李學(xué)軍,洪立波

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院,北京 100083; 2.山東正元地理信息工程有限責任公司,山東濟南 250101; 3.中國城市規(guī)劃協(xié)會地下管線專業(yè)委員會,北京 100038)

城市地下管線信息是城市空間基礎(chǔ)地理信息的重要組成部分。面對城市建設(shè)的飛速發(fā)展,地下管線保障城市經(jīng)濟發(fā)展和整體運行、維系城市地上地下空間有效利用的重要性日益凸顯,規(guī)劃、建設(shè)和管理好地下管線是未來充分利用地下空間的重要的基礎(chǔ)工作,是維系社會經(jīng)濟和現(xiàn)代化城市健康、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展,有效應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害的保障。隨著對地下管線重要作用與地位認識的不斷提高,全國各地紛紛組織開展城市地下管線普查,積極推進城市地下管線信息化建設(shè)。地下管線的傳統(tǒng)管理模式開始改變,地下管線信息獲取方式不斷完善,探測與管理技術(shù)得到較快發(fā)展。但是,健全完善相關(guān)法規(guī)標準和管理機制,保證地下管線信息數(shù)據(jù)質(zhì)量,加強地下管線信息動態(tài)更新,推進地下管線信息利用和資源共享,是仍然面臨的突出問題。我國城市地下管線管理滯后于城市建設(shè)的發(fā)展和國際同行業(yè)水平,地下管線被動管理局面尚未得到根本改變,實現(xiàn)城市地下管線科學(xué)化管理的任務(wù)依然艱巨。

1 地下管線探測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

地下管線探測是地下管線信息獲取的重要基礎(chǔ)工作。到目前,隨著我國城市地下管線管理事業(yè)的不斷發(fā)展,地下管線探測技術(shù)已由早期的開井調(diào)查發(fā)展到以物探技術(shù)為基礎(chǔ)的“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù),并且地下管線檢測技術(shù)已開始推廣,為地下管線管理與運行維護提供了豐富的信息依據(jù),取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

1.1 早期的開井調(diào)查方式應(yīng)用

上世紀 90年代以前,由于行業(yè)管理手段落后,需求不強,專業(yè)探測隊伍關(guān)注不多,工程物探仍處起步階段,針對性技術(shù)研究與應(yīng)用基本沒有,加上探測儀器發(fā)展水平的限制,為了獲取地下管線資料,掌握地下管線現(xiàn)狀,一般采用對已有管線的整測和新建管線的竣工測量等手段。已有地下管線整測時先向地下管線權(quán)屬單位收集整理已有管線資料,而后采用開井或開挖少量樣洞的方法,到實地對照核實調(diào)查,采用傳統(tǒng)測繪方法測定管線點三維坐標,室內(nèi)人工編制管線圖。對于新建地下管線,實際采用竣工測量的較少,主要以設(shè)計資料為主反映地下管線。

開井調(diào)查階段的地下管線整測主要由城市勘測單位實施。北京、上海、天津、濟南、沈陽、南京等城市曾通過整測的方式進行過城市地下管線普查,其中北京市在市政府領(lǐng)導(dǎo)下,由北京市測繪設(shè)計研究院牽頭,在各權(quán)屬單位共同配合下,分別于 1964年、1976年和1986年進行過 3次集中性普查會戰(zhàn),完成了不同階段的地下管線整測工作。但是由于地下管線具有隱蔽性和敷設(shè)條件復(fù)雜等特點,這時期獲取的地下管線資料準確性較差,城建檔案管理部門掌握的資料也不全。

1.2 物探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

上世紀 80年代末,隨著我國工程物探的發(fā)展和城市地下管線管理需求的提高,物探技術(shù)逐漸引入到地下管線探測中,成為已有地下管線資料獲取的重要技術(shù)手段之一。之后電磁感應(yīng)法、探地雷達法、淺層地震法、高密度電阻率法、高精度磁法、地面測溫法相繼取得地下管線探測應(yīng)用成果。由于我國幅員遼闊,地質(zhì)條件復(fù)雜且差異較大,以及地下管線敷設(shè)方式不同、埋深不一、材質(zhì)種類多樣,廣大探測技術(shù)人員進行了大量試驗研究,提出了各種針對性探測解決方案。隨著探測技術(shù)的不斷完善和儀器設(shè)備水平的提高,以利用地下管線定位儀為代表的電磁感應(yīng)法成為地下金屬管線探測最經(jīng)濟、最簡便而且探測精度較高的物探方法。實現(xiàn)了從應(yīng)用初期的只定位到既定位又測深的突破。地下管線定位儀也由初期的單水平線圈結(jié)果,經(jīng)過雙水平線圈結(jié)構(gòu)已發(fā)展成差動水平線圈、多水平線圈結(jié)構(gòu)。發(fā)射功率實現(xiàn)了可調(diào),智能化程度、抗干擾能力和探測精度顯著改善。探地雷達法因作業(yè)施工簡便、探測精度較高,不僅成為地下金屬管線探測的輔助手段,而且在解決地下非金屬管線探測中具有顯著優(yōu)勢,并取得較好應(yīng)用效果。物探技術(shù)的應(yīng)用,對于提高地下管線資料獲取速度和精度發(fā)揮了重要作用,特別是對于復(fù)雜條件下的地下管線探測,物探技術(shù)彌補了僅靠開井調(diào)查而導(dǎo)致資料不準的不足。在此期間,隨著儀器技術(shù)水平的不斷提高,為多種物探方法用于不同條件下的地下管線探測提供了選擇空間,在實際工作中,利用高精度磁梯度法、紅外測溫法、高密度電阻率法以及面波法在一定條件下取得了大量地下管線探測的成功案例,為利用綜合物探方法探測地下管線積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。這時,以國家冶金系統(tǒng)的探測隊伍為主成為推廣應(yīng)用物探技術(shù)方法應(yīng)用的主要力量。經(jīng)過實際應(yīng)用,探查地下管線的物探方法可按表1選擇。

利用物探技術(shù)探測地下管線,在獲取已有地下管線相對位置和埋藏深度后,配合以實地調(diào)查獲取地下管線的相關(guān)屬性信息,同時采用解析法測繪地下管線點的空間位置,獲得完整的地下管線信息資料,室內(nèi)采用機助制圖方式編繪地下管線圖,編制地下管線成果表,為城市地下管線管理提供翔實的現(xiàn)狀資料。1994年原冶金部組織制訂的《地下管線電磁法探測規(guī)程》YB/T9027-94和1995年頒布實施的行業(yè)標準《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》CJJ61-94,推動了城市地下管線探測技術(shù)開始走向規(guī)范化,標志著以物探技術(shù)為基礎(chǔ)的城市地下管線探測技術(shù)開始走向標準化和應(yīng)用推廣階段。1996年成立的原建設(shè)部科技委地下管線管理技術(shù)專業(yè)委員會,為地下管線探測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用做了大量工作。廈門、溫州、無錫、克拉瑪依、福州、廣州、萊蕪、南京、蕪湖、滁州、威海、中山、湛江等,成為推廣應(yīng)用物探技術(shù)進行城市地下管線普查應(yīng)用的代表城市。

探查地下管線的物探方法 表 1

圍繞降低城市供水漏損和城市地下管線運行維護工作的需要,物探技術(shù)在地下管線檢測評估方面發(fā)揮了積極作用。以聲波特性為探測基礎(chǔ)的聽音法、相關(guān)法成為各地水司在地下供水管道漏水檢測中應(yīng)用最多、最普遍的方法,并且可以在已有管道資料的前提下,較為準確地確定地下供水管道泄漏點的位置,探地雷達法也有探測地下供水管道漏水點的成功案例,為有效減少漏損提供了大量依據(jù)資料。利用管道閉路電視(CCTV)內(nèi)窺法和聲吶法,已在上海、廣州、濟南以及西安等地進行地下排水管道健康狀況評估,使得管道維護有的放矢,為保護城市環(huán)境和減少因地下排水管道泄露導(dǎo)致的地面塌陷事故提供有益資料。此外,多頻管中電流法(PCM)、C掃描法(C-Scan)以及瞬變電磁法在檢測地下鋼質(zhì)金屬管道腐蝕狀況方面效果較為明顯,已先后在各地的燃氣行業(yè)應(yīng)用推廣,如天津燃氣、重慶燃氣、太原燃氣、西安燃氣、大連燃氣等。目前,行業(yè)技術(shù)標準《城鎮(zhèn)供水管道漏水探測技術(shù)規(guī)程》正在制定中。

1.3 “內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

上世紀 90年代后期,隨著城市信息化建設(shè)要求的提出和城市地下管線管理的發(fā)展,特別是“數(shù)字地球”概念提出以后,數(shù)字城市建設(shè)加快,城市規(guī)劃提出建立信息系統(tǒng)實現(xiàn)地下管線信息化管理的需求。1996年開始的廣州市地下管線普查,率先提出了提高作業(yè)效率和地下管線探測、數(shù)據(jù)處理和建庫、地下管線自動成圖一體化的工作思路和要求,并在該工程中首先推行采用“內(nèi)外業(yè)一體化”作業(yè)模式和探測技術(shù)。“內(nèi)外業(yè)一體化”中,物探技術(shù)是地下管線探測的基礎(chǔ)手段,數(shù)字測繪技術(shù)是地下管線空間信息獲取的重要方法,核心是借助“地下管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”,實現(xiàn)外業(yè)探測數(shù)據(jù)進入該系統(tǒng)實現(xiàn)編輯、處理與建庫,之后根據(jù)需要可以靈活實現(xiàn)地下管線圖編繪自動化和成果表輸出。進入 21世紀以來,隨著探查技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)以及3S技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)得到了較快發(fā)展和應(yīng)用推廣。一是地下管線探查的物探方法和儀器日臻完善,技術(shù)水平也不斷提高。二是數(shù)字化測繪程度越來越高,作業(yè)效率以及自動化和智能化水平明顯提高。三是GPS(RTK)、GIS應(yīng)用越來越普遍,地理空間信息獲取速度和表現(xiàn)能力越來越強。四是修訂的行業(yè)標準《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003,系統(tǒng)總結(jié)了“內(nèi)外業(yè)一體化”技術(shù)經(jīng)驗和成果,為規(guī)范和統(tǒng)一技術(shù)的應(yīng)用推廣起到重要作用。全國各地針對本地實際制定地方標準,使“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)得以扎實推廣。地下管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上不斷擴充功能,不僅推進實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、建庫與智能成圖一體化,而且在實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸方面取得了較好的應(yīng)用成效。這期間,國家的地質(zhì)、測繪等行業(yè)的探測單位已開始加入到地下管線探測隊伍中。

圖1 內(nèi)外一體化地下管線數(shù)據(jù)處理工作流程

隨著“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)的發(fā)展,地下管線探測已由原來的內(nèi)外業(yè)分離脫節(jié)、人工操作繁多、基本過渡到實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理的數(shù)字化和自動化,獲取的管線數(shù)據(jù)日趨標準化和規(guī)范化,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理的信息化和可視化,初步形成了地下管線數(shù)據(jù)采集、處理與數(shù)據(jù)建庫到建立信息系統(tǒng)的“一條龍”作業(yè)流程,成為地下管線信息化建設(shè)的主要技術(shù)手段和工作模式,也為后期信息系統(tǒng)運行中的信息更新提供了有力技術(shù)支撐。為保證地下管線數(shù)據(jù)成果質(zhì)量,從廣州市地下管線普查開始,探索在地下管線普查中引入并實行監(jiān)理制取得較好效果,廣大地下管線探測、檔案管理科技人員,結(jié)合工程實踐不斷總結(jié)經(jīng)驗和成果,在中國城市規(guī)劃協(xié)會地下管線專業(yè)委員會的組織下,起草提出《城市地下管線普查工程監(jiān)理導(dǎo)則》并在實際中試用,為規(guī)范地下管線普查監(jiān)理工作,保證普查成果質(zhì)量起到積極作用并取得普遍認可。廣州、深圳、武漢、烏魯木齊、沈陽、石家莊、杭州、萊蕪、威海、菏澤、成都、寧波、廈門、臨汾、蘇州、泉州、常州、齊齊哈爾、昆明、鄂爾多斯、松原、日照、周口、蕪湖等城市均采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)組織進行了地下管線普查。據(jù)不完全統(tǒng)計,2000年 ～2008年間,我國采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)開展地下管線普查的城市190多個,占已開展普查城市總數(shù)量的 85%以上。到目前,采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)完成普查和正在普查的城市約占城市總數(shù)量的近 30%,采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)完成地下管線普查的直轄市和省會城市已接近 2/3,并且采用該技術(shù)的城市數(shù)量呈逐年遞增態(tài)勢。實踐證明,“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)已成為城市地下管線普查探測的有效解決方案,并成為地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新的主要技術(shù)手段?！皟?nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)的作業(yè)技術(shù)流程可用圖 1表示,可以看出其中原始記錄、探(測)草圖以及屬性錄入等工作需要大量的人工干預(yù),不僅勞動強度大,由此還增加了過程數(shù)據(jù)出錯的幾率。目前,“基于PDA的地下管線采集處理與更新系統(tǒng)”已開始投入應(yīng)用,主要實現(xiàn)地下管線屬性信息現(xiàn)場記錄、草圖繪制的自動化,然后通過通訊軟件導(dǎo)入“地下管線數(shù)據(jù)處理與智能成圖系統(tǒng)”完成數(shù)據(jù)處理、編輯、建庫和成果圖編繪。應(yīng)用PDA后的“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)的作業(yè)技術(shù)流程可用圖 2表示,它不僅因為改變原有的地下管線探測作業(yè)模式,進一步促進了前端數(shù)據(jù)采集的自動化,使得“內(nèi)外業(yè)一體化”水平進一步提高,而且由于減少人工干預(yù)可大大提高地下管線普查探測作業(yè)效率、降低勞動強度,對保證探測成果質(zhì)量具有重要現(xiàn)實意義,并且還將為有效推進地下管線信息動態(tài)更新產(chǎn)生重要的積極影響。

圖2 基于PDA的地下管線數(shù)據(jù)處理工作流程示意圖

2 地下管線管理技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

改革開放以來,隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,和對地下管線重要地位和作用認識程度日益提高,各地紛紛組織開展城市地下管線普查,推進地下管線信息化建設(shè),在較長時期的原始階段后,經(jīng)歷了上世紀 90年代的起步階段,現(xiàn)已進入良性發(fā)展的快車道,地下管線信息化建設(shè)取得積極進展。地下管線信息化建設(shè)的推進,為改變地下管線的傳統(tǒng)管理方式發(fā)揮了重要作用,我國地下管線管理已由最初的編繪綜合地下管線圖,逐步過渡到建立城市綜合地下管線數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)。2005年原建設(shè)部科技委地下管線管理技術(shù)專業(yè)委員會轉(zhuǎn)為中國城市規(guī)劃協(xié)會地下管線專業(yè)委員會,發(fā)揮職能和橋梁紐帶作用,促進行業(yè)信息溝通和技術(shù)交流,積極推進地下管線管理技術(shù)進步取得顯著效果。目前,我國城市地下管線管理已開始步入數(shù)字化、信息化時代。

2.1 原始階段的地下管線管理

上世紀 90年代以前,我國城市地下管線類別相對較少,主要由給水、排水、電力、通訊等幾種,規(guī)模也不大。地下管線資料主要包括管線設(shè)計資料、竣工資料和開井調(diào)查、整測資料,全國各地基本是以紙質(zhì)的圖、表和卡片的形式保存,采用人工方式管理地下管線檔案資料,其中相當一部分資料仍然保留在各權(quán)屬單位,不能集中保存。這種傳統(tǒng)管理方式的特點是:資料不全、不準、分散,也不完整,而且隨著時間推移極易造成丟缺。到 1990年代初,部分城市開始嘗試采用計算機機助成圖方法編繪地下管線圖,被動地利用計算機管理已有地下管線資料,但是仍未擺脫傳統(tǒng)檔案資料的被動管理模式,行業(yè)內(nèi)稱之為的地下管線信息化建設(shè)的“原始階段”。

2.2 地下管線自動化管理的起步

到上世紀 90年代中期,我國城市建設(shè)和社會發(fā)展迅速,城市地下管線種類快速增加,規(guī)模擴大較快,地下管線承擔的功能也越來越大,地下管線在城市規(guī)劃、城市建設(shè)和城市管理中的重要地位和作用日益明顯,傳統(tǒng)的地下管線檔案資料管理方法已經(jīng)不能適應(yīng)當時城市發(fā)展的需要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多城市的規(guī)劃、測繪、城建檔案以及管線權(quán)屬單位開始嘗試運用數(shù)字測繪技術(shù)、計算機機助制圖技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GIS技術(shù),實現(xiàn)地下管線資料的計算機管理,改變傳統(tǒng)的管理模式,即將已有地下管線圖、表、文字及相關(guān)資料進行數(shù)字化,并建立地下管線數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),地下管線管理的自動化程度有所提高。北京、上海、天津、濟南、南京等城市都曾采用這種方式管理城市地下管線資料,對當時的城市建設(shè)與發(fā)展起到了一定的指導(dǎo)作用。但是,這些數(shù)字化成果和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本是單機獨立操作,作用也僅僅局限于地下管線檔案資料的管理,資料的自動分析等功能基本屬于空白,共享與更新還基本未提到議事日程。限于技術(shù)發(fā)展水平和對地下管線重要地位作用的認識程度,這一階段的地下管線信息化建設(shè)水平和自動化程度相對較低,行業(yè)內(nèi)稱之為地下管線信息化建設(shè)的“起步階段”。

2.3 地下管線管理進入數(shù)字化和信息化時代

原建設(shè)部于 1998年發(fā)布“關(guān)于加強城市的下管線規(guī)劃管理的通知”(建規(guī)[1998]69號文),要求“未開展城市地下管線普查的城市應(yīng)盡快對城市地下管線進行一次全面普查,弄清地下管線現(xiàn)狀。有條件的城市應(yīng)采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立城市地下管線數(shù)據(jù)庫,以便更好地對地下管線實現(xiàn)動態(tài)管理?！睂ν苿游覈叵鹿芫€信息化建設(shè)起到了政策引導(dǎo)和支持保障作用,同時 GIS技術(shù)日臻完善,一些探測單位和軟件企業(yè)以流行的MapInfo、ArcGIS、MapGIS等為平臺,使用C++、VB、VC和.NET等開發(fā)工具,采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,開發(fā)出了功能實用、操作簡便的多種地下管線信息管理系統(tǒng),并在實際中應(yīng)用推廣。不僅為改變傳統(tǒng)管理方式提供了先進、有力工具,而且促進了地下管線信息化建設(shè)的快速發(fā)展,并可將管線管理的職能與OA、MIS有效融合,已成為多個城市的規(guī)劃、建設(shè)與管理的有力工具。為實現(xiàn)管線信息的規(guī)范化、科學(xué)化管理和資源共享奠定了基礎(chǔ)。之后又在信息資源共享交換功能上取得了突破,利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立一個能夠支持分布式地下管線信息集成應(yīng)用和共享的框架。不僅可以使得處于異構(gòu)環(huán)境、分布存放的各種專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)庫協(xié)同工作,滿足及時了解地下管線信息不斷增加信息的需求;而且因信息共享可以減少不同部門對同一種目標管線重復(fù)進行數(shù)據(jù)采集、處理和建庫,可以大大降低數(shù)據(jù)更新成本。部分城市已經(jīng)利用基于Web Service技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)與互操作,較好地解決了地下管線信息共享的平臺搭建問題。繼上世紀 90年代末廣州市通過地下管線普查,同時開發(fā)建立地下管線信息系統(tǒng)獲得成功之后,國內(nèi)先后有北京、上海、萊蕪、威海、廈門、沈陽、寧波、齊齊哈爾、蘇州、常州、成都、昆明、太原、淄博等城市相繼開發(fā)建立地下管線信息管理系統(tǒng)。修訂的行業(yè)標準《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003,總結(jié)了地下管線數(shù)據(jù)庫建立、信息系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗成果,明確了相關(guān)技術(shù)標準,為實施地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)提供了技術(shù)依據(jù)。2005年 5月 1日原建設(shè)部第 136號令發(fā)布實施的《城市地下管線工程檔案管理辦法》和 2007年 3月 8日原建設(shè)部發(fā)布的“關(guān)于加強中小城市城鄉(xiāng)建設(shè)檔案工作的意見”(建辦[2007]68號),以及一些地方法相關(guān)法規(guī)政策的先后出臺,對加速城市地下管線信息化進程起到促進作用。到目前,全國大約有近 1/3的城市建立了地下管線信息管理系統(tǒng),其中多數(shù)城市逐步建立完善地下管線檔案信息的動態(tài)更新機制,探索信息資源共享,發(fā)揮地下管線信息的社會效益。其他城市正在積極組織和準備開展地下管線普查,建立地下管線信息管理系統(tǒng)。城市地下管線由最初的圖、表、卡片管理方式,經(jīng)過計算機輔助編繪地下管線圖、初步實現(xiàn)微機化管理,逐步過渡到建立城市綜合地下管線數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng),實現(xiàn)信息資源共享初見成效,已開始進入數(shù)字化、信息化的穩(wěn)步快速發(fā)展階段。

目前,一些城市所開發(fā)的基于GIS的管線信息系統(tǒng)實現(xiàn)了各種管線信息數(shù)據(jù)和地形信息的綜合管理,同時兼顧不同用戶開發(fā)相應(yīng)的管理功能并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,充分發(fā)揮現(xiàn)實管線數(shù)據(jù)信息資源的效益,實現(xiàn)城市地下管線的數(shù)據(jù)處理、信息檢索、查詢統(tǒng)計、空間分析與輔助設(shè)計、信息輸出等綜合應(yīng)用,達到規(guī)范化、科學(xué)化管理的目的;同時奠定了地下管線信息資源共享的基礎(chǔ),也可為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和實施突發(fā)事故的應(yīng)急反應(yīng)和救援預(yù)案提供可靠的決策依據(jù)。利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立一個能夠支持分布式地下管線集成應(yīng)用和共享的框架,不僅可以使得處于異構(gòu)環(huán)境、分布存放的各種專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)庫協(xié)同工作,滿足及時了解地下管線信息不斷增加信息的需求;而且因信息共享減少不同部門對同一目標重復(fù)進行數(shù)據(jù)采集、處理和建庫,可以大大降低數(shù)據(jù)更新成本。利用基于 Web Service技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)與互操作,較好地解決了地下管線信息共享的平臺搭建問題,并在廣州、廈門、寧波等一些城市取得較好應(yīng)用效果。

3 實踐中的若干問題

面對城市建設(shè)的飛速發(fā)展,地下管線的重要性日益呈現(xiàn),地下管線是城市經(jīng)濟發(fā)展的保障;是維系城市地上地下空間、保證城市整體運行的基礎(chǔ)設(shè)施。因此,規(guī)劃、建設(shè)和管理好地下管線是未來充分利用地下空間的重要的基礎(chǔ)工作,是現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展和有效應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害的保證。掌握和摸清城市地下管線的現(xiàn)狀,科學(xué)地管好地下管線各種信息資料,不僅是城市自身經(jīng)濟社會發(fā)展的需要,同時也是城市規(guī)劃建設(shè)的需要,而且是實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)保障。經(jīng)過近 30年的實踐,我國城市地下管線探測與管理技術(shù)取得快速發(fā)展,在推進城市地下管線信息化建設(shè)中發(fā)揮了顯著作用。但是,由于我國幅員遼闊,各地基礎(chǔ)條件不一致,經(jīng)濟發(fā)展水平不平衡,地下管線信息化建設(shè)仍任重道遠,暴露和存在的一些突出問題應(yīng)加快研究解決。

(1)地下管線信息成果質(zhì)量監(jiān)控機制需要進一步健全

由于地下管線檔案資料不準、不全、不完整,離散、格式多樣,數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一,導(dǎo)致信息利用困難、共享程度低,甚至導(dǎo)致工程事故現(xiàn)象時有發(fā)生,如何完善地下管線信息成果質(zhì)量監(jiān)控保障機制是需要盡快加以解決的突出問題之一。新建地下管線的竣工測量機制尚不完善;已有地下管線普查探測中,由于地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境差異較大、非金屬管材的大量使用和非開挖大埋深管線逐漸增多等因素,對現(xiàn)有探測技術(shù)提出更高要求。多年來,廣大城市地下管線應(yīng)用與服務(wù)單位,積極探索和實踐,總結(jié)了城市地下管線信息質(zhì)量保證的經(jīng)驗,不斷健全質(zhì)量保證體系。但是受技術(shù)裝備和人員技術(shù)水平以及企業(yè)管理能力等影響,地下管線信息成果質(zhì)量差異較大。由于管線探測工程的特殊性,目前尚未建立相應(yīng)的監(jiān)理技術(shù)標準和資質(zhì)認定制度,缺少統(tǒng)一的技術(shù)標準,監(jiān)理機構(gòu)還不完善,監(jiān)理隊伍素質(zhì)參差不齊,加上監(jiān)理資格管理機制尚未健全,導(dǎo)致即便實施監(jiān)理有時也難以起到應(yīng)有的作用。

(2)地下管線需要科學(xué)規(guī)劃和加強有效監(jiān)管

在我國城市建設(shè)中,長期以來的“重地上、輕地下、重審批、輕監(jiān)管、重建設(shè)、輕養(yǎng)護”傾向一直未得到徹底扭轉(zhuǎn),對于隱蔽工程的地下管線更加突出,地下管線規(guī)劃、建設(shè)、管理的相關(guān)法規(guī)欠缺。第一,科學(xué)規(guī)劃意識淡薄。在地下管線規(guī)劃建設(shè)實施過程中,仍然有管線“打架”、臨時變更設(shè)計、新老管線疊加,造成諸多潛在事故隱患。第二,缺乏統(tǒng)一管理。管線種類繁多,產(chǎn)權(quán)投資分屬管理,規(guī)劃建設(shè)與資金投入不同步,各部門缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào),造成重復(fù)開挖,“馬路拉鏈”不斷出現(xiàn),影響道路使用壽命,同時嚴重影響城市交通和廣大市民的日常生活,也損害了城市形象。第三,有效監(jiān)管力度不夠。地下管線施工建設(shè)不按規(guī)定進行竣工測量,或竣工測量的圖紙資料不按規(guī)定報交檔案管理部門;主管部門又缺乏有效手段要求各施工單位按規(guī)定移交相關(guān)資料,形成不了統(tǒng)一的城市地下管線信息的檔案。各管線專業(yè)部門為方便工作,各自建立獨立的信息系統(tǒng),各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標準、信息平臺等各行其是,信息共享困難,加上地下管線信息的動態(tài)更新程度低,缺乏長效機制保障,難以保證地下管線信息檔案的現(xiàn)勢性,無法通過城市綜合地下管線信息系統(tǒng),為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理提供有效的地下空間信息保障。

(3)專業(yè)地下管線信息化管理需要進一步加強

專業(yè)地下管線信息是在地下管線基礎(chǔ)信息的基礎(chǔ)上增加了針對性的內(nèi)容,特別是地下管線運行狀態(tài)信息,并且專業(yè)管線管理的覆蓋范圍也比綜合管線管理大。但是,“重建設(shè)、輕養(yǎng)護”問題依然突出,地下管線埋設(shè)竣工后萬事大吉,長年無人過問、無人養(yǎng)護,導(dǎo)致專業(yè)地下管線因維護管理不到位而發(fā)生事故,加上專業(yè)地下管線檢測工作還沒有引起足夠的重視,技術(shù)力量相對薄弱,推進專業(yè)地下管線檢測工作任務(wù)艱巨。到目前為止地下管線運行監(jiān)測與檢測信息不僅尚未納入城市地下管線信息系統(tǒng),在已經(jīng)建立的專業(yè)地下管線信息系統(tǒng)中也未正式涵蓋,難以滿足城市突發(fā)地下管線事故應(yīng)急響應(yīng)需要,也不利于防災(zāi)減災(zāi)、災(zāi)害預(yù)警體系的完善。地下管線在線巡檢、定量評價在內(nèi)的管線運行監(jiān)管信息快速、智能化獲取技術(shù)方法研究尚屬起步階段,建立管線基本信息數(shù)據(jù)庫和管線專業(yè)信息數(shù)據(jù)庫的技術(shù)水平不高,城市地下管線“信息鏈”和管線信息技術(shù)標準體系不夠完善,使得地下管線信息難以發(fā)揮更大的效益。

(4)城市地下管線普查探測與管理技術(shù)發(fā)展仍面臨諸多制約因素

一是我國幅員遼闊,地質(zhì)條件差異較大,環(huán)境條件復(fù)雜程度不一,近年來非開挖技術(shù)的采用,較大埋設(shè)深度管線增多;非金屬管線特別是小口徑非金屬管線的大量使用,等等這些都對探測技術(shù)提出了更高要求。尤其是地下管線屬隱蔽工程,并且部分管線如燃氣管線、電力管線屬高危管線,可能導(dǎo)致發(fā)生重大安全事故,有效的探測技術(shù)方法是保證地下管線信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵。二是由于缺少管線數(shù)據(jù)標準包括探測數(shù)據(jù)標準、元數(shù)據(jù)標準以及交換服務(wù)標準,導(dǎo)致數(shù)據(jù)建庫與成圖軟件缺少標準依據(jù),而且現(xiàn)在不同單位又涉及多個系統(tǒng),影響了數(shù)據(jù)入庫更新與信息溝通;此外,管線信息系統(tǒng)因數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一,對管線信息的數(shù)據(jù)交換和資源共享構(gòu)成了人為障礙。三是專業(yè)地下管線運行監(jiān)測與檢測信息尚未納入城市地下管線信息系統(tǒng),地下管線在線巡檢、定量評價在內(nèi)的管線運行監(jiān)管信息快速、智能化獲取技術(shù)方法尚未達到普及應(yīng)用程度,建立管線基本信息數(shù)據(jù)庫和管線專業(yè)信息數(shù)據(jù)庫的技術(shù)水平尚需進一步提高。

4 發(fā)展展望

經(jīng)過近 30年的發(fā)展與應(yīng)用,以“地下管線數(shù)據(jù)處理與智能成圖系統(tǒng)”為核心的地下管線探測“內(nèi)外業(yè)一體化”技術(shù)、基于GIS的管線信息系統(tǒng)構(gòu)建與開發(fā)技術(shù)及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,已經(jīng)基本搭建起了城市地下管線信息化建設(shè)的技術(shù)體系,初步構(gòu)成了城市地下管線信息化的完整解決方案。隨著城市地下管線信息化的不斷推進,地下管線探測與管理技術(shù)將會進一步完善和提高。

(1)地下管線探測技術(shù)發(fā)展展望

地下管線探測特別較為復(fù)雜條件下的地下管線探測,繼續(xù)發(fā)揮物理探測方法技術(shù)的優(yōu)勢,除積極研究開發(fā)高精度、高智能和抗干擾能力強的儀器設(shè)備外,應(yīng)針對城市特點和不同地質(zhì)條件、不同埋設(shè)條件、不同材質(zhì)進行探查方法技術(shù)研究,為克服單一物探方法的局限性和探測結(jié)果的多解性,采取綜合物探方法將是提高地下管線探測結(jié)果可靠性的必然選擇。GPS、RTK技術(shù)以及“內(nèi)外一體化”作業(yè)方法將進一步提高城市地下管線測量與管線竣工測量的作業(yè)效率,監(jiān)理機制的不斷完善將對保證地下管線信息成果質(zhì)量發(fā)揮關(guān)鍵作用。加強管線智能檢測與定量評價技術(shù)應(yīng)用研究,將進一步豐富地下管線信息,完善地下管線“信息鏈”。基于 PDA的前端采集與成圖軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開發(fā)使用,將會進一步提高普查探測作業(yè)自動化程度,更加便于后期的地下管線信息共享、交換與管理。

(2)地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展展望

城市地下管線信息是城市信息的重要組成部分,地下管線隱蔽、復(fù)雜、動態(tài)及其信息海量等特點突出。如何利用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),有效地實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分發(fā)和應(yīng)用,并加強管線專業(yè)管線信息數(shù)據(jù)庫建設(shè),實現(xiàn)與城市基礎(chǔ)地理空間信息的融合,促進實現(xiàn)地下管線的主動管理,將成為城市地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)關(guān)注的核心。利用管線數(shù)據(jù)資源,開發(fā)決策模型,為城市管理者提供改善環(huán)境、應(yīng)急處理、安全管理的決策支持,將成為地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)的趨勢之一。此外,技術(shù)標準是城市地下管線信息化有效推進的前提,城市地下管線信息化需要構(gòu)建完善的法規(guī)與標準體系,統(tǒng)一技術(shù)標準是城市地下管線信息化的基本條件。除健全城市地下管線管理法規(guī)和管線信息動態(tài)更新、應(yīng)用服務(wù)機制外,加快制定和完善包括檢測評價、監(jiān)理、質(zhì)量、數(shù)據(jù)技術(shù)標準以及信息交換服務(wù)標準在內(nèi)的城市地下管線信息化技術(shù)標準體系,將成為有效推進城市地下管線信息化的重要組成部分,并將對進一步推進普查探測技術(shù)的規(guī)范化、標準化起到重要作用。

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