城市地下管線探測技術研究

楊存健 王炳輝

【摘要】城市地下管線數據采集工作目前采用著一些先進的測繪及物探技術，在一定程度上推進了城市地下管線數據采集工作的進展，減輕了城市地下管線數據生產的強度，提高了城市地下管線數據生產的精度。目前，城市地下管線數據采集主要使用GPS法、電磁法、電磁波法、RS技術、慣性陀螺定位技術等新技術，有效地提高了地下管線數據采集的效率。

【關鍵詞】地下管線、GPS法、電磁法、電磁波法、RS技術、慣性陀螺定位技術。

一、前言

經過幾十年的快速發展，我國的城市規模急劇擴大，城市建設的決策者們多重視地上形象設計，給城市的長遠發展帶來了較大隱患。從近年來發生的眾多事故中吸取教訓，城市發展的同時要重視地下空間規劃。

城市地下空間里的各種管線現如今縱橫交錯、相互交織無法分辨。地下管線信息是城市管理需要掌握的基本信息，缺乏地下管線信息將使城市建設存在安全隱患；地下管線信息能夠保障城市各項建設快速施工的安全；能夠有效指導城市建設。

二、地下管線探測方法

城市地下管線相當于人的血管，每天為城市提供日常所需的能量，每天排出城市代謝的廢物，保障城市的正常運轉。承擔著這樣重要的作用的管線有：給水管、排水管、電力、熱力、電信、燃氣、共同管廊等。

2.1 GPS法

城市地下管線探測工作中，利用GPS技術布設平面控制網已經成為一種主流技術。相比傳統的控制網布設方式比較，這種技術具有精度高，時間短，操作簡單等一系列有利條件。對于地下管線的地面明顯標識，GPS法是最快捷的一種數據采集方式。

2.2 電磁法

電磁法是當前地下管線探測技術的主要應用手段，它是根據地下管線與周圍物質的導電性與導磁性差異為主要物理特性，根據電磁感應理論觀測和研究電磁場空間與時間變化和分布規律，從而達到探測地下金屬管線或解決其他地質問題的目的。電磁法是探查地下管線的主要方法，各種金屬管道、電纜與其周圍的介質在導電率、磁導率、介電常數有較為明顯的不同，這為使用電磁法探測地下管線提供了有利的地球物理前提。

2.3 電磁波法

電磁波法是利用電磁波進行地下管線探測的方法，其探測技術是采用人工產生感應源，向被探測的地下管線發射高頻寬頻帶短脈沖電磁波來探測隱蔽管線的空間位置。使用高頻率、短脈沖、寬頻帶電磁波通過發射天線對地面發射，當電磁波穿過地下不同的介質時，由于地下不同介質具有不同的物理特性，從而造成介質之間的界面兩側波阻抗發生改變，電磁波在界面處產生反射，反射回的電磁波被探測天線接收后通過連接電纜傳送到計算機進行分析處理，繪制出雷達反射的剖面影像，根據雷達反射的回波形狀、幅度及圖像，分析推斷被探測物體的內部結構與分布狀態，從而得到物體在地下空間位置。

根據其物理的工作方式（場源的控制方式）不同分為主動源法和被動源法；根據設備儀器的探測方式又可以分為直接法和感應法等分類方式。

三、新技術研究

3.1 RS技術

RS探測方法一般用在非城區區域，RS探測方法主要是利用地下管線與周圍地質環境具有不同的熱成像特征，這樣可以在熱紅外遙感影像中被辨別出來。這種技術適用于大范圍單一專業的管線定位普查，對于城市各種專業管線比較集中的區域不適用于此方法。

3.2 慣性陀螺定位技術

物探技術的局限性在于對淺地層（5-8米）埋設的管線有較好的探測結果，但現如今在城市建設中管線敷設采用非開挖方式，非開挖方式的一大缺點就是路徑偏差大且不易控制，因此就造成了敷設的管線埋深深、位置信息不準確等特點，無法獲得較準確的管線位置信息。

慣性陀螺定位技術集成慣性技術、陀螺儀、衛星定位技術、CAD輔助繪圖設計、編輯軟件等多項關鍵技術的應用。該技術不受地形限制，不受深度限制，不受電磁干擾、定位精度高、適合于各種材質的管道、自動生成三維曲線圖可以很好的解決這一難題，精確獲得各種復雜環境下的管道路徑。

四、結論與展望

1、我國城市的分布廣泛，地處不同的維度和海拔，地質狀況也有很大的差別，只用一種或兩種方法進行探測很難取得較理想的效果，必須綜合應用多種采集手段和技術，在工作中探索新的工藝和方法。

2、內外業一體化（地下管線的數據采集信息化），通過先進的通訊技術和網絡技術，使得采集的數據實時進入數據庫、實時進行圖形展現，提高勞動效率、減少其他因素對數據的造成損失。

3、建立完善的法律法規體系，讓地下管線信息的更新與共享法制化、標準化，讓地下管線信息數據發揮最大的價值，更好的服務于社會。

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作者簡介：

楊存健 （1980-6）男 漢族 河北威縣 學歷：碩士 測繪工程師 研究方向：大地測量 單位：普迅電力信息技術有限公司