城市地下管線普查方案設計與實施

程遠達

（上海市測繪院，上海 200063）

2007年我院承接的黃浦區(qū)地下管線普查項目采用了這種運作模式，它為上海市科教興市重大項目之一的“上海地下空間信息基礎平臺及其關鍵技術研究”提供地下空間基礎數據，也為黃浦區(qū)市政工程管理署進行管線維護、搶修和業(yè)務管理提供依據。本文結合此項目方案編制與實施實踐，對地下管線普查方案設計與實現的關鍵技術進行探討，以供同行參考。

1 項目概況

黃浦區(qū)地處上海市行政經濟中心，為核心商業(yè)區(qū)。區(qū)內道路密集、交通繁忙，行人和流動障礙眾多；地下管網密集，新老管線種類繁多，分布縱橫交錯、上下重疊；區(qū)內道路經過數次改造，土壤中含有大量建筑殘留物，地下介質極不均勻。如此復雜條件，地下管線綜合探測難度很大。要做好地下管線普查工程，編寫一份科學合理的技術方案是項目成功的首要關鍵。因此在設計黃浦區(qū)管線普查項目方案時，著重從梳理業(yè)主要求，制定技術標準；細致準備，設計科學合理的作業(yè)流程；抓住流程中關鍵環(huán)節(jié)，控制項目過程質量；嚴密組織，確保安全生產、職責分明。經普查工程的實踐驗證，設計方案對項目生產人員、管理人員、質檢人員都起到了較好的指導作用。

2 技術標準制定

城市地下管線普查須面對不同對象，其要求也各不相同[3]。業(yè)主往往根據自身需要，側重于從普查成果的使用角度設定管線普查的目標；而普查單位則從生產流程出發(fā)推導最后的成果要求。兩者出發(fā)點的不一致必然存在矛盾之處。因此在編寫普查項目方案時，制定的技術標準既要考慮業(yè)主對成果應用的要求，又要符合實際的作業(yè)流程規(guī)范。從黃浦區(qū)地下管線探查任務來看，地下空間管理單位要求成果以點、線、面的數據結構并以數據庫形式提交；而市政管理單位要求以綜合管線圖方式為主，以數據庫成果為輔。為此，業(yè)主提供了《地下管線數據采集技術要求》初稿，在其中規(guī)定了涉及不同行業(yè)所有地下管線數據采集工作的技術要求和成果要求。因此在編寫方案時首先以該文本為依據，梳理和制定管線探測過程中的數據記錄、成果管線庫和成圖的技術標準。

2.1 地下管線普查成果標準

地下管線數據的成果標準，關系到數據采集內容、質量控制節(jié)點、內外業(yè)銜接工藝設計等諸多方面。在黃浦區(qū)地下管線普查項目中，業(yè)主提供的《地下管線數據采集技術要求》對管線分類、作業(yè)代碼、管線點線面結構、管線的權屬單位及埋設方式等進行了定義，但主要考慮企業(yè)需求，與國家標準《城市地下管線探測技術規(guī)程》和上海市地方標準《地下管線測繪規(guī)范》、《地下管線探測技術規(guī)程》中的內容不一致[4～6]。因此，使用現有的生產工藝設計顯然無法滿足和實現業(yè)主的需求。經與業(yè)主多次溝通，本著從生產流程數據獲取一體化與自動化實現的優(yōu)先原則，對照管線探測和測量規(guī)范的要求，梳理修訂了技術要求中所列的16個數據定義表，在取得業(yè)主同意后，作為技術方案設計的依據。

2.2 地下管線探查記錄表式

地下管線探查記錄表是管線探測過程中最原始的質量記錄，是地下管線探測成果制作的依據。記錄表根據修訂的《地下管線數據采集技術要求》，利用《城市地下管線探測技術規(guī)程》中的地下管線探測點表進行修訂，將表中的16項內容修訂為24項，并對記錄表中各項內容的填寫作出明確具體規(guī)定，以確保調查項目不遺漏和填寫內容一致性，規(guī)范了程序自動讀入管線屬性與地理數據掛接，為數據自動化處理和質量控制奠定了基礎。

2.3 地下管線成圖標準

地下綜合管線圖是管線探測成果的直觀表示，制定的地下管線成圖標準既要考慮業(yè)主直接使用、看圖識圖的習慣，又要在圖上對新增的采集要素完整表達，同時還需兼顧計算機自動成圖的要求，并符合上海市綜合地下管線庫的標準。在本項目制定管線成圖標準時，參照國家及上海市的相關技術規(guī)程，完整表達數據采集中的所有要素，對于新增的要素且現有標準無法找到的，經征詢意見并取得業(yè)主同意后予以補充完善。

3 作業(yè)流程設計

地下管線普查不同于一般的測繪工程，它涉及地球物理勘探、測繪和GΙS制圖等技術的融合，作業(yè)流程設計的科學性、合理性直接影響普查效率和產品質量。設計作業(yè)流程之前，須先調查分析普查區(qū)域內現有資料、區(qū)域的地球物理特征和探測儀器的性能等基本情況。

2.4 PITC和VCT發(fā)現的感染者特征比較 對2016年發(fā)現的感染者當年死亡比例、既往檢測比例、晚發(fā)現比例進行分析，比較PITC和VCT發(fā)現的感染者特征。與VCT相比，PITC途徑發(fā)現的感染者晚發(fā)現比例較高，既往檢測比例較低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），見表3。

3.1 基礎資料分析

（1）收集普查區(qū)域現有資料

地下管線資料的收集對普查工作開展非常重要，尤其對復雜的探測區(qū)域，管線間存在相互電磁干擾導致定位精度不準確，利用現有的管線資料在現場可以幫助作業(yè)員快速準確地判斷管線的走向。地下管線資料的收集也不能一味照單全收，只有通過細致分析，利用有價值的資料，才能真正給物探工作帶來便利。

黃浦區(qū)歷年來積累了相當豐富的資料。地形資料利用我院每半年更新的1:500地形圖，管線資料除了調取上海市地下管線數據庫的資料外，還有近幾年來完成的電力竣工圖紙采集入庫項目成果、排水管網調查數據和零散的三維管線跟測數據，同時還有各管線專業(yè)公司提供的專業(yè)管線資料。

根據收集的資料，按照數據可靠性和完整性進行分析評級，根據評級結果確定成果利用程度[7,8]。如地形圖數據、排水管線數據，資料質量等級為優(yōu)，在項目中可直接利用；電力竣工圖紙采集庫成果數據的平面位置能作為現場定位、查遺的依據，資料等級為良；各專業(yè)管線公司資料，僅能作為管線存在與否和屬性調查的依據，資料質量等級為中；上海地下管線庫中資料，來源多種多樣，成果精度不一，數據年代久遠，且只區(qū)分了大的管類，圖中的老管線可能已改排，可作為探查草圖使用，資料等級為中。

（2）了解普查區(qū)域地球物理特征

對普查區(qū)域現狀的了解，可知探查的難度，以選擇合適的探測儀器和確定合理的探測方法。黃浦區(qū)地下管線種類繁雜，鋪設材質既有導電性良好的鑄鐵管、鋼管，又有少部分非導電性的砼管、PVC和PE管；地下管線分布密集，道路交叉口處縱橫交錯；鋪設區(qū)的道路路面主要為水泥和瀝青，下有砂石作基層，其下土質主要為粘性土，且經多次道路改造帶來地下管線探測時的磁場異常。因此，針對具有良好導電性的材料，利用高精度的探測儀器可確定被探測管線的位置和埋深；而對于砼、塑料材質等非金屬管道，無論其自身還是管道內介質，都與周圍土質存在較大的物性差異，可利用在管道加載導電介質或使用高頻電磁波(即雷達波)以確定管線的位置和深度[9]；對管線密集區(qū)如道路交叉口，增加米字形掃描和重復探測，確保管線不遺漏和提高成果的可靠性。

（3）儀器的方法試驗與一致性校驗

方法試驗是確定擬投入的探測儀器在選定探測區(qū)域的方法技術和儀器設備的有效性、精度的相關參數。對于不同類型的地下管線、在不同地球物理條件的地區(qū)，應分別進行方法試驗[10]。據此確定最小收發(fā)距離、最佳收大距離、最佳發(fā)射頻率、最佳發(fā)射功率，以確定修正系數（深度），提高精度。同時對擬投入使用的探測儀器進行一致性校驗，保證各類儀器探測精度的一致性。

在編寫技術方案前，選擇了不同管線類型一定數量的已知點進行方法試驗，要求覆蓋所需探測的所有大類管線，以尋求合適的探測方法。根據本項目的試驗結果，管線探測激發(fā)方式應盡量選擇對鄰近管線感應小、突出目標管線異常的方式為主。給水管線優(yōu)先采用直連法，其次為感應法；燃氣管線一般不允許使用直連，而采用感應法，有示蹤線時，確認燃氣不泄漏情況下可采用直連示蹤線探測；電力、通訊類等管線優(yōu)先采用夾鉗法，感應法慎用。同時，根據試驗結果，確定了擬投入儀器的頻率、最佳發(fā)射功率、最佳收發(fā)距和最小收發(fā)距。

3.2 設計科學合理的工藝

根據方案設計前的調查了解和試驗成果，針對管線普查工程特點，將項目生產作業(yè)劃分為三道工序：地下管線探查、地下管線測量、數據處理與管線圖編繪。

（1）地下管線探查

地下管線探查的工序設計，就是根據制定的技術標準，明確管線探查的方法和技術要求。包括明顯管線點調查與測量、儀器的方法試驗與一致性校驗、隱蔽管線點探測的方法和技術要求，并對作業(yè)中注意事項加以規(guī)定。方案中還應重點根據測區(qū)內不同管線，設計針對性的物探方法并解決測區(qū)內疑難管線探測的方案。在黃浦區(qū)管線普查方案中，作業(yè)中注意事項如探測點編號、探查記錄的填寫，手圖的編繪等作出詳細的規(guī)定；針對非金屬管線、相鄰平行管線、埋深較大管線等疑難問題設計了可行的解決方案。

（2）地下管線測量

地下管線測量工序設計，就是針對測區(qū)情況采用新技術新方法布設合理的測量方案，包括平高控制網的布設、管線點三維坐標的采集和探查區(qū)域帶狀地形圖修測等測量的方法和技術要求。

（3）數據處理與管線圖編繪

數據處理和管線圖工序設計，就是使用一定的技術方法對地下管線探查和測量工序采集的地理數據和屬性數據進行處理，包括探查與測量數據的錄入校核、數據記錄的聯(lián)動、數據入庫、數據接邊、數據檢查和管線圖的編繪等方法和要求。

3.3 各工序的銜接

根據設計的工藝流程，管線普查的工作由三道工序組成，必須做好工序間的銜接，方可保證產品質量和作業(yè)周期。在黃浦區(qū)管線普查項目方案設計中，以管線點編號作為工序連接關鍵，在管線點編號的規(guī)則中包含了作業(yè)小組的編號、管線的分類碼和探查小組的順序號。管線探查階段要求探測現場的標記、探測草圖、探測記錄上填寫管線點編號；管線測量階段以管線點編號作為測量點號；數據處理和管線圖編繪階段也以管線點編號作為數據庫的關鍵字段，在成果圖上顯示管線點號，通過管線點號這個測區(qū)內唯一編號的關鍵紐帶，做好工序間的銜接。

4 過程實施與質量監(jiān)控

4.1 關鍵環(huán)節(jié)控制

通過設計的工序流程，分析項目生產中的關鍵環(huán)節(jié)，以預防和事后檢查相結合的方式，確保項目的生產質量。預防首先是加強作業(yè)員的技術培訓，其次通過開發(fā)程序控制關鍵環(huán)節(jié)并下發(fā)給作業(yè)小組，在第一時間消除錯誤。事后檢查主要采取現場抽查、成果巡查和數據核對。同時，針對工序中人工處理較多環(huán)節(jié)，加大力量以減少人為疏忽。在探測過程中，重點抓住探測記錄與探測草圖的一致性，明顯點調查和量測的不遺漏；為做到管線探測的不遺漏，除在實地對收集資料上任何管線一一跟蹤驗證外，對交叉路口進行米字型掃描，中間路段進行橫向掃描，對探測的成果使用地質雷達進行精度驗證，小組之間的單獨作業(yè)接邊檢查等；在管線點測量過程中，重點抓好首級平高控制網的布設，做到不超差，測量點號編寫一致；在成果入庫和成圖階段，通過編寫程序重點檢查成果是否符合標準要求，是否存在邏輯錯誤，是否做好小組和項目部的接邊等，將數據庫反生成的管線圖與項目部上交管線圖進行比對，確保圖庫一致性。

4.2 組織實施管理

組織管理是實現項目又好又快實施的關鍵，包含人員組織、生產計劃制定和安全保障等措施。

項目的人員組織按照責任進行劃分，對作業(yè)小組進行編號并與探測成果予以關聯(lián)。在黃浦區(qū)普查項目中，按由上到下方式成立了領導小組、技術小組、項目組、項目部和作業(yè)小組。領導小組的主要工作職責是負責測繪工程技術方案的審定和組織協(xié)調及外部聯(lián)系工作，牽頭協(xié)調有關部門；技術小組負責技術方案和技術規(guī)范的研究制定，并對該工程進行技術攻關和技術指導；項目小組負責與相關單位測量數據入庫的銜接和協(xié)調，實時滿足項目工作的要求。

生產計劃的制定根據業(yè)主的周期要求，并考慮到部分路段只能在夜間施工，及冬季嚴寒與春夏季的梅雨所帶來的工作效率降低，總體上按小測區(qū)滾動的方式，即將普查區(qū)域分成若干個小測區(qū)，規(guī)定各小測區(qū)完成時間，在其提交項目組和監(jiān)理檢查驗收后，方可開工下一個小測區(qū)，確保生產作業(yè)、質量檢查的順利開展。

安全是管線普查工作中的重點，工作過程中涉及沼氣、煤氣和天燃氣等危險源，以及帶電的高低壓電纜。因此制定了《崗位職責及安全操作規(guī)程》和《安全危險源辨識及預防措施》，同時切實加強督查管理，以規(guī)范作業(yè)過程中的操作行為，保證項目安全生產。

5 結語

城市地下管線普查方案的設計，應根據業(yè)主要求和普查區(qū)域的特點，制定相應的技術標準，在資料收集和充分踏勘的基礎上設計方案，并控制質量環(huán)節(jié)，確保項目有序實施。黃浦區(qū)管線普查項目的成功實踐，可為城市地下管線普查工作提供有益借鑒。

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