城市地下管線探測(cè)與數(shù)據(jù)庫(kù)的建立★

張鴻飛

(上海市政工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，上海 200000)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展及城市的擴(kuò)建，城市地下管線的密集度和范圍也隨之急劇增大，日常管理日趨困難。存在的主要問(wèn)題有:1)由于早期設(shè)計(jì)及管線老化問(wèn)題，城市雨污排水系統(tǒng)逐漸不能適應(yīng)城市的快速發(fā)展，甚至在主汛期造成局部洪澇，威脅到城市的安全;2)管線形式復(fù)雜，各個(gè)權(quán)屬單位綜合管理困難，甚至?xí)诠芫€的日常維護(hù)和鋪設(shè)時(shí)出現(xiàn)事故;3)原有的地下管線管理方法信息現(xiàn)勢(shì)性不強(qiáng)，嚴(yán)重制約了城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，為適應(yīng)城市建設(shè)的發(fā)展，采用新的技術(shù)手段管理城市地下管網(wǎng)有利于實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)信息化和可持續(xù)發(fā)展。本文以上海市某區(qū)地下空間數(shù)據(jù)探測(cè)項(xiàng)目為例，詳細(xì)論述了城市地下管線探測(cè)的技術(shù)流程，并給出數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與入庫(kù)成圖的主要方法。

1 數(shù)據(jù)采集

1.1 技術(shù)指標(biāo)

地下管線普查是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、牽涉面廣、工作量大的系統(tǒng)性工作。DGJ-85-2000地下管線測(cè)量規(guī)范對(duì)各工序的技術(shù)精度指標(biāo)有明確規(guī)定，表1給出了地下管線探查測(cè)量定位精度的要求。

1.2 控制測(cè)量

1.2.1 平面控制

本工程平面控制利用上海虛擬基準(zhǔn)站VRS(Virtual Reference Stations)技術(shù)布設(shè)。為提高成果質(zhì)量，GPS-VRS測(cè)量原則遵守如下規(guī)則:為提高GPS-VRS測(cè)量成果質(zhì)量在具體作業(yè)時(shí)嚴(yán)格遵守以下規(guī)則:

1)選用精度較好、穩(wěn)定性較高、初始化能力強(qiáng)的 Leica RX1250系列機(jī)型執(zhí)行;2)選擇良好時(shí)段進(jìn)行GPS-VRS測(cè)量;3)對(duì)同一個(gè)控制點(diǎn)按多個(gè)不同時(shí)段觀測(cè)解算。

表1 地下管線探查測(cè)量定位精度要求 cm

1.2.2 高程控制

本工程高程控制測(cè)量采用GPS-VRS結(jié)合動(dòng)態(tài)GPS-RTK的方式傳遞高程。考慮管線工程范圍很大而每個(gè)項(xiàng)目牽涉的工程范圍卻又很小的特點(diǎn)，采用GPS-VRS的方式傳遞高程速度快，操作方便。但是GPS-VRS信號(hào)以及GPS衛(wèi)星信號(hào)的強(qiáng)弱有局限性，所以配合動(dòng)態(tài)的GPS-RTK將GPS-VRS無(wú)信號(hào)的范圍使用GPSRTK進(jìn)行覆蓋，做到工程全范圍內(nèi)均可進(jìn)行控制點(diǎn)的施測(cè)。

1.3 作業(yè)流程

地下管線探測(cè)的作業(yè)流程為:資料搜集、實(shí)地踏勘、儀器檢驗(yàn)、管線探查、管線測(cè)量，最后完成數(shù)據(jù)庫(kù)建立、管線圖編繪等任務(wù)。下面主要闡述管線的探查和測(cè)量。

1)管線探查。地下管線探查應(yīng)在充分搜集分析已有資料的基礎(chǔ)上，采取實(shí)地調(diào)查與儀器探測(cè)相結(jié)合的方法進(jìn)行。對(duì)于明顯管線點(diǎn)，實(shí)地調(diào)查其相關(guān)屬性，利用鋼尺及角尺直接量測(cè)埋深、管徑等。對(duì)于隱蔽管線點(diǎn)應(yīng)用性能穩(wěn)定的管線探測(cè)儀探查管線的地面投影位置和埋深。

2)管線測(cè)量。管線測(cè)量任務(wù)主要包括圖根控制測(cè)量、管線點(diǎn)數(shù)據(jù)采集以及原有地形圖的修測(cè)。在圖根控制點(diǎn)平面位置與高程測(cè)量過(guò)程中，利用上海虛擬基準(zhǔn)站VRS(Virtual Reference Stations)技術(shù)。衛(wèi)星信號(hào)較差的位置，采用全站儀加密圖根控制點(diǎn)。管線的測(cè)量在衛(wèi)星信號(hào)較好的地點(diǎn)，直接利用VRS采集管線點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程數(shù)據(jù);信號(hào)較差位置，運(yùn)用全站儀極坐標(biāo)法采集平面坐標(biāo)，三角高程法獲取高程數(shù)據(jù)。地形圖修測(cè)主要是對(duì)地下管線周邊的地物進(jìn)行重新測(cè)量與調(diào)繪，需使其數(shù)據(jù)滿足1∶500地形圖成圖要求。

1.4 質(zhì)量控制

采取兩級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收的方式進(jìn)行。關(guān)鍵成果質(zhì)量可通過(guò)以下幾方面精度指標(biāo)作衡量:

明顯管線點(diǎn)埋深重復(fù)探查中誤差:

其中，Δdi為重復(fù)探查點(diǎn)埋深較差;n為參與計(jì)算的重復(fù)探查點(diǎn)數(shù)。

隱蔽管線點(diǎn)重復(fù)探查的平面位置中誤差ms與埋深中誤差mh的計(jì)算公式為:

其中，Δsi，Δhi均為重復(fù)探查點(diǎn)平面位置與埋深較差。

平面點(diǎn)位中誤差mcs和高程中誤差mch的計(jì)算公式分別為:

其中，Δxi，Δyi分別為重復(fù)觀測(cè)點(diǎn)的 x，y坐標(biāo)較差;Δhi為重復(fù)觀測(cè)點(diǎn)高程較差。

表2 各類地下管線數(shù)據(jù)表名稱

2 地下管線數(shù)據(jù)建庫(kù)

地下管線數(shù)據(jù)主要包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)用于表達(dá)管網(wǎng)的空間分布、管線與周邊地物間的空間關(guān)系;屬性數(shù)據(jù)用來(lái)描述各類管線及其附屬物的特征信息。各類管線數(shù)據(jù)庫(kù)主要由管線點(diǎn)、管線及管線附屬面數(shù)據(jù)表組成。表2以給水管線為例給出管線數(shù)據(jù)表編碼。數(shù)據(jù)表用于描述識(shí)別管線及其特征點(diǎn)的地理位置與相關(guān)屬性，以線表為例，其數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3 地下管線表基本結(jié)構(gòu)

將采集的管線空間數(shù)據(jù)及探查的屬性數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，經(jīng)檢查無(wú)誤后，將數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)存為與Access文件和AutoCAD的dwg文件，作為正式提交成果。

3 結(jié)語(yǔ)

建立科學(xué)完善的城市地下管線數(shù)據(jù)管理體系對(duì)城市地下管線的安全運(yùn)行具有重要意義，本文結(jié)合上海某區(qū)地下空間數(shù)據(jù)探測(cè)項(xiàng)目，詳細(xì)探討了地下管線探測(cè)的技術(shù)要求與作業(yè)流程，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及管線數(shù)據(jù)庫(kù)建立的方法作了闡述。地下管線現(xiàn)已成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與居民生活的生命線，其新建與改造規(guī)模正日益擴(kuò)大，今后有必要進(jìn)行地下管線的動(dòng)態(tài)管理，定期探查變化，及時(shí)更新數(shù)據(jù)，以確保信息具有較強(qiáng)的現(xiàn)勢(shì)性，為城市合理規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)。

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