摘 要：城市地下管线包括给水、排水、电力、燃气、热力、通讯等，通过对各种管线明暗点的探测方法和测量技术的描述，说明地下管线技术是根据地理条件、管线分布、交通情况等进行综合分析，得出地下管线探测必须用合适的仪器，合适的探测方法，测量精度的准确性，符合规范的技术性，才能做到事半功倍的效果，促进管线信息化的发展。相信随着城市化建设的发展，科技的不断进步，地下管线工作会做的越来越好。
关键词：探查；明显点；隐蔽点；测量；
1 引 言
城市地下管线被誉为城市的生命线，是城市建设的重要基础设施，其主要的作用是进行信息的传递及能源的输送等。它的安全运行与人们的生活息息相关，是现代化城市高效率、高质量运转的保证。因此加强城市地下管线的探查与地下管线的测绘技术，可以有效地实现城市地下管线科学管理，更好地服务于城市建设。
2 地下管线探查
地下管线现场探测前，应全面搜集和整理测区范围内已有的地下管线资料和有关测绘资料，在搜集、整理和分析已有资料的基础上，进行现场踏勘。通过测区的实地踏勘，了解掌握测区内的道路、地形、地貌、地物特征、交通情况、气候、地球物理特征、管线分布特征、工作中的外界干扰因素，了解掌握分析现有管线资料、测量控制点的位置和保存的完好性等情况。
2.1 探测仪器的选择
探查仪器应选用轻便、性能稳定、重复性好，操作简便，有良好的显示功能，符合相应物探技术标准；有快速定位、定深的操作功能；结构坚固、有良好的密封性能，能适应各种自然环境较高的分辨率、较强的抗干扰能力；满足探查精度要求，并对相邻管线有较强的分辨能力；有足够大的输出功率，磁矩具有可选性，满足测区探查深度的要求。
2.2 管线点的探查
管线探测遵循的原则为：从已知到未知、从简单到复杂、方法快速有效、复杂条件下采用综合方法。由于各类管线的材质不同，其所具有的地球物理特征各有差异。对各类地下管线探测时，则根据不同条件选择不同的仪器，不同的工作方法和工作参数，达到精度要求。并结合开挖及钎探的方法确定其埋深和平面位置。
（1）明显管线点的探查
明显管线点采用直接开井调查并量测所需数据，逐项填写《地下管线探查记录表》，深度采用经检验的钢尺读至厘米。明显点包括接线箱、变压器、阀门、消防栓、各种窨井等其它附属设施。实地调查内容有：管线种类、材质、管径或断面尺寸、管顶（底）埋深，流向、电缆根数（直埋或沟埋调查）、总孔数、电压（或压力）值等。
①雨水检修井和污水检修井采用 L 尺在地面进行量测，量测时使 L 尺的长轴方向保持与地面垂直，深度读至井口水平线。管径由管内底深度减去管内顶深度获得。
②电信和电力人孔采用分段量取获得埋深：下井后首先量取管块顶到井内顶距离，再从井口处量取井内顶到地面的距离，将两段距离相加作为该管线点的埋深。
③给水和燃气阀门井采用钢尺直接量测的方法获取埋深；遇有废弃物不能直接量测的检修井使用探杆探到管顶，在探杆与井口水平线的位置用石笔做好标记，抽出后量取其长度作为该点的埋深。
④燃气凝水缸因无法直接量测到管顶，采用仪器探测方法获取管线点的埋深。
⑤明显点调查中对井内轮廓任意一边大于 2.0m以上的电力、电信检修井，按规程要求实测井的范围，管线点设在管线进、出井的实际位置，并在几何中心虚拟管线点、建立连接关系。
（2）隐蔽管线点的探查
①金属管线点探测
对金属管线如给水、通讯、电力、天然气等，在探测过程中，根据管线特征、分布现状、环境等选用的探测方法也有不同。
a. 金属管道的探测
对给水、燃气等金属管道及给水砼管道探测时，要先从已知明显点起逐步追踪探测出管线走向及与其相连接的管线。并将管线的弯头，多通等特征点准确定位、定深。其测定方法宜采用连续追踪探测，并于各方向上测定两个以上的直线点和深度，通过直线交绘的做法确定点位和取其各探测埋深平均值定为埋深值。在管线交叉处应于交叉点附近多处定位、定深，以防止将管线连接关系定错，及将分支管线遗漏。
b. 金属线缆的探测
对电力、电信等线缆类管线探测时，采用直接感应法（夹钳法），或有效可行的感应法。对电信管块探测时，分别施加信号于管块左右两侧线缆，然后分别定位、定深，再根据探测出的两侧线缆所处位置进行定位、定深修正。取修正后的中间位置定为点位，取修正后的埋深平均值为埋深值。对分支直埋线缆要进行追踪探测，当管线弯曲时，以能保证反映出管线的弯曲特征，线形基本圆滑为原则，据情加测管线点。
②非金属管线的探测
因非金属管道材质与周围介质的介电常数不同，从而存在着一定的物性差异，通过接收来自地下介质界面的反射波，在计算机屏幕上以波形或灰阶形式成像。通过对图像的分析来确定管道的准确位置及埋深。如下分析：
图 1 水平距为 1.92m 处，为管径 200mm 材质为PE 的燃气管道，异常特征不明显。考虑到管道与介质相对介电常数相差较小，同时在实地结合管道的分布特征，确定其为目标管道，管道埋深 0.81m（在距此点 5m 处开挖后证实）。
图 2 水平距为 1.00m 处，为管径 250mm 材质为PE 的燃气管道，从图中可看到此目标的异常较明显，双程走时 17.00ns、管道埋深 0.84m。但因管道埋设后，回填土的物质不均匀，存有大小不均的硬块物体，则在原沟槽处出现大量的杂波干扰，形成竖向杂波干扰条带（如图中水平距 0.5m 到 1.5m 间的杂波干扰条带）。如目标管道的异常无法确认，可根据这代表沟槽的杂波干扰条带，结合管道的分布特征，确定管道的实际位置。
图1 图2
③地质雷达探测法
平行近间距管线探测，当两管道中心间距小于管道的中心埋深时，由于管道间感应磁场相互叠加、干扰，采用管线探测仪探测时无法准确定位定深。采用地质雷达（电磁波法）可很好解决这一问题。图 3 右侧（图中水平距 1.65m）是一条管径为200mm 的给水管道，埋深 0.93m。左侧（图中水平距1.15m）为管径 150mm 的给水管道，埋深 0.74m。两管在实地（两管中心）相距 0.5m。图 4 右侧（图中水平距 1.60m）是一条管径为 300mm 的给水管道，埋深0.85m。左侧（图中水平距 1.20m）为管径 200mm 的燃气管道，埋深 0.8m。两管在实地（两管中心）相距0.4m。工作中采用 400MHZ 高频屏蔽天线探测，从图像上看两管体的反射波相互干扰，异常相互叠加对异常体的解释、目标的确定增加了难度。但通过对异常的分析，及在实地结合目标管体的分布特征，还是可准确确定两管体的空间位置及埋深。可以看出图中的两平行管道间距均小于管道的中心埋深，采用管线探测仪很难探测各管道的空间位置，而用地质雷达可准确的确定管道的空间位置的。
图3 图4
④复杂、疑难管线的探测技术方法
对管线分布密集，管线上下重叠、相互平行、相互叠交干扰的地段，探查时往往需要从已知到未知，从外围到局部，多种方法综合探测。
a. 直接法
将信号直接加到目标管线上，其特点目标管线信号得以强，且信号不易受邻近管线的干预，管线的定位、定深精度高，主要用于金属管线有出露点时的定位、定深及追踪各类金属管线。
b. 夹钳法
通过夹钳上的感应线圈将信号直接加到目标管线上，其特点信号强定位、定深精度高，且不易受邻近管线的干预。主要用于管线直径较小且有露点的金属管线的定位、定深或追踪。
c. 水平压线法
将发射机侧立于邻近干扰管线正上方，利用垂直偶极子施加信号时，使其发射机正下方的管线信号为零，压制地下干扰管线，突出邻近目标管线信号，是区分平行管线的有效手段。
d. 倾斜压线法
根据目标管线与干扰管线的空间分布位置选择发射机的位置和倾斜角度，在保持发射线圈轴向对准干扰管线的前提下，尽量将发射机置于目标管线上方附近，增强目标管线的信号，压制干扰管线。从而区分目标管线和干扰管线，达到对目标管线准确定位、定深的目的。
e. 电流值法
当用直接法工作时，被施加信号的目标管线上电流最大，而其它并行管线电流为感应电流，电流值较小，通过测量出电流值大小方法区分出目标管线。
f. 电流方向法
用直接法工作时，被施加信号的目标管线上电流方向是指向前方（指向远离信号源的向方），而邻近管线上电流方向是指向后方（指向信号源的向方），通过测量电流方向区分出目标管线。
g. 三通（T 形支管）定位法
在目标管线上的分支管线施加信号，通过对目标管线上与分支管线的三通的定位，在复杂地段来区分目标管线。施加在分支管线的信号从支管流向主管，然后又向主管线二边流动，在三通位置会出现峰谷响应（零值），沿主管两侧信号会增加。根据这一特性来用以区分目标管线。
3 地下管线测绘技术
3.1 地下管线测量
地下管线测量是指对管线点的地面标志进行平面位置和高程连测计算管线点的坐标和高程、测定地下管线有关的地面附属设施和测量地下管线的带状地形图。
（1）平面控制测量
控制测量可在城市等级控制网基础上布设图根控制点，亦可采用 GPS 布设首级控制网，在首级控制的基础上采用闭合、附合导线的形式进行测区控制点的加密工作，根据需要可布设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线网，可逐级或越级加密。
（2）高程控制测量
①水准网的布设及观测
a.布设多结点水准结点网或附合水准路线
b.对水准的观测应满足《城市测量规范》中水准的技术要求和规定。
c. 仪器使用前应按要求进行必要的检定和检验，作业开始的第一周，每天应检校一次 i 角，若一周内 i角较为稳定，以后可每隔 15d 检验一次仪器 i 角，且每次测定的值须小于相应等级的规定值。
d. 使用数字水准仪进行水准测量，通视条件较好的区域是完全可行的，精度高于同等级一般光学水准仪, 且可提高效率 2倍以上。
②四等水准测量（见表 1）
四等水准观测采用光学水准仪时的视线长度、前后视距差、前后视距累积、视线高度主要技术要求见表 2。
③图根水准测量
图根水准测量以四等以上水准控制点为起算依据，布设成附合路线或结点网、高等级间附合路线的路线长度不应大于 8km。结点间路线长度不应大于6km。支线长度不应大于 4km。并按中丝读数单程单面观测，支线应往返，并估读至毫米。仪器标尺距离不宜超过 100m，前后视距宜相等；路线闭合差应在±20 L mm 之内（L 为路线长度，单位为 km）。图根点的点位应是根据管线的走向而布设，选在通视良好，便于保存且宜发展的地方，首先在地形图上根据起算控制点的位置设计好图根控制点的路线，尽量把图根点选在十字路口或丁字路口，标记出图根点的位置。由于路上车辆多，行驶速度快，为了安全实地选点时一般把点钉在人行路的边上。
④数据记录
水准测量应尽量采用电子水准仪内存自动记录的方式；使用电子手簿记录或常规手工记录时，外业观测手簿的记录应清晰、整洁、准确。
⑤水准网的平差计算
观测数据处理。对观测数据进行尺长改正、正高改正及闭合差改正等预处理，之后进行平差计算。
（3）管线点测量
管线点包括各管线的起止点、转折点、分支点、交叉点、变径点、变坡点、直线点等及附属物特征点。
①管线点测量采用全站仪极坐标法，在进行管线点测量时，仪器高、测杆高量至毫米，全站仪将采集到的数据自动进行存储，然后传输给计算机转换成坐标数据。点的平面位置为测点中心位置，点的标高为地面高程。
在测量过程中，所有管线点均是全野外数字采集，隐蔽点以“⊕”字为中心，明显点以附属物或构筑物的几何中心为中心观测，测量时将有气泡的棱镜杆立于管线点上，并使气泡严格居中，以保证点位的准确性。每一测站必须测量已知点进行站与站之间的检查，确保控制点和定向的正确性。对于要求测注高程的地下管线特征点和探测点，使用仪器直接测量，对消防栓、接线箱、各电力、电信上杆点等高程测至地面。测定柱状体平面位置时宜采用偏心观测的方法来施测。
②管线点测量采用全站仪观测水平角、垂直角各半测回，距离用跟踪测量法测量，角度读至秒，距离至毫米，仪器高、觇标高读至毫米。
③管线点测量的测距边长不应大于 150m，定向宜采用长边。
四等水准测量的主要技术指标 表1
④因通视困难需测设支导线点（下称支站点）时，应在支点处钉一铁钉并用红油漆作出标记，标明点号，在附近醒目的地物上还应标明靶距，以利以后寻找。支点可与管线点同步测量，在测设前后均应作测站定向检查。
⑤各相临测站应测量重合点检查，每站检查点不宜少于 2 点，重合点坐标差计算的点位误差，平面中误差不应大于 ±5cm，高程中误差不应大于 ±3cm。每天测量的重合检查点，均应计算出坐标、高程进行对比，发现问题及时处理。
3.2 地下管线图的编绘
地下管线图的编绘是在外业采集的数据基础上，传输到绘图软件中进行数据检查、处理并编绘的过程，其工作主要包括比例尺的选定、地形图的导入、数据查错、管线成图、管线分幅、管线图接边、最后成果的输出等。
（1）保证按规程规定的做到管线图的各规格分幅、比例、坐标、高程系统等与城市基本地形图的一致。
（2）地下管线图编绘中，以管线为主体，若各种文字、数据注记和管线位置重合或压盖时，应保证管线的连接性和图面的清晰进行删改。
（3）管线图的编绘中的各管线的颜色和管线注记，符号应严格按规程规定来，做到管线图简明清晰。
4 结 论
城市地下管线信息在城市化建设中意义重大，它是建设数字化城市的基础，对于维持城市居民的基本生活设施十分重要，随着城市日新月异的发展，管线信息化也越来越得到各级领导的重视，相信随着城市化建设的发展，科技的不断进步，地下管线工作会做的越来越好。
参考文献
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作者简介： 王贞源，浙江省宁波市，测绘工程师，研究方向为测绘工程。