2025年新奥免资料-免费完整资料

文/张新房（纽豪斯）

本文以一所高校为例，来阐述地下管网探测、测量、展示和管理。

在全面普查校园内地下各类管线(电力、给水、路灯、供暖、雨水、污水、中水、燃气、光缆、通讯、有线电视等)位置、埋深、走向、管径、材质、长度等属性的基础上，将数据成果导入到三维系统中，利用地下三维场景构建技术对管线、管点特征点和附属物进行符号化构建，根据管线地区地形数据和管线的埋深数据，自适应地形匹配。

1.系统功能

支持WGS84、国家2000坐标系，以及四参数和七参数等城市坐标系。
可查看管线的直径、埋深、材质、类别等属性信息，实现可视化管理，查询统计分析等功能。
支持学校8类地下管线资源的地图显示；
系统能直观区分管线的类型；
对管线的属性数据可进行增加、删除、修改；支持对新管线的增加维护。
根据目前学校已有的校园水网、强电、弱电、供暖、供气等管线CAD、SHP文件，生成学校内的主干管网走线图，集成到数字孪生校园平台中，对管网进行可视化的管理。
系统具备地上地下三维可视化显示，二三维联动，管线信息检索查询、管线统计、空间数据分析、空间数据量算、管线标注、管线规划、历史数据管理等功能模块。
地形、影像采用大批量预处理模式，并支持按照特征面开挖或垂直切割，支持与已发布数据的自动融合，支持补丁式数据更新和断点续编。
支持GRID数据、矢量特征点线面数据和地面模型直接生成TIN，支持基于特征面数据对TIN进行切割处理。
支持以三维地球的形式展示场景。
具有三维环境下查看地理坐标的功能。

2.地下管网展示与管理

基本浏览模块。浏览：可实现地下浏览、地面透明度调整、视点管理；漫游：主要实现运行物体的运动路线定制、运动参数设定和飞行控制。显示方式：材质显示、标准色显示、自定义显示、图例等；
综合检索模块。属性查询：查询用户选中的管线、管点等地物的权属单位、建设年代、地理位置、埋深等各种属性信息；空间查询、分级查询、道路查询、行政查询、单位查询、特征查询、管径查询、基础查询。
数据统计模块。管径分段统计、埋深分段统计、特征分类统计、附属物统计、管径分类统计、分级统计、材质统计、废弃统计、权属统计、埋设统计、道路统计、行政统计等。
决策分析模块。水平净距分析、垂直净距分析、碰撞分析、覆土分析、纵断面分析、横断面分析、自定义横断面分析、追踪分析、连通分析、开挖分析、隧道分析、智能排管、生命周期、预警分析、一键提醒等。
量算模块。距离量算：包括水平距离、垂直距离、空间距离和平面角度量算；管间距离量算：包括管间水平距离、管间垂直距离和管间空间距离量算。
标注模块。基本标注：标高标注、管径标注、埋深标注、坐标标注；专项标注：坡度标注、弯头角度标注、栓点标注、扯旗标注。
重点管线管理模块。重点管线管理应能实现设?重点管线的管理区和保护区范围，并对其进行展示。同时任意选取重点管线中的一段管线或模型，根据管理区和保护区相关标准对其缓冲区范围内的管线进行检测。

3.地下管网测量仪器设备

本项目预计投入管线仪2 台，全站仪1台，GPS_RTK 2台套，地质雷达1台、计算机 2 台、大型绘图仪1台、工程车1部，共计11台套，物探设备和测量设备均在检定有效期内。

表1 投入的主要仪器设备

成图规格：图纸采用矩形分幅，方便工程使用，出图比例尺为1:500。

4.地下管线探测

（1）测区概况

本项目测量主要是根据要求调查学校内部和四周边的地下管线，本次探测的场地位于XX省XX市XX区，本次探测范围原则上以用地红线外扩15为准，本项目地下管线困难程度中等。

校区内分别有电力管线、通迅管线、排水管线、给水管线等四种管线。

（2）地下管线实地调查

地下管线探测按其工作方式分为实地调查和仪器探查。实地调查和仪器探测相结合，先从明显点着手，采用实地调查的方法测定明显点位置和深度，再采用仪器探测的方法确定隐蔽点定位定深。

主要针对明显管线点的调查，实地调查时采用钢卷尺直接量测，至少两次读数，并作好详细记录，填写明显管线点调查表，调查时如果其密度符合《技术规程》布点要求时，中间又无转弯分支等，直接连接各明显点，以正确反映出管线空间位置。在明显点密度分布不足要求时，采用物探方法补加若干隐蔽点;在没有或只有少数明显管线点时，定位方法主要按《技术规程》中要求的物探方法进行。

（3）金属地下管线的仪器探查

本测区地下管线探测是在实地调查的基础上，遵循了由已知到未知；由简单到复杂原则，优先采用轻便、有效、快速的探测方法；复杂条件下采用了多种探查方式和方法相结合进行探测。

使用方法主要为直接法、夹钳法及电磁感应法。

直接法。对金属管线直接加载电流，使管线和发射机地线形成一个电流回路，产生电磁场，使金属管线感应电流后产生二次磁场。直接法有三种连接方式:单端连接、双端连接和远接地单端连接。三种连接方式都是将发射机电磁信号直接加到被查金属管线上。该法信号强，定位、定深精度高，易分清近距离管线，但金属管线必须有出露点，且需良好的接地条件。选用直接法时，无论那种连接方式，连接点必须接地良好，接地电极尽量布设在垂直管线走向的方向上，距离大于10倍埋设深度的地方，尽量减小接地电阻。直接法严禁在易燃、易爆管道上使用。
夹钳法。利用管线探测仪器的夹钳把发射机信号加到金属管线上的方法，夹钳设备本身产生较强的环形磁场，使被夹住的金属管线产生较强的感应电流，从而产生二次感应场。该法信号强，精度高，适用于小口径的金属管线。
电磁感应法。通过发射机发射谐变电磁场，使地下金属管线产生感应电流，在其周围形成二次场。通过接收机在地面接收二次场，从而对地下管线进行搜查、定位。感应法分为磁感应法和电偶极感应法。

磁偶极感应法分水平磁偶极子和垂直磁偶极子两种形式。

水平磁偶极子。发射机呈直立状态，发射线圈面垂直地面，这是发射线圈与管合最强，可有效地突出地下管线异常，并可压制邻近管线的干扰。
垂直磁偶极。发射机的发射线圈在管线正上方呈平卧状态，发射线圈面水平，发射线圈与被压管线不产生耦合，被压管线不产生异常，此法可有效地区分平行管线。

电偶极感应法是利用发射机两端接地产生的一次电磁场对金属管线感应产生二次场，从而达到探测目的，此法受接地条件影响，在管线探测中相对用得较少。

感应法的具体探查操作方法如下：利用明显管线点(如阀门井等)确定管线的大致走向。沿管线大致走向，放置管线探测仪的发射机，发射机的放置方向应与管线走向一致。选择适当频率(一般利用小于16K频率进行追踪，确定方位；利用大于30K频率进行详细探查，确定其平面位置和深度。)进行发射信号。

利用接收仪器接收有效信号。有效信号应确定为管线受发射机发出信号而产生二次感应磁场信号，在发射机与接收机相距较近的情况下(根据发射机发射频率决定间距，可以通过方法试验确定)，接收机接受到的是发射机发射的一次磁场信号，此时不能将该信号做为确定管线的有效信号。根据接收到的有效信号进行分析，确定管线平面位置和深度。

根据接收到的有效信号进行分析，确定管线平面位置和深度。

结合学校特点，本校区共查明给水、电力、通迅、排水、燃气等5类管线，电力、通迅及大部分给水使用了英国产RD8000系列管线仪进行定位和测深。

1）给水

本校区内给水管线主要管径规格为100mm～500mm都有，均为铸铁管，金属材质的给水管线有较好的导磁导电性，采用感应法、直接法进行探测，取得了良好效果。

严格采用对称点校正Hxmax的中心定位，使用8KHz、33KHz、65KHz的收发频率和特征点法测深；并通过对称点、特征点的不对称来发现干扰，从而选择激发方式，压制干扰，取远离干扰的半支曲线来进行定深，探测的深度为管体的中心埋深，工作结果根据管径校正到管顶埋深。

2）电力

本测区的电力电缆多具有槽沟结构，内敷设有电缆，主要采取撬开盖板直接量取最上一条电缆的深度，并将平面位置定在盖板的中央。

3）通迅

测区的通迅多为管块结构，大多敷有电缆。主要采用夹钳法、感应法进行定位和测深，实践表明，采用33KHz频率、使用特征点法测深比较准确，对于空管的通迅管道，因大多是新铺设的手孔井类型管道，主要采用调查方法并结合地面开挖痕迹，也能较好的反映管线的走向。

4）排水

根据学校的要求，对沿线测图范围内排水道设施均进行了现况探测。其井面高程使用TOCON全站仪测量采集，井底、管底高程，使用铝合金塔尺间接求算，求算出的各个数据均按要求标识在电子图上并进行了整饰，有个别井盖不能打开或管径，流向不明的和较为特别的井均在图上作了注明，如“水浸、管径不明、流向不明、淤塞等”作特别注明。

排水管线探测成果不仅要为勘察、施工提供基准数据，而且是市政排水设计的最基础依据，所以在绘图时直接将所有的排水管线数据标注在CAD图上，这样便于设计和施工使用。

5）燃气

本测区未发现燃气管线。

（4）管线盲探

为了确保红线范围的管线探测清楚，我们对用地红线内的场地进行了盲探。盲探管线面积约300000平方米。

盲探使用英国雷迪公司出品的RD1000地质雷达、RD8000管线探测仪进行探测。

管线盲探，顾名思义就是指在测区不能通过观察获知地下管线存在与否，无法通过夹钳法、直接法等方法完成对地下管线的探测。一般地面不存在(或只存在极少)管线附属设施等明显点，如检查井、变电箱等，地下管线的探测无法采用在明显点激发电磁场的方式工作，只能采用盲探的工作方式。

管线的盲探具有无源盲探方式和有源盲探方式两种。

无源盲探方式是利用地下的被动源场(如工频电场和甚低频电磁场)在地下管线中的传播或感应来实现探测工作的。无源工作方式分为工频法和甚低频法两种方式。
有源盲探方式是利用发射机向地下发射一定频率的人工电磁场在地下管线中的感应来实现探测工作的。有源工作方式分为水平磁偶极感应和电偶极感应两种方式。

本项目根据地下管线的不同，接不同区域条件的差异、干扰水平的大小等差异，盲探中各种盲探方法做了综合使用，在发现管线疑似信号后采用常规探测方法进行追踪探测定位、测深。

1）工频法无源盲探方式

利用载流电缆所载有的50~60Hz工频信号及工业游散电流在电缆中的工频电或金属管线中感应电流所产生的电磁场进行探测的方法。

载流电缆与大地间具有良好的电容耦合，在载流电缆周围形成交变电磁场，地下管线在交变电磁场的作用下，产生感应电流，感应电流使管线在其周围形成二次磁场。工业游散电流同样能使地下金属管线产生电磁异常。通过观测管线电缆周围交变电磁场及管道周围所形成的二次场达到探测地下管线的目的。作业方法如下图所示。

工频法无须建立人工场，效率高，虽然分辨率低、精度差、不能准确探测出管线的深度等，但它不需要管线的出露点，在未知是否存在管线时具有首先扫描发现疑似管线信号的作用，在此次盲探管线中使用较多。

2）甚低频法无源盲探方式

利用甚低频无线电台所发射的无线电信号在地下金属管线中感应的电流所产生的电磁场进行探测的方法。

无线电台通过发射塔等设施向外发射电磁波，电磁波开始以球面波的形式向外传播，传播至远离发射塔一定距离后，可视为典型的平面波。由于发射天线一般垂直于地面，故电磁波的磁场分量水平，且垂直于波的前进方向。当地下管线的走向与电磁波的前进方向一致时，由于一次磁场垂直于管线走向，管线就会产生感应电流及相应的二次场。由于一测场均匀，管线所产生的二次磁场具有线电流的性质。当然，管线走向与电磁波前进方向垂直上，则不能在管线周围形成二次场。作业方法如下图所示。

甚低频法不需再建立人工场，效率高，虽然分辨率低、精度差、需要一定的激励条件，不能准确探测出管线的深度等，但它不需要管线的出露点，在未知是否存在管线时具有首先扫描发现疑似管线信号的作用，因此在此次盲探管线中做了大范围使用。

3）水平磁偶极子感应法有源盲探方式

发射机呈直立状态发射，发射线圈面垂直地面，这时如果地下一定范围内存在金属管线的话，将与发射线圈形成耦合，接收机就能在盲探中在盲探中接收到管线的耦合场，从而发现该管线的存在。实际探测方法如下图。

4）电偶极感应法有源盲探方式

发射机两端接地向地下发射一次电磁场，这时如果地下一定范围内存在金属管线的话，地下金属管线就会感应产生二次场，接收机就能在盲探中接收到管线的二次场，从而发现该管线的存在。实际探测方法如下图。

除此之外，我们使用地质雷达RD1000对所有地面相对平整，可以让设备车轮滚动前进的道路等其他区域进行扫描。通过地质雷达屏幕扫描，查看地下是否有未发现的管线。

（5）管线点编号及标注

隐蔽管线点的标注。隐蔽管线点平面位置确定后，用钢钉打在其中心点上，用红油漆画圆，标注符号“⊙”按管线类型代码编号(例如排水:P1、P2......，煤气:M1、M2......，电力:L1、L2......，电信:D1、D2......) ，实地标注点号。在实地标注的同时将点号及类型、性质关系填入手簿，并在实地确定管线走向及连接关系，进而形成探查草图，交于测量工序使用。

明显管线点的标注。明显管线点标注在管线点的中心部位，其他标注内容同隐蔽点；为防止管线点标注丢失，除在管线点附近作标注外，还在其附近建(构)筑物上做了距离标注。

5.地下管线测量

（1）图根控制测量

1）仪器的检校和鉴定

本测区投入使用的测量仪器为华测X900全球卫星定位系统、拓普康GPT-3002LN全站仪，投入使用前分别经国家法定仪器检测中心进行了仪器检校和鉴定，鉴定结果表明仪器性能良好，各项指标正常，能够满足本工程的测量需要。

2）图根控制的布设

本工程控制起算点由CORS中心提供的CORS专卡测量得来，图根点选在通视良好，易于保存且不影响交通的道路口或人行道上。图根点的埋设按我公司要求采用六棱的钢钉砸入地面作为标志并在实地用红油漆书写点号，并用两个以上的固定地物对图根点进行栓点，标注与固定地物的相对距离。每个图根点号前均冠以T，然后加4位自然顺序号，如T001，T002等，保证实地编号、图上编号和成果表内编号一致。

3）GPS-RTK 图根控制的观测要求

测量时置信程度必须设置在99.9%，在固定解状态且HRMS≤0.02m、VRMS≤0.02m时方可数据采集。对于没有检核条件的测量点，应分不同时间段进行重复测量，以避免测错。

每点测量应在重置整周模糊度的情况下分别测量两次，两次成果较差(B，L)应小于0.02”，(H)应小于5cm，大于较差的应返工重测，成果取中数。

每次测量开始于已知控制点，中间内插已知点进行检核，最后结束于已知点上。

测量完成，经检查，计算结果和各项精度指标无误后，由GPS-RTK软件导出测量成果，保存于计算机中，并做好数据备份。

（2）管线点测量

地下管线点测量是在带状地形基本完成和管线点探查作业完成后，由探查工序提供一份探查草图，图上标注有物探点号、管线走向、位置及连接关系等，作为开展管线测量的依据。

各种管线点均以拓普康系列全站仪进行野外数据的采集。各种管线点的测量编码与物探点号相同，每一测站均对控制点进行站与站之间的检查，并对已测点进行3-5个点的检查，记录其两次结果的差值作为检查结果，确保数据采集的正确性。

6.图件编绘与资料整理

（1）地下管线数据处理

1）地下管线属性库的建立

数据库的建立是在物探外业开展的过程中同时进行，物探外业人员将探查的数据录入数据库，录入内容包括：物探点号、管线材料、特征、管径、埋深、电缆根数、埋设年代、权属单位、连接方向、备注等内容。

数据库录入完毕后，利用数据库管理系统，可以方便进行坐标合并，计算管顶、管底高程。

数据录入的过程中可能存在一些错漏等问题，选择数据查错菜单，可以对管线属性数据和管线连接数据进行独立检查和交叉逻辑检查。经过计算机检查程序检查后，打印出错误项，由作业人员结合原始记录和工作草图进行修改。修改后的数据应再次进行数据检查，直至数据检查通过为止。

2）地下管线成图

利用已建立的管线属性库，在地下管线智能数据处理系统下，通过读取属性库中的连接关系，直接生成管线图。管线图生成后，根据现场所画草图对管线图进行编辑、修改，包括管线点的移动、修改管线连向、插入管线点、插入排水流向、生成暗渠以及修改管线为空管、空沟线等。随着屏幕图形的改变，管线属性库中的相关属性也随之变化，实现图、库联动。

将编辑后的管线图与带状地形图进行合并、叠加，打印出第二次草图，供物探人员检查及现场巡视、检查。经过三级检查修改后，打印第三次草图，提供给甲方作现场作业监理、图面检查和巡视检查之用。

（2）综合地下管线图编辑与绘制

综合管线图是在第二、三次草图经过检查并修改后，按照甲方提供的整饰样图进行编辑。编辑主要是按《规程》的要求加注图上点号、管径注记等。在图面空白处，以扯旗的形式来表示密集地方管线的性质、材质、管径或断面尺寸、埋深等属性信息。

（3）检查精度统计

以公司级检查的数据进行中误差计算，并以计算结果作为本测区探测质量评定指标。

表2 管线探测检测精度统计表