地下金屬管線探測與數(shù)據(jù)庫建設(shè)實踐研究

劉振華

（南京市江寧區(qū)左宜測繪有限公司，江蘇 南京 210000）

地下金屬管線是城市地下管網(wǎng)重要組成部分，涉及管線種類較多，常見的地下金屬管線有供電、給水、天然氣、熱力、路燈、交通信號以及通信管線等，地下金屬管線在城市工業(yè)化進程和城市化發(fā)展中扮演著重要的角色。由于地下環(huán)境比較潮濕、無法接觸到陽光，隱蔽性較強，并且地下金屬管線與土壤相接觸，隨著時間的增長地下金屬管線會發(fā)生腐蝕、損壞，因此地下金屬管線的精確探測和數(shù)據(jù)庫建設(shè)對于管線防腐檢測管理具有重要意義。在對地下金屬管線檢測中必須要先對地下金屬管線進行探測并建立相關(guān)管理數(shù)據(jù)庫，由于地下金屬管線內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且管線種類比較多，又在地下環(huán)境中，這給地下金屬管線探測工作帶來了一些困難。以目前探測技術(shù)水平而言，地下金屬管線探測具有一定的難度，很難保證探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。并且在完成地下金屬管線探測后還需要對海量的數(shù)據(jù)進行整理分析，建立符合需求的智慧管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。

由于數(shù)據(jù)量復(fù)雜，還要對數(shù)據(jù)進行分析和管理，地下金屬管線數(shù)據(jù)庫的建設(shè)實踐也具有較高的難度，為此提出地下金屬管線探測與數(shù)據(jù)庫建設(shè)實踐研究，為地下金屬管線探測以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供理論及實踐依據(jù)。

1 地下金屬管線測量

1.1 地下金屬管線資料收集及測量現(xiàn)場清理

在對地下金屬管線探測之前，首先需要收集地下金屬管線的原始資料，其中包括地下金屬管線種類、分布、埋深、權(quán)屬單位信息、及周圍土壤地質(zhì)等性質(zhì)條件。在探測前盡可能多的了解地下金屬管線的相關(guān)情況，避免錯測、漏測，有利于地下金屬管線探測工作的開展[1]。除了要收集到地下金屬管線的資料和周邊地質(zhì)情況，還需要收集現(xiàn)狀地形圖及沿線首級控制點，方便后續(xù)圖根控制測量及管線點測量。在收集完地下金屬管線資料以后，需要對測量現(xiàn)場進行清理，將測量范圍內(nèi)的固體垃圾及障礙物進行清理，為地下金屬管線測量提供一個較好的探測環(huán)境，保證地下金屬管線探測工作能夠順利進行。

1.2 地下金屬管線控制網(wǎng)布設(shè)

地下管線控制測量是指為進行地下管線點連測及相關(guān)地形測量實施的圖根控制測量，包括平面控制測量及高程控制測量。圖根平面控制測量可以采用測距圖根導(dǎo)線或基于CORS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 方法進行施測；高程控制測量可采用三角高程測量法或者基于CORS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 方法。地下金屬管線控制網(wǎng)布設(shè)包括平面控制網(wǎng)布設(shè)和高程控制網(wǎng)布設(shè)。平面控制網(wǎng)以待測區(qū)域內(nèi)15 個一級GPS 點作為收寄控制點，在該15 個GPS 點基礎(chǔ)上進行二級或者三級導(dǎo)線布設(shè)進行水平控制網(wǎng)加密，然后再結(jié)合地下金屬管線測量需求，以不同等級導(dǎo)線點為起算一級布設(shè)圖跟點；高程控制網(wǎng)是以待測區(qū)域內(nèi)10 個二等GPS 點為基礎(chǔ)，其高程為四等水準(zhǔn)，由于地下金屬管線測量范圍比較廣泛，地下金屬管線分布比較復(fù)雜，所以也需要對二等GPS 點進行加密布設(shè)圖跟點，保證后續(xù)地下金屬管線測量可以很好的控制地形金屬管線高程和水平位置。

1.3 測量地下金屬管線

在以上準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，利用測量儀器對地下金屬管線進行測量。使用雷迪RD8100 探測儀采用電磁感應(yīng)法探測金屬地下管線。電磁感應(yīng)法是利用天然電磁場或人工電磁場源對管線進行激發(fā)，在地下管線中產(chǎn)生電流，管線周圍形成電磁場，然后采用儀器探測其分布特征，確定管線的地下空間位置。

電磁物探方法主要包括被動源法和主動源法，被動源法包括工頻法、甚低頻法等；主動源法包括感應(yīng)法、直接法、夾鉗法等。

根據(jù)地下金屬管線測量需求，此次選用雷迪RD8100管線探測儀作為測量儀器，選用的型號為33khz，為了保證測量工作順利開展，采集到的測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，需要對雷迪RD8100 管線探測儀進行檢驗，對測量儀器各項功能進行測試，檢驗信號接收機和發(fā)射機正常使用，同時還需要對其進行最小收發(fā)距試驗[2]。檢驗完測量儀器后，將雷迪RD8100 管線探測儀放置在之前布設(shè)的控制網(wǎng)點處，將其測量長度設(shè)定為300m，測量頻率設(shè)定為25khz、接收機增益設(shè)定為50，信號發(fā)射功率設(shè)定為50%，信號接收功率設(shè)定為50%。

測量方法采用感應(yīng)法，利用雷迪RD8100 管線探測儀向地下金屬管線發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波接觸到地下金屬管線后將其反射給信號接收裝置，形成一個反射波，從而也形成了一個諧變電磁場，通過產(chǎn)生感應(yīng)電流與形成的電磁場對地下金屬管線進行搜索，并對其定位，從而獲取到地下金屬管線的具體位置。

如果測定范圍內(nèi)存在地下金屬管線，雷迪RD8100 管線探測儀的感應(yīng)裝置會發(fā)出提示音，并且在顯示屏幕上顯示出地下金屬管線的三維地理坐標(biāo)，管線長度、寬度等數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)進行編碼，編碼需要與管線點點號一一對應(yīng)，方便以后地下金屬管線測量數(shù)據(jù)整理，以此完成地下金屬管線測量。

2 地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫建設(shè)實踐

由于地下金屬管線測量數(shù)據(jù)信息具有空間位置、屬性信息、拓撲關(guān)系等特點，管理地下金屬管線測量信息與其他信息不一樣，并且對數(shù)據(jù)的建庫具有較高的要求，不僅建設(shè)的數(shù)據(jù)庫需要有效存儲測量數(shù)據(jù)，同時需要保存屬性信息、滿足碰撞要求。構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫在對地下金屬管線測量數(shù)據(jù)存儲不當(dāng)會導(dǎo)致信息丟失，必須保證地下金屬管線測量數(shù)據(jù)存儲安全，因此根據(jù)地下金屬管線測量特性的建設(shè)需求，建立地理空間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對地下金屬管線測量數(shù)據(jù)信息的有效存儲。

建設(shè)地下金屬管線地理空間數(shù)據(jù)庫能夠有效的儲存測量采集的數(shù)據(jù)信息，并且能夠?qū)?shù)據(jù)儲存并使用展示，降低地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫的使用成本，提高數(shù)據(jù)信息管理效率，也能提高數(shù)據(jù)信息的安全性和操作性，不會因為操作故障導(dǎo)致空間和屬性信息的流失。

根據(jù)地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫建設(shè)需求，下表為地下金屬管線數(shù)據(jù)要素分層結(jié)構(gòu)表。

表1 數(shù)據(jù)要素分層結(jié)構(gòu)表

根據(jù)地下金屬管線測量數(shù)據(jù)內(nèi)容管理要求，由管點線測量庫完成管線圖編排，由地形數(shù)據(jù)生成管線圖背景，再由多個管線圖進一步組合形成綜合管線圖[3]，還需要對地下金屬管線空間類數(shù)據(jù)進行管理，因此在數(shù)據(jù)庫建設(shè)中設(shè)計了管線圖層單元，以表格的形式存儲不同類型的空間與屬性數(shù)據(jù)，具體如下表所示。

表2 部分地下金屬管線數(shù)據(jù)表命名規(guī)則

以上通過對地下金屬管線字數(shù)據(jù)屬性存儲單元和圖形數(shù)據(jù)存儲單元的設(shè)計，實現(xiàn)了對地下金屬管線測量數(shù)據(jù)庫建設(shè)實踐。

3 結(jié)束語

本文對地下金屬管線測量以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)實踐進行了研究，有利于緩解地下金屬管線測量以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急，對改善地下金屬管線測量與數(shù)據(jù)庫建設(shè)中重復(fù)測量及無序建設(shè)的局面，減少地下金屬管線測量與數(shù)據(jù)管理成本具有一定的現(xiàn)實意義，同時也具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。由于個人經(jīng)驗和能力有限，以及此次研究時間有限，雖然取得了一定的研究成果，但是提出的地下金屬管線測量方法以及構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫可能存在一些不足之處，今后仍需加大該方面研究力度，對地下金屬管線測量以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)進行不斷創(chuàng)新與優(yōu)化。