探查城市“血管” 破解地下迷宮
——河南省測繪工程院為城市地下管線管理保駕護航

◎ 本刊記者 王敏

地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，擔負著城市的能源輸送、信息傳輸、污水廢液排放等功能，是城市的血管和神經，是保證城市運轉的“生命線”。隨著社會經濟發展和城鎮化快速推進，城市地下管線數量越來越多，各種管線縱橫交錯、錯綜復雜。由于地下管線現狀不清、數據不明，因管線損壞而導致的城市內澇、路面塌陷、停水停電等事故時有發生。摸清地下管線“脈絡”、加強管線管理，已成為全社會共識。

近年來，河南省測繪工程院積極發揮測繪地理信息部門優勢，主動服務城市地下管線管理工作，下大力氣開展地下管線探查，建立城市地下管線數據庫，研發地上下一體化三維服務決策平臺，多管齊下保護城市“生命線”，為地下管線規劃建設、運行維護及應急處置提供可靠的測繪保障服務。

探查地下管線，摸清管線“脈絡”

駐馬店市中心城區主次道路沿線的給水、排水、燃氣、電力、電信、廣播電視、熱力、工業、國防、綜合管溝等各類地下管線總長約1186千米。2006年12月，駐馬店市地下管線面貌首次揭開面紗。

面紗背后凝結的是河南省測繪工程院近40名技術人員的心血和付出。2006年4月至12月，從暮春到隆冬，短短9個月時間里，他們完成了艱巨的普查、建庫、編圖等任務。其中，基于駐馬店市綜合管網信息系統建設項目研發的城市綜合管網GIS數據生產平臺和城市綜合管網信息管理系統分別獲得河南省測繪科學技術進步一、二等獎。

9年過去了，隨著城市化、網絡化、智能化進程不斷加快，駐馬店地下管線種類越來越多、分布越來越廣。權屬單位不清晰、部門間缺乏有機協調、信息化建設滯后等，導致部分路面成為“拉鏈路”反復開挖、管線易受外力影響、建設成本加大等問題。2015年10月，受駐馬店市城鄉規劃局委托，河南省測繪工程院承接了駐馬店市城區綜合管網普查及綜合管網信息系統建設（二期）管線探測項目，要全面查明駐馬店市城區地下管線空間分布和屬性情況，建立權威性、現勢性強的駐馬店市城區地下管線綜合數據庫和公共數據交換服務平臺，實現地下管線信息計算機化、網絡化管理。

2015年10月起，歷時一年多，河南省測繪工程院的30余名技術人員始終奮戰在臟、亂、臭的地下管道環境中。他們克服駐馬店城區管線復雜、街道狹窄等重重困難，夜以繼日地探查地下管線，采集管線的埋深、材質、管徑、坐標等信息。同時大力開展技術創新，不斷改進工藝流程，以確保項目的工期和質量。

地下管線點分明顯管線點和隱蔽管線點。明顯管線點的各種數據需要技術人員下井直接量測，對于確實無法下井的排水窨井，要采用L尺進行量測，讀數至厘米。“比如雨污水管一般為明顯管線，井里雖然臟，但是量測相對簡單，易探查，不易錯。”河南省測繪工程院高級工程師、項目總工馬雷告訴記者，隱蔽管線點探查相對困難，需要采用多種方法進行探測。“比如燃氣、給水等地下管線多采用PE、PVC材質，屬非金屬管道，無明顯點，探查時主要通過權屬單位提供資料、現場指認定點，利用雷達探測儀、非金屬管線探測儀等進行探測，必要時通過釬探和開挖的方式加以驗證，以保證普查數據的精確度。”

普查過程中，為確保普查成果質量，項目組堅持二級檢查、一級驗收制度，對全部普查成果進行室內100%核查，野外按規范進行抽樣檢查。技術人員自查互檢后，再將成果交專職檢查人員進行質量檢查，按比例進行開挖驗證，驗證合格后，再經單位檢查科最終審定，確認成果資料齊全、質量合格。

“地下管線普查是出了名的苦活、臟活、累活。”馬雷說，駐馬店地下管線普查中雨污類管線較多，井內污水橫流、臭氣熏天，遍布的污穢常常讓技術人員的胃里翻江倒海、五味雜陳；管道井蓋多用水泥澆筑，有十幾厘米厚，非常笨重，隊員們輪流敲打井蓋，松動水泥，然后一點點打開，一天下來累得腰酸背疼，渾身跟散了架似的……然而，這一切并沒有讓任何人退縮。

在400多個日日夜夜里，河南省測繪工程院的技術人員穿梭在車水馬龍的繁華鬧市、人來人往的街頭巷尾，晴天一身汗，雨天一身泥，不嫌臟，不怕累，上井下井，仔細量測，為摸清地下管線“脈絡”辛勤忙碌著。他們以“不破樓蘭終不還”的堅忍意志，最終探查駐馬店地下管線點總數115228個，其中明顯點76614個，隱蔽點38614個，探查管線總長度2892.31千米；摸清了駐馬店市城區8米以上市政道路地下管線的管徑、材質、走向、用圖、埋深、閥門、權屬單位等多種信息；編繪了綜合地下管線圖862幅、綜合地下管線成果表854幅，建立了駐馬店市城區地下管線綜合數據庫和公共數據交換服務平臺，打了一個漂亮的地下管線普查攻堅戰。

“經檢驗，駐馬店地下管線項目質量檢測合格率達100%，項目精度指標、產品成果均符合技術設計和相關規程的要求，已順利交付給建設單位使用。今年，我們準備將這個項目申報國家測繪學會優質成果獎。”馬雷如是說。

研發三維系統，實現地上下一體化管理

打開系統，電腦屏幕上立即顯示出河南省政府的三維影像圖，圖上建筑物和主要道路周圍畫滿了五顏六色的線條。這些線條指代不同的地下管線，比如藍色代表給水管，紅色代表電力管，綠色代表通信管，褐色代表排水管等。用鼠標點擊線條，每一條管線的管徑、材質、埋深等信息都一一列出。甚至，管線的粗細、走向、相對位置、閥門等都逼真地顯現在眼前。

● 在河南省政府探查地下管線

● 地上下一體化的河南省政府三維影像

在河南省測繪工程院研發的地上下一體化三維服務決策平臺上，各類地下管線條理清晰，不再是一團亂麻。

傳統的三維城市建設中，只注重地面建筑物的模型重建，忽略了數量龐大的地下管線。而現有的地下管線主要利用二維圖形表示管線的位置和結構，數據簡單、信息量少、缺乏關聯性，且僅能體現管線在平面坐標系中的位置和周邊地形地物分布，空間表現和分析能力存在局限，無法直觀表達地上下建筑物間的空間關系，難以對地下管線進行有效管理和利用。

正是在這樣的背景下，河南省測繪工程院聯合河南省人民政府、駐馬店市城鄉規劃局，基于豐富的地理信息數據資源，利用多年來在三維數字城市領域的研究成果，綜合利用遙感、機載雷達、地理信息、車載移動測量系統、地下管線探測等技術，研發了地上下一體化三維服務決策平臺。平臺將地上建（構）筑物與地下管網系統建立在同一空間框架內，實現建（構）筑物和地下管線的地上、地表、地下一體化建設，真實反映城市地上下空間現狀，實現海量真三維地理空間信息數據發布、查詢、瀏覽、分析、共享等功能。

實現三維數字城市地上下一體化建設，畫出地上建筑物和地下管線的清晰“地圖”，價值巨大，應用范圍廣泛。“平臺可以進行距離和面積量測，360度全方位瀏覽城市真實場景，查看建筑物在任意時段的日照情況；平臺的兩點通視分析、扇面可視分析、剖面分析、定點觀察、通視控高分析等功能，可以為安保、應急指揮、建設規劃等提供直觀的數據支持。”河南省測繪工程院地理信息中心負責人李存文介紹說。

同時，平臺還針對地下管網開發了空間分析與規劃功能。“比如，某處供水管線爆裂，利用平臺的爆管分析功能，就可以快速找到距離漏水點最近的控制閥，將其關掉就能最大限度地避免損失。”李存文介紹，利用平臺的斷面分析功能，可以獲取任意區域內的地下管網斷面圖，直觀查看地下管網的埋深情況和相互間的空間位置；通過區域開挖功能，選擇開挖范圍，設置好深度，能夠查看開挖后的地下管網布設現狀，查詢管網的屬性信息，并對其進行標注和空間量測。

“利用這個三維平臺，相關部門可以了解腳下的管線信息，評估管線燃爆、瞬時雨量過大等緊急事故影響的范圍和人數，及時向公眾發布預警并啟動應急資源，提高城市突發事件的應急能力；還可以有效防止施工人員挖斷管線，避免經濟損失，減少重復建設和‘馬路拉鏈’現象。”李存文說。

“目前平臺的數據尚不完善，只針對河南省政府和駐馬店市政府周邊區域進行了試點，但平臺的建設應用不會停止。隨著我國“多規合一”、“智慧市政”、城市治理等工作的進一步開展，平臺數據將會不斷補充和更新，屆時功能會更加強大，服務領域會更加廣泛，將為城市規劃管理、基礎設施建設、環境展示、海綿城市建設、地下管廊建設等提供輔助建議。”李存文信心滿滿地說。

創新驅動發展，科技研發實現突破

地下管線是城市的“血管”，是保障城市正常運轉的“生命線”，關乎城市安全和民生大計。管線普查就是要摸清“血管”脈絡，加強地下管線的管理和維護，是保證地下管線正常運行的前提。長期以來，河南省測繪工程院始終堅持干好這項簡單而又重復的工作，在這條并不輕松的道路上砥礪前行，從不懈怠。

● 標記點號

● 探測地下管線

近年來，受鄭州市軌道交通管理辦公室委托，河南省測繪工程院還承擔了鄭州市域軌道交通線的可研究階段測量等工作，為全市交通樞紐建設提供了精準服務。自2010年到2016年底，共完成了地鐵3號線、4號線、5號線、7號線、8號線、9號線、10號線、11號線的地面測量和11號線的地下管線和地下建（構）筑物探測，以及2號線延伸線、中原西路有軌電車線路沿線測量，其中，鄭州市軌道交通11號線工程地下管線及地下建（構）筑物探測項目榮獲2017年河南省測繪優質工程（成果）獎二等獎。

自2011年至今，河南省測繪工程院與上海測繪院二分院合作完成了上海市地鐵5號線既有段改擴建、5號線南延伸、9號線三期南延伸和東延伸、11號線二期、11號線迪斯尼段，正在建設的地鐵14號線、18號線等項目的軸線復測等精密測量。這些惠及民生的重大地下交通工程，為軌道交通項目前期設計、后期施工提供了翔實可靠的信息保障，避免了因施工破壞地下管線的情況發生。

做好地下管線普查的同時，河南省測繪工程院還以科技創新為依托，積極探索和改進測繪科技手段，研發一批自主知識產權軟件，以河南省衛星導航定位基準站網、PCI GXL衛星遙感影像處理系統、全數字攝影測量網格系統、車載移動激光測量系統、無人機航攝系統、測量機器人、管線探測雷達為核心，形成了全面的地上下內外業一體化數字測量、地下管線探測和精密工程測量、遙感影像處理及地理信息系統研建生產規模體系，基本構建了適應創新驅動發展要求的制度環境和體制機制，測繪地理信息科技創新成果碩果累累。其中，河南省測繪工程院聯合河南理工大學完成的地上下三維不動產時空信息集成與管理技術創新項目，在多視點云數據快速匹配與融合技術、地上下不動產權籍一體化表達與分析、三維不動產時空信息管理技術等方面取得了多項科技創新，獲國家發明專利2項、計算機軟件著作權5項、市廳級以上科技獎勵2項，發表論文50余篇。

服務城市地下管線管理工作沒有休止符。未來，河南省測繪工程院將會繼續扮演城市生命線的“守護神”角色，不斷補充和更新地下管線數據成果，大力推進數據共享和成果應用，持續開展科技創新，自主研發知識產權軟件，更好地滿足“智慧城市”建設需要，為城市管理和規劃、基礎設施建設等提供可靠的技術保障和完整的監測體系，確保城市安全運行。

● 雷達探測

● 準備加載信號

● 下井測量

● 采集坐標