辛建
身份证号：11011119841127****
摘要：城市地下管线是城市的重要基础设施，是现代化城市高效率、高质量运转的重要保证。因此，地下管线的探测及其信息管理系统建设具有非常重要的意义。虽然地下管线探测及其信息管理技术发展较快，但由于地下管线探测工程较为复杂，当中还存在一些困难和问题有待研究解决。本文在总结作者多年从事地下管线探测工作的经验教训的基础上，对地下管线探测中的几方面问题进行了研究：①地下管线探查过程中的一些技术问题方面，对复杂地区地下管线探测的技术进行了研究，在探测方式、方法和实际问题解决方面进行了总结；②地下管线探测数据处理方面，提出了地下管线数据处理的技术要求、数据采集格式和数据转换格式要求，以及建立了地下管线数据库，开发利用属性数据库自动成图的地下管线机助成图系统；③地下管线管理系统设计，包括地下管线管理系统的总体设计、数据库设计和功能设计等，在充分利用GIS空间分析功能的基础上，发挥出计算机的优势来代替大量繁琐的人工查询，提高了管理效率和管线信息的利用价值，实现了地下管线信息的动态、计算机化管理。地下管线探查是一个复杂系统的工程，本文仅根据自己的从业经验提出了一点浅显的总结，希望能为其它城市地下管线普查工作提供一定的借鉴。
关键词：地下管线；探查；数据处理；GIS；信息管理系统
1引言
地下管线作为城市重要的基础设施和生存发展的生命线，它是保障社会经济发展和人民生活顺利进行的基础。近年来，随着城市的建设和发展，地下管线越来越庞大、密集，其种类也越来越复杂。但是，由于各方面的原因，众多城市的地下管线资料暴露出图档不全、现势性不强且精度不高等问题，而城市地下管线资料又是开展各种工程建设的基础性资料，这种状况严重制约了城市现代化发展的进程。因此，有必要对城市地下管线进行全面的探查，查清地下管线的现状，制定管线数据动态更新机制并利用GIS手段来建立科学、准确、完整的地下管线信息管理系统势在必行，对于提升管线信息科学化管理水平，适应城市现代化建设与管理具有重要的意义。
2地下管线探查过程中的一些技术问题
城市地下管线探查的总体目标是：首先由权属管理单位提供管线的现况调绘资料，再由探测作业单位采用明显管线点实地调查与隐蔽管线点仪器探查及开挖验证相结合，全解析法测绘与机助成图相结合，探测一体化作业的方法获取地形和地下管线数据成果；同时采用地下管线竣工测量进行动态管理，同步建立地下管线数据库和综合性地下管线管理系统。其工作步骤依次是：现况调绘；探测；数据处理与成图；成果验收；建库；建立管理系统。
一些较早开展地下管线探查的城市，其技术方案大都采用由各个专业管线权属单位完成各自所管理管线的探测工作，然后由管线办组织编绘工作。这些方案比过去以收集资料为主通过实地调查核实编绘综合管线图的地下管线整理测量进了一步。但是这些方案不能很好适应高新技术应用和现代管理的要求。由于各个管线权属单位完成各自所管理管线的探查和测量，不能做到内外一体化作业，也很难统一各种技术要求。由此，本文提出和采用解析法测绘和机助成图“一体化”作业，实行动态管理和同步建立数据库的技术方案。
地线管线探测是一项涉及面广、专业性强、作业环境复杂、集多学科于一体的工作，我们都知道，如果在旷野里无任何干扰的情况下探测单一的管线，现有的仪器和方法是完全可以办到的，但在复杂的地区探测地下管线就会遇到各种各样的问题。
（1）在利用管线探测仪探测管线时，如果测点附近有变压器或空中有横穿的高压线等干扰对象，可测定的线位置和埋深误差较大，故探测时我们应避开这些干扰物设立测点。
（2）当地下金属管线埋设较深时，发射机发射的信号沿管线传播时衰减快，追踪距离近，这时由于发射机次场的干拢，使得管线平面位置确定的误差加大。通常我们采用把发射机左移或右移，观察接收机确定的线平面位置是否变化，来解决这一问题。
（3）在探测上水管道时，特别遇埋设时间较长的管道，其闸门井中往往充满了淤泥和雨水，在这种情况下，采用直接法就有困难，我们在工作中自制了一种间接连接棒，一端与发射机输出端相连，另一端与管道接触就可解决直连这个问题。
（4）实践证明，利用管线探测仪探测地下管线时，直接法比感应法探测效果好，分辨能力强，追踪距离远，精度高。因此在工作中我们想方设法寻找直连发射点。如只能利用感应法探测时，我们必须搞清被测管线附近有无其它管线，若有其他管线干扰，应采取措施避免信号转移到其它管线上，利用感应法时测定的埋深值误差较大应引起重视。
（5）在利用管线探测仪探测管线时，我们应根据不同的情况选择不同的探测方式，选择直接法时可以用两端连接法、单端连接与远程接地法等，选择感应法时可用有源搜查法、无源扫描法、归零搜查法等等。无论采用哪种方法，我们都应注意信号频率的选择。若要取得最佳的探测效果，探测人员须熟练掌握各种仪器的使用方法，熟悉各种仪器的性能，并且在探测过程中要尽量利用检查井对探测的结果进行验证。
（6）在地下管线探测过程中，为了使探测结果与实际相符，需掌握各种不同管线的铺设特点。例如煤气管道分中压和低压两种，支管线是从低压管道上接口进入用户：自来水管道的支点和拐点一般与主管道呈90o、45o、22.5o，而且其埋深一般都在当地冬季冻结深度以下，雨水和污水管道的埋藏深度有一定的坡向变化等等。
以上是针对地下管线探测中所遇的一些技术问题经研究和实践后得出的结论。在实际工作中还会遇到其他许多问题，有待于今后不断地总结和研究。
3地下管线探测数据处理
（1）数据处理的技术问题
管线探测原始数据处理包括控制测量平差、细部坐标(含地下管线点)生成、管线属性库数据的输入、管线图形文件的自动生成等，其技术要求通常由软件系统控制。
（2）地下管线图编绘的技术问题
地下管线图的编绘，是采用外业测量采集的数据，以计算机数字化成图，目
的是为了保证数据的精度和现势性，以达到建立地下管线数据库的目的。
（3）综合地下管线图的编绘与编辑问题
综合地下管线图是地下管线探查的最终成果之一，它应表示测区内所有探测
的各种地下管线及其附属设施，地面建(构)筑物与地形特征。因地下管线图所
要表示的重点是管线，为避免由飘蓬等与管线交叉重叠引起图面混乱，一些建
(构)筑物不绘制。综合管线图上的管线一般以0.2mm线粗进行绘制，如果产生
符号重叠或无间隙情况，则在图内以扯旗形式标注说明其关系或做适当的位移处
理。另外，考虑到综合地下管线图所要表示的内容较多，在高程注记方面。除择
要标注路中高程外，管线点、控制点不再标注高程，以增加图面的清晰度。在管
线复杂、管线点注记密集时，管线点择要注记，此时有必要绘制放大示意图。为
便于使用者阅读图件，一般情况下，每幅图内，在一两个位置上，以扯旗的形式注明管线的排列、种类、材质、规格、埋深等。同时，根据情况绘制适当的断
面图。
（4）地下管线探查成果编制问题
探查工程结束提交的成果资料必须是通过作业单位3级检查和各项工程监理进行编制的最后成果，内容包括文字材料(探查技术依据及有关文件)、表格(各
项作业原始记录、成果表)、图(现况凋绘和各类管线图)及数据软盘。管线点属性原始记录是地下管线探测过程中最重要的原始数据，是管线属性数据录入数据库的原始凭证，是管理系统的第一手资料。必须保证数据准确、连接关系清晰、属性描述具体。物探外业调查和仪器探查中收集到的管线信息要立即计入原始记录中，以保持属性数据的真实性。
4地下管线管理系统设计
在对地下管线进行了全面探查、测量，进行了室内数据处理，建立了地下管线属性综合数据库，绘制了综合管线图和专业管线图，以电子数据的形式提供了数据源之后，获得了非常丰富的信息成果，传统的纸质成图和管理手段已无法满足地下管线管理的需要，为了更好的管理地下管线资料，应该及时建立地下管线数据库和地下管线管理系统，并建立健全的竣工测量验收制度，实现地下管线数据库的适时更新，对管线资料进行科学的、现代的计算机化管理。建立地下管线管理系统首先要进行系统设计，系统设计的合理与否直接影响到系统的建立和建成后系统的运行。
3.1地下管线管理系统总体设计
（1）系统开发的总体目标
利用先进的GIS手段，为专业管线管理部门提供一套完善的管线管理方法，GIS系统具有图文并貌的优势，应充分发挥这一功能，以满足地下管线管理部门对管线的空间查询、属性查询以及一些其他业务的处理，同时利用GIS的空间分析功能，并根据对管线空间信息和属性信息的采集、处理要求，为管线设计施工和改线提供辅助性依据，并能提供完整的属性数据和空间数据结构，提供数据录入功能和数据转换接口以满足用户对数据不断进行更新的要求。
（2）系统运行环境设计
系统建议在局域网的环境下，使用1O/1OOM以太网。客户端的应用通过网络协议访问服务器。硬件系统有服务器、扫描仪、计算机、绘图仪、磁光盘、稳压电源等设备，这些设备通过局域网互相连接。考虑到地下管线动态管理系统所管理的数据对安全性要求高，要求服务器能进行数据备份，即采用磁光盘对数据进行备份，确保数据万无一失。
（3）模块和子系统设计
根据地下管线管理系统总体目标及设计原则，充分结合平台开发设计的特点，系统可分为几大子系统，主要包括地下管线数据采集系统、地下管线数据维护系统和地下管线信息管理系统，每个子系统由若干个模块组成。
3.2数据库设计
（1）地下管线E-R模型设计
通过多种途径识别出地下管线基础数据，并经过进一步地抽象分类，形成空间实体、实体标识符、空间关系以及实体的属性等与系统功能一一对应，同时建立实体一关系模型来反映其系统基本功能的概念数据库模式。
（2）地下管线数据库设计
此数据库存放野外采集的管线数据、系统分层索引数据和按管线种类和附属物分离的数据及系统开发的有关数据，是系统的基础核心。
（3）存储过程设计
数据库的查询是通过存储过程实现的，在每一存储过程中定义了表与表之间的连接、组合以及查询结果的排序、数字字段的单位等。一般同种但不同级别(或小类)的数据查询使用同一个存储过程。在存储过程中应用数据库与程序的直接接触相隔离，这样，不仅可以提高数据库中数据的访问速度，还可以进一步地保证数据的完整性和安全性。
3.3系统功能设计
（1）数据入库
地下管线数据库的建立，加入计算机自动查错的功能以保证入库数据的质量。把按规程规定将竣工管线数据转换为系统要求的数据库格式数据。为了提高数据入库效率，设计计算机逻辑查错功能，使得能够快捷、明确地指出勘测数据的信息遗漏、对应关系查锗等问题，并输出错误信息。提供高度自动化的数据转换入库程序，将处理后的管线数据输入到地下管线数据库中。将经检查无误的中间格式数据按照系统规定的管线数据组织方法，自动生成管线图库和属性数据库，完成管线图形生成及颜色与符号标准化、管线对象定义、图形与属性关联，获得满足制图与管理要求的数据。
（2）动态更新
地下管线数据采集系统就是为了地下管线的竣工测量而设计的，其主要的功能是提供野外数据采集的数据标准，生成预览图，并在此基础上，将采集回来的数据更新到现有的地下管线数据库中。按野外数据采集标准采集回来的竣工测量数据，按系统要求输入到数据库中。选择生成预览功能，生成地下管线预览图，根据生成的预览图的情况对点库和线库进行编辑和修改，最后确定入现状库的数据，将其导入现状管线库中，实现地下管线数据库的更新。具体功能为将竣工测量的管线数据合并到现状管线数据库中，保证管线数据的现势性和实时性。在设计相关数据采集标准的基础上，建立地下管线探测数据采集系统，同时配套建设数据导入系统，能够将外业采集回来的管线数据快捷地导入现有的数据库中、解决合并等问题，可大大提高管线数据更新的效率。
（3）数据维护管理
地下管线管理系统的数据量是相当庞大的，如此大量的数据要求保证进入数据库系统的所有数据的逻辑结构完整、数据的完整性和全面性，是直接关系到建设的地下管线管理系统是否能够持续为城市的管理、规划、建设提供长期支持的保障。为此，要求建设的地下管线管理系统随着系统建设能够不断提供完善的数据跟踪和维护功能。将经过数据采集系统检验输入现状管线库得到的最新地下管线数据库，利用此功能按管线种类和附属物从新自动生产数字化管线数据。再充分利用这些数字化管线数据来对历史地下管线图形数据进行更新，使地下管线管理系统保持现势性。提供按图幅号、区域查询任意范围(可多幅)管线的功能；在屏幕指定区域调出图形，要求能一次凋出多幅图形；指定管线两侧任意界定范围管线图形查询与输出；以其它图文数据为参照的查询；以城市各类基础地形图库、规划道路网等为参照的各种查询。
（4）信息查询
图形与属性的交互式查询；根据所选管点、管线可查询对应的属性；参照相关属性条件可查询到相应的管线图形；输入图形的属性进行各种组合条件的查询。
（5）空间分析
任意横断面(任意地点、任意角度)的生成与分析连续管线纵断面的生成与分析。
（6）对外服务
对图幅任意进行区域剪裁：打印输出；输出专业管线等。
（7）管线工程辅助设计
根据国家规范和其它标准、现状管线之间的关系，限定规划管线的布设界限。并提供一定的量算工具。
4结束语
随着经济的发展和城市的不断扩张，地下管线探查将会更加普及，地下管线探查技术也将得到快速发展，归纳起来，笔者有以下几点建议：
（1）在地下管线探测中，现有的技术手段还不够先进，探测人员的劳动强度大、数据采集精度还不够高。应该多采用些自动化程度更高的设备，如能自动采集管线数据的地下管线探查设备，以减小误差，提高探测的效率。
（2）制定更加通用的数据采集格式，按照此格式采集的地下管线数据，既能满足技术要求，又能满足数据库建库和建立管线系统的要求。
（3）随着地下管线管理系统的不断完善，将会面向更多的政府职能部门甚至普通用户开放，因此就要求系统的建设一定考虑其是否拥有足够灵活的体系结构，而且在系统建设初期就应该考虑到系统将来的这种需求。
（4）随着科学技术的不断发展，三维图形显示技术和虚拟现实显示技术已经越来越成熟。传统的二维地下管线系统不能让用户直观了解到地下管线的最为真实的情况，基于三维和虚拟现实显示技术的地下管线管理系统是今后发展的趋势，通过三维或虚拟现实技术，能够让用户能够清晰、直观了解地下管线的分布和相对位置关系。
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