地下管线探测技术方案概要.docx

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地下管线探测技术方案概要

地下管线探测工程GIS成图

技术方案

设计单位

深圳市大能节能技术有限公司

Tel:

0755-

400-600-1209

联系人

李旭

Mob:

地址

深圳市宝安区石岩镇松白路中运泰科技园2栋

日期

2013-09-05

1.工程概况与工作内容

1.1测区概况

本工程的测区位于重庆市大学城供水管线探测。

本工程主要涉及到的技术有：

地下管线探测技术、工程测量技术、计算机和地理信息系统技术等。

1.2工作内容

根据业主要求，探明测区范围内的给水管道，测量地下管线特征点的三维坐标，编绘专业管线图，建立专业地下管线数据库并支持常规应用。

2.施工依据与技术要求

2.1在本工程施工中，施工依据和主要遵循的标准有：

2.1.1GIS系统工程相关技术文件、标准等书面文件、材料；

2.1.2行业标准《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61-2003）；

2.1.3行业标准《城市测量规范》（CJJ8-99）；

2.1.4行业标准《城市基础地理信息系统技术规范》（CJJ100-2004）；

2.1.5国家标准《1:

5001:

10001:

2000地形图图式》（GB/T7929-1995）；

2.1.6经委托方批准执行的本工程技术设计书。

3.总体工作流程

本工程主要涉及地下管线探测、地下管线点测量、管线图编绘、建立地下管线数据库以及支持应用等环节。

首先是根据委托方提供的现有管线资料，在实地探明所有现状地下管线管道，其中金属管线主要采用电磁法原理，非金属主要采用探地雷达原理，并辅助以现场调查、钎探法以及局部开挖等方法完成，并在实地标识管线特征点，编号并记录其属性；

其次是用常规测量方法，先用GPS卫星定位系统，在首级控制点的基础上，布设E级GPS点，再用全站仪布设图根导线并测量各管线特征点的三维坐标；

再次是根据探查流程提供的管线属性信息和测量流程提供的管线空间信息，用《普查之星2010》地下管线智能成图系统，生成带属性专业管线图，建立地下管线数据库；

最后是在日常工作中，可以利用《普查之星2010》对本工程完成的管线管道信息进行查询、维护、统计、分析等，满足应用。

具体的工作流程主要包括施工前的准备工作，地下管线探查，地下管线测量，地下管线数据处理与成图，日常应用等。

4.施工前的准备工作

施工前，与委托方进行有效沟通，弄清楚委托方的真实需求，并根据其具体要求制定详细的技术设计书，设计地下管线探查记录表（不漏记，不冗余），进行工作前的技术适应性训练，可以有效地提高工作效率，保证工作质量，避免因误读而造成的后期返工，确保工作成果的良好运行。

具体在外业施工中，施工前的资料搜集与整理、现场踏勘、施工组织、仪器设备的一致性校验、探测方法的有效性试验等准备工作也是必须的，以确保人员到位，仪器良好，方法有效，保障得力。

施工前的准备工作流程图为：

（见下页）

施工前准备情况流程图

（若委托方坚持要求先找一区域试测，另行商议另案处理）

5.地下管线探查

5.1概述

根据本工程的特点，地下管线探查在充分搜集和分析已有调绘图等资料的基础上，采用实地调查、仪器探测和辅助方法等相结合的方法进行。

探测过程遵循从已知到未知，从明显到隐蔽，从金属管线到非金属管线的顺序进行，分组分区域逐片完成。

5.2探查内容

主要查明地下管线的平面位置、走向、埋深，并调查其管径、材质、压力、埋设年代等相关内容。

5.3探查方法

5.3.1概述

根据不同管线敷设特点，地下金属管线主要用地下管线探测仪探明，非金属管线（PE等）主要用探地雷达辅助以调查进行，有条件的地方用钎探法探明，局部疑难地区辅以开挖验证、利用原有资料等方法进行。

如下图：

5.3.2明显管线点调查

逐一打开管线检查井、阀门井，直接用钢尺量测管线到地面的距离（即管外顶埋深），读数至厘米，并调查其相关参数。

阀门井的井盖中心位置和管线中心位置偏离20厘米以上的，其管线中心位置作为偏心井记录，井盖中心作为阀门井记录。

明显点调查后，我们遵循从已知到未知的方法，探明与该明显点有关的隐蔽点，直至探明该区域所有地下管线。

5.3.3隐蔽管线点探测

5.3.3.1概述

隐蔽管线点探测是在明显点调查、调绘图研读和现场扫面等基础上，根据不同区域的地球物理条件和管线材质情况，选用不同物探方法、仪器、频率进行，一般对金属管线采用频率域电磁法，非金属采用探地雷达法，有条件的用钎探法，局部疑难区域用开挖验证的方法实现探测。

本测区地处低纬度地区，介质电阻率低，因此在选用仪器时要求工作频率、输出功率具有可选性，对埋深较大管线尽可能采用低频、大功率，以满足不同条件的管线探测要求和精度。

5.3.3.2频率域电磁法探测

金属地下管线探测一般采用频率域电磁法进行探测，主要采用的仪器是管线探测仪，该方法具有轻便、快捷、准确的特点。

根据电磁感应原理，在金属管线上方（或附近）放置有交变电流的发射线圈，线圈受交变电流的作用产生交变电磁场并向周围传播，该电磁场称为“一次场”。

因穿过金属管线的“一次场”磁通量的大小、方向不断变化，使金属管线产生感应电流，其大小正比于磁通量的变化率，频率与“一次场”相同。

同理，该感应电流在其周围产生频率相同的感应电磁场，即“二次场”。

通过接收装置在一定距离外接收“二次场”信号，分析其分布特征，从而达到寻找地下金属管线的目的。

如下图：

管线探测定位示意图

（a）ΔHx极大值法（b）Hx极大值法（c）ΔHz极小值法

管线探测定深示意图

（a）Hx70%法（b）Hx80%、50%法（c）45°法

以有源感应法搜索探查，探得管线准确位置后，用归零法感应，排除其他相邻管线，再继续感应搜索，如此循环交替的方法进行有源扫描、探查。

用ΔHx极大值初步定位，ΔHz极小值精确定位，若ΔHx与ΔHz所定位置超出限差范围，则查找原因重新定位。

努力利用一切有利条件进行直联法、夹钳感应法施加探测信号，以克服与其他管线距离密集（尤其是与自来水管道之间）、埋深过大等造成的探查困难，从而保证探查精度。

探查过程中必须打开与目标管线相关的窨井等附属设施，量取其管线实际埋深，并与仪器探测深度相比较，结合方法试验，求出仪器测深修正系数，对测深结果进行修正，以提高探查精度。

5.3.3.3探地雷达法探测

不能现场调查探明的非金属管线管道，我们一般可考虑采用探地雷达法探测。

探地雷达是利用介质中电性差异（电导率、介电常数等）分界面对高频电磁波（主频数十到数百兆赫）的反射来探测目的体。

然后根据周边情况调查，判断哪一个具体的目的体是管线管道信号。

用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面（如非金属地下管线与土壤的界面）的反射波，在介质中一定深度范围内如果存在有异常物体，并且异常物体与周围介质存在有电性差异时，探地雷达天线在地表发射高频电磁波时，在介质中传播的电磁波遇到异常物体与周围介质分界面，电磁波反射回地表，被地表的接收天线所接收，根据所接收的反射信号的双程走时，通过对接收到的反射波的分析处理，便可确定异常物体的位置，从而达到探测地下非金属管线的目的。

地质雷达成果要根据异常特征、被探对象的条件选择“迭加”、“滤波”、“变换”进行图像处理，要求断面图像横坐标必须对应地表管线点，纵坐标要换算成深度，图像异常要根据现场调查和明显点情况，判断并标出被探对象的名称，筛选出我们所需要的管线管道信号和相关信息。

5.3.3.4钎探法和开挖验证法探测

不能用上述方法探明的管线管道，如果地面条件允许，我们可以视情况采用钎探法，用机械探棒，在可疑地点直接触探到管线管道，并根据触探情况，记录其属性信息。

如果上述方法都不能奏效的特殊情况下，为保证探测成果质量，在可疑地点，采用人工开挖的方法，直接揭露管线管道，以求得其属性信息。

5.4探查精度

隐蔽管线点的探查精度为：

平面限差δts=10%·h，埋深限差δth=15%·h（其中h为地下管线的中心埋深，当h小于1米时以1米代入计算）；

明显管线点的量测精度为：

埋深限差±10厘米，中误差小于±5厘米。

5.5探查记录

不论用何种探测方法探明的管线管道，我们均应现场用红油漆、竹签、道钉、木桩等方法标记出准确点位，编制点号，将探明的属性信息详细记录表《地下管线探查记录表》中，现场绘制管线草图。

管线点号要求全测区唯一，采用“分组编码＋顺序号”等组成，一般为2～7位，如A1、F3382等，点号编制后，在以后的测量、内业数据处理、建库与成图、日常应用等过程均使用该点号，无特殊情况不更改。

将《地下管线探查记录表》手工录入到MicrosoftExcel中，并进行100%校对确保无误后转交内业部门进行数据、图形处理，将草绘管线图整理后转交测量部门进行地下管线点测量。

6.地下管线测量

6.1概述

本工程采用的平面坐标系统和高程系统与XX区域平面坐标、高程系统相一致，起算点为委托方提供现有控制点（等级点）。

本工程测量主要包括控制测量和地下管线点测量两部分。

其中控制测量与地下管线探查同步进行，待地下管线探查成片完成后，再进行地下管线点测量。

其工作流程如下图：

6.2控制点的布设与测量

以已有首级控制点资料为基准，沿测区主次道路加密布设城市E级GPS点（或I、II级导线控制点），控制点编号为Exxx。

控制点的平面坐标采用GPS卫星接收机，在首级控制点的基础上测量完成，没有GPS信号的区域用全站仪测量完成，高程采用水准仪测量完成。

这些控制点作为本次工程的平面、高程控制网（四等水准），其精度和技术要求必须满足CJJ8-99的有关要求。

6.3地下管线点测量

地下管线点测量采用全站仪在上述各级控制点上设站，按极坐标法进行测量，高程采用三角高程的方法测量。

如有必要，在上述控制点的基础上可布设图根导线，图根导线必须符合或闭合，图根导线的平面控制用全站仪测量完成，高程用三角高程法测量完成，其精度和技术要求满足CJJ8-99的要求，布设的图根点应满足地下管线点测量的要求。

管线点测量采用全站仪自动采集，各管线点的测量点号与探查点号相同，于现场输入到全站仪内。

极坐标测量的要求：

角度观测半测回，边长观测一次，在各级控制点设站时，均进行测站检查，遇其他控制点时也进行控制点检核，管线点测量的边长不超过定向边长的3倍，三角高程测量时均认真量取仪器高、觇标高（量取至毫米），并现场输入到全站仪内。

测量完成后，将全站仪观测数据传输到计算机中，用我公司相应的坐标计算程序计算成坐标，转交给内业部门。

同时将控制检核资料生成检核日志，以便备查。

控制点检核必须符合CJJ8-99的精度要求，不符合要求的必须进行返工处理。

6.4地下管线点测量精度

平面位置测量中误差（相对于邻近平面控制点）不大于±5厘米，高程测量中误差（相对于邻近水准点）不大于±3厘米。

7.地下管线图的编绘与数据处理

7.1概述

根据探查作业组提供的管线属性数据，测量作业组提供的管线空间数据（管线点坐标）以及委托单位提供的地形背景图，以AutoCAD2010（或以上版本）为处理平台，用《普查之星2010》地下管线智能成图系统完成数据处理和图形编绘任务。

该系统在建库和编绘过程中可以有较高的工作效率，可保证工作质量。

另外，如果委托方有要求，我们可以直接从管线图中裁切，并根据地下管线数据库的相关信息生成阀门卡片和用户卡片等，以便委托方在日常管理中方便使用。

7.2软件特色

除了实现常规的数据处理、管线成图等功能外，该管线系统还拥有以下特点：

良好的数据I/O接口，具有普遍城市适应性和管种专业性；

可以根据实际情况将其数据输出到不同的格式和平台；

多方位的查错功能，出错时可以直接追溯到相关责任人；

自动生成总图和分幅图；自动生成阀门卡片和用户卡片；

图库联动、点线属性双向查询、实时维护修改、可选择性注记和整饰、管线纵、横断面分析等。

7.3工作流程（如下图）

7.4编绘方法

7.4.1编绘目标

采用内外业一体作业机助方法，编绘1：

1000专业管线图，将外业属性、空间信息处理成地下管线数据库。

7.4.2图形编绘要求

7.4.2.1管线分层

根据地下管线敷设特点，我们首先将不同管道进行分层处理（类似于综合管线中的不同管种），如有必要，还可以用管径继续分层，最后再将管线点、管线、管线点号、管线注记等内容继续分层，如下图：

7.4.2.2注记标准：

类型

方式

字体

字高（mm）

说明

管线点号

字符、数字

中等线

2.0

管线注记

字符、数字

中等线

2.0

7.4.2.3管线点符号

尊重委托方的用图习惯和符号，并自定义到管线系统中。

7.4.3阀门卡片与用户卡片的编绘

为了使该成果资料在日常工作中更方便，根据管线系统特点，我们可以在管线图的基础上，生成阀门和用户卡片，该项工作在管线图完成编绘并定稿后自动生成。

7.5文件命名与数据格式

总图文件名保存为：

XX管线管道-测区号.DWG；

分幅管线图保存为：

图幅号.DWG；

分幅地形图保存为：

Map+图幅号.DWG和Map+图幅号.DXF；

输出数据库：

文件名.MDB；

阀门卡片保存为：

点号.DWG；

用户卡片保存为：

点号.DWG。

8日常应用

8.1日常应用主要包括查询、维护、统计、分析等功能，满足工作需要。

8.2查询主要包括点、线查询，可以由图查询到属性，也可以由属性查询到图。

8.3维护主要包括点、线的增加、修改、删除等操作以及测量坐标的处理任务，与数据建库过程基本一致。

8.4统计主要包括管线长度统计和管线点统计，在统计管线长度时可以分管径、道路、长度、材质等多条件分类统计，在统计管线点时，可以分隐蔽点、明显点统计或按特征类型统计。

8.5分析主要包括纵、横断面分析等功能，在管线管道中常见的为纵断面分析，如叠加入其他管线，可以进行多管线的横断面分析功能。

8.6必要时，我们还可以增加点、线的扩展属性，以便将更多信息处理到地下管线数据库中，如右图，这些属性信息不是CJJ61-2003中必须的，其属性类型、名称也可以不固定，根据具体要求进行设置。

9质量控制措施

9.1我公司采用作业组、项目组、质检部三级检查、项目组、质检部两级验收的质量控制办法，对探查、测量和计算机全过程实行质量监控；

9.2全过程执行相关的行业规程、规定以及委托方的相关规定；并贯彻我公司ISO9001：

2000质量保证体系，以确保提交的图形、数据资料符合要求，在日常管理、生产等环节发挥其应有的功能。

9.3地下管线探查的质量控制

9.3.1在地下管线探查作业前，我们在测区内选取典型的地段，用不同的仪器、方法、操作员对已知管线进行探测，将探测数据和已知数据进行对比，计算出相应的校正参数，并找出不同地理环境下最佳的探测方法。

9.3.2在地下管线探测作业中，我们有针对性选择部分地下管线进行重复探测，重复探测工作量不得少于总工作量的5%，将重复探测的结果与原测结果进行互检比较，两者相差较大的必须找出原因，进行更正；待全部工作完成后交由项目组、质检部再分别进行5%、3%的抽检，抽检合格的方可提交。

9.3.3外业工作完成后，作业组、技术负责、项目经理必须将草图带到实地进行比对，其比对工作量分别不少于100%、30%和20%。

9.3.4转交内业进行图形数据处理过程中，要加强内、外业的双向反馈。

9.3.4.1内业将数据处理过程中发现的逻辑错误和图面上发现的问题（图面上更能直观反映出外业的问题），及时反馈到外业进行检查和处理。

9.3.4.2内业经数据处理成图后，将管线图打印出来，由作业组与工作草图进行100%经对，技术负责进行30%以上比对，项目经理进行10%以上比对，发现错误的即时进行整改。

9.3.4.3外业根据检查出的问题和遗留问题，到现场进行检查、重复探测、开挖验证等。

并将整改中发现的错误及时反馈给内业进行图库联动修改，内业修改完成后再进行逻辑检查，直至无误。

9.3.5质量评定方法

9.3.5.1明显管线点量测精度（埋深中误差）：

，Δd为重复量测误差，n为重复量测点数，Mtd≤±2.5厘米

9.3.5.2隐蔽管线点仪器探测精度：

平面中误差

埋深中误差

平面限差

埋深限差

ΔS为平面位置偏差值，Δh为埋深误差值，n为检查点数。

Ms和Mh，都不得超过规定限差的0.5倍。

9.3.5.3隐蔽管线点开挖验证精度：

其超限管线点的个数不超过开挖点数的10%。

9.4地下管线点测量的质量控制

9.4.1控制测量完成后，必须进行控制点检查。

9.4.1.1检查点位是否合理，埋设是否牢固、标准，通视情况是否良好；作业组必须全部巡视，技术负责和项目经理巡视工作不少于20%。

9.4.1.2检查图根布线是否合理，导线闭合差、最弱点中误差、相对闭合差、导线长度，平均边长是否满足《规程》要求，作业组和技术负责必须进行100%检查，再交项目经理进行审核。

9.4.2测绘过程中，设站重复观测地形点、地下管线点进行检查，检查工作量不低于总量的5%，其平面中误差和高程中误差必须符合CJJ8-99和CJJ61-2003的要求。

9.4.3测绘完成后，由作业组进行100%比对，发现问题即时改正，再由技术负责进行50%比对，项目经理进行20%对比。

9.4.4项目经理完成后，由质检部抽取不少于5%的检查工作量进行检查，检查结果必须符合CJJ8-99和CJJ61-2003的要求。

9.4.5测量质量评定标准:

平面中误差

高程中误差

Δx和Δy为横、纵坐标较差，Δh为高程较差，n为检查点数。

Ms≤±5厘米，Mh≤±3厘米。

9.5数据建库、图形处理、日常应用的质量控制

9.5.1《普查之星2006》地下管线智能成图系统是2001年完成开发的，经过多年数百项大型工程的检验并完善而成的，软件适用性较强，性能稳定，且操作熟练，完全满足本工程的要求。

9.5.2对所有手工录入的数据，必须进行100%校对确认无误后方可入库处理，入库处理成图后，内业也必须进行100%图面检查，经检查无误后再转交外业到现场进行检查。

9.5.3编图过程中，由于我们采用图库联动的先进技术，因此有效地保证了图库的一致性，提高了工作效率，工作质量也得到了保证。

9.5.4在生成管线图和编图工作完成后，用管线系统进行全面的数据逻辑检查，发现错误的查明原因，即时排除，并根据实际情况转交相关探查、测量作业组到现场处理。

9.5.5查询、维护、统计、分析等是本系统的基本功能，且可以增加自定义扩展属性，功能模块管理开放，用户自定义简单方便，操作容易上手，培训力度小。

10工程组织与进度计划

10.1、人员投入

10.1.1本工程实行项目经理负责制。

10.1.2设项目经理1人，具有物探高级工程师职称；

10.1.3设技术负责1人，具有地理信息系统（或计算机）工程师职称；

10.1.4设探测组2个，每组2人，组长具有工程师或助理工程师职称；

10.1.5设测量组1个，每组2人，组长具有工程师或助理工程师职称；

10.1.6设内业组1个，每组2人，具有工程师或助理工程师职称；

10.1.7另有后勤保障等人员2人；

10.1.8整个项目组由12人组成。

10.1.9在工程施工中，各专业间要明确责任，相互配合，确保各项工作有计划、有步骤地进行，保证工期和工作质量。

10.1.10项目组织关系表：

注：

各专业的一组为本专业的专业负责。

10.2仪器设备投入

10.2.1本项目拟投入各类仪器设备及应用软件7台套。

10.2.2RD8000型地下管线探测仪2台，全过程使用；

10.2.3Easylocator地质雷达1台，全过程中使用；

10.2.4LeicaTC307/406型全站仪3台，全过程使用；

10.2.5SOKKIAC32II型水准仪1台，水准控制测量过程使用；

10.2.6P4计算机4台，全过程使用，其中内业用2台，外业用2台；

10.2.8HPLaserJet6LProA4激光打印机1台，全过程使用；

10.2.9HPDesignJet800型A0喷墨绘图仪1台，喷图中使用；

10.2.10AutoCAD20081套，我公司管线系统1套，共2套软件系统。

10.3进度计划

10.3.1工期计划表

作业时间

作业内容

3天

30天

60天

120天

搜集、踏勘、试验

—

地下管线探查

——————

———————

————

地下管线点测量

———————

—————

数据图形处理

—————

———————

—

各专业质量监控

———————

———————

———————

———————

各专业质量检查

———

———

————

数据建库和应用

———

报告编制

——

成果验收

——

10.3.2时间安排

2013年月日全面进场，年月日左右提交全部成果资料和数据光盘，总工期约天；

资料搜集、现场踏勘、方法试验安排1~2周时间；

地下管线探查安排天时间（含质检）；

地下管线点测量安排天时间（含质检，与探查时间交叉）；

数据图形处理安排天时间（含质检，与上述时间交叉）；

质量监控贯穿整个工期，安排天时间（由技术负责和各专业负责安排）,其中具体质量检查时间约天；

数据转库安排2周时间（含质检）；

报告编制安排天时间，最后安排天时间进行成果验收。

11安全文明生产

11.1项目组全体成员必须熟悉本岗位的安全保护规定，做到安全、文明生产，确保本工程顺利完成；

11.2项目经理负责项目组的安全工作，持有《安全生产管理资格证》，必须在开工前做好相应的安全教育，随时检查安全设施的配备和使用情况，对安全生产工作负主要责任；

11.3外业施工人员必须穿着本公司桔黄色警示服，开闭井盖的，必须穿上铁头防护皮鞋，随时带上安全警示桶，遵守交通规则；

11.4对管线管道进行调查时，严禁使用明火，注意预防有害气体，发现异常时要采取保护措施，不可贸然下井；

11.5打开窨井盖时，必须井上有一人留守，必要时设立明显标志的栅栏进行隔离，作业完毕，必须盖好井盖后方可离开现场；

11.6严禁在管线管道上进行充电法作业；使用仪器超过36V时，必须做好绝缘保护措施，接地电极附近设置明显警告措施，并派专人看管，雷电天气严禁使用大功率设备施工。

11.7夜间作业尤其是下井时，必须有足够的照明措施；进行钎探作业时，要确认周围没有电缆方可作业；

11.8在现场编制管线点号时，注意不要影响XX市的市容美观；禁止在路灯杆上明显处刻画管线点号；

11.9各作业组由作业组负责管理，作业组长要确保仪器、设备、图纸、数据不丢失，注意设备保养；定期进行数据备份和计算机杀毒，确保数据安全；

11.10发生人身安全事故时，立即将受伤者送到附近医院，必须保护好现场，及时向有关部门报告，组织人员进行调查，明确事故责任，并作妥善处理。

12提交的成果资料

12.1技术设计书；

12.2方法实验报告；

12.3仪器一致性报告；

12.4测量仪器检验报告；

12.5控制测量报告；

12.6测量、物探三级检查报告；

12.7开挖验证报告