城市地下管線探測技術(shù)分析

劉民

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院　貴州　貴陽　550001）

城市地下管線探測技術(shù)分析

劉民

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院貴州貴陽550001）

加強(qiáng)地下管線的綜合規(guī)劃，能夠有效地整合有限的地下空間和利用地下資源，甚至能夠有效拓展地下空間；能夠緩解地上的交通矛盾，減少交通擁堵現(xiàn)象的發(fā)生；能夠迎合當(dāng)前城市的自身經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求。本文重點(diǎn)就城市地下管線綜合規(guī)劃進(jìn)行了研究。

地下管線；綜合規(guī)劃

引言

綜合管溝就是由于太多的管線無法“和平共處”而應(yīng)運(yùn)而生的一種地下的人工空間。它主要是指將兩種或兩種以上的市政管線全都集中放置在同一條大的人工空間中（有時是管道中），來達(dá)到有效集約地下空間的目的。城市管線工程作為一個系統(tǒng)工程，要學(xué)習(xí)各種管線的特點(diǎn)，才能做出最適宜、最到位的管線綜合規(guī)劃。

1　城市地下管線綜合規(guī)劃的意義

首先是地下管線可能與其他功能地下空間的開發(fā)造成矛盾。例如市政管線與地鐵建設(shè)經(jīng)常發(fā)生沖突，而常規(guī)的處理通常是市政管線的遷改。如果有了管線的綜合規(guī)劃，及早了解地下空間的使用情況，避開地鐵等等必要的交通線路，就能夠大大減少改線帶來的一系列麻煩。在已經(jīng)有管線的地方，應(yīng)該與其他利用地下空間的利益相關(guān)方進(jìn)行討論，可能最后不用做出如此勞民傷財?shù)臎Q定。

地下空間雖然很大，可利用的空間較多，但是由于城市化進(jìn)程太快，對于未來地下空間的使用情況無法準(zhǔn)確預(yù)知。所以管線的敷設(shè)還是要以集約為主，節(jié)省利用地下空間。達(dá)到這樣目標(biāo)的措施有：對性質(zhì)類同的管線放置在一起；對埋深相近的管線放置在一起，可以共同使用同一管溝，則共用通道可大大地節(jié)省地下空間。全面分析所在地的局勢，優(yōu)化管線布局，為尚未開發(fā)甚至未有發(fā)展計劃的地區(qū)預(yù)留未來發(fā)展的空間。除了必須敷設(shè)的大型基礎(chǔ)設(shè)施廊道，包括了輸水干線、排水干線、高壓線路、輸油/氣線路等等的生命線工程以外，要留出足夠的發(fā)展空間給未來的城市建設(shè)。例如，廊道應(yīng)建設(shè)在綠化和建筑之間，方便用戶使用和平時維護(hù)。在河流邊要留出足夠空間，以防止未來規(guī)劃中出現(xiàn)一些沿河的布置。在城市的主干道上盡量避免廊道，預(yù)防維修時阻塞交通。商業(yè)區(qū)、學(xué)校等等人流密集的地方，要預(yù)留廊道，以便日后改造線管或擴(kuò)容。

此外，有一些特殊的管線需要特殊的填埋措施，也要在管線綜合規(guī)劃中得到重視和特別的安排。比如，排水管線由于其內(nèi)容物為水，重力過大，所以導(dǎo)致其兼容較差，在布局之后一般不能再做搬動。所以，在管線綜合規(guī)劃中，不能將其與一般的非重力的管線一并放入廊道中，否則會引起一些不好的結(jié)果。

2　地下管線規(guī)劃探測

要做好地下管線綜合規(guī)劃，其中最重要的的是對現(xiàn)有地下管線的調(diào)查，主要手段就是在現(xiàn)有資料不全的情況下進(jìn)行地下管線的探測。地下管線探測主要有以下程序：收集資料、接受任務(wù)、方法試驗、檢驗儀器設(shè)備、編制技術(shù)設(shè)計書、勘察現(xiàn)場、儀器探查、實地調(diào)查、數(shù)據(jù)分析處理、測量地下管線點(diǎn)、建立測量控制、編寫技術(shù)總結(jié)、編制地下管線圖和成果驗收。在地下管線探測的準(zhǔn)備階段應(yīng)先對作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行勘察，以對作業(yè)現(xiàn)場的實際狀況有所了解，除此之外對地下管線的資料以及控制資料進(jìn)行搜集。要通過對現(xiàn)場探測方法的試驗來確定科學(xué)合理的探測設(shè)備和探測法。當(dāng)?shù)叵鹿芫€的探測作業(yè)已經(jīng)進(jìn)入施工現(xiàn)場了，也要對現(xiàn)場地下的地下管線點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行勘測，以準(zhǔn)備階段收集到的地下管線資料為依據(jù)，制出相應(yīng)草圖。以上述繪制的草圖為參考，遵守地下管線探測工作的三原則來探測隱蔽的管線，探測時要注意設(shè)置好終點(diǎn)、多通點(diǎn)、起點(diǎn)、變徑點(diǎn)、變坡點(diǎn)以及轉(zhuǎn)折點(diǎn)等重要管線點(diǎn)，要是管線點(diǎn)設(shè)置的數(shù)量太少或者位置不準(zhǔn)確就不能確切反映地下管線走向，要是管線點(diǎn)設(shè)置的過多又會造成浪費(fèi)。因此，我們應(yīng)具體問題具體分析，對地下管線點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)置。隱蔽管線被探測完之后，要立即繪制工作草圖，并對所測的所有管線都按照順序編號，一般來說一個管線點(diǎn)的號是由管線屬性代碼、管線點(diǎn)序號和管線線號三部分所組成。要根據(jù)所測區(qū)域內(nèi)的地下管線控制情況來布設(shè)控制點(diǎn)。隨著我國信息技術(shù)的發(fā)展，可以推廣采用電子記錄計算法來測量地下管線點(diǎn)，為了減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)該進(jìn)行多次校驗。

3　工程概況

以安順市為例，普查探測區(qū)域面積為41.7km2，涵蓋中心城區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)已建成道路，地下管線總長度約2400km，普查的管線包括城市給水、電力、燃?xì)狻⑼ㄐ拧⑴潘⒙窡簟⒂芯€電視、石油管道、軍用管線、交通信號和視頻監(jiān)控等全部地下管線。探測區(qū)域地勢比較平坦，道路相對寬敞，道路兩側(cè)的高層建筑不太多，兩側(cè)大部分是空地，部分道路與建筑物之間有樹木，但不影響視空，對RTK作業(yè)不會產(chǎn)生大的影響。在本次地下管線測量過程中工作量大、時間比較緊，一般的測量方法很難在規(guī)定時間內(nèi)完成測量任務(wù)，根據(jù)實際情況，測量單位決定采用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)配合全站儀完成測量任務(wù)。

3.1參數(shù)轉(zhuǎn)換

在本次測量中需要采用WGS-54、WGS-84及其他獨(dú)立坐標(biāo)系，而GPS采用的是WGS-84坐標(biāo)系，因此，在測量過程中，需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。采用網(wǎng)絡(luò)RTK測量地下管線時，常使用坐標(biāo)校正法、4參數(shù)法、7參數(shù)法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在本次測量中，采用坐標(biāo)校正法。在測量區(qū)中取5個已知控制點(diǎn)，用網(wǎng)絡(luò)RTK移動站，在不運(yùn)用任何校正參數(shù)的情況下，接入CORS參考站中進(jìn)行測量，獲取固定解，并記錄這5個點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，然后利用RTK電子手簿提供的已知點(diǎn)坐標(biāo)與WGS-84坐標(biāo)進(jìn)行校正，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，確保各點(diǎn)的殘差分量在0～3cm之間。

3.2外業(yè)測量

地下管線點(diǎn)的測量采用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)瞬間獲得管線點(diǎn)的三維坐標(biāo)，觀測采樣率為3s，測量歷元素不能低于5，為保證定位瞬間，GPS接收機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)，需要在測量過程中設(shè)置強(qiáng)制對中桿。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測量的管線點(diǎn)坐標(biāo)，點(diǎn)位坐標(biāo)要符合相關(guān)管線點(diǎn)精度要求。

3.3圖根點(diǎn)測量

在進(jìn)行圖根點(diǎn)測量時，為確保圖根點(diǎn)的精度符合相關(guān)規(guī)定，需要對同一個觀測點(diǎn)測量兩次，然后取平均值，在測量過程中要保證兩次測量誤差在0～3cm之間。在測量過程中，如果出現(xiàn)點(diǎn)位失鎖的現(xiàn)象，要重新測量，直到得到固定解位置。在本次測量中，有部分控制點(diǎn)周圍的障礙物比較多，信號不太好，坐標(biāo)解不太好算，可以將接收機(jī)移到附近得到的固定解，然后緩慢移到接收機(jī)至相應(yīng)點(diǎn)位進(jìn)行測量。

3.4精度分析

為檢測網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的測量精度和穩(wěn)定性，在本次測量中，使用測角精度為2s，測距精度為±2mm+2ppm的全站儀對部分相鄰圖根點(diǎn)距離及管線點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行重新測量檢驗。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位誤差最大在6.5cm、最大高程誤差為6.8cm，點(diǎn)位中誤差為± 2.51cm，高程中誤差為±2.64cm，高程測量結(jié)果的精度小于5cm，符合相關(guān)規(guī)定；邊長誤差最大為-1.8cm，邊長相對誤差為1/11772，邊長中誤差為±0.94cm，得出平面測量結(jié)果精度符合相關(guān)規(guī)范。

3.5注意事項

在進(jìn)行地下管線測量時，要注意RTK技術(shù)的基礎(chǔ)是GPS定位技術(shù)，因此，必須保證對GPS衛(wèi)星進(jìn)行動態(tài)跟蹤，同時要保證跟蹤的衛(wèi)星數(shù)目符合相關(guān)要求，在測量過程中，要盡量將測量點(diǎn)設(shè)置在開闊的地區(qū)或者地勢比較高的地區(qū)。RTK比靜態(tài)GPS的誤差要多，如數(shù)據(jù)鏈接傳輸誤差等，因此，為保證測量的可靠性和精確性，需要對RTK測量結(jié)果進(jìn)行驗證。在測量過程中，必須注意電臺信號的接收情況，防止采集到不準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，造成測量結(jié)果精度不高。由于RTK測量精度、穩(wěn)定性都沒有全站儀高，并且RTK容易受衛(wèi)星情況、數(shù)據(jù)鏈傳輸情況等的影響，因此，在進(jìn)行測量時，要多設(shè)置幾個控制點(diǎn)，用作檢核RTK測量成果。在搬運(yùn)、使用RTK系統(tǒng)時，要注意保護(hù)好各個部件，避免發(fā)生碰撞的現(xiàn)象，這樣不僅能延長儀器的使用壽命，還能為測量精度提供保障。

4　結(jié)束語

城市地下管線綜合規(guī)劃是在新常態(tài)下國家在十八屆三中全會后為適應(yīng)建設(shè)中國特色新型城鎮(zhèn)化需要而興起的新課題，要求在2015年底前完成城市的地下管線普查工作。利用地下管線探測技術(shù)，我們可以對城市地下管網(wǎng)的現(xiàn)狀有一個清晰的認(rèn)識，根據(jù)它探測的數(shù)據(jù)更加科學(xué)的管理地下管線資料，為各部門的管理系統(tǒng)以及城市的公共服務(wù)平臺提供建設(shè)信息。因此，做好地下管線探測，彌補(bǔ)在過去城市建設(shè)中地下管線檔案資料的不足，是做好地下管線綜合規(guī)劃的前提保障，是確保地下管線信息系統(tǒng)具有持久的生命力，為城市的合理規(guī)劃和建設(shè)做出貢獻(xiàn)的必要條件。

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TU990.3

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1673-0038（2015）17-0003-02

2015-4-3