特大城市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)方法探索

楊楓，汪楓，王水強(qiáng)，胡繞，孫斌

(1.上海勘察設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200093； 2.上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通發(fā)展研究院，上海 200032)

1 背 景

2014年，國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》。同年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部、新聞出版廣電總局、國(guó)家安全局、國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于開(kāi)展城市地下管線普查工作的通知》，為貫徹相關(guān)文件精神，結(jié)合本地實(shí)際情況，全國(guó)各地陸續(xù)開(kāi)展城市地下管線普查工作。

管線普查工作獲取了大量的地下管線數(shù)據(jù)，隨著城市的不斷發(fā)展、更新，地下管線數(shù)據(jù)發(fā)生日新月異的變化。尤其對(duì)于特大城市的地下管線，其年更新量可能達(dá)到上千公里。如何通過(guò)數(shù)據(jù)維護(hù)的方式，保證管線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性、現(xiàn)勢(shì)性，使其能在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，仍可以作為城市地下空間規(guī)劃、建設(shè)的依據(jù)，是普查工作結(jié)束后應(yīng)當(dāng)正視的問(wèn)題。

本文以上海市外環(huán)內(nèi)中心城區(qū)為例，闡述了2016年～2018年上海市在中心城區(qū)進(jìn)行的地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)的方法探索。

2 概 況

上海市于20世紀(jì)90年代初即開(kāi)始地下管線信息系統(tǒng)試點(diǎn)工作，自90年代末開(kāi)始，部分行政區(qū)先后組織了地下綜合管線普查，建立了地下綜合管線信息系統(tǒng)。

2015年，上海市集中對(duì)外環(huán)內(nèi)楊浦、虹口、靜安等行政區(qū)域進(jìn)行地下管線普查工作。截至2016年4月，上海市中心城區(qū)地下管線保有量為2.6萬(wàn)多公里。

2015年，上海市政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)本市地下管線建設(shè)管理的實(shí)施意見(jiàn)》，明確提出“完善地下管線及管理相關(guān)的各類數(shù)據(jù)資源，并以此為基礎(chǔ)，建立數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)維護(hù)工作機(jī)制……實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息唯一性、準(zhǔn)確性，”。

為了保證中心城區(qū)現(xiàn)有管線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性、現(xiàn)勢(shì)性，2016年5月，上海市開(kāi)展中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)工作，經(jīng)過(guò)2016年～2018年三年時(shí)間的工作，共完成管線數(shù)據(jù)維護(hù)工作量約 3 000 km。

3 技術(shù)難題

上海市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)是國(guó)內(nèi)首個(gè)特大城市中心城區(qū)的地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)，由于無(wú)先期經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，在工作開(kāi)展過(guò)程中遭遇諸多技術(shù)難題。

(1)管線施工數(shù)量巨大、地點(diǎn)分散、工況各異，覆土前及時(shí)跟測(cè)難度大

上海市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)范圍涵蓋外環(huán)內(nèi)楊浦、虹口、靜安、黃浦、徐匯、長(zhǎng)寧、普陀、寶山(外環(huán)內(nèi)區(qū)域)、閔行(外環(huán)內(nèi)區(qū)域)以及浦東(內(nèi)環(huán)內(nèi)區(qū)域)，實(shí)施范圍面積約 570 km2。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，上海市每年的管線新增及變動(dòng)數(shù)量約為管線保有量的4%，以目前上海中心城區(qū)2.6萬(wàn)公里地下管線保有量計(jì)算，每年新增、變動(dòng)的地下管線數(shù)量約1 000 km。

如此大量的管線更新分布在中心城區(qū)的各個(gè)角落，涉及道路新建、道路翻修、新建排管、監(jiān)控立桿、架空線入地等各類工程。如何保證在管線敷土前進(jìn)行見(jiàn)管實(shí)測(cè)，盡可能提高管線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，是地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)工作的難點(diǎn)之一。

(2)后審批管線工程的及時(shí)跟測(cè)難度大，現(xiàn)場(chǎng)精確探測(cè)難度高

上海市對(duì)于掘路施工建立了完善的審批機(jī)制，但仍存在部分應(yīng)急搶險(xiǎn)工程，由于情況特殊，無(wú)法事先獲取掘路許可。對(duì)于此類未獲取掘路審批的管線工程，如管線搶修工程等。由于不能通過(guò)正規(guī)渠道提前獲取相關(guān)施工信息，無(wú)法事先得知施工地點(diǎn)、施工時(shí)間等具體信息，無(wú)法及時(shí)跟測(cè)，只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡視發(fā)現(xiàn)或事后接到業(yè)主通知后采用儀器進(jìn)行探測(cè)。由于應(yīng)急搶修管線基本處于已覆土狀態(tài)，可能涉及燃?xì)狻⒔o水等各種管類、材質(zhì)各異、且使用儀器進(jìn)行探測(cè)易受周邊其他管線干擾影響，精確探測(cè)的難度較高。

(3)新敷設(shè)的非開(kāi)挖管線因埋深大，無(wú)法見(jiàn)管實(shí)測(cè)，跟蹤維護(hù)及精確探測(cè)難度大

隨著城市地下空間資源的日益匱乏，在老城區(qū)進(jìn)行管線新排越來(lái)越多地采用非開(kāi)挖方法實(shí)施。在上海中心城區(qū)，信息等管線已基本采用非開(kāi)挖方式進(jìn)行鋪設(shè)，新鋪設(shè)的非開(kāi)挖管線由于采用定向鉆工藝施工，埋深大，管線平面及深度變化范圍大，施工后無(wú)法進(jìn)行見(jiàn)管實(shí)測(cè)，跟蹤測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且常規(guī)管線探測(cè)儀器也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效探測(cè)，跟蹤維護(hù)及精確探測(cè)難度大。

(4)管線維護(hù)數(shù)據(jù)納入全市統(tǒng)一適用的信息基礎(chǔ)平臺(tái)難度大

與大面積管線普查數(shù)據(jù)不同，地下管線維護(hù)數(shù)據(jù)體量較小，不能采用普查數(shù)據(jù)批量入庫(kù)的方式，只能作為已有管線數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。如何在大體量地下管線數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更新管線數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、接邊與數(shù)據(jù)庫(kù)更新，也是本次維護(hù)工作的難點(diǎn)。

(5)特大范圍、長(zhǎng)周期管線數(shù)據(jù)維護(hù)工作實(shí)施與組織協(xié)調(diào)難度巨大

上海市中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)覆蓋整個(gè)外環(huán)內(nèi)10個(gè)行政區(qū)，區(qū)域特別廣，維護(hù)周期長(zhǎng)，需跟測(cè)維護(hù)掘路施工數(shù)量巨大，涉及相關(guān)單位眾多，如何確保管線維護(hù)工作有序、高效、全覆蓋推進(jìn)，項(xiàng)目組織、溝通協(xié)調(diào)與實(shí)施難度巨大。

4 創(chuàng)新工作方法

(1)采用自主研發(fā)的管線工程現(xiàn)場(chǎng)巡視移動(dòng)系統(tǒng)，快速發(fā)現(xiàn)并及時(shí)上報(bào)和跟測(cè)

針對(duì)大范圍、長(zhǎng)周期、數(shù)量巨大、地點(diǎn)分散的掘路工程的管線及時(shí)跟測(cè)難題，分片區(qū)對(duì)維護(hù)范圍進(jìn)行專人巡視，并采用自主研發(fā)的管線工程現(xiàn)場(chǎng)巡視移動(dòng)系統(tǒng)(圖1、圖2)。巡視系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)施工信息的及時(shí)上報(bào)與分享，極大提升了巡視工作效率和管線跟測(cè)率。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)巡視軟件 圖2 已發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)示

(2)采用多種綜合探測(cè)技術(shù)解決管線精確探測(cè)難題，提高管線維護(hù)成果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和精度

針對(duì)未能及時(shí)跟測(cè)、已覆土的種類繁多、材質(zhì)各異的管線，采用多種綜合探測(cè)技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)方法試驗(yàn)選定最優(yōu)采集參數(shù)，確保探測(cè)成果準(zhǔn)確，如：采用電磁感應(yīng)法對(duì)金屬管線和電纜等帶金屬骨架的管線進(jìn)行探測(cè)；采用探地雷達(dá)法對(duì)非金屬管線進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)可對(duì)復(fù)雜、疑難區(qū)域的金屬管線進(jìn)行復(fù)核探測(cè)；對(duì)于周圍近距離其他管線的干擾，采用降低激發(fā)裝置頻率或?qū)δ繕?biāo)管線進(jìn)行低頻直接連接法激發(fā)等方式，來(lái)區(qū)分目標(biāo)管線和其他管線。

(3)采用探測(cè)新技術(shù)解決新鋪設(shè)非開(kāi)挖管線的維護(hù)難題

針對(duì)新鋪設(shè)的非開(kāi)挖管線維護(hù)，項(xiàng)目采用了多項(xiàng)國(guó)際最新的探測(cè)新方法、新技術(shù)解決該類難題：如將國(guó)際領(lǐng)先的導(dǎo)向定位儀、三維管道陀螺定位系統(tǒng)儀應(yīng)用于深埋電力、通信類非開(kāi)挖管線的精確探測(cè)；將上海勘察設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司首創(chuàng)的井中磁梯度法應(yīng)用于給水、燃?xì)獾壬盥穹情_(kāi)挖金屬管線的精確探測(cè)(圖3)，均取得了良好的探測(cè)效果，大大提高了管線維護(hù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精度。

圖3 寶山區(qū)XX路新建電力管線探測(cè)成果

(4)采用自主開(kāi)發(fā)的“地下管網(wǎng)綜合信息管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)編輯模塊，解決小體量、零散管線維護(hù)數(shù)據(jù)入庫(kù)、接邊的難題

相較于已有地下管線數(shù)據(jù)，更新維護(hù)數(shù)據(jù)分布分散且數(shù)據(jù)量較小，更新數(shù)據(jù)的入庫(kù)不可能采取整庫(kù)更新的方式進(jìn)行。通過(guò)采用自主開(kāi)發(fā)的“地下管網(wǎng)綜合信息管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)編輯模塊(如圖4、圖5所示)，通過(guò)在原有普查數(shù)據(jù)庫(kù)和更新數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置不可變更的共同明顯點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)多批次、小體量零散管線數(shù)據(jù)的邏輯查錯(cuò)、數(shù)據(jù)整合、接邊數(shù)據(jù)編號(hào)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫(kù)生成與更新、數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能，確保管線維護(hù)數(shù)據(jù)按照全市統(tǒng)一適用的信息基礎(chǔ)平臺(tái)要求的數(shù)據(jù)格式及時(shí)入庫(kù)。

圖4 維護(hù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

圖5 中心城區(qū)維護(hù)數(shù)據(jù)(紅色線條)

(5)根據(jù)掘路執(zhí)照開(kāi)展管線維護(hù)的創(chuàng)新工作模式，解決管線維護(hù)工作中的溝通協(xié)調(diào)和高效全覆蓋推進(jìn)難題，大幅提升管線維護(hù)效率和跟蹤測(cè)量比例

為了確保管線維護(hù)工作有序、高效、全覆蓋推進(jìn)，解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中60余家相關(guān)單位的溝通協(xié)調(diào)難題，項(xiàng)目利用上海市外環(huán)內(nèi)完善的掘路許可制度，創(chuàng)新性地提出以掘路執(zhí)照為抓手，通過(guò)與各區(qū)市政署提前溝通，建立了通暢了掘路執(zhí)照獲取渠道，及時(shí)掌握中心城區(qū)管線工程施工時(shí)間、地點(diǎn)等信息。借助現(xiàn)場(chǎng)巡視系統(tǒng)，確保在管線工程覆土前及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟測(cè)，大大提高管線跟蹤測(cè)量率，確保了管線數(shù)據(jù)精度。

5 工作成效

通過(guò)三年的數(shù)據(jù)維護(hù)工作，地下管線跟測(cè)率逐年提升。2016年，上海市中心城區(qū)共審批管線相關(guān)掘路執(zhí)照 1 196個(gè)，其中886個(gè)執(zhí)照實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)跟蹤測(cè)量，跟測(cè)率74.08%，維護(hù)管線長(zhǎng)度800余公里；2017年，中心城區(qū)管線相關(guān)掘路執(zhí)照 1 260個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)跟測(cè) 1 202個(gè)，跟測(cè)率提升至95.40%，維護(hù)管線長(zhǎng)度 1 000余公里；2018年，中心城區(qū)管線相關(guān)掘路執(zhí)照 1 569個(gè)，實(shí)時(shí)跟測(cè) 1 535個(gè)，跟測(cè)率高達(dá)97.83%，維護(hù)管線長(zhǎng)度 1 000余公里，上海中心城區(qū)掘路執(zhí)照跟測(cè)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

上海中心城區(qū)掘路執(zhí)照跟測(cè)統(tǒng)計(jì) 表1

跟測(cè)率的提升，不僅提升了地下管線數(shù)據(jù)精度，同時(shí)大大提升了地下管線數(shù)據(jù)的時(shí)效性。

6 結(jié) 論

上海市地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)是國(guó)內(nèi)首個(gè)特大城市中心城區(qū)的地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)項(xiàng)目，三年時(shí)間共完成范圍內(nèi) 2 800余公里新增、變動(dòng)管線的跟蹤測(cè)量和數(shù)據(jù)入庫(kù)工作。在整個(gè)數(shù)據(jù)維護(hù)工作過(guò)程中，通過(guò)工作前期各方組織協(xié)調(diào)、工作中采用各種方法進(jìn)行管線跟測(cè)與探測(cè)、工作后期的數(shù)據(jù)接邊與入庫(kù)，保證了項(xiàng)目的順利實(shí)施并取得了較好成果。

項(xiàng)目依托上海市中心城區(qū)完善健全的掘路審批制度、輔以現(xiàn)場(chǎng)巡視等手段，極大地提高了管線的跟測(cè)率，保證了地下管線維護(hù)數(shù)據(jù)的精度。

通過(guò)三年時(shí)間的探索，上海市已形成一套較為成熟的地下管線數(shù)據(jù)維護(hù)工作方法，通過(guò)實(shí)踐取得了較好的工作成效。