城市地下管线测量方法探讨与实践

欧泽华

（湖南省有色地质勘查局二一四队，湖南 株洲 412007）

地下管线测量是为城市规划、建设和管理提供必要的基础资料，按城市规划建设管理的需求，采用较为合理的方法探明城市建成区内的地下管线现状，获得准确的管线数据及附属设施空间位置与属性信息，编绘各类专业管线图、建立地下管线管理系统和数据库，实现管线数据交换与信息共享。

城市地下管线普查或修补测工作和地下管线管理系统的建立是城市规划建设管理中重要的工作之一，随时了解地下管线的基本状况，可以根据相关地下管线资料制定相应安全应急预案，可以预防自然灾害、安全生产事故的发生，保证人民生命财产安全，促进城市基础建设的发展，为当前快速发展的城市地下管线管理工作提供有力的技术支撑。

1 城市地下管线测量控制点的加密

1.1 控制测量的任务和要求

明确的测区范围，按地下管线探测项目任务书要求的精度，对施测区域加密布设符合规范要求的等级控制网和图根点。收集测区内及周边的地形图、已有控制点等资料，准备控制点布设所需要的工具和材料。根据已准备资料进行外业实地踏勘，包括实地踏勘控制点的保存是否完好、通视情况及对已知点用全站仪进行检核，查看精度是否能达到工作要求。根据实地踏勘地下管线的基本情况和收集到的其他资料，对测区进行控制点的加密工作。

1.2 控制点加密的方法

在城市地下管线测量中，由于城市建筑和绿化及基础设施比较密集、地下管线的走向多变且复杂，所以在多数项目中城市等级控制点的密度不能满足地下管线的测量要求，在这种情况下，我们就要在已知等级控制点的基础上，对测区进行控制点的加密。通常所采用的方法有GPS测量、全站仪导线测量。根据测区情况的不同所采用的加密方法也不同，GPS测量适合在已知等级点距测区较远无法进行导线测量的地方，而导线测量适合在附近有很多高楼、植被覆盖密集、GPS信号接收不良的地方。

1.2.1 用GPS加水准测量加密控制点

在等级以上控制网基础上，可使用GPS-RTK测量方法加密形成图根控制网，也可以直接使用RTK进行管线点的数据采集。在采用GPS加密控制网时，可采用静态或者动态测量的方法进行。静态测量的作业方法和数据处理按现行的规范要求执行。为提高控制点高程的精度，不应采用GPS高程，宜采用水准高程。

1.2.2 采用导线测量加密控制点

通常采用的导线测量方法有：附合导线、闭合导线、支导线和无定向导线法。而选择导线测量的方法是视测区等级控制点的情况而定的，对一些支路、断头路的地方采用支导线法，在各控制点不成对（单点）的情况下，可以采用无定向导线法。

2 城市地下管线点测量

地下管线点测量是在管线点探查野外作业完成后，以探查工序提供的地下管线调绘草图为依据，配合管线探查作业人员实地指定，进行管线点测量。在进行管线点三维坐标测量时，用全站仪测量管线点，房角、树木或电线杆等障碍物时常会遮挡观测目标。采用支站的方法采集数据，非常耗时费力，而且管线点精度也无法保证。目前全站仪大多具备了偏心测量的功能。对于障碍物遮挡的管线点采用偏心测量方法来采集数据，是提高工作效率和精度的有效技术手段。

（1）角度偏心就是在保证距离相等的情况下，把角度转到待测点的位置上，立尺点和待测点应在以测站为圆心的同一圆弧上，立尺点到测站的间距是相等的。我们测出测站到立尺点的距离，然后把角度转向待测量点上，把距离和角度存贮到仪器内。

（2）距离偏心观测是通过测量立尺点与待定点的间距，输入仪器通过全站仪内置的程序解算出待测点的坐标信息。在距离偏心观测时，立尺点是至关重要的，在日常测量中立尺点A的位置和待测点B、测站C和定向点D有三种关系。垂距是立尺点到待测点间的距离AB，垂距可以通过钢卷尺实地量取，然后报给仪器操作员输入仪器内。表1是在本单位某管线探测项目中管线点偏心观测时所做的技术统计（视距150 m以内），所测管线点的精度完全可以满足CJJ 61—2017城市地下管线探测技术规程要求。

表1 管线点偏心观测技术统计

3 城市地下管线点探查与测量精度分析

3.1 隐蔽地下管线点探查精度分析

隐蔽地下管线点探查一般采用物探方法，在工作中管线埋设的地质环境一般比较复杂，如地表填埋材料不同导致的导电性不一致，相邻平行金属管线对电磁场感应产生互感及叠加信号异常、交叉管线的信号相互干扰，道路两旁的护栏、高压、通信线路等磁场干扰，致使探查的管线精度降低或异常。受地表环境及复杂管线的影响，很难用一种较好的方法来评定地下管线探查的误差大小，一般的做法是用误差限差来衡量探查精度。依照以往探查的地下管线点开挖验证的经验和数据说明，埋深最大误差一般在1/10 h上下。误差主要包括仪器误差、埋深及探测环境因素导致的误差等。

3.2 管线点测量精度分析

管线点测量使用的仪器可采用全站仪和GPS-RTK组合使用，在建筑物稠密且高楼林立，卫星信号受干扰严重的区域宜使用全站仪测量管线点外顶或内底高和平面位置，全站仪测量时测距应控制在150 m以内，管线点测量沿城市公路进行，坡度一般比较平缓，测线的天顶距一般不超过5°。仪器和测杆高量取误差控制在±2 mm之内，仪器对中和测杆对中误差也会对管线点测量精度导致误差超限。在空旷地区，建筑物不太稠密的住宅区和大马路上且卫星信号接收良好的区域，可采用 GPS-RTK 测量各管线点的三维坐标。

3.3 管线点探查与测量误差综合分析

地下管线点定位误差包括管线点探查和测量中误差。隐蔽管线点平面位置探查误差限差随管线埋深不同而不一致，以埋深2 m为例，平面位置定位允许误差±20 cm，则探查中误差±10 cm，所以地下管线点探测最终定位中误差M点为。

管线点探测的高程误差包括探查和测量高程中误差，探查埋深误差限差随埋深不同而不一致，以埋深等于2 m为例，允许误差=±30 cm，则M埋为±15 cm，Mh为±3 cm，地下管线点探查测量最终高程中误差为。

综上所述，管线点探查的误差是管线探测误差的主要原因，而测量误差是次要原因。要提高管线点探测精度最重要的是提高探查的精度。没有开挖验证的探查管线点，应注意到管线探查的精度只是一种统计检验精度。权属或施工单位利用管线点探查成果，在开挖施工过程中应特别注意，尽量在远离管线的位置施工开挖，同时还必须了解管线的种类、走向、管径、材质、埋设深度、权属单位等管线属性，确保施工安全。

4 城市地下管线测量工作的方法建议

城市地下管线是城市基础设施的重要设施之一，是城市规划建设，施工和管理的重要参考资料。尤其较大城市的地下管线特别的复杂和密集，所以对城市地下管线的精度要求就特别高，工作中严把质量关，提供高精度地下管线探测成果资料，为城市规划建设，施工和管理单位提供一个精确无误的参考资料。

4.1 管线点探查提高精度的方法建议

（1）由于地下管线探测仪自身存在的误差等因素，作业前须进行探测方法与一致性比对实验，以确定所采用的仪器和技术方法的有效性，确定仪器的改正数等。

（2）隐蔽地下管线点探查的精度受管道埋深、地理环境和地表材料情况不同影响很大，仪器探查埋深较大的管线能接收到的信号很弱，应及时改变或调整探查方式，如改变发射机的摆放姿势、位置等。还需要进行相对数量的管线点开挖验证，或在能确定管线埋深的位置进行探查验证，以确定埋深和平面位置的改正参数等提高探查精度。

（3）由于埋设管线的材料和导电性不同，会影响地下管线的探查精度，金属管道和电缆使用一般的管线探测仪即可。探查非金属地管线的位置和埋深是地下管线探测的难点，在探查复杂非金属管线时应多采用探地雷达等其他技术手段相互验证。

（4）并行或重叠地下管线的探查方法，埋设的地下管线因场地等原因导致错综复杂、排列密集、种类繁多的特征，探查此类管线的信号干扰因素主要是相邻管线的影响，在工作中只能简单判断出大致有几条管线，但不能确定其准确位置和埋深，采用不同的探查方法可以确定平行或重叠管线的位置和埋深。

4.2 管线点测量提高精度的方法建议

（1）对于被房角、树木或电线杆等障碍物遮挡的管线点位，应采取准确有效的测量方法来保证测量精度，如采用偏心测量等。偏心测量时偏心距应控制在0.5 m以内，最大不超过1 m，偏心观测的误差和观测距离没有直接关系。无论是角度偏心观测还是距离偏心观测，都要满足立尺点和待测点间的高差限值。

（2）尽量选择稳定且精度较高的测量仪器，测量前一定要对仪器进行检查和校验。

（3）加密布设控制点时最好能覆盖测区所有有管线的地方，管线点测量前对控制点进行必要的复核检查。

（4）用全站仪支导线法布设图根点时，尽量减少测站数和导线总长度。

（5）GPS加密控制点时，高程最好采用水准高程，如使用GPS拟合高程时，GPS接收机显示的高程中误差不超过3 cm。

5 结语

在地下管线探查测量过程中，管线点精度会受诸多因素的影响，管线探测最重要精度指标是定位准确性，避免诸多原因引起的粗差，采用适合当地环境的探测方法和仪器设备，参考以往经验与实际情况，结合多种方法准确定位地下管线才能取得较好的探测精度。