城市地下管线探测技术研究

杨存健 王炳辉

【摘要】城市地下管线数据采集工作目前采用着一些先进的测绘及物探技术，在一定程度上推进了城市地下管线数据采集工作的进展，减轻了城市地下管线数据生产的强度，提高了城市地下管线数据生产的精度。目前，城市地下管线数据采集主要使用GPS法、电磁法、电磁波法、RS技术、惯性陀螺定位技术等新技术，有效地提高了地下管线数据采集的效率。

【关键词】地下管线、GPS法、电磁法、电磁波法、RS技术、惯性陀螺定位技术。

一、前言

经过几十年的快速发展，我国的城市规模急剧扩大，城市建设的决策者们多重视地上形象设计，给城市的长远发展带来了较大隐患。从近年来发生的众多事故中吸取教训，城市发展的同时要重视地下空间规划。

城市地下空间里的各种管线现如今纵横交错、相互交织无法分辨。地下管线信息是城市管理需要掌握的基本信息，缺乏地下管线信息将使城市建设存在安全隐患；地下管线信息能够保障城市各项建设快速施工的安全；能够有效指导城市建设。

二、地下管线探测方法

城市地下管线相当于人的血管，每天为城市提供日常所需的能量，每天排出城市代谢的废物，保障城市的正常运转。承担着这样重要的作用的管线有：给水管、排水管、电力、热力、电信、燃气、共同管廊等。

2.1 GPS法

城市地下管线探测工作中，利用GPS技术布设平面控制網已经成为一种主流技术。相比传统的控制网布设方式比较，这种技术具有精度高，时间短，操作简单等一系列有利条件。对于地下管线的地面明显标识，GPS法是最快捷的一种数据采集方式。

2.2 电磁法

电磁法是当前地下管线探测技术的主要应用手段，它是根据地下管线与周围物质的导电性与导磁性差异为主要物理特性，根据电磁感应理论观测和研究电磁场空间与时间变化和分布规律，从而达到探测地下金属管线或解决其他地质问题的目的。电磁法是探查地下管线的主要方法，各种金属管道、电缆与其周围的介质在导电率、磁导率、介电常数有较为明显的不同，这为使用电磁法探测地下管线提供了有利的地球物理前提。

2.3 电磁波法

电磁波法是利用电磁波进行地下管线探测的方法，其探测技术是采用人工产生感应源，向被探测的地下管线发射高频宽频带短脉冲电磁波来探测隐蔽管线的空间位置。使用高频率、短脉冲、宽频带电磁波通过发射天线对地面发射，当电磁波穿过地下不同的介质时，由于地下不同介质具有不同的物理特性，从而造成介质之间的界面两侧波阻抗发生改变，电磁波在界面处产生反射，反射回的电磁波被探测天线接收后通过连接电缆传送到计算机进行分析处理，绘制出雷达反射的剖面影像，根据雷达反射的回波形状、幅度及图像，分析推断被探测物体的内部结构与分布状态，从而得到物体在地下空间位置。

根据其物理的工作方式（场源的控制方式）不同分为主动源法和被动源法；根据设备仪器的探测方式又可以分为直接法和感应法等分类方式。

三、新技术研究

3.1 RS技术

RS探测方法一般用在非城区区域，RS探测方法主要是利用地下管线与周围地质环境具有不同的热成像特征，这样可以在热红外遥感影像中被辨别出来。这种技术适用于大范围单一专业的管线定位普查，对于城市各种专业管线比较集中的区域不适用于此方法。

3.2 惯性陀螺定位技术

物探技术的局限性在于对浅地层（5-8米）埋设的管线有较好的探测结果，但现如今在城市建设中管线敷设采用非开挖方式，非开挖方式的一大缺点就是路径偏差大且不易控制，因此就造成了敷设的管线埋深深、位置信息不准确等特点，无法获得较准确的管线位置信息。

惯性陀螺定位技术集成惯性技术、陀螺仪、卫星定位技术、CAD辅助绘图设计、编辑软件等多项关键技术的应用。该技术不受地形限制，不受深度限制，不受电磁干扰、定位精度高、适合于各种材质的管道、自动生成三维曲线图可以很好的解决这一难题，精确获得各种复杂环境下的管道路径。

四、结论与展望

1、我国城市的分布广泛，地处不同的维度和海拔，地质状况也有很大的差别，只用一种或两种方法进行探测很难取得较理想的效果，必须综合应用多种采集手段和技术，在工作中探索新的工艺和方法。

2、内外业一体化（地下管线的数据采集信息化），通过先进的通讯技术和网络技术，使得采集的数据实时进入数据库、实时进行图形展现，提高劳动效率、减少其他因素对数据的造成损失。

3、建立完善的法律法规体系，让地下管线信息的更新与共享法制化、标准化，让地下管线信息数据发挥最大的价值，更好的服务于社会。

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作者简介：

杨存健 （1980-6）男 汉族 河北威县 学历：硕士 测绘工程师 研究方向：大地测量 单位：普迅电力信息技术有限公司