城市地下管線探測技術(shù)研究

楊存健 王炳輝

【摘要】城市地下管線數(shù)據(jù)采集工作目前采用著一些先進(jìn)的測繪及物探技術(shù)，在一定程度上推進(jìn)了城市地下管線數(shù)據(jù)采集工作的進(jìn)展，減輕了城市地下管線數(shù)據(jù)生產(chǎn)的強(qiáng)度，提高了城市地下管線數(shù)據(jù)生產(chǎn)的精度。目前，城市地下管線數(shù)據(jù)采集主要使用GPS法、電磁法、電磁波法、RS技術(shù)、慣性陀螺定位技術(shù)等新技術(shù)，有效地提高了地下管線數(shù)據(jù)采集的效率。

【關(guān)鍵詞】地下管線、GPS法、電磁法、電磁波法、RS技術(shù)、慣性陀螺定位技術(shù)。

一、前言

經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國的城市規(guī)模急劇擴(kuò)大，城市建設(shè)的決策者們多重視地上形象設(shè)計(jì)，給城市的長遠(yuǎn)發(fā)展帶來了較大隱患。從近年來發(fā)生的眾多事故中吸取教訓(xùn)，城市發(fā)展的同時(shí)要重視地下空間規(guī)劃。

城市地下空間里的各種管線現(xiàn)如今縱橫交錯(cuò)、相互交織無法分辨。地下管線信息是城市管理需要掌握的基本信息，缺乏地下管線信息將使城市建設(shè)存在安全隱患；地下管線信息能夠保障城市各項(xiàng)建設(shè)快速施工的安全；能夠有效指導(dǎo)城市建設(shè)。

二、地下管線探測方法

城市地下管線相當(dāng)于人的血管，每天為城市提供日常所需的能量，每天排出城市代謝的廢物，保障城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。承擔(dān)著這樣重要的作用的管線有：給水管、排水管、電力、熱力、電信、燃?xì)狻⒐餐芾鹊取?/p>

2.1 GPS法

城市地下管線探測工作中，利用GPS技術(shù)布設(shè)平面控制網(wǎng)已經(jīng)成為一種主流技術(shù)。相比傳統(tǒng)的控制網(wǎng)布設(shè)方式比較，這種技術(shù)具有精度高，時(shí)間短，操作簡單等一系列有利條件。對于地下管線的地面明顯標(biāo)識(shí)，GPS法是最快捷的一種數(shù)據(jù)采集方式。

2.2 電磁法

電磁法是當(dāng)前地下管線探測技術(shù)的主要應(yīng)用手段，它是根據(jù)地下管線與周圍物質(zhì)的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為主要物理特性，根據(jù)電磁感應(yīng)理論觀測和研究電磁場空間與時(shí)間變化和分布規(guī)律，從而達(dá)到探測地下金屬管線或解決其他地質(zhì)問題的目的。電磁法是探查地下管線的主要方法，各種金屬管道、電纜與其周圍的介質(zhì)在導(dǎo)電率、磁導(dǎo)率、介電常數(shù)有較為明顯的不同，這為使用電磁法探測地下管線提供了有利的地球物理前提。

2.3 電磁波法

電磁波法是利用電磁波進(jìn)行地下管線探測的方法，其探測技術(shù)是采用人工產(chǎn)生感應(yīng)源，向被探測的地下管線發(fā)射高頻寬頻帶短脈沖電磁波來探測隱蔽管線的空間位置。使用高頻率、短脈沖、寬頻帶電磁波通過發(fā)射天線對地面發(fā)射，當(dāng)電磁波穿過地下不同的介質(zhì)時(shí)，由于地下不同介質(zhì)具有不同的物理特性，從而造成介質(zhì)之間的界面兩側(cè)波阻抗發(fā)生改變，電磁波在界面處產(chǎn)生反射，反射回的電磁波被探測天線接收后通過連接電纜傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，繪制出雷達(dá)反射的剖面影像，根據(jù)雷達(dá)反射的回波形狀、幅度及圖像，分析推斷被探測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與分布狀態(tài)，從而得到物體在地下空間位置。

根據(jù)其物理的工作方式（場源的控制方式）不同分為主動(dòng)源法和被動(dòng)源法；根據(jù)設(shè)備儀器的探測方式又可以分為直接法和感應(yīng)法等分類方式。

三、新技術(shù)研究

3.1 RS技術(shù)

RS探測方法一般用在非城區(qū)區(qū)域，RS探測方法主要是利用地下管線與周圍地質(zhì)環(huán)境具有不同的熱成像特征，這樣可以在熱紅外遙感影像中被辨別出來。這種技術(shù)適用于大范圍單一專業(yè)的管線定位普查，對于城市各種專業(yè)管線比較集中的區(qū)域不適用于此方法。

3.2 慣性陀螺定位技術(shù)

物探技術(shù)的局限性在于對淺地層（5-8米）埋設(shè)的管線有較好的探測結(jié)果，但現(xiàn)如今在城市建設(shè)中管線敷設(shè)采用非開挖方式，非開挖方式的一大缺點(diǎn)就是路徑偏差大且不易控制，因此就造成了敷設(shè)的管線埋深深、位置信息不準(zhǔn)確等特點(diǎn)，無法獲得較準(zhǔn)確的管線位置信息。

慣性陀螺定位技術(shù)集成慣性技術(shù)、陀螺儀、衛(wèi)星定位技術(shù)、CAD輔助繪圖設(shè)計(jì)、編輯軟件等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)不受地形限制，不受深度限制，不受電磁干擾、定位精度高、適合于各種材質(zhì)的管道、自動(dòng)生成三維曲線圖可以很好的解決這一難題，精確獲得各種復(fù)雜環(huán)境下的管道路徑。

四、結(jié)論與展望

1、我國城市的分布廣泛，地處不同的維度和海拔，地質(zhì)狀況也有很大的差別，只用一種或兩種方法進(jìn)行探測很難取得較理想的效果，必須綜合應(yīng)用多種采集手段和技術(shù)，在工作中探索新的工藝和方法。

2、內(nèi)外業(yè)一體化（地下管線的數(shù)據(jù)采集信息化），通過先進(jìn)的通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)進(jìn)行圖形展現(xiàn)，提高勞動(dòng)效率、減少其他因素對數(shù)據(jù)的造成損失。

3、建立完善的法律法規(guī)體系，讓地下管線信息的更新與共享法制化、標(biāo)準(zhǔn)化，讓地下管線信息數(shù)據(jù)發(fā)揮最大的價(jià)值，更好的服務(wù)于社會(huì)。

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作者簡介：

楊存健 （1980-6）男 漢族 河北威縣 學(xué)歷：碩士 測繪工程師 研究方向：大地測量 單位：普迅電力信息技術(shù)有限公司