陳國(guó)強(qiáng),安永強(qiáng),陸可
(1.廣東繪宇智能勘測(cè)科技有限公司,廣東 廣州 510665; 2.武漢市勘察設(shè)計(jì)有限公司,湖北 武漢 430022; 3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院,江蘇 徐州 221100)
開展城市地下管線普查工作,是城市規(guī)劃建設(shè)和管理的基礎(chǔ),是應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害與突發(fā)性事件的保障,也是推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必要前提。當(dāng)前,隨著城市建設(shè)發(fā)展速度不斷加快以及城市化進(jìn)程的推進(jìn),城市的綜合服務(wù)功能也日趨明顯。而各種地下管線就像是城市這個(gè)綜合體的“血管”[1]遍布于城市內(nèi)部,要想保障城市的正常運(yùn)行,就要通過對(duì)城市管線的詳細(xì)勘查,才能掌握地下管線現(xiàn)實(shí)情況,防患于未然。
在開展城市地下管線普查項(xiàng)目之前,要先進(jìn)性總體技術(shù)路線設(shè)計(jì),其中主要有以下幾個(gè)方面:
(1)項(xiàng)目組織管理;
(2)技術(shù)流程與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定:包括技術(shù)流程設(shè)計(jì)、工作方案制定、探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定、成果標(biāo)準(zhǔn)制定等;
(3)外業(yè)實(shí)測(cè):制定好相關(guān)方案和標(biāo)準(zhǔn)后,工作人員進(jìn)行實(shí)地踏勘,根據(jù)業(yè)主需求開展管線探測(cè)、控制測(cè)量、外業(yè)普查等工作;
(4)數(shù)據(jù)處理及成圖:根據(jù)外業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理,并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)成圖;
(5)成果整合與資料提交:在數(shù)據(jù)檢查無誤后,將紙質(zhì)資料整理成冊(cè),電子資料整理入庫。撰寫技術(shù)總結(jié)并提交。
圖1 城市地下管線普查總體技術(shù)路線圖
隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,城市地下管線普查涉及越來越多的學(xué)科與領(lǐng)域,特別是測(cè)繪、地球物探、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的融合,科學(xué)合理的技術(shù)流程設(shè)計(jì)是地下管線普查項(xiàng)目實(shí)施的前提與關(guān)鍵。地下管線普查項(xiàng)目技術(shù)流程包括資料分析、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)方案設(shè)計(jì)、外業(yè)探測(cè)、數(shù)據(jù)處理與成果提交等流程。
地下管線普查工作開展前,需要收集測(cè)區(qū)內(nèi)已有資料,其中包括地形資料、各類管線的專業(yè)管線圖資料等,幫助工作人員快速確定管線點(diǎn)位置以及判斷管線走向。然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘,了解測(cè)區(qū)內(nèi)的實(shí)際情況,評(píng)價(jià)收集資料的可信度,了解測(cè)區(qū)地形、地貌、交通,以及地球物理?xiàng)l件等,為后續(xù)工作提供參考與準(zhǔn)備。
建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是保障地下管線普查質(zhì)量以及實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)管線信息資源共享的關(guān)鍵,其中包括普查內(nèi)容及其取舍標(biāo)準(zhǔn)、普查成果標(biāo)準(zhǔn)等。
根據(jù)業(yè)主提出的成果要求,由項(xiàng)目經(jīng)理組織實(shí)施,在現(xiàn)場(chǎng)踏勘、儀器一致性校驗(yàn)和進(jìn)行方法試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,依照規(guī)程、規(guī)范編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書,當(dāng)測(cè)區(qū)技術(shù)設(shè)計(jì)書經(jīng)甲方審批合格后方可進(jìn)行探測(cè)作業(yè)。
外業(yè)工作人員在了解技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后,結(jié)合技術(shù)方案進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地探測(cè)。包括明顯管線點(diǎn)調(diào)查、隱蔽管線探測(cè)、控制測(cè)量、帶狀地形圖測(cè)量等工作,重點(diǎn)摸清管線的位置關(guān)系、屬性和規(guī)模大小等信息。
采用專業(yè)的成圖軟件,將各種外業(yè)采集的數(shù)據(jù)格式按要求錄入整理。首先利用計(jì)算機(jī)錄入管線數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用管線成圖軟件做出管線圖草圖。然后再返回探測(cè)作業(yè)組,核查管線分布及其相互關(guān)系,發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后再加以修正,再對(duì)管線數(shù)據(jù)庫同步更新[2]。
為高效、安全、環(huán)保的完成委托方要求,確保地下管線普查工作的順利完成,項(xiàng)目人員要按照責(zé)任進(jìn)行劃分,分設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)各一人,下設(shè)物探、測(cè)量、內(nèi)業(yè)等組。
質(zhì)量保證最直接的有效的方法是隨時(shí)分析并預(yù)防可能發(fā)生的質(zhì)量問題,以預(yù)防為主、防檢結(jié)合,發(fā)現(xiàn)重大問題及時(shí)處理,做到將質(zhì)量管理工作貫徹到工程施工的全過程中[3]。
其中外業(yè)生產(chǎn)作業(yè)組,必須依據(jù)質(zhì)量管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則,做好自檢工作。測(cè)量過程中,進(jìn)行相鄰測(cè)站之間的自檢并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù),檢測(cè)合格后方可遷站。要求技術(shù)負(fù)責(zé)人做到事前指導(dǎo)、中間檢查、成果校審,保證每項(xiàng)工作的質(zhì)量,抓好每一道工序,保證產(chǎn)品合格后再轉(zhuǎn)入下一工序。對(duì)各種成圖、成果、數(shù)據(jù)要做到100%的室內(nèi)檢查和20%以上的外業(yè)檢查。
(1)物探部分
野外物探結(jié)束后,各小組應(yīng)按照均勻、合理、隨機(jī)的原則同時(shí)針對(duì)疑難路段的隱蔽點(diǎn)將所測(cè)圖幅內(nèi)的各種管線進(jìn)行重復(fù)探測(cè)、查錯(cuò)查漏,對(duì)明顯點(diǎn)重復(fù)量測(cè)。檢測(cè)內(nèi)容包括:①工作量檢查。包括基礎(chǔ)資料檢查、綜合管線圖實(shí)地對(duì)照檢查以及管線點(diǎn)重復(fù)探查檢查等。②精度統(tǒng)計(jì)檢查。包括管線明顯點(diǎn)檢查、隱蔽點(diǎn)重復(fù)探測(cè)檢查、隱蔽點(diǎn)開挖檢查等。
(2)測(cè)量部分
測(cè)量部分檢查也要分為小組自檢互檢、項(xiàng)目級(jí)檢查、公司級(jí)檢查三部分。
作業(yè)組的自檢是隨著外業(yè)測(cè)量工作的開展同時(shí)進(jìn)行的,在一個(gè)測(cè)站的測(cè)量工作結(jié)束后,搬至下一站時(shí),首先對(duì)上一站所測(cè)的有代表性的點(diǎn)進(jìn)行100%的檢查的隨機(jī)重復(fù)觀測(cè)。
項(xiàng)目級(jí)檢查由測(cè)量技術(shù)負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人帶隊(duì)會(huì)同本工程質(zhì)檢小組成員對(duì)作業(yè)組的工作進(jìn)行檢查,檢查方式是對(duì)圖根控制的布設(shè)、點(diǎn)位情況、邊長(zhǎng)情況等進(jìn)行實(shí)地核對(duì),對(duì)原始記錄、計(jì)算進(jìn)行檢查;對(duì)圖面檢查注記是否合理、圖形符號(hào)是否按《規(guī)程》及《圖式圖例》進(jìn)行表示等。
公司級(jí)檢查由公司質(zhì)檢部及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢查,對(duì)圖根控制網(wǎng)的布線情況、點(diǎn)位情況及原始記錄等進(jìn)行檢查;其次進(jìn)行圖面檢查,是否按《技術(shù)規(guī)程》及《圖式》等進(jìn)行注記,是否正確、合理;野外巡視主要查是否有漏、錯(cuò);最后進(jìn)行外業(yè)設(shè)站檢查[4]。
(3)內(nèi)業(yè)檢查
內(nèi)業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯查錯(cuò)及屬性查錯(cuò)。針對(duì)地下管線探查記錄表、管線成果表、管線成果圖、探測(cè)草圖等相互對(duì)照檢查。檢查方式包括軟件自動(dòng)檢查和人工檢查,其中軟件自動(dòng)檢查主要包括管線點(diǎn)構(gòu)件檢查、連接關(guān)系檢查、點(diǎn)線庫一致性檢查、線庫數(shù)據(jù)合理性檢查、排水流向檢查等。
在檢查中發(fā)現(xiàn)的各類問題按圖幅進(jìn)行記錄,并到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了復(fù)核,改正。利用計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的填寫,包括數(shù)據(jù)的類型、大小、標(biāo)示符等都進(jìn)行檢查。通過邏輯查錯(cuò),保證入庫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠[5]。
本文以珠海市富山工業(yè)園內(nèi)的各類地下管線普查項(xiàng)目為例。富山工業(yè)園區(qū)位于廣東省珠海市,規(guī)劃總面積約 152 km2,地處粵港澳大灣區(qū),是珠海當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支柱。產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)聚集了國(guó)內(nèi)外眾多知名的高新技術(shù)企業(yè)。成立十幾年來,富山工業(yè)園區(qū)的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)完備,幸福村居建設(shè)也取得顯著成效,近年來當(dāng)?shù)卣铝τ趯⒏簧焦I(yè)園打造為產(chǎn)城融合的生態(tài)新城。園區(qū)氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,全年有兩個(gè)明顯的雨季:4月~6月為前汛期雨季,7月~9月為后汛期雨季,降水量充沛,地下管線容易受淤泥與積水的影響,因此及時(shí)開展地下管線的普查工作顯得尤為重要。
本次地下管線普查項(xiàng)目的目標(biāo)任務(wù)包括:
(1)地下管線探測(cè)和帶狀地形圖修測(cè)。探查各類管線具體位置、鋪設(shè)狀況等信息,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行管線測(cè)量,并繪制沿管線分布的完整建筑物、構(gòu)筑物的地形圖。
(2)地下管線圖編繪與成果表編制。管線圖分為專業(yè)地下管線圖與綜合地下管線圖,成果表以城市基本地形圖圖幅為單位,分專業(yè)整理成冊(cè)。
(3)成果檢查驗(yàn)收與歸檔。
(4)管線普查數(shù)據(jù)整理入庫。
本次地下管線普查集中在工業(yè)園約 152 km2范圍內(nèi)的地下管線,具體普査對(duì)象為 3 m以上(含 3 m)的公路、市政道路、主要街巷及重點(diǎn)區(qū)域(部位)的各種管線(溝),包括給水、排水、燃?xì)?、供電、路燈、通信、廣播電視、工業(yè)(不包括油氣管線)等地下管線及其附屬設(shè)施各類綜合管廊。國(guó)家機(jī)關(guān)、單位、學(xué)校、廠區(qū)、村鎮(zhèn),以及封閉的生產(chǎn)生活小區(qū)內(nèi)的管道(溝)除外。但為了保證主干線的連續(xù)性,由市政主干線所穿過的上述人口普查區(qū)域的,并不需要納入人口普查區(qū)域內(nèi)。經(jīng)初步預(yù)測(cè),地下管線全長(zhǎng)約一千公里,各類管線普查取舍標(biāo)準(zhǔn)以及涉及的地下管線所探測(cè)的管線類型與取舍標(biāo)準(zhǔn),按表1執(zhí)行[6]。
表1 地下管線探測(cè)的取舍標(biāo)準(zhǔn)
(1)施工前技術(shù)交底。在正式開工前,向所有工作組成員召開會(huì)議進(jìn)行技術(shù)交底,明確安排各組工作人員的工作任務(wù)與職責(zé),認(rèn)真學(xué)習(xí)掌握好相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、章程后方可進(jìn)入施工階段。
(2)探測(cè)儀器校驗(yàn)以及方法實(shí)驗(yàn)。組織參與此次普查項(xiàng)目的相關(guān)物探技術(shù)人員,在技術(shù)指導(dǎo)監(jiān)督下對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的給水、電力、通信三類管線,分別使用投入的8臺(tái)RD8000管線探測(cè)儀進(jìn)行方法試驗(yàn)。結(jié)果表明該類儀器可以滿足在本測(cè)區(qū)開展地下管線探查工作的需要。
(3)編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書。在完成現(xiàn)場(chǎng)踏勘與儀器一致性校驗(yàn),且方法試驗(yàn)通過精度驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,依照規(guī)程、規(guī)范編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書,當(dāng)技術(shù)設(shè)計(jì)書經(jīng)甲方審批合格后再進(jìn)行探測(cè)作業(yè)[7]。
(1)管線點(diǎn)調(diào)查與探測(cè)
①明顯管線點(diǎn)調(diào)查
本項(xiàng)目將對(duì)探查區(qū)域內(nèi)各管類中所有的明顯管線點(diǎn),均展開探查。探查工作按照從已知到未知、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則展開。調(diào)查先從排水管道開始進(jìn)行,然后再對(duì)供電、通信類的管線進(jìn)行探測(cè),最后再對(duì)給水管和燃?xì)夤芫€進(jìn)行探測(cè)。明顯管線點(diǎn)調(diào)查內(nèi)容主要是管線點(diǎn)的埋深與管線的斷面規(guī)格(管徑),對(duì)明顯管線點(diǎn)的探測(cè)方式主要是開井后下井量測(cè),量測(cè)工具為經(jīng)檢驗(yàn)合格的鋼尺,讀數(shù)精確到厘米,當(dāng)鋼尺不能直接量測(cè)時(shí),通過L尺量測(cè)。L尺的長(zhǎng)軸方向與地面線保持垂直,讀數(shù)時(shí)在地面拉水平線,水平線與L尺長(zhǎng)軸方向的交點(diǎn)即為讀數(shù)起始點(diǎn),將讀數(shù)填入相應(yīng)的管線點(diǎn)調(diào)查表中[8]。
②隱蔽管線點(diǎn)探測(cè)
對(duì)于不明顯的隱蔽管線探測(cè),本次地下管線普查工作選擇英國(guó)雷迪公司生產(chǎn)的RD8000型管線儀進(jìn)行探測(cè),該儀器工作頻率多、性能穩(wěn)定,能適合多種類別的管線探測(cè),經(jīng)儀器一致性檢驗(yàn)和方法試驗(yàn)后,證明可以投入生產(chǎn)。
圖2 明顯井調(diào)查作業(yè) 圖3 隱蔽管線探測(cè)作業(yè)
③疑難管線探測(cè)
對(duì)于測(cè)區(qū)內(nèi)地電條件復(fù)雜、地下管線交叉無序的地段,管線點(diǎn)的實(shí)地探測(cè)工作常常難以進(jìn)行。要解決疑難管線點(diǎn)的探測(cè),首先需要充分研究調(diào)繪資料,先摸清這些地區(qū)的分布情況再進(jìn)行探測(cè)。在實(shí)地探測(cè)中采用多儀器、多種方法進(jìn)行交叉探測(cè),經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)找出較可靠的異常值,對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。對(duì)于實(shí)在難以確定的區(qū)域,可以向權(quán)屬單位申請(qǐng),與管線鋪設(shè)的工作人員進(jìn)行溝通,或者在部分條件允許的地段進(jìn)行開挖或者釬探驗(yàn)證,最大限度地確保疑難管線點(diǎn)的探測(cè)精度。
(2)控制測(cè)量
在對(duì)由業(yè)主提供的6個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精度驗(yàn)證后,坐標(biāo)精度符合要求,可作為控制起算點(diǎn),在此基礎(chǔ)上布設(shè)圖根控制點(diǎn)。然后采用單基站+流動(dòng)站模式進(jìn)行控制測(cè)量,項(xiàng)目中平面控制測(cè)量與高程控制測(cè)量可以同時(shí)進(jìn)行,不需要再單獨(dú)進(jìn)行高程控制測(cè)量。外業(yè)觀測(cè)的儀器設(shè)備采用GPS接收機(jī)進(jìn)行控制網(wǎng)的測(cè)量,儀器精度較高??焖賱?dòng)態(tài)測(cè)量精度為水平:±10 mm+1 ppm;垂直:±20 mm+1 ppm,完全滿足在本區(qū)布測(cè)圖根控制點(diǎn)的需要。
控制測(cè)量具體內(nèi)容為:①圖根控制點(diǎn)觀測(cè)。項(xiàng)目中圖根控制點(diǎn)的觀測(cè)采用RTK方法進(jìn)行施測(cè),測(cè)區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)405個(gè)RTK圖根點(diǎn),采用單基站+移動(dòng)站的工作模式,此次圖根施測(cè)大部分采用中海達(dá)H32進(jìn)行測(cè)量,技術(shù)要求按《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)技術(shù)規(guī)范》中的圖根控制點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。為保證作業(yè)精度,外業(yè)觀測(cè)時(shí)分時(shí)段測(cè)量?jī)纱?,每次觀測(cè)不少于20個(gè)歷元。單次測(cè)回滿足點(diǎn)位平面殘差HRMS≤±2 cm,高程殘差VRMS≤±3 cm。RTK測(cè)量在初始化完成后進(jìn)行,測(cè)量后進(jìn)行成果檢驗(yàn)。②RTK平面控制測(cè)量。本次RTK平面控制測(cè)量的主要技術(shù)要求見表2所示:
表2 RTK平面測(cè)量的技術(shù)要求
(3)帶狀地形圖測(cè)量
帶狀地形圖的測(cè)量范圍為位于管線兩側(cè)分布的第一排完整建筑物、地物點(diǎn)、道路、人行道等構(gòu)筑物,并且要調(diào)繪、標(biāo)注建筑物(或構(gòu)筑物)的權(quán)屬與名稱。當(dāng)管線兩側(cè)沒有建筑物(或構(gòu)筑物)分布時(shí),要最少測(cè)至管線兩側(cè) 30 m范圍。測(cè)量方法采用RTK直接測(cè)量或采用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)目標(biāo)地物、地形點(diǎn)所處位置地勢(shì)開闊,觀測(cè)條件充足時(shí),可采用RTK直接觀測(cè)。在建筑物密集,觀測(cè)條件不好的街道內(nèi)部區(qū)域,采用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。
在工作人員完成外業(yè)實(shí)測(cè)后,為保證后續(xù)各項(xiàng)工作能夠順利銜接,需要提高內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量,因此本次項(xiàng)目采用內(nèi)外業(yè)一體化工作流程。
(1)數(shù)據(jù)庫建立
測(cè)區(qū)作業(yè)執(zhí)行內(nèi)外業(yè)一體化工作程序,在管線點(diǎn)測(cè)量的同時(shí),同步進(jìn)行內(nèi)業(yè)資料整理。外業(yè)觀測(cè)組把每天探測(cè)的管線屬性數(shù)據(jù)和管線點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī),建立管線資料數(shù)據(jù)庫。通過人工核對(duì)和專用查錯(cuò)程序檢查、排除錄入錯(cuò)誤,做到提交的數(shù)據(jù)庫格式能夠準(zhǔn)確、可靠,順利使用。
數(shù)據(jù)庫采用《管線內(nèi)外業(yè)一體化成圖系統(tǒng)》進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入,首先根據(jù)作業(yè)草圖將物探采集的外業(yè)數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫,建立各類管線的點(diǎn)表、線表,再將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中的點(diǎn)表,形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫用來進(jìn)行數(shù)據(jù)查錯(cuò)和出圖進(jìn)行外業(yè)核對(duì)。
(2)管線圖編繪及成果輸出
管線數(shù)據(jù)庫利用《管線內(nèi)外業(yè)一體化成圖系統(tǒng)》的生成管線圖模塊自動(dòng)生成綜合地下管線圖和專業(yè)地下管線圖。專業(yè)地下管線圖的比例尺為1∶500,綜合地下管線圖的比例尺為1∶500。地下管線圖按《國(guó)家基本比例尺地圖圖式第一部分:1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖圖式》繪制。
本文以珠海市富山工業(yè)園區(qū)地下管線普查項(xiàng)目為例,詳細(xì)介紹了面向城市區(qū)域的地下管線普查項(xiàng)目開展的整體技術(shù)路線設(shè)計(jì)、技術(shù)流程設(shè)計(jì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量控制的措施方法,完成了測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的地下管線的普查和更新任務(wù)。
通過對(duì)城市內(nèi)地下管線的普查,將為當(dāng)?shù)卣约案骷?jí)機(jī)構(gòu)政策的制定和決策提供一定的技術(shù)支撐,同時(shí)也為城市這個(gè)綜合體的運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障,也可以為該區(qū)域應(yīng)對(duì)突發(fā)性事故提供一定的技術(shù)支持。在今后城市管線普查工作中,可以多多重視數(shù)據(jù)的更新、通用與共享,為數(shù)字城市化的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持[9]。