陈伟
湖南核工业岩土工程勘察设计研究院 湖南省长沙市 410000
摘要：城市地下管线作为现代化城市构建过程中的关键基础设施，其关系到后期城市的规划与发展，同时也是设计、施工以及区域筹划的基本依据。文章立足于城市地下管线的探测技术，分析了技术定义与相关指标，探讨了城市地下管线探测与地下管线信息系统的构建内容，最后结合相关技术特征，对城市地下管线探测与地下管线信息系统的构架策略进行解析，对未来发展的趋势进行了展望，可进一步改善系统建设现状，为行业的稳定快速发展创造良好的条件[1]。
关键词：地下管线探测；地下管线信息；系统架构
引言
地下管线是城市重要的基础设施之一，担负着城市的资源与能量输送，是当今社会信息的重要运输方式。准确的地下管线数据，已成为满足城市规划、建设发展的重要基础信息。随着地下可利用空间资源的减少以及管线施工铺设方式、管道材质的变化，疑难管线的探测已成为工作中的难点。本文结合管线自身的特点，通过选择合适的探测方法，能够尽可能地探查清地下管线的现状，为城市地下空间的合理开发利用，为城市规划建设、工程施工、管线运维、应急抢险提供准确的数据支撑[2]。
1地下城市管线探测概述
1.1基本定义
城市地下管线探测是一种针对城市地下管线实施探查与测绘的技术，探查的内容包括地下管线的现场调查及摸底，主要借助不同类型的探测方法，对各种类型的管线类型、材质、埋设年代、深度及走向等内容进行全面分析。测绘是基于已经查明的地线管线开展测量与线路图的绘制，其中包括一部分施工测量的内容，同时包括竣工测量的内容。地下管网的探测需要明确区域范围内的地下管线探测，包括市政公用管线及小区住宅和工程特定项目的管线探查。从客观上来看，城市地下管线的探测是一个相对广义的概念，但其技术类型与工作内容相对明确，根据不同类型的服务部门进行变更。
1.2技术指标与工作流程
地下管线包括热力、给排水、燃气及电信电缆等多种类型，多种类型的管线增加了管理的难度，导致区域管理的复杂化。采取城市地下管线信息系统进行信息梳理，需要基于地下管线的探测技术实现。城市地下管线的探测需要经过两个方面的工作流程：第一，管线的探查，需要考虑到地下管线与周围介质的作用关系，排除背景干扰，分辨具体的工作目标，应考虑材料的材质、埋设方式等内容，避免受到外部因素的不良干扰。在进行管线探测仪的选择时，应满足强度控制的要求，包括根据管线的类型、材质及性能差异实施科学选择。第二，管线的测量包括控制测量、地形图修测等多个方面内容，多采用GPS、RTK技术解决等级控制点的坐标转化问题。实施图根定点测量，如果测点不合适需要及时进行调整，满足地形图的成图要求。
2疑难管线的探测方法
2.1选择合适的探测方法
管线探测仪的主要作业方法分为被动源法和主动源法，被动源法分为工频法和甚低频法，主动源法包括直连法、夹钳法、电偶极感应法、磁偶极感应法和示踪电磁法。由于探测仪器的信号发射与计算参数存在一定的差异，进行管线探测时，依据管线的材质与周围介质存在不同物理特性差异的特点，选择合适的探测方法和工作频率，能够有效地提高对疑难管线的探测精度。
2.2密集管线的探测方法
对于密集重叠的导电管线探测，应优先采取直连法探测或夹钳法探测，从而减弱相邻管线对目标管线的信号干扰。然而，在实际探测中，经常出现目标管线检修井、裸露点等明显点缺少，没有良好的接地条件等情况，无法采用直连法、夹钳法探测，从而只能使用感应法探测。根据探测仪收发线圈的设置，结合管线密集的情况，可以采取以下感应法对目标管线探测，从而得到目标管线的走向、埋深甚至是连接关系。
(1)水平压线法根据发射机线圈垂直偶极子施加信号时，不激发其正下发管线而激发邻近管线的特性，将发射机平卧，放在邻近干扰管线的正上方，从而压制干扰管线的信号，突出目标管线的信号，此方法可以有效地对平行密集管线进行探测(2)垂直压线法根据发射机线圈水平偶极子施加信号时，线圈正下方管线耦合情况最好的特性，将发射机直立放在目标管线的正上方，从而压制邻近干扰管线的信号，突出目标管线的信号，此方法适合对埋深浅、间距大的平行管线进行探测。
2.3经典卷积神经网络的识别方法
地下管线外破事件有别于其他异物检测，不同引起外破事件的设备外观图片具有一定的差异性，但不同场景之间有着一定相似性，这使得对地下管线外破事件外观特征的提取变得很有难度，无法找到一种统一的特征来进行识别训练，而卷积神经网络可以很好地解决这个问题，地下管线外破事件外观图片属于二维结构，在卷积神经网络的创建过程中，创建者不必为模型规定特定的特征值，相反，可以让卷积神经网络自主选择图片的特征值，并根据学习结果不断进行纠正和迭代。本文采用经典卷积神经网络的模型，训练系统针对地下管线外破事件的识别功能。卷积神经网络可以从不同的维度自主分析图片的典型特征，不同特征值之间的相互组合和制约，可以大幅提升卷积神经网络对图片检测的正确率。同时因为卷积神经网络具备参数值共享的特性，可以在总体上减少整个神经网络参数值的设置量，可以大幅减少系统的训练时间和学习时间。为方便模型使用，训练后的结果是一个端到端的模型，即输入一张图片，输出便是是否发生地下管线外破事件，所以卷积神经网络很适合用来检测地下管线外破事件。
3城市地下管线探测及地下管线信息系统建设的发展趋势
3.1资料调绘技术
资料调绘技术是一种基于权属单位资料与图纸解决管线关键信息的技术类型。该技术在开始前可以获取到大量的相关资料，对资料中存在的问题进行分析整理，解决数据不准确、不完整的问题，为后续技术提供必要的功能保障，一些特殊情况下需要结合现场探测确认的方具有能够做到查缺补漏的功能，可以满足不同类型的系统建设目标与发展要求。
3.2探地雷达技术
探地雷达技术值一种介于106-109Hz的无线电波探测技术，是基于物理原理特征的探测模式。探地雷达可以用于探测地下的结构，探测城市地下管线信息时具有明显的优势，特别针对非金属管道的探测效果较好。在整合城市地下管线信息系统构建过程中，需要充分利用该类型的探测技术对相关信息进行优化分析。该技术目前已经相对成熟，但存在一些应用方面的缺陷，包括操作的难度较高、对于土壤类型具有一定的要求、使用成本较高，因此，无法适应所有类型的探测需求。
3.3声学探测技术
声学探测技术是基于传统管道漏水检测技术衍生出的技术类型，由于该技术可实现自来水与煤气管道的追踪，可以解决电力电缆故障问题，因此，可以较好适应不同类型的探测目标与设计要求，是未来城市地下管线信息系统发展的重要技术类型之一。
结语
本文通过对地下管线探测工作中的难点进行了分析和总结，虽然目前城市地下管线分布复杂，管线的施工工艺差异很大，大管径、非金属及深埋管线日益增多，要探明管线的走向、埋深、连接关系已成为管线探测工作中的难点。但是，实际工作中可以针对不同的现场，借助不同探测设备的优点，采用多种探测方法进行交叉探测，同时认真分析查阅相关资料，能够更好地提高探测效率和数据精度[3]。
参考文献
［1］杨伯钢．地下管线普查100问［M］．北京:测绘出版社，2016:50－57．
［2］CJJ61－2017．城市地下管线探测技术规程［S］．
［3］杜朋卫．探地雷达对暗挖施工土层变化的检测应用［J］．城市勘测，2019(S1):183－187．