劉冬生

河北九華勘查測繪有限責(zé)任公司 河北 保定 071000

引言

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，進(jìn)行城市地下管線探測普查符合城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的需要。通常管線探測之前要收集已有資料，包括設(shè)計(jì)資料、竣工資料以及修測資料等。在城市化發(fā)展進(jìn)程中，受市政監(jiān)測設(shè)施不完善、維護(hù)成本高等多重因素的干擾，路面塌陷、積水等事件頻發(fā)，給城市形象帶來了負(fù)面影響。智慧城市建設(shè)要求的提出，為市政設(shè)施管理迎來的重大變革提供了機(jī)會(huì)，通過與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等各種新興技術(shù)相互融合，提高城市運(yùn)營管理水平。

1 城鄉(xiāng)區(qū)域地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新的重要意義

城市地下管網(wǎng)探查基本流程是前期收集相關(guān)資料，外業(yè)現(xiàn)場調(diào)繪，實(shí)地現(xiàn)場儀器探測。管網(wǎng)探查中主要包括地下管線鋪設(shè)種類以及投影于地面位置，同時(shí)外業(yè)進(jìn)行中應(yīng)隨時(shí)查明管線種類、連接關(guān)系、管徑、材質(zhì)、規(guī)格、載體特征、電纜條數(shù)、電壓、管塊孔數(shù)、權(quán)屬單位及附屬設(shè)施等。特別注意如果不同類管線或者權(quán)屬不同的一類管線埋置于同一管溝內(nèi)時(shí)，要在管線成果一欄表中備注清楚。管線在使用探測儀探查中隨時(shí)標(biāo)注地下管線特征點(diǎn)在地面投影的位置，同時(shí)繪制相關(guān)草圖，這有利于內(nèi)業(yè)成圖效率的提升。明顯管線點(diǎn)與隱蔽管線點(diǎn)是管線點(diǎn)分為兩類的基礎(chǔ)，在隱蔽管線點(diǎn)上應(yīng)用儀器探測管線的地面投影位置和埋深，在明顯管線點(diǎn)上進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和量測，地下管網(wǎng)探查中需查明與測注的內(nèi)容。

地下管線在市政施工中的作用，在城市建設(shè)過程中，地下管線是一項(xiàng)重點(diǎn)工程。因此，開展地下管線施工作業(yè)，是當(dāng)前城市進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)過程的基礎(chǔ)工作。地下管線為城市居民的生活和工作帶來了巨大的便利，極大提高了人們生活的舒適度以及便捷度，對(duì)城市的發(fā)展具有重要的意義。

在近年城市建設(shè)發(fā)展中，需要不斷解決人們的各類生活問題，地下管線以最合理、經(jīng)濟(jì)方式需要順應(yīng)城市的規(guī)劃發(fā)展要求，采用現(xiàn)代化管理確保城市正常運(yùn)行。那么地下管線的問題就與城市建設(shè)發(fā)展息息相關(guān)，就要對(duì)地下管線建設(shè)安全加大重視，選用合理的測繪技術(shù)，能夠?qū)Φ叵鹿芫€的工作測量效率充分提升，減少不必要的人力成本投入。對(duì)地下管線測量規(guī)劃至設(shè)計(jì)、管理、施工的任何環(huán)節(jié)，都能夠做好充分準(zhǔn)備，將現(xiàn)代測繪技術(shù)應(yīng)用于地下管線測量中，避免造成不必要的損失增加成本，影響人們的生產(chǎn)生活。

在系統(tǒng)建設(shè)過程中，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)等方面的一體化管理，順利完成各種數(shù)據(jù)資源整合，需要建立完善標(biāo)準(zhǔn)體系，遵循規(guī)范化、開放性原則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和管理，為各種平臺(tái)、系統(tǒng)的建設(shè)提供統(tǒng)一參考標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用主流IT技術(shù)，并按照IT/GIS標(biāo)準(zhǔn)引入服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)，可以對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行集成，搭建基礎(chǔ)信息框架，完成地理信息、空間數(shù)據(jù)、管網(wǎng)移動(dòng)端等平臺(tái)整合，在公共服務(wù)平臺(tái)上統(tǒng)一發(fā)布信息。針對(duì)各種系統(tǒng)應(yīng)用，需要實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)領(lǐng)域覆蓋，在信息共享的基礎(chǔ)上協(xié)同開展業(yè)務(wù)，為各種管網(wǎng)管理提供強(qiáng)力的輔助決策支持。

2 城鄉(xiāng)區(qū)域地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新與實(shí)踐

2.1 電磁波法

電磁波法是一種物探方法，又稱探地雷達(dá)法（GPR），利用超高頻電磁波探查地下介質(zhì)分布，可以探測地下金屬和非金屬目標(biāo)。探地雷達(dá)（GPR）主要利用介質(zhì)間的介電性、導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性的差異進(jìn)行探測，常用于電磁感應(yīng)管道儀器難以探測的非金屬管道探查工作中，如地下人防隧道、排水管道等?，F(xiàn)階段實(shí)際運(yùn)用的地質(zhì)雷達(dá)大多使用脈沖調(diào)幅電磁波，發(fā)射、接收裝置采用半波偶極天線。

2.2 數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理一般采用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行管線數(shù)據(jù)的處理，在烏魯木齊市地下管線探測工程中使用《煤航管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)》進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。根據(jù)GIS的現(xiàn)行體系和方法完成數(shù)據(jù)庫的建立相關(guān)工作，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效管理。為了保證入庫后的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確，需要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)范將原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為圖形要素添加要素標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)建庫的目標(biāo)就是按照GIS規(guī)范將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、處理、轉(zhuǎn)換等處理工作，使得最終數(shù)據(jù)庫成果能夠滿足GIS空間數(shù)據(jù)的管理、查詢、應(yīng)用等功能。軟件的基本模塊包括管道輸入、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查、邏輯處理、圖形工具和結(jié)果輸出等。

錄入外業(yè)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確性將直接決定工程成果的最終質(zhì)量，核對(duì)并完成外業(yè)數(shù)據(jù)錄入后，外業(yè)探測手簿、外業(yè)記錄及工作日志也需要妥善保存。數(shù)據(jù)錄入人員在用專用軟件錄入數(shù)據(jù)，建立管線資料數(shù)據(jù)庫前，應(yīng)核對(duì)每天探測區(qū)域內(nèi)的探測數(shù)據(jù)，無誤后再進(jìn)行錄入。數(shù)據(jù)錄入前，程序管理員先按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)各管線屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)代碼鏈接字段的匹配設(shè)置，以便在數(shù)據(jù)錄入工作中避免煩瑣的文字輸入，只需要選擇相應(yīng)的代碼或數(shù)字就能直接輸入相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，提高錄入效率及精度。

2.3 實(shí)時(shí)定位RTK技術(shù)

實(shí)時(shí)定位RTK技術(shù)作為全球定位技術(shù)的一種，基于GPS技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)獲得技術(shù)，能夠有效融合無線電、數(shù)字通訊、動(dòng)態(tài)測量三種技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中可以對(duì)融合的這三類技術(shù)做到優(yōu)勢互補(bǔ)，彌補(bǔ)各自缺陷保證測量所得數(shù)據(jù)的精確性。RTK技術(shù)在應(yīng)用過程中，可以做到每一次地下管線測量獲得數(shù)據(jù)，都避免所受上次測量數(shù)據(jù)影響，這樣也就避免發(fā)生多次測量存在的累積誤差問題，所以測量工作精度較高，可以簡便操作排除外界干擾完成全天候測量作業(yè)。RTK如今已經(jīng)可以精確至毫米，在當(dāng)前市場上多采用的RTK技術(shù)為厘米級(jí)，實(shí)際應(yīng)用中實(shí)時(shí)定位RTK系統(tǒng)包括以下組成，1個(gè)基準(zhǔn)站、多個(gè)流動(dòng)站，采用通信系統(tǒng)連接各組成。在流動(dòng)站內(nèi)含有GPS接收機(jī)、流動(dòng)站控制電源及裝置，無線電通信系統(tǒng)?；鶞?zhǔn)站包括了電源、GPS接收機(jī)、天線、無線電發(fā)射系統(tǒng)。在地下管線測量中應(yīng)用RTK測繪技術(shù)優(yōu)勢為：一是可以在多個(gè)流動(dòng)站實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)行測量，這樣能夠縮減不必要的耗時(shí)，提高了測量工作效率也加快了整體工程進(jìn)度；二是保證了地下管線測量工作的精準(zhǔn)度，保證每一次RTK測量工作都是獨(dú)立進(jìn)行的，減少了多次測量所受其他測量數(shù)據(jù)影響的誤差發(fā)生可能；三是幾秒內(nèi)就可完成測量，較快的測量速度提升了測量工作效率。

2.4 經(jīng)濟(jì)高效

城市規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的之一，是為了能夠確保一個(gè)城市內(nèi)部空間的合理充分利用。規(guī)劃設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)主要是在充分了解后的城市土地綜合利用形態(tài)的基礎(chǔ)上，確保城市地下土地及其他相關(guān)利用資源的合理分配利用，在此設(shè)計(jì)過程中對(duì)城市地下利用空間規(guī)劃圖的設(shè)計(jì)一定要嚴(yán)格遵循利用經(jīng)濟(jì)性基本原則和利用效率性基本原則，合理分配利用城市地下利用空間，通過設(shè)計(jì)規(guī)劃，可以有效確保城市土地相關(guān)資源的合理科學(xué)有效分配和合理應(yīng)用。在現(xiàn)代城市的長期化健康發(fā)展中，城市地下建筑空間規(guī)劃項(xiàng)目設(shè)計(jì)必須能夠充分滿足現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本功能需求，在進(jìn)行城市地下建筑空間規(guī)劃項(xiàng)目設(shè)計(jì)中需要遵循城市經(jīng)濟(jì)效益性設(shè)計(jì)原則，開展城市基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)查設(shè)計(jì)工作，防止虛假規(guī)劃設(shè)計(jì)，增加新的城市經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)必須也需要這樣做。

2.5 系統(tǒng)規(guī)范

城市地下地上空間規(guī)劃實(shí)際設(shè)計(jì)的基本體系結(jié)構(gòu)原則和設(shè)計(jì)規(guī)范性體系原則在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中必須統(tǒng)籌規(guī)劃全局，保證后期城市地下地上空間結(jié)構(gòu)不合理的一個(gè)地方可以采取有效的規(guī)劃設(shè)計(jì)處理對(duì)策，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的科學(xué)可行性和實(shí)際適用性城市規(guī)劃的實(shí)際設(shè)計(jì)具體內(nèi)容一般來說包括城市防空基礎(chǔ)工程、交通基礎(chǔ)工程等，這些重要基礎(chǔ)工程設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)必須根據(jù)地下地上空間結(jié)構(gòu)和后期城市基本交通路網(wǎng)的使用特點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行隱蔽通風(fēng)、做好地下排水處理工作，為后期地下空間規(guī)劃使用打下基礎(chǔ)，城市地下地上空間規(guī)劃實(shí)際設(shè)計(jì)工作屬于復(fù)雜和難度高的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程，在進(jìn)行實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)工作過程中一定要積極實(shí)事求是地嚴(yán)格執(zhí)行。

2.6 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)需求分析以及系統(tǒng)所要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。城市三維管網(wǎng)平臺(tái)是建立在GIS地理信息庫上，應(yīng)考慮GIS存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。因此，將數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分為兩類:一是空間邏輯數(shù)據(jù)；二是地下管線實(shí)體數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)是指用基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示自然世界的數(shù)據(jù)，包括管點(diǎn)和由相關(guān)管點(diǎn)聯(lián)結(jié)為管段構(gòu)成，以坐標(biāo)以及拓?fù)潢P(guān)系的形式存儲(chǔ)；屬性數(shù)據(jù)是描述地理實(shí)體質(zhì)量和數(shù)量特征的數(shù)據(jù)。地下管線實(shí)體數(shù)據(jù)是指諸如地下管線日常管理相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。

2.7 數(shù)據(jù)庫的入庫

地下管線數(shù)據(jù)的入庫包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)入庫兩方面。地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的輸入主要是野外探測實(shí)測坐標(biāo)點(diǎn)以及相應(yīng)管點(diǎn)之間管線的數(shù)據(jù)輸入；地下管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)輸入包括系統(tǒng)檢查管線與管點(diǎn)匹配性檢查，若空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫相同的字段匹配成功，那么方可確保輸入屬性數(shù)據(jù)的一致性。

2.8 地下管線隱蔽管線點(diǎn)的探查精度

對(duì)于地下管線隱蔽管線點(diǎn)的探查精度，《管線探查規(guī)程》明確規(guī)定：平面位置限差δts為0.1h，埋深限差δth（h為地下管線的中心埋深，單位為cm，當(dāng)h＜100cm時(shí)，則以100cm代入計(jì)算），并且考慮特殊情況下探查精度有特定要求時(shí)，探查應(yīng)滿足。用管線探測儀重復(fù)探查是針對(duì)隱蔽管線點(diǎn)，用同類儀器、同一種方法對(duì)同一管線點(diǎn)在不同時(shí)間進(jìn)行重復(fù)探查。重復(fù)探查量不少于全區(qū)總點(diǎn)數(shù)的5%，然后統(tǒng)計(jì)計(jì)算隱蔽管線點(diǎn)點(diǎn)位中誤差mts及埋深中誤差mth，由公式（1）、公式（2）可計(jì)算管線探查精度。

式中：sts、Δhti分別為隱蔽管線點(diǎn)的點(diǎn)位偏差和埋深偏差；n為隱蔽管線點(diǎn)的重復(fù)探查點(diǎn)數(shù)。mts和mth不大于對(duì)應(yīng)限差δts和δth的0．5倍時(shí)，探查結(jié)果精度符合要求。

2.9 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

應(yīng)用系統(tǒng)開展管網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、設(shè)備管理等工作，需要基于大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)建立相應(yīng)知識(shí)庫，為各種軟件功能和應(yīng)用公開發(fā)提供支撐。針對(duì)地下管網(wǎng)類型復(fù)雜、每天產(chǎn)生大量監(jiān)測數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，建立管網(wǎng)數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)庫。利用管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、工程相關(guān)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)完成數(shù)據(jù)清洗、分析和處理。采用Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，依靠空間數(shù)據(jù)引擎實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)整合，為數(shù)據(jù)快速檢索提供支持。在大數(shù)據(jù)分析和智能算法的支撐下，可以提供不同知識(shí)庫，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)智能輔助決策[1]。

2.10 智慧巡檢技術(shù)

運(yùn)用智慧巡檢技術(shù)加強(qiáng)管網(wǎng)管理，需要引入無人機(jī)、熱成像、專家圖像等不同技術(shù)。無人機(jī)作為高效移動(dòng)平臺(tái)，能夠通過搭建熱成像設(shè)備、智能診斷系統(tǒng)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和綜合分析診斷。通過將管線圖譜和歷史數(shù)據(jù)庫比較，能夠判斷管線是否存在泄漏點(diǎn)等，通過搭載的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，可以將信息實(shí)時(shí)回傳至系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)在確認(rèn)數(shù)據(jù)超出設(shè)定限值時(shí)發(fā)出告警。通過調(diào)取平臺(tái)地理信息數(shù)據(jù)，可以及時(shí)進(jìn)行故障定位，有效提高管網(wǎng)巡檢質(zhì)量和效率[2]。

3 結(jié)束語

隨著我國城市化的不斷推進(jìn)，城市片區(qū)為中心的公共用地越來越寶貴，如何最大限度地合理利用這些土地，進(jìn)行地下公共公用空間建設(shè)是我們目前值得認(rèn)真研究和努力探索的一個(gè)方向。地下公共公用空間的合理開發(fā)和綜合利用，有效地徹底解決了城市交通和生態(tài)環(huán)境等現(xiàn)代城市規(guī)劃建設(shè)中的許多復(fù)雜問題，通過各個(gè)區(qū)塊的相互連接與功能整合，提高了整個(gè)城市內(nèi)的商業(yè)、文化生活質(zhì)量等許多功能。地下公共公用空間建設(shè)涉及許多相關(guān)專業(yè)和政府主管部門，其功能綜合性很強(qiáng)，管理、設(shè)計(jì)再到理念、從設(shè)計(jì)實(shí)施再到實(shí)踐等各個(gè)方面都要進(jìn)行更系統(tǒng)的綜合整理和優(yōu)化提高。城市地下管線是城市的“經(jīng)絡(luò)”和“血管”，既要關(guān)注城市地上空間建設(shè)，同時(shí)也要關(guān)注地下空間建設(shè)[3]。