城市地下管線普查方案設(shè)計與實施
——以富山工業(yè)園為例

陳國強(qiáng)，安永強(qiáng)，陸可

(1.廣東繪宇智能勘測科技有限公司，廣東 廣州 510665； 2.武漢市勘察設(shè)計有限公司，湖北 武漢 430022； 3.中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇 徐州 221100)

1 引 言

開展城市地下管線普查工作，是城市規(guī)劃建設(shè)和管理的基礎(chǔ)，是應(yīng)對自然災(zāi)害與突發(fā)性事件的保障，也是推動城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必要前提。當(dāng)前，隨著城市建設(shè)發(fā)展速度不斷加快以及城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市的綜合服務(wù)功能也日趨明顯。而各種地下管線就像是城市這個綜合體的“血管”[1]遍布于城市內(nèi)部，要想保障城市的正常運(yùn)行，就要通過對城市管線的詳細(xì)勘查，才能掌握地下管線現(xiàn)實情況，防患于未然。

2 地下管線普查技術(shù)路線設(shè)計

在開展城市地下管線普查項目之前，要先進(jìn)性總體技術(shù)路線設(shè)計，其中主要有以下幾個方面：

(1)項目組織管理；

(2)技術(shù)流程與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定：包括技術(shù)流程設(shè)計、工作方案制定、探測標(biāo)準(zhǔn)制定、成果標(biāo)準(zhǔn)制定等；

(3)外業(yè)實測：制定好相關(guān)方案和標(biāo)準(zhǔn)后，工作人員進(jìn)行實地踏勘，根據(jù)業(yè)主需求開展管線探測、控制測量、外業(yè)普查等工作；

(4)數(shù)據(jù)處理及成圖：根據(jù)外業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)成圖；

(5)成果整合與資料提交：在數(shù)據(jù)檢查無誤后，將紙質(zhì)資料整理成冊，電子資料整理入庫。撰寫技術(shù)總結(jié)并提交。

圖1 城市地下管線普查總體技術(shù)路線圖

3 地下管線普查技術(shù)流程設(shè)計

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，城市地下管線普查涉及越來越多的學(xué)科與領(lǐng)域，特別是測繪、地球物探、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的融合，科學(xué)合理的技術(shù)流程設(shè)計是地下管線普查項目實施的前提與關(guān)鍵。地下管線普查項目技術(shù)流程包括資料分析、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)方案設(shè)計、外業(yè)探測、數(shù)據(jù)處理與成果提交等流程。

3.1 測區(qū)資料分析

地下管線普查工作開展前，需要收集測區(qū)內(nèi)已有資料，其中包括地形資料、各類管線的專業(yè)管線圖資料等，幫助工作人員快速確定管線點(diǎn)位置以及判斷管線走向。然后進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，了解測區(qū)內(nèi)的實際情況，評價收集資料的可信度，了解測區(qū)地形、地貌、交通，以及地球物理條件等，為后續(xù)工作提供參考與準(zhǔn)備。

3.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定

建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是保障地下管線普查質(zhì)量以及實現(xiàn)城市內(nèi)管線信息資源共享的關(guān)鍵，其中包括普查內(nèi)容及其取舍標(biāo)準(zhǔn)、普查成果標(biāo)準(zhǔn)等。

3.3 技術(shù)方案設(shè)計

根據(jù)業(yè)主提出的成果要求，由項目經(jīng)理組織實施，在現(xiàn)場踏勘、儀器一致性校驗和進(jìn)行方法試驗的基礎(chǔ)上，依照規(guī)程、規(guī)范編寫技術(shù)設(shè)計書，當(dāng)測區(qū)技術(shù)設(shè)計書經(jīng)甲方審批合格后方可進(jìn)行探測作業(yè)。

3.4 外業(yè)探測

外業(yè)工作人員在了解技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，結(jié)合技術(shù)方案進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行實地探測。包括明顯管線點(diǎn)調(diào)查、隱蔽管線探測、控制測量、帶狀地形圖測量等工作，重點(diǎn)摸清管線的位置關(guān)系、屬性和規(guī)模大小等信息。

3.5 數(shù)據(jù)處理與成果入庫

采用專業(yè)的成圖軟件，將各種外業(yè)采集的數(shù)據(jù)格式按要求錄入整理。首先利用計算機(jī)錄入管線數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用管線成圖軟件做出管線圖草圖。然后再返回探測作業(yè)組，核查管線分布及其相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時到現(xiàn)場確認(rèn)后再加以修正，再對管線數(shù)據(jù)庫同步更新[2]。

4 地下管線普查組織管理與質(zhì)量保證

4.1 組織管理

為高效、安全、環(huán)保的完成委托方要求，確保地下管線普查工作的順利完成，項目人員要按照責(zé)任進(jìn)行劃分，分設(shè)項目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)各一人，下設(shè)物探、測量、內(nèi)業(yè)等組。

4.2 質(zhì)量保證措施

質(zhì)量保證最直接的有效的方法是隨時分析并預(yù)防可能發(fā)生的質(zhì)量問題，以預(yù)防為主、防檢結(jié)合，發(fā)現(xiàn)重大問題及時處理，做到將質(zhì)量管理工作貫徹到工程施工的全過程中[3]。

其中外業(yè)生產(chǎn)作業(yè)組，必須依據(jù)質(zhì)量管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則，做好自檢工作。測量過程中，進(jìn)行相鄰測站之間的自檢并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，檢測合格后方可遷站。要求技術(shù)負(fù)責(zé)人做到事前指導(dǎo)、中間檢查、成果校審，保證每項工作的質(zhì)量，抓好每一道工序，保證產(chǎn)品合格后再轉(zhuǎn)入下一工序。對各種成圖、成果、數(shù)據(jù)要做到100%的室內(nèi)檢查和20%以上的外業(yè)檢查。

4.3 質(zhì)量評價

(1)物探部分

野外物探結(jié)束后，各小組應(yīng)按照均勻、合理、隨機(jī)的原則同時針對疑難路段的隱蔽點(diǎn)將所測圖幅內(nèi)的各種管線進(jìn)行重復(fù)探測、查錯查漏，對明顯點(diǎn)重復(fù)量測。檢測內(nèi)容包括：①工作量檢查。包括基礎(chǔ)資料檢查、綜合管線圖實地對照檢查以及管線點(diǎn)重復(fù)探查檢查等。②精度統(tǒng)計檢查。包括管線明顯點(diǎn)檢查、隱蔽點(diǎn)重復(fù)探測檢查、隱蔽點(diǎn)開挖檢查等。

(2)測量部分

測量部分檢查也要分為小組自檢互檢、項目級檢查、公司級檢查三部分。

作業(yè)組的自檢是隨著外業(yè)測量工作的開展同時進(jìn)行的，在一個測站的測量工作結(jié)束后，搬至下一站時，首先對上一站所測的有代表性的點(diǎn)進(jìn)行100%的檢查的隨機(jī)重復(fù)觀測。

項目級檢查由測量技術(shù)負(fù)責(zé)人及項目負(fù)責(zé)人帶隊會同本工程質(zhì)檢小組成員對作業(yè)組的工作進(jìn)行檢查，檢查方式是對圖根控制的布設(shè)、點(diǎn)位情況、邊長情況等進(jìn)行實地核對，對原始記錄、計算進(jìn)行檢查；對圖面檢查注記是否合理、圖形符號是否按《規(guī)程》及《圖式圖例》進(jìn)行表示等。

公司級檢查由公司質(zhì)檢部及項目負(fù)責(zé)人對作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢查，對圖根控制網(wǎng)的布線情況、點(diǎn)位情況及原始記錄等進(jìn)行檢查；其次進(jìn)行圖面檢查，是否按《技術(shù)規(guī)程》及《圖式》等進(jìn)行注記，是否正確、合理；野外巡視主要查是否有漏、錯；最后進(jìn)行外業(yè)設(shè)站檢查[4]。

(3)內(nèi)業(yè)檢查

內(nèi)業(yè)對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯查錯及屬性查錯。針對地下管線探查記錄表、管線成果表、管線成果圖、探測草圖等相互對照檢查。檢查方式包括軟件自動檢查和人工檢查，其中軟件自動檢查主要包括管線點(diǎn)構(gòu)件檢查、連接關(guān)系檢查、點(diǎn)線庫一致性檢查、線庫數(shù)據(jù)合理性檢查、排水流向檢查等。

在檢查中發(fā)現(xiàn)的各類問題按圖幅進(jìn)行記錄，并到現(xiàn)場進(jìn)行了復(fù)核，改正。利用計算機(jī)對每個數(shù)據(jù)項的填寫，包括數(shù)據(jù)的類型、大小、標(biāo)示符等都進(jìn)行檢查。通過邏輯查錯，保證入庫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠[5]。

5 項目實例

5.1 測區(qū)范圍概況

本文以珠海市富山工業(yè)園內(nèi)的各類地下管線普查項目為例。富山工業(yè)園區(qū)位于廣東省珠海市，規(guī)劃總面積約 152 km2，地處粵港澳大灣區(qū)，是珠海當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支柱。產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)聚集了國內(nèi)外眾多知名的高新技術(shù)企業(yè)。成立十幾年來，富山工業(yè)園區(qū)的發(fā)展已經(jīng)相對完備，幸福村居建設(shè)也取得顯著成效，近年來當(dāng)?shù)卣铝τ趯⒏簧焦I(yè)園打造為產(chǎn)城融合的生態(tài)新城。園區(qū)氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，全年有兩個明顯的雨季：4月～6月為前汛期雨季，7月～9月為后汛期雨季，降水量充沛，地下管線容易受淤泥與積水的影響，因此及時開展地下管線的普查工作顯得尤為重要。

5.2 目標(biāo)任務(wù)

本次地下管線普查項目的目標(biāo)任務(wù)包括：

(1)地下管線探測和帶狀地形圖修測。探查各類管線具體位置、鋪設(shè)狀況等信息，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行管線測量，并繪制沿管線分布的完整建筑物、構(gòu)筑物的地形圖。

(2)地下管線圖編繪與成果表編制。管線圖分為專業(yè)地下管線圖與綜合地下管線圖，成果表以城市基本地形圖圖幅為單位，分專業(yè)整理成冊。

(3)成果檢查驗收與歸檔。

(4)管線普查數(shù)據(jù)整理入庫。

5.3 普查內(nèi)容與取舍標(biāo)準(zhǔn)

本次地下管線普查集中在工業(yè)園約 152 km2范圍內(nèi)的地下管線，具體普査對象為 3 m以上(含 3 m)的公路、市政道路、主要街巷及重點(diǎn)區(qū)域(部位)的各種管線(溝)，包括給水、排水、燃?xì)狻⒐╇姟⒙窡簟⑼ㄐ拧V播電視、工業(yè)(不包括油氣管線)等地下管線及其附屬設(shè)施各類綜合管廊。國家機(jī)關(guān)、單位、學(xué)校、廠區(qū)、村鎮(zhèn)，以及封閉的生產(chǎn)生活小區(qū)內(nèi)的管道(溝)除外。但為了保證主干線的連續(xù)性，由市政主干線所穿過的上述人口普查區(qū)域的，并不需要納入人口普查區(qū)域內(nèi)。經(jīng)初步預(yù)測，地下管線全長約一千公里，各類管線普查取舍標(biāo)準(zhǔn)以及涉及的地下管線所探測的管線類型與取舍標(biāo)準(zhǔn)，按表1執(zhí)行[6]。

表1 地下管線探測的取舍標(biāo)準(zhǔn)

5.4 前期技術(shù)準(zhǔn)備

(1)施工前技術(shù)交底。在正式開工前，向所有工作組成員召開會議進(jìn)行技術(shù)交底，明確安排各組工作人員的工作任務(wù)與職責(zé)，認(rèn)真學(xué)習(xí)掌握好相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、章程后方可進(jìn)入施工階段。

(2)探測儀器校驗以及方法實驗。組織參與此次普查項目的相關(guān)物探技術(shù)人員，在技術(shù)指導(dǎo)監(jiān)督下對測區(qū)內(nèi)的給水、電力、通信三類管線，分別使用投入的8臺RD8000管線探測儀進(jìn)行方法試驗。結(jié)果表明該類儀器可以滿足在本測區(qū)開展地下管線探查工作的需要。

(3)編寫技術(shù)設(shè)計書。在完成現(xiàn)場踏勘與儀器一致性校驗，且方法試驗通過精度驗證的基礎(chǔ)上，依照規(guī)程、規(guī)范編寫技術(shù)設(shè)計書，當(dāng)技術(shù)設(shè)計書經(jīng)甲方審批合格后再進(jìn)行探測作業(yè)[7]。

5.5 實地探測

(1)管線點(diǎn)調(diào)查與探測

①明顯管線點(diǎn)調(diào)查

本項目將對探查區(qū)域內(nèi)各管類中所有的明顯管線點(diǎn)，均展開探查。探查工作按照從已知到未知、由簡單到復(fù)雜的原則展開。調(diào)查先從排水管道開始進(jìn)行，然后再對供電、通信類的管線進(jìn)行探測，最后再對給水管和燃?xì)夤芫€進(jìn)行探測。明顯管線點(diǎn)調(diào)查內(nèi)容主要是管線點(diǎn)的埋深與管線的斷面規(guī)格(管徑)，對明顯管線點(diǎn)的探測方式主要是開井后下井量測，量測工具為經(jīng)檢驗合格的鋼尺，讀數(shù)精確到厘米，當(dāng)鋼尺不能直接量測時，通過L尺量測。L尺的長軸方向與地面線保持垂直，讀數(shù)時在地面拉水平線，水平線與L尺長軸方向的交點(diǎn)即為讀數(shù)起始點(diǎn)，將讀數(shù)填入相應(yīng)的管線點(diǎn)調(diào)查表中[8]。

②隱蔽管線點(diǎn)探測

對于不明顯的隱蔽管線探測，本次地下管線普查工作選擇英國雷迪公司生產(chǎn)的RD8000型管線儀進(jìn)行探測，該儀器工作頻率多、性能穩(wěn)定，能適合多種類別的管線探測，經(jīng)儀器一致性檢驗和方法試驗后，證明可以投入生產(chǎn)。

圖2 明顯井調(diào)查作業(yè) 圖3 隱蔽管線探測作業(yè)

③疑難管線探測

對于測區(qū)內(nèi)地電條件復(fù)雜、地下管線交叉無序的地段，管線點(diǎn)的實地探測工作常常難以進(jìn)行。要解決疑難管線點(diǎn)的探測，首先需要充分研究調(diào)繪資料，先摸清這些地區(qū)的分布情況再進(jìn)行探測。在實地探測中采用多儀器、多種方法進(jìn)行交叉探測，經(jīng)過對比試驗找出較可靠的異常值，對探測結(jié)果進(jìn)行修正。對于實在難以確定的區(qū)域，可以向權(quán)屬單位申請，與管線鋪設(shè)的工作人員進(jìn)行溝通，或者在部分條件允許的地段進(jìn)行開挖或者釬探驗證，最大限度地確保疑難管線點(diǎn)的探測精度。

(2)控制測量

在對由業(yè)主提供的6個已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精度驗證后，坐標(biāo)精度符合要求，可作為控制起算點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上布設(shè)圖根控制點(diǎn)。然后采用單基站+流動站模式進(jìn)行控制測量，項目中平面控制測量與高程控制測量可以同時進(jìn)行，不需要再單獨(dú)進(jìn)行高程控制測量。外業(yè)觀測的儀器設(shè)備采用GPS接收機(jī)進(jìn)行控制網(wǎng)的測量，儀器精度較高。快速動態(tài)測量精度為水平：±10 mm+1 ppm；垂直：±20 mm+1 ppm，完全滿足在本區(qū)布測圖根控制點(diǎn)的需要。

控制測量具體內(nèi)容為：①圖根控制點(diǎn)觀測。項目中圖根控制點(diǎn)的觀測采用RTK方法進(jìn)行施測，測區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)405個RTK圖根點(diǎn)，采用單基站+移動站的工作模式，此次圖根施測大部分采用中海達(dá)H32進(jìn)行測量，技術(shù)要求按《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量(RTK)技術(shù)規(guī)范》中的圖根控制點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。為保證作業(yè)精度，外業(yè)觀測時分時段測量兩次，每次觀測不少于20個歷元。單次測回滿足點(diǎn)位平面殘差HRMS≤±2 cm，高程殘差VRMS≤±3 cm。RTK測量在初始化完成后進(jìn)行，測量后進(jìn)行成果檢驗。②RTK平面控制測量。本次RTK平面控制測量的主要技術(shù)要求見表2所示：

表2 RTK平面測量的技術(shù)要求

(3)帶狀地形圖測量

帶狀地形圖的測量范圍為位于管線兩側(cè)分布的第一排完整建筑物、地物點(diǎn)、道路、人行道等構(gòu)筑物，并且要調(diào)繪、標(biāo)注建筑物(或構(gòu)筑物)的權(quán)屬與名稱。當(dāng)管線兩側(cè)沒有建筑物(或構(gòu)筑物)分布時，要最少測至管線兩側(cè) 30 m范圍。測量方法采用RTK直接測量或采用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行測量。當(dāng)目標(biāo)地物、地形點(diǎn)所處位置地勢開闊，觀測條件充足時，可采用RTK直接觀測。在建筑物密集，觀測條件不好的街道內(nèi)部區(qū)域，采用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行測量。

5.6 數(shù)據(jù)處理

在工作人員完成外業(yè)實測后，為保證后續(xù)各項工作能夠順利銜接，需要提高內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量，因此本次項目采用內(nèi)外業(yè)一體化工作流程。

(1)數(shù)據(jù)庫建立

測區(qū)作業(yè)執(zhí)行內(nèi)外業(yè)一體化工作程序，在管線點(diǎn)測量的同時，同步進(jìn)行內(nèi)業(yè)資料整理。外業(yè)觀測組把每天探測的管線屬性數(shù)據(jù)和管線點(diǎn)測量數(shù)據(jù)錄入計算機(jī)，建立管線資料數(shù)據(jù)庫。通過人工核對和專用查錯程序檢查、排除錄入錯誤，做到提交的數(shù)據(jù)庫格式能夠準(zhǔn)確、可靠，順利使用。

數(shù)據(jù)庫采用《管線內(nèi)外業(yè)一體化成圖系統(tǒng)》進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，首先根據(jù)作業(yè)草圖將物探采集的外業(yè)數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，建立各類管線的點(diǎn)表、線表，再將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中的點(diǎn)表，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫用來進(jìn)行數(shù)據(jù)查錯和出圖進(jìn)行外業(yè)核對。

(2)管線圖編繪及成果輸出

管線數(shù)據(jù)庫利用《管線內(nèi)外業(yè)一體化成圖系統(tǒng)》的生成管線圖模塊自動生成綜合地下管線圖和專業(yè)地下管線圖。專業(yè)地下管線圖的比例尺為1∶500，綜合地下管線圖的比例尺為1∶500。地下管線圖按《國家基本比例尺地圖圖式第一部分：1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖圖式》繪制。

6 結(jié) 論

本文以珠海市富山工業(yè)園區(qū)地下管線普查項目為例，詳細(xì)介紹了面向城市區(qū)域的地下管線普查項目開展的整體技術(shù)路線設(shè)計、技術(shù)流程設(shè)計、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量控制的措施方法，完成了測區(qū)范圍內(nèi)的地下管線的普查和更新任務(wù)。

通過對城市內(nèi)地下管線的普查，將為當(dāng)?shù)卣约案骷墮C(jī)構(gòu)政策的制定和決策提供一定的技術(shù)支撐，同時也為城市這個綜合體的運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障，也可以為該區(qū)域應(yīng)對突發(fā)性事故提供一定的技術(shù)支持。在今后城市管線普查工作中，可以多多重視數(shù)據(jù)的更新、通用與共享，為數(shù)字城市化的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持[9]。