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城市地下管线测量数据分析

摘要:城市地下管线是城市信息传递和能量输送的“生命线”,其包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业管道等几大类,具有分布密集、测量和管理困难的特点。城市地下管线测量涉及数据量大,必须使用多种测量方法相结合才能完成,因此,采用合理的测量方法和数据分析模式才能够较准确的反映出地下管线的特征要素。

关键词:地下管线;数据分析;属性调查;数据库

1概述

随着现代城市化进程的速度加快,“数字城市”正在深入人们的日常生活和工作中,而作为“数字城市”重要支撑的地下管线系统,发挥着城市信息传递、能源输送、排涝减灾、以及废物排弃等功能,不仅是城市基础设施的重要组成部分,也是社会经济和城市健康、可持续发展的重要基础和保障。由于在设计埋设新的城市地下管线时,必须摸清线路现有的各种地下管线的分布情况,为工程建设和管理提供实时、准确和可靠的地下管线信息[1],所以选用合理的探测方法和数据分析模式就显得尤为重要。文章结合肇庆市高要区南兴路地下管线测量项目,对城市地下管线测量方法和数据分析进行探讨。

2城市地下管线类别

城市地下管线探测的对象可分为两大类:城市地下管道和地下的电缆[2]。也可按其用途、材质和管形等来进行细分,主要细分为以下类型:

2.1按用途大体可分为:(1)给水管道(JS);(2)排水管道(PS),分为雨水(YS)、污水(WS);(3)燃气管道(RQ),分为煤气(MQ)、液化气和天然气;(4)热力管道(RL),分为蒸汽(ZQ)、热水(RS);(5)工业管道(GY),分为氢(Q)、氧(Y)、乙炔(YQ)、石油(SY)、排渣(PZ)等;(6)电力管线(DL),分为供电(GD)、路灯(LD)、电车(DC)等;(7)电信管线(DX),分为通讯(TX)、光缆(GL)、广播(GB)、电视(DS)等;(8)综合管沟(ZH);(9)人防(RF)。

2.2按材质大体可分为:(1)金属管道;(2)非金属管道,其包括水泥管道和塑料管道(PPR、PVC)。2.3按管形大体可分为:(1)圆形管道;(2)方形管道;(3)地沟(管沟)。

3地下管线测量要素

地下管线测量应在现场查明各种地下管线的敷设状况及在地面上的投影位置和埋深,并在地面上设置管线点标志。管线点分为明显管线点和隐蔽管线点,在明显管线点上应对地下管线进行实地调查和量测,在隐蔽管线点上应用仪器探查地下管线的地面投影位置及其埋深。管线点宜设置在管线的特征点或其地面投影位置上,管线特征点包括交叉点、分支点、转折点、起止点以及管线上的附属设施中心点等[3]。地下管线测量内容主要包括:地面控制测量,地下管线类型和规格判定,地下管线位置和埋深探测,管线地面投影点坐标采集,测量成果入库和检查验收。控制测量应在城市的等级控制网基础上布设,其施测方法为现有成熟的控制测量方法均可采用,如电磁波导线,静态、快速静态和动态GPS测量等。管线地面投影点的平面位置和高程测量可采用GPS-RTK测量、导线串联法或极坐标法等。

4城市地下管线测量实施

肇庆市高要区南兴路地下管线测量项目线路长度为6.2公里,线路范围分布有高层住宅小区、商业区、工厂、学校、机关企事业单位和密集型居民区等,并且区域内道路交通非常繁忙,摊位众多,人行密集,地下管线分布密集且纵横交错。结合实际情况,本项目采用雷迪RD8000探测仪进行金属管线电磁法探测和开井明探非金属管线相结合的方法进行地下管线探测。

4.1工作原理及方法技术

管线探测过程中首先应遵循从已知到未知,从简单到复杂,复杂条件下采用综合方法相互验证等原则[4]。地下金属管线探测是依据电磁场原理来进行的,利用管线探测仪的发射装置发射电磁信号,使地下金属管线产生交变微电流,从而使地下金属管线周围产生二次电磁场,使用管线探测仪的接收装置分析其电磁场分布特征,从而探测到地下金属管线的空间位置。根据现场条件选择合适的方法技术进行实地探测,特别是在管线较复杂的地段灵活使用充电法、选择激发法、压线法(包括水平压线、垂直压线和倾斜压线等)等方法技术。

4.2地下管线探测取舍标准

4.3地下管线探测实施

地下管线探测是一项专业性较强的工作,涉及物探、测量和内业成图等专业性工序,它要求各工序紧密协作,环环相扣,灵活运用各种探测技术解决疑难管线的探测;采用先进的测量手段进行数据采集,而后进行内业资料处理。

4.3.1明显点调查

明显点调查方法是将检查井盖打开,对明显管线点及其附属设施(包括接线箱、电信人孔、电信手孔、仪表井、检修井、阀门、消火栓等)做详细的调查、量测和记录;查清各类管线的类型、管径、材质、埋深、走向及管线的连接关系。其中消防栓、电话亭、接线箱、配电箱、出入地、上杆埋深取为“0”值。排水类管线埋深值取管底埋深。管线点的地面投影位置设在井盖中心,当管线点地面投影与检查井中心偏距≥0.2m时,需量测管偏并记录了管偏方向和距离,当管偏大于0.5m时实测其管线点地面投影点位,检修井作为地物点。对于排水管线,一般采用量杆来量测深度和判断各分支方向,量测深度时采用多次量测取平均值来确定。在地下管线外业数据采集中,绘制了地下管线预编点号调查草图,草图上标注管线点连接关系、点号,便于物探点坐标数据采集和内业数据处理。

4.3.2隐蔽点探测

(1)线缆类管线隐蔽点的探查电信、电力等线缆类管线隐蔽点的探查,一般采用夹钳法或感应法;对于单根埋设方式的,采用极大值定位就可以满足精度要求,本项目探测使用的是RD系列仪器,采用70%的异常宽度定深;对于管块埋设方式的,其隐蔽点探测采用等效中心修正法进行校正。(2)直埋类管线的探测方法探查给水、燃气、工业管线等直埋类管线时,其材质为金属且有明显点并具备接地条件的地段可采用直连法(针对RD系列仪器主要采用33.3kHz和65.5kHz)探测,不具备接地条件的地段采用感应法探测;如果有砼质给水管线时,一般采用高频管线仪探测结合开挖的形式,若常规方法无法达到目的时应及时前往权属单位收集管线资料。

4.4管线地面投影点测量实施

4.4.1控制测量

图根控制测量采用地形测量图根控制点。

4.4.2地下管线地面投影点测量

地下管线地面投影点测量采用拓普康GTS-332型全站仪(±2"、±(2mm+2ppm×D))(D为边长,以km为单位)来完成。本项目测区内所有图根控制点分布合理,且满足管线点和地形测量的要求。在上述控制点上分别设站,检查无误后对管线细部点实施测量,测量时采用极坐标法测量,水平角半测回,地面高程采用电磁波三角高程,野外记录采用全站仪自动记录格式,并一一对应记录管线属性数据资料。

5地下管线测量数据分析

5.1地下管线测量精度规定

(1)隐蔽管线点的探测精度:平面位置限差δts=0.10h,埋深限差δth=0.15h(h为地下管线中心埋深,单位为cm,当h<1m时则以100cm代入计算)。(2)明显管线点埋深量测精度:当中心埋深<2m时,其量测埋深限差为±5cm;当埋深≥2m、<4m时,其量测埋深限差为±8cm;当埋深≥4m时,其量测埋深限差为±10cm。(3)管线点的测量精度:平面位置中误差ms不得大于±5cm(相对于邻近控制点)高程测量中误差mh不得大于±3cm(相对于邻近控制点)[5]。(4)地下管线图上测量点位中误差不得大于±0.5mm;地下管线图上探测点位中误差不得大于±(0.5+0.25δts/M(mm),式中M为测图比例尺的分母。

5.2地下管线属性调查要求

地下管线属性调查包括管线类别、材质、规格、特征点类别、电缆根数、管块总孔数及附属设施等,其调查要求主要有:(1)管线类别识别错误属错探管线,应重新调查。(2)管线材质、电缆根数、管块总孔数、特征点类别四项合并成一项统计,即所检查管线点总数的四倍为计数总项,检查错误率小于或等于总项的3%时,调查工作质量合格,否则不合格。(3)管线规格包括管径和方沟(或管块)断面尺寸,其量测限差为±5cm,检查错误率小于或等于3%时,调查工作质量合格,否则不合格。(4)检查中发现漏探的管线应及时进行补探,并按规定的程序重新进行检查。

5.3地下管线测量数据入库

城市地下管线测量工作采集了大量的数据,获得了非常丰富的信息成果,传统的白纸成图或机助成图已无法满足城市地下管线动态管理需要。为了更好的使用和管理地下管线信息数据,最有效的方法是建立地下GIS系统数据库,它可以在计算机上建立各种管线信息数据库,使图形、文本信息的录入、修改、删除等数据管理实现自动化[6]。管线探测数据、外业测量数据经过检查合格后录入“地下管线数据处理系统”,不仅大大提高了测量数据内业处理效率,还进一步优化了内外业一体化作业流程。

6结束语

随着城市建设的日新月异,地下管线的数量和种类也越来越多。地下管线测量作为“数字城市”的基础性数据保障,对城市的信息化建设起着至关重要的作用[7]。对城市地下管线进行测量,从而保证了城市地下管线资料的现势性、完整性、准确性和有效性,从而满足现代“数字城市”建设的需要。我们通过对城市地下管线测量采集的数据进行数字化、信息化的管理,不仅大大提高了工作效率,而且使数据更加有效的服务于相关使用部门。

作者:符建豪 单位:广东省地质局第五地质大队

参考文献:

[1]刘港.浅谈城市地下管线的测量精度及方法[J].地理空间信息,2007,5(4):95-96.

[2]陈杰华,陈敏.城市地下管线测量方法研究[J].江西测绘,2015(2):38-41.

[3]CJJ61-1994.城市地下管线探测技术规程[S].

[4]杨虎.城市地下管线探查技术及方法研究[J].科技资讯,2013(13):70-71.

[5]孔祥元,梅是义.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2002.

[6]房晶.城市地下管线测量探讨[J].淮海工学院学报(自然科学版),2009(18):71-72.

[7]王荣.城市地下管线普查中的技术应用[J].测绘技术装备,2014,16(4):46+79-80.

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