復雜條件下的城市地下管線測量方法

章瑞 ZHANG Rui；蘇俊良 SU Jun-liang

（南京國礎科學技術研究院有限公司，南京 210000）

0 引言

地下管線測量作業可以定位區域內的各種管線，合理規劃區域開發建設方案，是城市開發建設的重點環節。本文從城市地下管線測量作為切入點，結合相關資料，系統性整理在復雜條件下的地下管線測量方法，提供測量質量控制措施，希望可以引起更多測量單位的關注，提升各個地區城市開發建設綜合質量，助力社會經濟健康發展。

1 城市地下管線測量的任務

本文選擇雨花臺區賽虹橋街道安德門市場（一期）地塊作為研究案例，在地下管線測量中，需要處理管線放線、管線竣工測繪等內容，如圖1 所示。

圖1 雨花臺區賽虹橋街道安德門市場（一期）地塊位置圖

1.1 外業管線測量任務

作為城市地下管線測量的基礎任務，外業測量獲得的測量數據將直接影響后續的內業數據處理質量。在開展外業測量任務時，需要根據基礎操作規范，對于測量儀器設備進行檢查與校驗。做好二次數據測量，及時發現外業測量的程序錯誤，做好管線測量控制。為提升外業測量數據精度，使用的測量儀器設備都需要選擇嚴格根據國家生產標準生產，并通過計量部門檢定，沒有超過使用有效期的合格產品[1]。

外業管線調查任務分為明顯管線點調查和隱蔽管線點探查，緊接著需要進行的是管線點測量任務。外業數據是后續內業處理的基礎。

1.2 內業數據處理任務

結束外業測量任務，獲取有關城市地下管線測量數據后，將測量數據輸入計算機內，開展內業數據處理任務的數據整理、檢查等工作。根據數據使用需求，將外業測量的成果文件進行格式轉換，結合相應的數據處理工序，保證數據的質量。對于地下管線的測量數據精度，和圖根控制點位精度、高程中誤差等存在直接關系，前者與后兩者呈正比關系。圖根控制點位數量越多，獲得的測量數據精度越高。這就需要在測量前有較好的規劃，保證每個測站點相對于圖根點的精度。可以根據管線類別，確認數據處理標準，參考表1 內容。

表1 管線類別與數據處理標準

2 復雜條件下城市地下管線測量方法

在整理地下管線測量文獻后，本文擬采用GPS（Global Positioning System，全球定位系統）+全站儀（測角測距一體化）+GIS（Geographic Information System，地理信息系統）的組合測量工藝，完成在復雜條件下的城市管線測量任務，可以參考圖2 內容完成測量任務。

圖2 復雜條件下城市地下管線測量流程圖

2.1 測量前期準備

對于地下管線測量工作，其本質是通過測量技術+測量設備，精準獲取測量區域內的地下管線存在位置、空間形態、內部結構等各項內容。根據測量數據，配合該區域的地形圖，分析該區域未來開發建設計劃，降低后續施工建設難度。為此，在正式開展城市地下管線測量任務之前，需要通過實地勘測的方式，對測量區域做全面分析，確認測量區域的地下管線真實情況，梳理地下管線的類型，做好數據的收集、整理工作。如果整個城市需要開展大規模的開發建設，在進行地下管線數據整理時，可以考慮將各個地區的城市地下管線測量數據進行整合，構建相匹配的數據庫，便于后續的數據調用。在開展城市地下管線測量工作時，確認具體的測量區域，搜索數據庫關于測量區域的地下管線數據。根據測量區域的地形條件，城市開發建設計劃，綜合考慮地下管線測量需要關注的重難點內容，合理規避各種干擾數據準確性的影響因素。同時，根據數據庫調取的數據信息，選擇合適的地下管線測量方法，便于后續數據庫更新[2]。

2.2 布設測量點位

在布設地下管線測量控制點位時，需要參考周邊已有測量控制點位的資料，設計管線測量控制網。無論是重要測量點位或是常規測量點位，都要在每級圖根導線外側邊緣位置，設置一個加密測量點位，合理規避測量數據精度偏低問題。在儀器架站點位選擇時，盡可能選擇便于測量的位置，例如在測量區域選擇無構造物遮擋的空曠場地，并要保證測量點位擁有便利的保護條件。如果儀器架站點點位保護條件偏差，測量人員需要采用適當方法，對測量點位進行人工保護。為提升地下管線測量數據檢查效率，降低測量數據復核難度，在布設圖根控制點位時，可以著重關注邊長的檢查工作，確認圖根邊長是否符合地下管線測量要求。在地下管線的角度、距離測量中，可以通過直接檢定法完成測量任務。如果使用間接檢定法測量，需要確認測量數據是否擁有合適精度，使用相同的測量工藝進行二次測量，消除間接檢定法可能存在的測量誤差。城市地下管線擁有不同的使用等級，需要合理設計導線網絡，避免出現測量點位遺漏問題。因為本文采用組合測量工藝測量城市地下管線，所以在測量區域布設圖根點、圖根導線，方便繪制城市地下管線圖紙。確認各個測量點位的位置、高程，便于在圖紙上標記測量點位直線距離與各個測量點位的測量高程[3]。對于放線測量的標準，可以參考表2 內容。需要注意，如果邊長的長度小于50m，需要保證誤差絕對值低于2cm。

2.3 實施測量工作

在開展地下管線測量工作之前，測量人員需要根據當地相關規定，對測量區域內的所有地下管線逐一檢查。如果存在需要進行隱蔽點探查的地下管線，通過探查后，再進行后續的測量工作。一般情況下，城市地下管線測量工作基礎內容可以整理為以下步驟：第一步，根據地下管線測量設計方案，對測量區域進行實地勘察，記錄測量區域當前情況，根據勘察數據與記錄情況繪制成圖；第二步，調查或探查測量區域內的道路、社會企業、居民住宅等各種單位的地下管線，現場標識點位（包括明顯點和隱蔽點）；第三步，調查測量區域的地下管線所在位置、具體走向，明確各類地下管線的埋設工藝、管徑規格、材質類型等。要求這些有關地下管線的基本情況盡可能詳細全面，避免出現信息疏漏問題；第四步，根據地下管線測量設計方案，測量前期標識的地下管線點位，完成地下管線測量工作[4]。如果存在新老管線銜接部分，需要根據原有管線位置，做重合點的相關檢查工作。確認重合點坐標是否出現超過20cm的誤差。如果出現，需要對重合點坐標數據進行處理，才能將數據入庫。

2.4 數據采集任務

為提升城市地下管線測量精度，降低測量數據誤差，需要做好管線網絡測量數據采集工作。需要對平面的管線網絡進行必要的加密處理，避免在地下管線測量過程中，出現嚴重的數據變化，也方便后續管線網絡的維護工作。詳細測量管線網絡的各種管線，例如輸水管線、燃氣管線等，標記管線性質等數據。為提升城市地下管線測量精度，可以采用點號編碼的形式，對管線進行準確標記。例如參考《化工工藝設計施工圖內容和深度統規定》（HG 20519-92）以六個單位標記管線。標記單位分別為物料代號、主項代號、管道順序號、管道尺寸、管道等級、隔熱或隔聲代號。以PG03001-100-L1B-C 為例，為工藝氣體（PG）、逐項編號03（03）、物料順序001（001）、100mm（100）、1MPa 順序1碳鋼（L1B）、保冷材料（C）。通過這種方式，可以極大簡化地下管線測量數據整理難度，提升測量數據的精度。在采集地下管線測量數據時，要在數據精準性的基礎上，保證數據的完整性與連續性，避免出現數據采集中斷問題。在編輯地下管線測量數據時，可以考慮使用數字高程模型，結合數字線畫圖，提升地下管線測量數據編輯效率。構建與測量區域相匹配的數據庫，用于儲存采集的地下管線測量數據[5]。

2.5 繪制管線圖紙

在繪制城市地下管線圖紙時，需要確定參考的基本比例尺。建議在對測量區域做實地測量后，根據標準圖式進行管線圖紙的繪制工作。通常情況下，采用1:500 的繪圖比例尺即可。如果城市地下管線測量的長度超過1000m，為提升管線圖紙的使用便利性，可以采用1:1000 的繪圖比例尺。如果在圖紙繪制中，涉及竣工房內容，需要以0.25mm 作為外輪廓面邊線寬度繪制標準。對于竣工道路，需要將其邊線寬度保持在0.25mm 左右。

地下管線的管徑、標高，需要根據標準規范嚴格書寫。目前南京地區主要執行的是《管線數據標準》（DB 3201/T 257-2020）。在繪制管線圖紙階段，需要遵守以下基本原則：第一，使用固定表示方法表示對應類的地下管線，包含與其他管段直接連接或間接連接的部分；第二，根據《管線數據標準》，區分表達各種類型的地下管線，明確不同地下管線的應用性質；第三，為提升管線圖紙的使用效果，方便計算測量數據，如果僅有一種地下管線時，需要使用直管形式進行表示。如果存在兩種及兩種以上的地下管線，需要根據應用性質做合理區分；第四，明確測量區域內各種關系，確認地下關鍵節點與周圍構造物或障礙物的空間位置，要求各個關鍵節點需要有良好的通視條件；第五，地下管線的性質、用途、規格等基本指標都需要做好區分，避免出現辨別混淆問題。例如0.07m（管徑）PVC（材料性質），0.4m（管徑）水泥（材料性質）。使用本文設計的地下管線測量方案，獲得圖3 所示測量結果。

圖3 本工程地下車庫一層地下管線測量圖

3 復雜條件下城市地下管線測量質量的控制

為合理提升城市地下管線測量質量，可以考慮從遵守外業測量任務基本原則、建立高素質城市地下管線測量團隊、構建城市地下管線綜合管理平臺等三個角度展開相關工作。

3.1 遵守外業測量任務基本原則

在開展外業測量任務時，需要遵守以下基本原則：第一，對城市地下管線進行測量，根據測量方案，嚴格執行每項測量內容，重點關注城市地下管線的管底標高數據測量工作；第二，城市地下管線在戶外環境，容易受到多種因素的累加影響，容易出現嚴重沉降情況，或是發生大幅度彎曲變形問題。例如通信電纜、給水管等，建議在設置測量點位時，做好相應的標記工作，進行更為完善的數據測量作業，減少沉降或變形對測量數據造成的干擾；第三，在正式進行城市地下管線測量作業之前，需要做好準備工作，既要做好測量儀器設備的常規檢查工作，也需要確認測量點位是否合理，是否需要對特殊測量點位做多次數據校核。需要注意，盡可能避免在暴風、大雨等惡劣天氣條件下進行外業測量任務，保障測量人員的人身安全；第四，一些城市地下管線的埋設距離相對較長，在進行測量時，需要充分考慮地下管線的埋設條件，分析地下管線頂部高程變化。建議對埋設距離較長的地下管線做3 次～5 次的測量作業，合理避免測量數據誤差[6]。

3.2 建立高素質城市地下管線測量團隊

在復雜條件開展城市地下管線測量工作，測量人員的專業能力會對測量數據精度產生直接影響。若想合理提升地下管線測量質量，就需要建立一支高素質測量團隊。測量單位可以邀請行業專家，向測量人員進行集中培訓，以具體測量案例，分析需要注意的重要內容，整理有關測量問題解決方法，提升測量人員的理論知識儲備水平。在開展測量工作時，測量單位需要適當引入新型測量技術，強化測量人員的實踐綜合能力。以理論知識作為里，以實踐能力作為表，全方位提高測量人員的專業水平，逐步構建綜合素質高的測量團隊，高效率、高質量完成城市地下管線的測量任務。

3.3 構建城市地下管線綜合管理平臺

在城市地下管線測量工作中，會產生大量的數據信息，需要測量人員消耗較多時間成本，詳細整理測量數據，測量數據應用價值偏低。可以參考2.1 章節與2.4 章節，在信息技術的基礎上，整合GIS 技術，構建城市地下管線綜合管理平臺，對于整座城市的地下管線開展全方位管理。測量人員獲得地下管線測量數據后，直接輸入到管理平臺，與已有的地下管線數據進行對比，分析數據的變化情況，確認地下管線沉降、變形幅度，為城市后續開發建設提供便利條件，實現對整個城市地下管線的高效率管理、測量信息查詢、數據信息更新與維護。可以由地方政府與相關部門進行合作，邀請具有相關資質的測量單位，以城區方式，構建城市地下管線綜合管理平臺，借助GPS 技術，完成跨部門、跨單位的測量數據共享。測量單位在獲取區域范圍內的地下管線數據，也可以通過綜合管理平臺的在線校核功能，確認數據誤差。避免出現測量數據偏差過大，影響后續數據分析的問題。再利用GIS 技術，與綜合管理平臺已有的城市地下管道網絡結合，實現自動出圖，縮短地下管線測量數據的應用時間周期。

4 結束語

在進行城市地下管線測量時，需要明確測量范圍、確認測量精度要求，結合本文理論內容，設計一套內容完善、結構完整的測量方案。在方案執行過程中，需要根據測量團隊的實際工作需求，對部分細節內容做合理優化，提升測量數據質量。希望更多測量單位可以對城市地下管線測量進行細致分析，為城市管理人員提供更精準的地下管線測量數據，推動城市開發建設工作順利落實。