現(xiàn)代測繪技術(shù)在地下管線測量中的應(yīng)用

陳 杰

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)發(fā)展，城市化進(jìn)程逐漸加快，地下管線系統(tǒng)建設(shè)作為城市化工作中的重要一環(huán)，對于城市的建設(shè)與管理均具有重大意義。隨著社會的進(jìn)步，我國各地城市規(guī)模都在逐漸變大，而且城市之中修建的地下管道數(shù)量也愈來愈多。各類地下管線的交錯(cuò)鋪設(shè)形成了復(fù)雜的管網(wǎng)體系，為了實(shí)現(xiàn)對其更好的管理與維護(hù)，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行定期測量與檢查。為此便可運(yùn)用現(xiàn)代測繪技術(shù)來完成此項(xiàng)工作，可以取得更高的工作效率。本文主要結(jié)合岳西地下管線探測分析了現(xiàn)代測繪技術(shù)在實(shí)際工作中的應(yīng)用。

1 城市地下管線測量的重要性

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的快速推進(jìn)和落后的管理模式之間的矛盾日益凸顯，城市地下管線的建設(shè)也愈發(fā)變得多樣化、復(fù)雜程度不斷提高。因此，為了盡早解決此方面的問題，需要從城市長期發(fā)展角度出發(fā)，采取最為合理、經(jīng)濟(jì)效益最高的普查方式，結(jié)合城市規(guī)劃管理需求，收集地下管線當(dāng)前的信息數(shù)據(jù)，及時(shí)公布在相應(yīng)的渠道中，同時(shí)創(chuàng)建城市地下管線信息管理平臺，以此來對其實(shí)行高效率、系統(tǒng)化的管理。進(jìn)而確保地下管線這一城市的“生命線”可以持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)作，并充分滿足廣大居民的日常生產(chǎn)、生活等需求。

在城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)與管理過程中，若是未對地下管線信息做到全面掌握，就會對工作進(jìn)度以及質(zhì)量帶來直接性影響，嚴(yán)重時(shí)還有可能引發(fā)重大安全事故以及釀成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。但是從實(shí)際工作中看，由于地下管線鋪設(shè)情況了解不清、未對相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)更新而引起的管線損壞事故層出不窮，也因此而給公司生產(chǎn)經(jīng)營、人民的正常生活帶來了非常大的影響。

2 現(xiàn)今地下管線測量實(shí)情與問題分析

隨著人們生活質(zhì)量的持續(xù)提高，在對城市地下管線實(shí)行測繪測量時(shí)，相應(yīng)的要求也在逐漸發(fā)生改變。在傳統(tǒng)測繪工作中，由于受到儀器設(shè)備以及工藝技術(shù)的限制，通常主要對工程項(xiàng)目施工建設(shè)所需的文件與資料進(jìn)行詳細(xì)收集整理，其后再通過開挖測量洞的方式來進(jìn)行測量。隨著現(xiàn)代化城市的陸續(xù)建成，當(dāng)前地下管線系統(tǒng)普遍具備動(dòng)態(tài)化、隱蔽性和復(fù)雜性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，在對地下管線實(shí)行測繪時(shí)主要會面臨下述幾項(xiàng)問題：

（1）在實(shí)行城市地下管線測量時(shí)，有時(shí)間和技術(shù)上的限制，許多地下管線分布的資料檔案已經(jīng)遺失，并且還難免會發(fā)生通訊中斷、停水停電等問題。

（2）由于缺乏詳細(xì)的地下管線資料，所以在工程項(xiàng)目開展過程中，無法制定合理、科學(xué)的施工方案，而這樣一來就十分不利于后續(xù)施工活動(dòng)的開展。

（3）城市地下管線來源非常復(fù)雜，并且統(tǒng)計(jì)內(nèi)容不夠明確、界限模糊不清，因此會給地下管線的測量、規(guī)劃工作造成一定的負(fù)面影響。

3 測區(qū)基本概況

3.1 測區(qū)地理位置

岳西縣屬于安徽省安慶市下的一個(gè)代管縣，地處安徽西南部，且處于大別山腹地，長江與淮河橫穿此地，鄰接湖北省，為國家園林縣城。此次測量工作的主要范圍包括了岳西縣縣城城區(qū)、蓮云經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、溫泉開發(fā)區(qū)、響腸循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園。

3.2 測區(qū)施工環(huán)境

此次測量區(qū)域中的地下管線涵蓋了給水、雨水、污水、燃?xì)?、電力、通信、路燈、有線電視、交通信號、公共監(jiān)控與國防專用線纜等多種類別。而且管線大多都是鋪設(shè)在市區(qū)主、次干道中的快、慢車道與人行道下，分布較為集中且復(fù)雜。其中電力管線管溝相對較深，有一部分管溝中存在著比較深的積水，整體不存在明顯點(diǎn)出露，從而使得不能準(zhǔn)確判斷管線的實(shí)際位置。燃?xì)夤芫€大多是由PE和PVC材料構(gòu)成，沒有探測信號，且一部分給水管線在信號傳遞方面的功能不佳，埋設(shè)的深度很大，這使得測量工作面臨較高難度。

3.3 測區(qū)地下管線普查探測及地形圖測繪的重要性

此次測量是保障市政基礎(chǔ)設(shè)施安全高效運(yùn)行的需要，將為今后新建、改造地下管網(wǎng)（線）時(shí)提供重要依據(jù)，避免重復(fù)開挖，重復(fù)投資，是規(guī)范工程建設(shè)行為必要的保障。對該縣今后經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)、城市建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施管理、城鎮(zhèn)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的意義和作用。

4 地下管線測量中現(xiàn)代測繪技術(shù)的應(yīng)用

4.1 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)具有實(shí)時(shí)定位的功能，其主要是以GPS為基礎(chǔ)加以改造衍生而來的一類技術(shù)，通過把無線電、動(dòng)態(tài)測量與數(shù)字通信技術(shù)加以融合，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)實(shí)現(xiàn)對每項(xiàng)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，從而做到對被測對象的準(zhǔn)確測量。在運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)實(shí)行測量之時(shí)，可以確保每次數(shù)據(jù)均不會因上次信息而受到影響，不會發(fā)生累積性誤差，有著較高的測量準(zhǔn)確度。同時(shí)，在操作時(shí)也十分簡便，不易受到外部環(huán)境干擾，能夠?qū)嵭腥旌蚬ぷ鳌?/p>

目前，RTK技術(shù)不僅可以精確至厘米級別，甚至可到達(dá)毫米級別。在測量領(lǐng)域比較常用的為厘米等級的測繪技術(shù)。在RTK系統(tǒng)內(nèi)含有準(zhǔn)基站、流動(dòng)站以及通訊系統(tǒng)。在此之中，流動(dòng)站還涵蓋了GPS接收設(shè)備、流動(dòng)站控制設(shè)備、電源與無線電通信系統(tǒng)。而在基準(zhǔn)站中則含有GPS接收機(jī)、天線、無線電發(fā)射裝置與電源等。

此種測繪系統(tǒng)主要具有下述幾點(diǎn)優(yōu)勢：①由于是多個(gè)流動(dòng)站一同運(yùn)作展開測量，也就可以大幅提高工作效率，縮短測量時(shí)間，確保工作任務(wù)按期完成；②測量結(jié)果準(zhǔn)確度非常高。在實(shí)行測量工作期間，RTK的每一測點(diǎn)均為獨(dú)立的，不會受到其他測量信息的干擾，不易出現(xiàn)誤差，整體準(zhǔn)確性較強(qiáng)；③測量速率快。在實(shí)際測量期間，往往只用經(jīng)歷幾秒鐘的時(shí)間便可以結(jié)束測量工作，使得整體工作效率較高。但是也具有以下缺陷問題：RTK技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)具有一定的條件限制，要求衛(wèi)星截止高度角為15°，若是測量區(qū)域存在樹木或是建筑等遮擋物，就會讓衛(wèi)星信號受到干擾，從而不能確保測量工作的順利完成。

4.2 GPS技術(shù)

4.2.1 GPS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和測量

GPS技術(shù)在地下管道的測量領(lǐng)域運(yùn)用較為普遍，測量工作人員在運(yùn)用此技術(shù)時(shí)，首先便要完成布網(wǎng)工作，這便要求清晰了解GPS布網(wǎng)規(guī)定，嚴(yán)格依照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置數(shù)量不低于3個(gè)的控制點(diǎn)，而且要確保存在至少兩條可通視GPS邊，確保測量工作的順利進(jìn)行，同時(shí)為測量工作提供有力支撐。再者，在進(jìn)行點(diǎn)位選擇之時(shí)，需要盡量避開施工影響范圍，確保埋設(shè)的穩(wěn)固程度符合規(guī)定要求，選取視線開闊的區(qū)域，若是存在障礙物，應(yīng)當(dāng)確保其高度角不超過15°。另外，在開展測量工作前，需要核查GPS接收裝置的性能是否健全，制定包含了可見衛(wèi)星號、最優(yōu)觀測時(shí)間點(diǎn)、衛(wèi)星方位角與高度角等信息的可見性預(yù)報(bào)表，確定最為合適的觀察時(shí)間點(diǎn)。在進(jìn)行觀測期間，測量人員應(yīng)當(dāng)對個(gè)人行為予以規(guī)范，不可隨意對GPS接收裝置實(shí)行不必要的操作，也不得隨意離開，要確保能夠順利接收到相應(yīng)的衛(wèi)星信號。

4.2.2 GPS數(shù)據(jù)處理

在完成地下管線有關(guān)信息的收集以后，應(yīng)當(dāng)將其輸入至計(jì)算機(jī)內(nèi)，利用專門的處理工具，檢查復(fù)核基線較差、同步環(huán)閉合差等數(shù)據(jù)，根據(jù)測量所需獲得的關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)，把獨(dú)立基線實(shí)行三維無拘束平差處理，以此形成閉合式圖像，構(gòu)建三維坐標(biāo)系，讓其成為位置的準(zhǔn)確點(diǎn)位，通過觀察測量分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)行平差處理，以此獲得最優(yōu)平差，確保數(shù)據(jù)結(jié)果的最優(yōu)性。在此之中，可把GPS與其衍生而來的RTK技術(shù)加以結(jié)合，以取得平面點(diǎn)，在測定期間需要確保每一點(diǎn)位都能通過至少兩次獨(dú)立測量，并反復(fù)實(shí)行數(shù)據(jù)采集工作真實(shí)性，每次采集時(shí)長不可小于半分鐘，從而保障測量結(jié)果的真實(shí)、準(zhǔn)確性。

4.3 全站儀測繪技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)是當(dāng)前地下管線測量過程中十分常用的一項(xiàng)測繪技術(shù)，利用此技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對地理地質(zhì)環(huán)境的透視化測量，從而確保測量結(jié)果精準(zhǔn)、可靠。此外，此項(xiàng)技術(shù)在測量期間也具有較多優(yōu)勢，比如，不容易受到外部因素的干擾，不管是用于高大樹木或者是砂石建筑體，均能運(yùn)用此技術(shù)來完成準(zhǔn)確的透視化測量工作。并且，在此技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用過程中，還具備測量結(jié)果精確度高、工作效率高等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，而且，對于不同環(huán)境也具有非常強(qiáng)的適應(yīng)能力。不過，在全站儀測繪技術(shù)實(shí)際運(yùn)用時(shí)，必須要由兩個(gè)人協(xié)同工作方可完成，所以，若是在測繪期間所分配的工作人員數(shù)量比較少，那么此技術(shù)便不太適用。

4.4 高程控制測量

使用圖根水準(zhǔn)或者是光電測距三角高程測量法實(shí)行地下管線的測量工作之時(shí)，需要設(shè)置成附合路線的形式，通常不可大于兩次附合，若是某些地區(qū)因?yàn)榈匦蜗拗贫荒苷ＴO(shè)置附合路線的情況下，則可設(shè)置成支線，不過需要加大監(jiān)察力度。圖根水準(zhǔn)需要起閉于等級水準(zhǔn)點(diǎn)或經(jīng)等級水準(zhǔn)聯(lián)測控制點(diǎn)，應(yīng)用至少為DS10級的水準(zhǔn)儀，結(jié)合普通水準(zhǔn)尺來實(shí)行單程觀測，將讀數(shù)精度設(shè)為毫米，實(shí)際觀測時(shí)務(wù)必要使用尺墊。在進(jìn)行光電測距三角高程測量過程中，需要和導(dǎo)線測量一同開展，對于儀器的高程與標(biāo)高都要使用經(jīng)過檢查符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼尺實(shí)行測量，且將讀數(shù)取為毫米。在使用全站儀極坐標(biāo)法測量目標(biāo)控制點(diǎn)之時(shí)，對于測站點(diǎn)的高程值需要使用光電測距三角高程加以測得，對于垂直角則使用中絲法進(jìn)行觀測。

4.5 管線探測儀探測

通過調(diào)繪資料和現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，本測區(qū)需探測的給水、燃?xì)?、電力、通訊等管線中除燃?xì)?，自來水存在大量PE管外，主要為金屬材質(zhì)，管線的材質(zhì)有鑄鐵、鋼、銅等，由于其本身具有良好的導(dǎo)電性，因此地下管線探查主要以電磁法為主，電磁波法為輔。根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》和實(shí)地踏勘，本測區(qū)地下管線普查工作主要選用英國雷迪公司生產(chǎn)的RD4000、RD8000型管線探測儀，該類型儀器性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、效率快、精度高、一致性好、輕便、易操作，既可用于電力、通訊電纜探查，也可用于金屬給水管道及燃?xì)夤艿赖奶讲?，滿足了在該地區(qū)開展地下管線探查工作的需要。

在實(shí)際作業(yè)過程中依據(jù)探測目標(biāo)，靈活采用多種發(fā)射頻率和激發(fā)方式，使目標(biāo)管線上有足夠高的信噪比，提高了探查精度。在淺埋無干擾地段，感應(yīng)法、直接法均可使用；在復(fù)雜地段宜首選直接法探查,在無條件連接的情況下可采用感應(yīng)法。對單一電纜，可采用感應(yīng)法或夾鉗法探查，但對管塊埋設(shè)且含有多根電纜時(shí)，宜采用夾鉗法。再例如，探測給水管線時(shí)，有出露點(diǎn)的采用直接連接法探測，長距離無出露點(diǎn)的時(shí)候，采用感應(yīng)法探測，極大值法確定平面位置，深度根據(jù)比值法確定。頻率以33kHZ、65kHZ為主。探測埋深較淺的燃?xì)獾冉饘俟芫€時(shí)，利用感應(yīng)法逐步追蹤探測出管線走向。對電力和通訊線纜類管線探測時(shí)，采用夾鉗法。對分支直埋線纜采用夾鉗或感應(yīng)法追蹤探測，分支方向不同的管線，進(jìn)行分別追蹤探測。

4.6 探地雷達(dá)探測

4.6.1 參數(shù)設(shè)定

在運(yùn)用探地雷達(dá)法進(jìn)行地下管線的測量之時(shí)，應(yīng)當(dāng)先設(shè)置合理的參數(shù)，而且還應(yīng)當(dāng)按照當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況來選取適宜類型的天線，然后按照不同管線埋設(shè)的深度確定好時(shí)窗范圍，而且一般狀況下，對于采樣點(diǎn)所要設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)距離是45，即大約為2cm。

4.6.2 獲取增益

通常來說，所取得的增益數(shù)據(jù)在-20分貝～60分貝范圍內(nèi)，并且此過程也要基于取得增益數(shù)值的方法加以達(dá)成。對于增益數(shù)值為正值或是負(fù)值，其會對探地雷達(dá)的應(yīng)用效果造成一定影響，一般而言，正值大多是運(yùn)用在增加信號的強(qiáng)度方面，而當(dāng)為負(fù)值之時(shí)，大多是運(yùn)用在縮小信號方面。另外，對于主要用于埋設(shè)深度較低的區(qū)域所用的為負(fù)值，而在深度較深的狀況下通常是使用正值。

4.6.3 數(shù)據(jù)采集

通?？墒褂锰炀€小車來作為輔助工作，使得信息的獲取更加便利，同時(shí)還能夠運(yùn)用天線小車及時(shí)把信息傳遞給技術(shù)人員，使得技術(shù)人員可以迅速的獲得有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)實(shí)行處理與分析，從而可以準(zhǔn)確得到地下管線的具體狀況。

4.6.4 數(shù)據(jù)分析與定位

在取得了有關(guān)的振幅波動(dòng)、相位與頻率信息數(shù)據(jù)之后，便要立即整理有關(guān)信息加以深入分析研究，總結(jié)分析結(jié)果，以此直觀展現(xiàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)規(guī)律，便于技術(shù)人員對管線的分布位置加以確定，然后按照波動(dòng)的幅度的差異性來準(zhǔn)確判定管線的尺寸大小，以此便于得出更為準(zhǔn)確的定位結(jié)果。

4.6.5 數(shù)據(jù)處理

在實(shí)行數(shù)據(jù)的分析處理工作之時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照不同城市狀況的差異來實(shí)行系統(tǒng)化匯總整理，尤其是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)分析各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)狀況，防止在數(shù)據(jù)處理過程中發(fā)生較大偏差，為此，便可運(yùn)用合理的軟件工具來對所測得的點(diǎn)位信息和獲得的圖像資料實(shí)行篩選與過濾，在發(fā)現(xiàn)波形存在偏移的情況要立即加以處理，從而保證數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)、合理，從而繪制得到與實(shí)際狀況相符的管線圖像。

5 加強(qiáng)管線測量技術(shù)應(yīng)用措施

5.1 采取嚴(yán)格的監(jiān)督驗(yàn)收措施

為了更為有效的展現(xiàn)出地下管線測量技術(shù)的實(shí)際效果，有關(guān)部門需要注重加強(qiáng)責(zé)任化管理力度，從而有效保證質(zhì)檢部門驗(yàn)收地下管線工程項(xiàng)目的速度。另外，還需要?jiǎng)?chuàng)建健全的監(jiān)督驗(yàn)收機(jī)制，通過此機(jī)制的實(shí)施，以此確保有關(guān)管線測量工作的進(jìn)度和結(jié)果精度能夠滿足預(yù)期要求，從而更好的確保地下管線的整體測量效果。

5.2 建立城市地下管線的數(shù)據(jù)信息庫

創(chuàng)建地下管線數(shù)據(jù)信息庫主要涉及到以下步驟：首先是需要把所有地下管線信息綜合成一個(gè)整體，其后便可開展采集、創(chuàng)建對應(yīng)數(shù)據(jù)信息庫的相關(guān)工作。同時(shí)，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)信息庫之時(shí)，還需要切實(shí)確保其具有數(shù)據(jù)整理、信息檢索、計(jì)算分析、項(xiàng)目管理等多項(xiàng)功能，以此確保該數(shù)據(jù)庫能夠有利于提升地下管線的開發(fā)和管理水平，并且也能夠?yàn)榈叵鹿芫€有關(guān)資料和信息的全面存儲保管等工作提供有力支持。

5.3 提高測量精度

測量精度是地下管線測量過程中非常關(guān)鍵的一項(xiàng)因素，在實(shí)施測繪工作時(shí)，需要重點(diǎn)注意對測量結(jié)果精度的提升。面對地形較為復(fù)雜的區(qū)域，需要合理增加控制點(diǎn)的數(shù)目，對于全站儀控制點(diǎn)，需要最少保證兩點(diǎn)以上通視，而且還要盡可能的少支站，點(diǎn)位需要選取在偏高、易于保存、不易受外界因素影響而破壞的位置，并且還應(yīng)當(dāng)盡可能做到滿足RTK測量時(shí)基準(zhǔn)站對于控制點(diǎn)設(shè)置的各項(xiàng)要求。為了有效降低設(shè)備誤差對測量結(jié)果帶來的影響，在測量過程中需要選取精度較高、性能較強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定性好、不易受外界環(huán)境干擾的設(shè)備。對于RTK測定的點(diǎn)一定要是在固定解狀態(tài)下測定，而且測量需盡可能選在早間或是下午的時(shí)間段實(shí)行觀測。使用全站儀進(jìn)行觀測之時(shí)，需要盡可能不再溫差變化程度過大的時(shí)間段，還應(yīng)當(dāng)仔細(xì)處理遮擋物對觀測結(jié)果帶來影響。

6 結(jié)語

在實(shí)行地下管線的測量工作之時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照不同功能、種類的地下管線分別選用合適的測量方式。在進(jìn)行地下管線的探查測量之前，為了防止所測得的信息數(shù)據(jù)存在明顯的誤差，有關(guān)測量工作人員需要在正式開展測量工作之前就將有關(guān)設(shè)計(jì)資料全面收集整理，在經(jīng)過詳細(xì)的了解與分析以后，按照地下管道的實(shí)際狀況來選取適宜的測量方式。當(dāng)?shù)叵鹿艿罉?gòu)成材料不同的情況下，也應(yīng)當(dāng)選取不同的、適合的測量技術(shù)，只有確保所選取的物探方式足夠合理、符合實(shí)際測量要求，方可保障地下管道的最終測量效果與準(zhǔn)確性。