探討地下管線測量中現(xiàn)代測繪的應(yīng)用

李蓓蓓

（北京京電電力工程設(shè)計有限公司，北京 100070）

目前我國用于通信的管線多采用地下深埋的方式，這種方法相比于暴露在空氣中可以很大程度上減少線路的老化程度，同時地下的溫度相對于地面較低，還可以充當散熱部分，及時分走線路產(chǎn)生的大部分熱量。但這種方式也有一定的弊端，假如線路出現(xiàn)問題，技術(shù)人員不能迅速定位出故障部位，只能在一定的區(qū)域范圍內(nèi)采用排除法來找線路出現(xiàn)問題的部位，這使得線路搶修的速度慢了太多。技術(shù)專家根據(jù)這些需求將現(xiàn)代測繪與地下管線測量有機結(jié)合起來，現(xiàn)代測繪在地下管線鋪設(shè)的全過程中都起到了不可或缺的作用。

1 地下管線測量使用的現(xiàn)代測繪新技術(shù)

1.1 實時定位系統(tǒng)

實時定位是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）而得以實現(xiàn)的，在我國則主要應(yīng)用由我國自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。其是融合了實時動態(tài)測量、自動定位技術(shù)、無線電實時通訊而產(chǎn)生的新技術(shù)。其易于操作、精度高等優(yōu)點，且誤差不會積累，因而在實際測量中廣泛應(yīng)用。其還可以多個站點同時開始測量，可以顯著縮短工期。

實時定位系統(tǒng)在地下管線測量中主要體現(xiàn)在前期的管道開挖及后期的管道檢修與維護。管道開挖是利用實時定位及時糾正管道的走向，控制其與設(shè)計方案的偏差。在管道檢修與維護中利用實時定位系統(tǒng)快速定位問題部位，及時檢修減少損失，維護則是利用已經(jīng)定位的信息供給工作人員參考。

1.2 全站儀測繪技術(shù)

全站儀是現(xiàn)代測繪發(fā)展的代表，其結(jié)合了電子經(jīng)緯儀與光電測距儀的功能，同時結(jié)合計算機技術(shù)可以對數(shù)據(jù)實時處理，直接輸出工作人員所需要的數(shù)據(jù)。并且其與電子經(jīng)緯儀與光電測距儀相比，克服了天氣影響，同時在遇到高大建筑及樹木時，還可以保持高精度、快速測量的優(yōu)點。管線測量往往對工期時間要求比較緊，因此全站儀十分適用。

地下管線鋪設(shè)時，因為地勢不平整，因此需要測定每個碎步點的位置信息，計算每個點位的實際開挖深度來保證管道的平整性，全站儀的測量精度及效率則滿足這一需求。

1.3 GIS 技術(shù)

GIS 又稱地理信息系統(tǒng)，利用計算機與數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將位置信息與管線信息對應(yīng)起來，生成專屬的數(shù)據(jù)庫，以供測量人員查詢、插入、刪除、更新等操作。既減少了數(shù)據(jù)BUG 出現(xiàn)，又便于對已有的數(shù)據(jù)進行管理。

1.4 探測機器人

隨著測繪行業(yè)發(fā)展高度的不斷提升，研究人員將測繪與其他行業(yè)進行融入交流，產(chǎn)生了更加先進的、具有高科技屬性的各種測量設(shè)備，如測量機器人等許多可以自主測量、自主處理數(shù)據(jù)的儀器。這些儀器不僅精度高，而且工作效率高，誤差小，得出的數(shù)據(jù)也相比有人為干預(yù)的更加客觀準確。其可在一些復(fù)雜的、人力難以到達的地下管線測量工作中擔(dān)當重任，代替人力完成測量任務(wù)。這極大地解放了測量員，讓測量員只需要在地面上對機器人進行控制，然后處理機器人所得出的數(shù)據(jù)即可。

2 現(xiàn)階段地下管線測量的現(xiàn)狀以及存在的問題

2.1 現(xiàn)階段管線測量的現(xiàn)狀

目前地下管線主要分布在城市中。因為以前地下管線的管理相對不是很完善，很多資料都已經(jīng)丟失或者不再適用，同時每年新增的管線正成倍增加，因此為了便于統(tǒng)計管理，所以需要對地下管線進行測量。城市地下管線測量具有一定的特點，如管道走向基本靠近馬路邊，埋藏的深度也是固定的等。一些二三線城市主要還是采用工人進入管道內(nèi)部進行測量的方法，因為其發(fā)展起步較晚，因此地下管線分布相對比較簡單、規(guī)整，且其在鋪設(shè)時已經(jīng)基本使用了現(xiàn)代測繪技術(shù)。一線及超一線城市發(fā)展起步比較早，隨著管線的不斷增加，因此地下管線相對來講比較多并且雜亂一點，因此需要對地下管線進行測量，為以后的城市發(fā)展或有關(guān)單位的后期工程的規(guī)劃提供參考依據(jù)。還有一部分城市面臨專業(yè)測量員數(shù)量不夠的情況，這也應(yīng)該得到重視，這些城市應(yīng)該重視對于此類人才的招攬及培養(yǎng)，為城市的發(fā)展儲備人才力量。

2.2 現(xiàn)階段地下管線測量中存在的問題

隨著生活水平的日益提高，人們關(guān)于管線的需求也變得更加種類豐富，因此以前的測量方法已經(jīng)逐漸不適用于現(xiàn)在的管線測量。并且管線可能出現(xiàn)的問題也更加五花八門，有的管線經(jīng)過長時間的使用后，管線出現(xiàn)老化的問題，進而影響使用；有的管線出現(xiàn)漏液漏氣現(xiàn)象，跟外界物質(zhì)接觸后可能出現(xiàn)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生有害物質(zhì)；還會出現(xiàn)管道變形影響周圍管線使用的情況，這種情況下人員及測量儀器無法進入實地測量。

種種跡象都在說明，舊的測量方法正在被逐漸淘汰，新的測量儀器及方法即將取代舊儀器舊方法，其更加適用于城市地下管線測量。同時有一些政府專用管線可能也會與普通管線混在一起共同使用，因此管線測量還具有一定的保密性，要求測量員不能隨意公開數(shù)據(jù)及管線具體使用單位及管線實際使用情況。

3 現(xiàn)階段地下管線測量問題的解決方案

3.1 資料的不完善

在進行新的地下管線鋪設(shè)時，需要以城市大致的規(guī)劃原則為指導(dǎo)。這便需要清晰的城市地下管線分布圖及控制點信息，這是測繪工作所必需的兩個因素。這些數(shù)據(jù)可以在有關(guān)部門了解到，但還需要施工人員實地測量，對資料中有的管線只需測量其控制點信息，以此判斷數(shù)據(jù)的可靠性及地勢變化的情況。對沒有登記在冊的管線，則需要從相關(guān)的管線建設(shè)的各個環(huán)節(jié)中的圖紙推測管線的信息，以此為指導(dǎo)進行實地測量。將所得數(shù)據(jù)保存至專業(yè)部門，完善地下管線信息。

3.2 測繪在地下管線測量中的限制

在進行具體管線測量工作時，往往都伴隨有復(fù)雜的情況，與測繪工作的理想工作環(huán)境相差甚遠。這要求測量員擁有非常豐富的測量經(jīng)驗，可以應(yīng)對各種出現(xiàn)的問題。

地下管線一般都埋藏在人行道旁邊的花園下或者直接埋藏在人行道下，但也有一部分檢修井設(shè)置在馬路上的情況，因此在管線外業(yè)測量中給測量員帶來了很多問題。埋藏于花園下的管線大多是上部長有樹木，影響測量結(jié)果的精度。一般這種情況在可以通視的地方架設(shè)新的控制點，將獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成被遮擋的控制點獲得到數(shù)據(jù)。測量埋藏于人行道的管線，需要克服人為活動對測量工作的干擾，可以通過設(shè)置警示標識或?qū)⑿腥耸鑼?dǎo)至不會干擾測量的路段，以此保證測量工作的開展。測量馬路上的檢修井面臨的問題主要是來往車輛的危險性及檢修井中的未知性。來往車輛中車況復(fù)雜，難免出現(xiàn)各種突發(fā)狀況而影響到測量工作。檢修井則主要是因為其下面擁有較大的未知性，這需要測量員擁有強大的心理素質(zhì)可以應(yīng)對各種意外情況的出現(xiàn)。

還有一些筆者并不熟悉的管線埋設(shè)情況如海底電纜、光纜、氣體運輸管道等，因此筆者沒有進行詳細討論，其更多涉及海洋測繪技術(shù)，在此不做過多闡述。

4 具體實例分析

筆者從網(wǎng)上了解到了北京懷柔醫(yī)院二期擴建的項目信息，因此以此為例，實際分析現(xiàn)代測繪在地下管線測量中的應(yīng)用。

4.1 項目介紹

其二期工程設(shè)計新建總建筑面積約10 萬m2，其中地下面積3.6 萬m2。設(shè)計以框架結(jié)構(gòu)，結(jié)合實際用途對不同屬性的樓棟分別使用了混凝土框架與鋼結(jié)構(gòu)框架。

4.2 地下管線測量前準備工作

正式開工前，探查小組對地下管線進行了仔細的探查，了解了管線的深度、位置、走向等，并標識了一些需要注意的地點。

該項目結(jié)合實際情況選用了RD8000 探測儀，因為其擁有較強的操作性及可控性，價格較低等特點。采用RD8000 時則有三種主要方法以供選擇：①感應(yīng)法，適用于管線復(fù)雜且多為金屬的情況，反應(yīng)靈敏、準確度高，操作方便；②夾鉗法，適用于管線復(fù)雜的情況，利用RD8000 準確度高的特點對管線進行探測；③直接法，對可以直接肉眼觀察到的管線，不用太多復(fù)雜的測量方法，利用投影設(shè)備進行投影標記即可。

4.3 具體測量

對一些擁有相應(yīng)井蓋的地下管線，施工人員可以明顯觀察到管線點，這種情況可以不使用儀器測量，直接測量井深及管線走向即可。

對于隱蔽性較強的管線點，只能使用儀器進行測量。因為其處于地下，具有一定的未知性，因此人員一般不會深入進行探查，使用電磁波探測儀探查。管線反射電磁波，儀器接受反射的電磁波就可以顯示出管線的分布情況以及大致的走向，其原理與蝙蝠的超聲波大致相同。

4.2 某城市供電所測量地下電纜

4.2.1 項目簡介

線路全長約570 m，測量內(nèi)容包括探測電纜位置信息、高程、走向及管道內(nèi)分布情況。主要使用儀器有全站儀及BDS 接收機。

4.2.2 項目實況

根據(jù)項目的具體需求，以及具體測量時會出現(xiàn)的各種場景，將測量任務(wù)分成了三個部分，分別為導(dǎo)線控制測量、GPS 控制測量及高程控制測量。

導(dǎo)線控制測量：這一方法主要在一些地勢較為平坦但周圍高樓林立的場景下使用，因為高樓影響了其他測量方法的使用。該方法主要通過測量地面控制點，然后對數(shù)據(jù)分析處理，將某一個控制點定位而得出具體數(shù)據(jù)，進而完成測量任務(wù)。

GPS 控制測量：GPS 測量前需要進行選點布網(wǎng)，且選點盡量在空曠的地段，這樣可以保證數(shù)據(jù)的傳輸。測量時應(yīng)當將衛(wèi)星天線調(diào)至最佳姿態(tài)，確保其可以接收到清晰的衛(wèi)星信號。得出數(shù)據(jù)后，仔細對數(shù)據(jù)進行篩選，并校驗原始參考值是否出現(xiàn)異常，然后將數(shù)據(jù)進行處理得出地下電纜的各種具體信息。

高程控制測量：主要使用水準尺及相關(guān)儀器配合完成工作。其要求地面起伏不能太大，測量完成后使用相關(guān)軟件解算數(shù)據(jù)并進行精準校驗。

5 現(xiàn)代測繪技術(shù)的應(yīng)用展望

可以從加強工作人員的能力和簡化測量流程兩方面入手。加強工作人員的能力，有關(guān)單位可以定期開展集中學(xué)習(xí)，讓工作人員分享最近一段時間內(nèi)的測量心得及遇見的難題，互相交流學(xué)習(xí)。同時還應(yīng)該關(guān)注測繪科學(xué)的發(fā)展，及時掌握最新的測繪技術(shù)，可以將測繪技術(shù)更好地應(yīng)用到實際測量工作中去。簡化測量流程可以從簡化設(shè)備程序入手，將以機器自主完成的流程省去，將其編入程序，減少外業(yè)工作的時間，同時提高測量工作的效率。

6 結(jié)語

城市的快速發(fā)展在對在地上空間進行擴展的同時，也加強了對地下空間的利用，地下空間的利用率逐步提高，因此對地下空間建設(shè)也提出了一定的要求。地下人為土質(zhì)活動主要是管線，需要考量地下土質(zhì)的各種性質(zhì)，如滲水、硬度、土壤酸堿度等，還要對地下進行一定深度的透視，衡量其是否滿足管線鋪設(shè)的要求。同時還要對已有的管線進行測量，繪制具體的管線圖。

文章圍繞三個方面展開探討：

①第一部分闡述了在地下管線測量中使用較多的現(xiàn)代測繪技術(shù)，并分析了各種技術(shù)的優(yōu)點及在什么場景下適合使用。②第二部分圍繞現(xiàn)階段地下管線測量現(xiàn)狀及存在問題展開，將現(xiàn)狀與問題分成兩塊內(nèi)容進行具體分析，概括了目前地下管線測量的復(fù)雜性及保密性。③第三部分講述了北京懷柔醫(yī)院二期的地下管線測量的具體細節(jié)及某城市供電所地下電纜測量實況。分析了項目背景和實際施工中存在的情況，并根據(jù)網(wǎng)上查詢到的信息及筆者自己的了解對有關(guān)測量技術(shù)進行解讀并給出了一定建議。④第四部分針對現(xiàn)階段地下管線測量存在的問題，分析給出了幾點筆者的方法建議。⑤第五部分對測繪科學(xué)的未來發(fā)展進行展望，在測繪技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛的大背景下，其必會有質(zhì)的飛躍。希望可以給有關(guān)從業(yè)者提供一定的幫助。