復雜條件下的城市地下管線測量方法分析

張彥飛

(合肥市測繪設計研究院，安徽 合肥 230061)

城市地下管線對測量精度具有較高的要求，需要采用規范化的測量步驟，避免在測量過程中存在失誤，提高對測量精度的把控能力。地下管線測量在城市建設中具有必要性，應注重測量儀器的應用，避免管線測量產生較大的誤差，提高管線測量的規范化程度。管線測量需要與測繪技術結合起來，基于實際環境展開測量過程，使管線測量技術能夠發揮作用。

1 城市地下管線測量主要步驟

1.1 工程圖對比

城市地下管線具有一定的復雜性，需要做好管線的分析工作，結合工程實際情況展開測量，使管線能夠暴露在測量環境下。管線測量需要遵守《城市測量規范》(CJJ 8—99)的要求，采用規范化的測量操作形式，提高管線測量的精度。管線測量需要進行資料準備，對管線及地形資料進行收集，如管線圖、地形圖等，將兩者結合起來展開分析，確定城市地下管線的全貌。地下管線測量過程中，應對管線圖進行深入探討，明確不同類型管線的分布情況，采用適合的測量方法，使管線測量得到精準分析。需要注意的是，受到城市規劃建設的影響，地形方面將會發生一定的變化，需要圍繞地形圖對管線進行分析，確保管線圖與地形圖的一致性，以實際地形情況為主展開管線測量，保證管線圖和地形圖的比例相同，防止在管線測量過程中存在偏差，使工程圖得到有效應用，推進管線測量過程的進行[1]。

1.2 標記管線坐標

為了使地下管線的位置更加明確，降低復雜管線的測量難度，需要對管線展開標記，設置管線的坐標點，對各部分管線進行描述，便于對測量結果進行記錄。同時，需要為管線設置相應的編號，一方面，保證編號唯一性，與坐標建立一一對應的關系，避免在標記上存在重復，保障管線坐標能夠得到精準測量。另一方面，結合地形圖對管線坐標進行校驗，防止管線測量過程中存在偏差，保障管線測量能夠順利進行，使管線坐標能夠發揮作用。測量儀器使用過程中，需要事先輸入管線的坐標值，將管線的位置確定下來，測量出地下管線的參數信息，對地下管線進行全面檢驗。同時，需要檢查坐標參數是否存在誤差，提高坐標標注的準確性，使坐標能夠得到有效應用，明確地下管線的分布情況。地下管線圖注標準見表1所示。

表1 地下管線圖注記標準

1.3 編制管線圖

城市地下管線基本信息確定后，需要對管線圖進行編制，將地形圖與管線圖結合起來，結合坐標、管線、編號等諸多信息，將管線情況以工程圖紙形式記錄下來，使管線測量技術得到具體體現。管線圖編制具有一定的要求，一方面，需要注重管線圖的比例設定，采用統一的比例進行編制，便于對各部分管線進行對比。另一方面，做好管線尺寸的設定，以地下管線的真實情況為依據，使管線圖編制符合實際環境的需要。對于各部分管線，需要做好對應編號的標準，通過編號可以對管線信息進行查詢，確定管線的詳細信息，保障管線的資料信息更加的齊全。管線圖是地下管線施工的重要依據，需要保證管線圖編制具有完整的信息，使管線圖能夠更好地投入使用，提高管線圖的編制水平[2]。

1.4 管線精度探測

城市地下管線測量具有精度控制要求，需要確保測量技術的合理性，避免測量過程中產生較大誤差，導致測量過程無法順利進行。誤差對管線測量結果具有較大的影響，應注重測量精度的把控，做好誤差的評估工作，提高對誤差的克制作用。管線精度控制要點如下：1)合理對儀器設備進行使用，做好相應的校正工作，降低儀器自身的存在的誤差。同時，規范儀器的使用方法，確保測量結果的準確性，使誤差能夠得到有效控制；2)需要從算法上消除誤差，如多次測量取平均值、采取誤差校正等方式，能夠起到消除誤差的作用；3)需要明確誤差的允許范圍，若超過范圍則要重新測量。如地下管線埋深誤差應控制在限差0.5倍范圍內、明顯管線測量點誤差不能超過2.5cm等，對地下管線精度進行嚴格控制。

2 城市地下管線測量技術分析

2.1 RTK技術

RTK技術屬于全球化定位技術，將至少2臺GPS接收機聯合使用，對地下管線進行定位，通過與衛星的對接對坐標信息實施處理，便于對地下管線位置測量進行調整，有助于測量精度的控制。RTK定位的數據量較大，一般采用9600波特率，確保無線電數據傳輸的實現。由于RTK技術與GPS技術相結合，便于對管線的坐標位置進行確定，并且實現實時測量功能，對坐標點進行直接放樣。RTK技術使用過程中，需要2～3人進行操作，結合地形圖對管線展開測量，能夠在很大程度上提高工作效率。RTK技術具有較高的采集測量，對測量數據進行實時交互，使測量技術能夠展現出來，應對復雜的地下管線測量情況，拓展對地下管網的覆蓋面，基于信息化技術進行管線測量[3]。

2.2 全站儀測繪技術

全站儀測繪技術對地下管線測量具有輔助作用，結合地形狀況展開管線測量，基于數據構建測繪模型。全站儀結構示意圖如圖1所示，能夠實現測角和測距工作，由微處理器對數據進行處理，通過顯示器顯示測量結果，因而設備使用較為方便。在測量技術方面，需要遵守《城市地下管線探測技術規程》(CJJ 61—2017)的要求，將管線測量與自然條件結合起來，保證全站儀使用符合規程要求，提高全站儀的應用水平。通過全站儀可以確定管線的周邊情況，基于空間坐標對數據進行快速處理，一次可以記錄2000～10000個測量數據，有助于測量放樣工作的進行。通過全站儀能夠沿著管線方向展開測量，確定管網的形狀，構建地下管線的測量條件。全站儀測量放樣速度是常規測量儀器的3～5倍，操作上便于進行搬運和測量，精度方面可以達到0.01m，滿足城市地下管線測量的要求。通過全站儀可以實現遠距離測量，最大可達到3km，保證地下管線的遠距離測量精度。若測量過程存在著阻礙點，則需要采用分段測量的方式，降低測量精度對地下管線的影響。全站儀測繪結果能夠反映在地形圖上，對實際點位誤差進行校驗，彌補常規測量方法在精度校驗中的不足[4]。

全站儀測繪過程中，需要制定地下管線普查方案，通過管線圖將管線情況進行清晰展現，使地下管線的分布更加的具體。城市地理信息覆蓋面較廣，需要注重管線的所處層次與地質環境，使管道測量工作能夠順利展開。全站儀測角精度為±2″，可以對管線的走向進行測量，確保管線的測角精度，對管線數據進行全面采集。全站儀適用于野外環境的測量，能夠降低濕度、溫度等因素的干擾，對偏差進行自動校正，提高偏差控制的自動化程度。通過全站儀可以對地下管線進行驗收，對管線的高程、坡度等進行檢驗，確保管線施工符合標準要求，使全站儀能夠應用到管線測量中，保證管線能夠符合設計要求，提高全站儀測量的應用水平。管線測量過程中，平面位置誤差不能大于±5cm，高程測量誤差不能大于±3cm，測量點誤差不能大于±0.5mm，確保精度控制的嚴格性。

2.3 潛望鏡測量技術

通過潛望鏡測量技術，可以實現管道的遠程測量，得到清晰的管道環境圖像，降低環境因素對管道測量的阻礙。潛望鏡測量以手柄作為探測設備，將攝像頭、光源等裝置安裝到探頭上，將探頭伸入到管道環境中，借助圖像對管道進行觀察，確定管線的實際情況。潛望鏡測量深度范圍可達到50m，通過影響對測量結果進行判讀，便于對測量結果進行驗收，對管線的實際情況進行掌控。以某市區管道工程為例，管道測量總長度為20km，響應客戶對管線測量的要求，采用潛望鏡測量技術展開測量。為了提高管線測量效率，采用6套潛望鏡測量儀進行測量，每2～3km作為一個測量區域，對測量作業進行統一安排。通過這種方式，提高了測量環境的安全性，避免管道中毒氣、缺氧等威脅，保障城市管線得到有效推進。測量過程中，采用RSM-QV(A)管道潛望鏡，有著良好的便攜性及控制性能，采用攝像頭、存儲單元、控制電纜等作為主控單元，得到管道內部的高清圖像數據，同時具備可對焦的能力，對遠距離管線進行觀察，保障管線測量的效率[5]。

3 城市地下管線測量技術應用

3.1 近間距并行管線測量

城市地下管線埋設空間具有一定的限制，為了節約空間的利用，采用近間距并行管線埋設方式，降低管線對空間資源的占有率。以某城市管道工程為例，帶測管線為金屬材質，管線總長度在50km以上，需要展開大面的測量。而且，管線采用近距離并行方式，需要確定管線的分布情況，對地下管線的數量進行判斷。該工程管線埋設較近，管線間距小于2倍埋深管線，使得管線形式具有多樣化特征。管線檢測具有一定的難度，容易受到空間電磁的干擾，導致無法反映管線的實際情況。如管線間距較大時，管線探測曲線將產生不對稱性，出現多個峰值的情況，不利于管線精度的控制。同時，管線之間存在耦合互感現象，對管線測量產生進一步干擾，導致數據采集的精度下降。因此，需要采用抗干擾能力強、精度控制穩定的管線測量方式，保證管線測量技術的應用效果[6]。

3.1.1 直接法

直接法需要利用管線的露出部分，向管線中進行充電，使電流沿著管線方向移動，通過高頻信號對電流情況進行探測，對管線的連接及分布情況進行判斷。如管線較為密集時，將會影響到獨立管線的判斷，借助通電檢測能夠確定相連的管線，選擇對應的管線進行測量，避免管線測量過程中存在偏差。同時，還可以確定支管的連接情況，通過是否帶電進行判斷，對管線測量過程具有輔助作用。

3.1.2 感應法

感應法主要對未知管線進行測量，將探測儀應用到檢測環境中，沿著不同方向對管線進行測量。探測儀由發射機和接收機組成，需要至少2名操作人員展開測量作業，一個人操作發射機激發感應信號，另一個人操作接收機對信號進行處理，對信號的傳遞距離進行判斷。通過探測儀可以對管線密集段進行測量，使目標管線處于感應激發狀態，實現高信噪比檢測形式，保障檢測過程能夠有效展開，提高對干擾的抵抗能力，對管線位置進行精準確定。對于部分金屬管線，受到使用年限的影響，存在著銹蝕現象，將會影響到管線的導電性，導致無法對管線進行充電，降低電磁法檢測的識別效率。為此，可以采用非金屬測量手段，利用高頻電磁波法，對電導性差的金屬管線進行測量，對無法精準測量的管線進行測量[7]。

3.2 各類非金屬管線測量

城市地下管線中存在著非金屬管線，如排污、燃氣、通訊等，管線材質差異性較大，需要采用非金屬類管線探測技術，對管線所處位置進行分析，保障探測精度能夠得到毫米級別。非金屬管線可通過雷達進行檢測，將電磁波向地面進行發射，利用反射原理確定管線的位置，使管線能夠得到精準測量。通過雷達能夠實現如下參數的測量：1)管徑。根據電磁波的反射情況獲得管線的形狀，對管徑的大小進行檢驗，明確管徑的變化情況；2)管深。對發射點與反射點的距離進行檢測，測量出管線的深度，確定地質條件對管線的影響，判斷管線是否存在下沉的情況；3)確保管線的位置信息，通過雷達沿著管線走向進行檢測，對管線的關鍵點進行判斷，對規則管線之間的距離進行測量，判斷出管線的分布情況。

以某城市管線測量為例，采用RD1100探地雷達作為測量儀器，內置GPS定位系統，根據電磁波反射情況對地下物體進行成像，且具有較高的分辨率。通過探地雷達可以實現無接觸檢測，避免采用挖掘檢測的方式，保證管道所處環境的相對安全，避免對管道造成損傷。在該工程下，需要對管線進行更換，使管線能夠得到必要的維護。測量參數包括管徑、管深、位置等，對替換管線的型號進行判斷，通過管深確定挖掘的深度，提高管線的挖掘精度，防止挖掘裝置觸碰到管線。由此可見，地下管線測量是保證工程開展的關鍵，對管線施工過程具有輔助作用，提前對管線施工過程進行判斷，制定出符合實際情況的施工方案，保障管線作業能夠順利進行，對城市地下管線的施工質量進行控制[8]。

4 結語

綜上所述，管線是城市建設的重要組成部分，需要做好地下管線的測量工作，對管線信息進行明確，使管線的測量能夠執行到位，排除不利因素對管線測量的干擾。地下管線測量是實現養護控制的關鍵，需要合理對測量技術進行應用，對管道定期進行檢測，將探測裝置用在管線測量中，確保管線測量方法的可行性，保障地下管線的測量效率。