蓋了給水、雨水、污水、燃氣、電力、通信、路燈、有線電視、交通信號、公共監控與國防專用線纜等多種類別。而且管線大多都是鋪設在市區主、次干道中的快、慢車道與人行道下，分布較為集中且復雜。其中電力管線管溝相對較深，有一部分管溝中存在著比較深的積水，整體不存在明顯點出露，從而使得不能準確判斷管線的實際位置。燃氣管線大多是由PE和PVC材料構成，沒有探測信號，且一部分給水管線在信號傳遞方面的功能不佳，埋設的深度很大，這使得測量工作面臨較高難度。

3.3 測區地下管線普查探測及地形圖測繪的重要性

此次測量是保障市政基礎設施安全高效運行的需要，將為今后新建、改造地下管網（線）時提供重要依據，避免重復開挖，重復投資，是規范工程建設行為必要的保障。對該縣今后經濟社會發展、防災減災、城市建設基礎設施管理、城鎮安全穩定運行具有深遠的意義和作用。

4 地下管線測量中現代測繪技術的應用

4.1 RTK技術

RTK技術具有實時定位的功能，其主要是以GPS為基礎加以改造衍生而來的一類技術，通過把無線電、動態測量與數字通信技術加以融合，在實際運用時實現對每項技術優缺點互補，從而做到對被測對象的準確測量。在運用此項技術實行測量之時，可以確保每次數據均不會因上次信息而受到影響，不會發生累積性誤差，有著較高的測量準確度。同時，在操作時也十分簡便，不易受到外部環境干擾，能夠實行全天候工作。

目前，RTK技術不僅可以精確至厘米級別，甚至可到達毫米級別。在測量領域比較常用的為厘米等級的測繪技術。在RTK系統內含有準基站、流動站以及通訊系統。在此之中，流動站還涵蓋了GPS接收設備、流動站控制設備、電源與無線電通信系統。而在基準站中則含有GPS接收機、天線、無線電發射裝置與電源等。

此種測繪系統主要具有下述幾點優勢：①由于是多個流動站一同運作展開測量，也就可以大幅提高工作效率，縮短測量時間，確保工作任務按期完成；②測量結果準確度非常高。在實行測量工作期間，RTK的每一測點均為獨立的，不會受到其他測量信息的干擾，不易出現誤差，整體準確性較強；③測量速率快。在實際測量期間，往往只用經歷幾秒鐘的時間便可以結束測量工作，使得整體工作效率較高。但是也具有以下缺陷問題：RTK技術在實際運用時具有一定的條件限制，要求衛星截止高度角為15°，若是測量區域存在樹木或是建筑等遮擋物，就會讓衛星信號受到干擾，從而不能確保測量工作的順利完成。

4.2 GPS技術

4.2.1 GPS網絡構建和測量

GPS技術在地下管道的測量領域運用較為普遍，測量工作人員在運用此技術時，首先便要完成布網工作，這便要求清晰了解GPS布網規定，嚴格依照規定標準，設置數量不低于3個的控制點，而且要確保存在至少兩條可通視GPS邊，確保測量工作的順利進行，同時為測量工作提供有力支撐。再者，在進行點位選擇之時，需要盡量避開施工影響范圍，確保埋設的穩固程度符合規定要求，選取視線開闊的區域，若是存在障礙物，應當確保其高度角不超過15°。另外，在開展測量工作前，需要核查GPS接收裝置的性能是否健全，制定包含了可見衛星號、最優觀測時間點、衛星方位角與高度角等信息的可見性預報表，確定最為合適的觀察時間點。在進行觀測期間，測量人員應當對個人行為予以規范，不可隨意對GPS接收裝置實行不必要的操作，也不得隨意離開，要確保能夠順利接收到相應的衛星信號。

4.2.2 GPS數據處理

在完成地下管線有關信息的收集以后，應當將其輸入至計算機內，利用專門的處理工具，檢查復核基線較差、同步環閉合差等數據，根據測量所需獲得的關鍵信息數據，把獨立基線實行三維無拘束平差處理，以此形成閉合式圖像，構建三維坐標系，讓其成為位置的準確點位，通過觀察測量分析各項數據，實行平差處理，以此獲得最優平差，確保數據結果的最優性。在此之中，可把GPS與其衍生而來的RTK技術加以結合，以取得平面點，在測定期間需要確保每一點位都能通過至少兩次獨立測量，并反復實行數據采集工作真實性，每次采集時長不可小于半分鐘，從而保障測量結果的真實、準確性。

4.3 全站儀測繪技術

此項技術是當前地下管線測量過程中十分常用的一項測繪技術，利用此技術能夠實現對地理地質環境的透視化測量，從而確保測量結果精準、可靠。此外，此項技術在測量期間也具有較多優勢，比如，不容易受到外部因素的干擾，不管是用于高大樹木或者是砂石建筑體，均能運用此技術來完成準確的透視化測量工作。并且，在此技術的實際運用過程中，還具備測量結果精確度高、工作效率高等多項優點，而且，對于不同環境也具有非常強的適應能力。不過，在全站儀測繪技術實際運用時，必須要由兩個人協同工作方可完成，所以，若是在測繪期間所分配的工作人員數量比較少，那么此技術便不太適用。

4.4 高程控制測量

使用圖根水準或者是光電測距三角高程測量法實行地下管線的測量工作之時，需要設置成附合路線的形式，通常不可大于兩次附合，若是某些地區因為地形限制而不能正常設置附合路線的情況下，則可設置成支線，不過需要加大監察力度。圖根水準需要起閉于等級水準點或經等級水準聯測控制點，應用至少為DS10級的水準儀，結合普通水準尺來實行單程觀測，將讀數精度設為毫米，實際觀測時務必要使用尺墊。在進行光電測距三角高程測量過程中，需要和導線測量一同開展，對于儀器的高程與標高都要使用經過檢查符合標準的鋼尺實行測量，且將讀數取為毫米。在使用全站儀極坐標法測量目標控制點之時，對于測站點的高程值需要使用光電測距三角高程加以測得，對于垂直角則使用中絲法進行觀測。

4.5 管線探測儀探測

通過調繪資料和現場踏勘發現，本測區需探測的給水、燃氣、電力、通訊等管線中除燃氣，自來水存在大量PE管外，主要為金屬材質，管線的材質有鑄鐵、鋼、銅等，由于其本身具有良好的導電性，因此地下管線探查主要以電磁法為主，電磁波法為輔。根據《技術規程》和實地踏勘，本測區地下管線普查工作主要選用英國雷迪公司生產的RD4000、RD8000型管線探測儀，該類型儀器性能穩定、抗干擾能力強、效率快、精度高、一致性好、輕便、易操作，既可用于電力、通訊電纜探查，也可用于金屬給水管道及燃氣管道的探查，滿足了在該地區開展地下管線探查工作的需要。

在實際作業過程中依據探測目標，靈活采用多種發射頻率和激發方式，使目標管線上有足夠高的信噪比，提高了探查精度。在淺埋無干擾地段，感應法、直接法均可使用；在復雜地段宜首選直接法探查,在無條件連接的情況下可采用感應法。對單一電纜，可采用感應法或夾鉗法探查，但對管塊埋設且含有多根電纜時，宜采用夾鉗法。再例如，探測給水管線時，有出露點的采用直接連接法探測，長距離無出露點的時候，采用感應法探測，極大值法確定平面位置，深度根據比值法確定。頻率以33kHZ、65kHZ為主。探測埋深較淺的燃氣等金屬管線時，利用感應法逐步追蹤探測出管線走向。對電力和通訊線纜類管線探測時，采用夾鉗法。對分支直埋線纜采用夾鉗或感應法追蹤探測，分支方向不同的管線，進行分別追蹤探測。

4.6 探地雷達探測

4.6.1 參數設定

在運用探地雷達法進行地下管線的測量之時，應當先設置合理的參數，而且還應當按照當地地質狀況來選取適宜類型的天線，然后按照不同管線埋設的深度確定好時窗范圍，而且一般狀況下，對于采樣點所要設置的標準距離是45，即大約為2cm。

4.6.2 獲取增益

通常來說，所取得的增益數據在-20分貝～60分貝范圍內，并且此過程也要基于取得增益數值的方法加以達成。對于增益數值為正值或是負值，其會對探地雷達的應用效果造成一定影響，一般而言，正值大多是運用在增加信號的強度方面，而當為負值之時，大多是運用在縮小信號方面。另外，對于主要用于埋設深度較低的區域所用的為負值，而在深度較深的狀況下通常是使用正值。

4.6.3 數據采集

通常可使用天線小車來作為輔助工作，使得信息的獲取更加便利，同時還能夠運用天線小車及時把信息傳遞給技術人員，使得技術人員可以迅速的獲得有價值的信息數據，通過對數據實行處理與分析，從而可以準確得到地下管線的具體狀況。

4.6.4 數據分析與定位

在取得了有關的振幅波動、相位與頻率信息數據之后，便要立即整理有關信息加以深入分析研究，總結分析結果，以此直觀展現數據波動規律，便于技術人員對管線的分布位置加以確定，然后按照波動的幅度的差異性來準確判定管線的尺寸大小，以此便于得出更為準確的定位結果。

4.6.5 數據處理

在實行數據的分析處理工作之時，應當按照不同城市狀況的差異來實行系統化匯總整理，尤其是應當重點分析各個地區的地質狀況，防止在數據處理過程中發生較大偏差，為此，便可運用合理的軟件工具來對所測得的點位信息和獲得的圖像資料實行篩選與過濾，在發現波形存在偏移的情況要立即加以處理，從而保證數據處理的精準、合理，從而繪制得到與實際狀況相符的管線圖像。

5 加強管線測量技術應用措施

5.1 采取嚴格的監督驗收措施

為了更為有效的展現出地下管線測量技術的實際效果，有關部門需要注重加強責任化管理力度，從而有效保證質檢部門驗收地下管線工程項目的速度。另外，還需要創建健全的監督驗收機制，通過此機制的實施，以此確保有關管線測量工作的進度和結果精度能夠滿足預期要求，從而更好的確保地下管線的整體測量效果。

5.2 建立城市地下管線的數據信息庫

創建地下管線數據信息庫主要涉及到以下步驟：首先是需要把所有地下管線信息綜合成一個整體，其后便可開展采集、創建對應數據信息庫的相關工作。同時，在創建數據信息庫之時，還需要切實確保其具有數據整理、信息檢索、計算分析、項目管理等多項功能，以此確保該數據庫能夠有利于提升地下管線的開發和管理水平，并且也能夠為地下管線有關資料和信息的全面存儲保管等工作提供有力支持。

5.3 提高測量精度

測量精度是地下管線測量過程中非常關鍵的一項因素，在實施測繪工作時，需要重點注意對測量結果精度的提升。面對地形較為復雜的區域，需要合理增加控制點的數目，對于全站儀控制點，需要最少保證兩點以上通視，而且還要盡可能的少支站，點位需要選取在偏高、易于保存、不易受外界因素影響而破壞的位置，并且還應當盡可能做到滿足RTK測量時基準站對于控制點設置的各項要求。為了有效降低設備誤差對測量結果帶來的影響，在測量過程中需要選取精度較高、性能較強、運行穩定性好、不易受外界環境干擾的設備。對于RTK測定的點一定要是在固定解狀態下測定，而且測量需盡可能選在早間或是下午的時間段實行觀測。使用全站儀進行觀測之時，需要盡可能不再溫差變化程度過大的時間段，還應當仔細處理遮擋物對觀測結果帶來影響。

6 結語

在實行地下管線的測量工作之時，應當按照不同功能、種類的地下管線分別選用合適的測量方式。在進行地下管線的探查測量之前，為了防止所測得的信息數據存在明顯的誤差，有關測量工作人員需要在正式開展測量工作之前就將有關設計資料全面收集整理，在經過詳細的了解與分析以后，按照地下管道的實際狀況來選取適宜的測量方式。當地下管道構成材料不同的情況下，也應當選取不同的、適合的測量技術，只有確保所選取的物探方式足夠合理、符合實際測量要求，方可保障地下管道的最終測量效果與準確性。