城市管理中地下管线探测分析
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摘要：地下管线探测技术，在城市快速发展的过程中，具有广阔的应用前景。本文以重庆合川天然气管线普查工程为例，说明地下管线探测的原理和方法，管线点测量的方法和精度要求。最后生成的地下管线数据库，能为城市管理提供方便的数据参照平台。
1概述
随着城市快速发展，因地下管线管理不到位出现的事故时有发生，为全面查清城市地下管线的空间分布和属性情况[1]，国发〔2014〕27号文件中已经明确指出，全面启动城市地下管线普查，建立城市地下管线信息数据库系统，实现地下管线的综合管理与规划。本文以重庆合川区天然气管线的普查为例，介绍管线探测的原理与方法，管线数据库的建立过程，说明地下管线探测在城市管理中的应用。
2地下管线探测的方法和原理
地下管线探测的基本原理是根据探测地下管线与其周围介质明显的地球物理性差异而判断出地下管线的位置。可选择的探测方法包括：电磁法、电磁波法、直流电法、地震波法等。其中电磁法是管线探测工程中最常用和精度较高的方法，电磁法原理是将一交变电磁信号施加于地下的金属管线，金属管线与大地之间构成回路，由于金属管线的集流效应而产生一个交变线电流，用仪器在地面检测这个线电流产生的交变电磁信号，从而确定地下管线的空间位置。对于非金属管道和疑难问题的探测则采用电磁波法。
3工程实例
近年来，重庆合川的经济和社会发展取得了全面飞跃,作为城市基础设施的天然气管线,对于城市建设和日常管理的重要性亦愈来愈凸现出来。为了全面查明重庆合川天燃气管线空间分布和属性情况，建立具有权威性、现势性的管线数据库,将管线信息以数字的形式进行获取、存储、管理、分析、查询、输出、更新，建立公共数据交换服务平台，实现天燃气管线数据的动态管理，对整个辖区内的天燃气管线进行了探测。
3.1探测方法和仪器的选择
通过现场踏勘，测区内天燃气管线敷设的管材为钢管和PE管两种。对明显的地下管线的管线点位置采用实地开井量测的方法，管径采用毫米为单位，同时实地确认附属物编号及所在道路名称。对隐蔽地下管线探查，根据不同的材质，不同的地球物理条件来探查。考虑到天燃气管线是导电性能良好的钢管，采用电磁法探查，PE管线主要由甲方派人到现场指认来确定管线位置。探测仪器选择的是日本富士（地探）生产的PL-960型金属管线探测仪和英国雷迪公司生产的RD8000型管线探测仪。其中PL-960型仪器的定位精度为1.2m±2cm，深度精度为1.2m±5%；RD8000采用电磁法探测地下管线具有准确性高、速度快、操作简单的特点。
3.2天然气管线地下的探查
天然气管线地下探查内容包括管线平面位置、材质、管径、埋深、附属物名称、附属物编号、道路名称等。
3.2.1管线点平面位置测定
管线点平面位置的测定是对地下管线进行搜索，精确测定地下管线在地面投影的位置。为了保证不漏测管线，在地下管线未知区域，采用被动源法进行网格状扫描搜索，用以查找浅埋的金属管道；对深埋管线采用主动源法搜索，利用主动源法进行搜索时，采用了平行搜索法和圆形搜索法。采用扫描搜索的方法确定管线的条数和大致位置，然后进行管线的追踪探查。采用现况调绘、实地调查及搜索等方法，判断出管线大致位置和走向的基础上，利用管线探测仪发射机在已知点位上施加信号，用接收机追踪探查，以确定管线特征点的位置，最终精确测定管线的平面位置。
3.2.2管线点埋深测定
利用管线探测仪确定管线埋深，采用百分比法，即利用垂直管线走向剖面测得的管线磁场异常曲线峰值两侧某一百分比值处两点之间的距离与管线埋深之间的关系，来确定地下管线埋深的方法。测定时，用极大值法定位，保持接收机的垂直状态，沿垂直管线方向向两侧移动，直到幅值降为定位点处，量测两点之间的距离即为地下管线的中心埋深。
3.2.3管线点设置
管线特征点按其在地面投影的实际位置定点；当管线弯曲时，至少在圆弧起讫点和中点上设置管线点，当圆弧较大时，适当增设了管线点，保证了准确表述管线的弯曲特征；当管线立体交叉，出现相交矛盾时，在管线交叉点附近加密了管线点，保证了管线空间相互位置的正确；同时管线点间距基本控制在75m内，建筑物压盖管线致使人员不能通行或过江管线除外。
3.2.4管线点编号和标志
管线点编号方法：对管线特征点（包括拐点、弯头、三通、变径点等）及管线附属设施（各种阀井、调压箱等）的外业编号采用探测台组号+“TR”+管线点自然顺序号表示。实地标注方法：经探查精确定位后的管线特征点及附属设施，在实地用红油漆做“”字标记。点号和点位易于丢失时，采用刻“+”字标记，无法刻“+”字做标记的地方用铁钉或木桩做标记，并在附近明显的地方标注其点号。无法做标记和点号的地方用栓点的方法标明方向和靶距。
3.3管线点测量及精度要求
3.3.1地下管线测量精度要求
对于平面测量中点位的位置误差Ms设定为±5cm（相对于邻近控制点）；对于高程测量中点位的误差Mh设定为±3cm（相对于邻近高程控制点）。
3.3.2管线点测量
管线探测点的坐标、高程测量，使用全站仪采用极坐标法施测坐标，三角高程法同步施测测量高程。水平角和垂直角观测各半测回，用跟踪法一次读数测量距离。测距长度一般不超过150m，角度读至1″，距离读至cm，仪器高、觇标高量至mm。仪器对中偏差不应大于2mm。按管线探测组实地编号记录探测点点号，并与外业草图、探测记录本点号一致。各相临测站应测量重合点检查，每站检查点一般少于2点。重合点坐标差计算的点位误差：平面中误差±5cm；高程中误差±3cm。
3.4数据建库
重庆合川天燃气管线探测工程共探测管线点19155个，探测天然气管线总长度为138.047公里,其中PE管线探测13.772公里，PE管线测量及带状地形图测绘110.785公里,钢制管线探测13.490公里,钢制管线带状地形图测绘（60米带宽）86.923公里。为了方便对探测的数据进行管理和查询，需要建立管线探测信息的数据库。数据库的建立过程如下：3.4.1基础资料整理工程中基础资料的种类、检查方法及纠正措施如下表1。3.4.2数据库结构的制作根据《重庆燃气集团城市燃气管线勘测数据成果技术要求》；对数据库结构的要求，制作的原型数据库见表2。3.4.3数据录入在VisualFoxpro6.0软件中，将外业探查获取的管线属性数据手工录入到物探数据库中，并进行100%校对检查，无误后形成管线探查属性数据库；在VisualFoxpro6.0软件中，将外业测量采集的管线空间属性数据转换到测量数据库中，手工录入外业点号，并进行100%校对检查，无误后利用控制数据库计算形成管线空间属性数据库。3.4.4数据转换利用《GDInfo管线数据处理系统》把探查属性数据库和管线空间属性数据库转换成符合《重庆燃气集团城市燃气管线勘测数据成果技术要求》的EXCELXLS格式的点表、线表格式，具体部分结构分别见表3，表4。
3.5管线成果表
地下管线成果表在管线成果数据库检查无误后，以管线成果数据库为依据转换为EXCELXLS格式的成果表。地下管线成果表内容包括：图幅编号、物探点号、连接点号、特征点、附属物名称、平面坐标、高程、埋深、井深、管径或断面尺寸、材质、压力、调压箱编号、埋设方式、道路名称、备注。生成的地下管线数据库可以方便用户进行查询使用。
4结论
管线探测技术在日益发展的城市建设中有广阔的应用前景，地下管线数据库的建立，对于动态监测地下管线，促进城市信息化发展提供了方便的数据查询平台。随着地下工程的不断发展，城市地下管线数据库的建设越来越重要。结合测量手段、不同品牌的管线探测仪、以及计算机技术，在地下管线探测的综合应用方面，需要人们不断的总结和改进，来促进国民经济的建设发展。
参考文献
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作者：赵飞燕1 雷江2 单位：1、杨凌职业技术学院 2、保定金迪地下管线探测工程有限公司
