数字测图原理及方法 Principle and Methods of Digital Mapping 武汉大学测绘学院.

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1 数字测图原理及方法 Principle and Methods of Digital Mapping 武汉大学测绘学院

2 第十二章 地下管线测绘 12.1 概述 12.2 地下管网探测 12.3 地下管线信息系统

3 12.1 概述 它是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础。
任何城市的地下，都有一张纵横交错交错的网，它时刻都在为人们的生活提供保障，这张网就是由各种工业和民用管线组成的地下管线网。 它是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础。 1861年在上海埋下第一条煤气管道，首开我国的城市地下管线记载后，发展至今，尤其是改革开放以来地下管线种类越来越多，埋于地下的各种管线密如蛛网。

4 12.1 概述 长期以来城市建设管理重视地上，忽视地下，没有一套科学和严格的管理,同时，各类管线和管理权属于多个部门，各司其政，加上历史原因，以致档案资料格式不统一，内容残缺不全。 由于地下管线资料的缺漏和偏差，且有关资料精度不高或与现状不符，对地下管线的分布情况不清，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。 北京二环施工中出现因误挖天然气主管道，而紧急疏散十万人的事故。

5 12.1 概述 另一方面，我国现有的地下专业管线的资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理，效率低下。随着时代和科学技术的发展，城市的现代化步伐日趋加快，城市建设、管理、发展的矛盾日益突出。 因此，迅速探明地下管网的分布状况，测量其平面位置和高程，绘制地下管线图，为城市规划、设计、施工和管理提供必要依据，并采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。

6 12.1 概述 我国地下管线探测技术，在20世纪80年代后有了很大发展，先后引进了英国RADIO DETECTION公司的RD-400系列，美国METROTECH公司的810/850地下管线探测仪，美国CHARLES MACHINE公司的Subsite 70/65系列等。 与此同时，一些大专院校和科研单位也先后成功地研制了各种类型的管线仪。这些专用仪器的开发研制大大推动了我国地下管线探测技术的发展。 年，国家建设部正式颁布了《城市地下管线探测技术规范》，作为行业标准，用于指导和规范地下管线探测工作。

7 12.2 地下管网探测 对已埋设并尚未进行竣工测量及情况不明的各种地下管线的探测。其任务是：查明地下管线的平面位置、高程、埋深、走向、规格、性质、权属、缚设年代并绘制成各类管线平面图、断面图，编制成果表等。 1 探查和测绘 地下管网探测就是对城市地下各种管线进行探查和测绘。 探查是对已有地下管线进行现场调查和采用不同的探测方法探寻各种管线的埋设位置和深度。 测绘是对已查明的地下管线进行测量和编绘管线图，也包括对新建管线的施工测量和竣工测量。

8 12.2 地下管网探测 2 地下管线的种类 城市地下管线种类多、专业性强，而且分属各个不同的专业部门管理。
2 地下管线的种类 城市地下管线种类多、专业性强，而且分属各个不同的专业部门管理。 种类多:包括上水、下水、雨水、电力、电信、煤气、工业等多种管线类型 . 不同的专业部门管理:给水管——自来水公司 污水、雨水管——市政公司 电力管——电力公司 有线电视管——电视台 燃气管——燃气公司 隐蔽性强：埋设在地下,0.5m-10m,没有仪器无法知道位置和深度.

9 12.2 地下管网探测 地下管线的种类 更新快：新区,旧城区管网增加和改造 技术复杂：管材,施工工艺发生很大的变化,管线系统越来越复杂.
地下管线种类繁多、分布广、管线敷设时间跨度大，并且伴随着城市规划建设的发展而日益增多，同时还不断处于更新之中。 因此，要做好地下管线的探查工作，首先要弄清各种专业管线的种类、规格、材质及其设计施工要求等， 以便选择合适的探测仪器和方法，保证地下管线探查的质量和效率。

10 各种管线相关地面建(构)筑物及管线点项目)
12.2 地下管网探测 各种管线相关地面建(构)筑物及管线点项目) 管线种类 地面建(构)筑物 管线点 特征点 附属物点 给水 水源井、净化池、 泵站、水塔、水池 弯头、三通、四通、变径 阀门、放水口、消防栓、窨井 排水 净化池、泵站、暗沟地面出口、化粪池 起终点井、进出水口、 交叉口井、转折点井 窨井、污水 、 排污装置 燃气 汽化站、调压房、 储气站 弯头、三通、四通、补偿器 阀门、各种窨井、 疑水器 电力 变电站、配电室、 高压线杆、铁塔 入孔井、弯头、分支、出入口 变压器、窨井 通信 变换站、控制室、 差转台、发射塔、 检修井 入孔井、直埋弯头、分支、出入口 接线箱、窨井、变线箱、分线箱 热力 锅炉房、热交换站 弯头、三通、四通 排污、排气阀门、窨井、阀门 工业 动力站、加压站、冷却塔、支架、排污管 人防 出入口、竖井 转折点、变坡点 综合管线 根据实际确定

11 12.2 地下管网探测 3 地下管线的探测方法 先进的仪器是地下管网探测的重要条件。
物探技术主要应用于探测隐蔽地下管线，其原理是利用因管线的存在能引起物理异常的方法，通过测量各种物理场分布的特征来确定地下管线的存在和位置。利用物探仪器，对埋设于地下的管线进行搜索、追踪、定位和定深，将地下管线中心位置投影至地面，并设置管线点标志，以便于测量其平面位置和高程。 物探技术方法主要有：电磁法、电磁波法（或地质雷达法）、磁法及磁梯度法、地震波法、直流电法、红外辐射法等。探测时应根据探测对象、探测条件和探测目的，选择最佳的探测方法，目前在地下管线探测中应用最广泛的是电磁法及电磁波法。

12 12.2 地下管网探测 3 地下管线的探测方法 地下管线的探测理论问题不算复杂，更多的是实践方面的问题。
城市地下管线的探测“入门容易，深入较难”。需要从事该项工作的人能灵活运用多种专业的综合知识和丰富的实践经验，才能解决地下管线探测的核心问题： 定位和定深。

13 12.2 地下管网探测 探测地下管线的方法很多.有: 现有资料调绘 探地雷达 (GPR) 声学探测 红外线成像 钎探 电磁法

14 现有资料调绘 存在的问题 12.2 地下管网探测 权属单位的资料和图纸包含许多有关管线的信息。 在开始探测之前应该尽可能多地获得有关的资料。
资料可能不准确或不完整，需要进行现场的探测进行确认和补充。

15 12.2 地下管网探测 GPR（探地雷达） 地质雷达也称探地雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR），是利用超高频电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探仪器。它可以探测地下的金属和非金属管线，常用于探测电磁法类管线探测仪难以奏效的，口径较大，管道壁有钢筋网的非金属管线，如地下人防巷道、排水管道等。 目前实际应用的地质雷达大多使用脉冲调幅电磁波，发射、接收装置采用半波偶极天线。此类仪器比较昂贵，要求操作人员的素质较高，一般是专业探测队伍装备的设备。 探地雷达用于地下的结构和物体的探测。 探测地下管线，尤其是探测非金属管道，探地雷达是非常有效的方法。

16 12.2 地下管网探测 GPR（探地雷达）的问题 操作较复杂 需要专业的资料解释 对土壤条件要求高 设备庞大 费用高

17 12.2 地下管网探测 探地雷达探测的地下埋深为5M-40M的石灰岩起伏变化三维立体图和石灰岩起伏变化深度平面图(类似地形图)
探地雷达测量技术是通过一组天线向地下发射高频电磁脉冲，另一组天线接受来自地下的反射，并通过计算机实时观测，根据反射波的情况来推断地层的结构。这种技术采用高频脉冲、高采样率的工作方式，具有其他物理方法不可比拟的精度，也是对环境地质、考古、堤坝隐患进行精确探测的有效手段。

18 12.2 地下管网探测 声学探测 通常用于管道漏水探测 该方法可用于塑料自来水和煤气管道的追踪。 还可以用于电力电缆故障的定位。

19 红外线成像 12.2 地下管网探测 地下管线与周围土壤温度的不同。
该技术在排水管道漏点定位方面有一定的应用。也可以用于供热管道的漏点定位探测。

20 12.2 地下管网探测 钎探 最原始的探测方法，但很难称其为技术。 操作简单是其唯一的优点。 可能造成管线的损坏！

21 电磁法探测 12.2 地下管网探测 该方法已经成为目前定位和追踪地下管线的通用方法。
该方法的优点是能够提供有关地下管线的综合资料，这都是其它方法无法比拟的。

22 该方法的最大缺点就是不能直接探测非金属管线，如：塑料管和供水砼管。
12.2 地下管网探测 电磁法探测的缺点 该方法的最大缺点就是不能直接探测非金属管线，如：塑料管和供水砼管。 这个问题可以通过埋设示踪金属线（带）得以解决。

23 12.2 地下管网探测 电磁感应原理是电磁法探测地下管线的基础。
电磁探测法：是以地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础，根据电磁感应原理和研究电磁场空间与时间分布规律，从而达到寻找地下管线目的。这类探测仪器是由发射机和接收机两部分组成。 通过发射机在发射线圈中供谐变电流，称为一次电流，从而在地下建立谐变磁场，称为一次场，地下管线在谐变磁场的激励下形成了电流，称为二次电流，然后，在地面通过接收机的接收线圈测定二次电流所产生的谐变磁场，称为二次场，来推求地下管线的存在和具体位置。 这种探测方法的主要探测目标是金属管线和电缆，对有出入口的非金属管道（如排水管）配上可塞入管道内示踪器，也可以很好地进行探测。

24 12.2 地下管网探测 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪
应用电磁法探测地下管线的工作方式有：工频法、甚低频法、电偶极感应法、示综电磁法和夹钳法。 管线探测仪器在采购上应顾及仪器的适用性，即功能多、工作频率合适、平面定位和测深精度高、探测深度和探测距离大，能在恶劣的环境工作（－10℃――＋40℃气温条件和湿度大的环境工作），对于外界信号、磁场的抗干扰能力，还需要同时顾及仪器的轻便与耐用、性价比等因素。电磁法类管线探测仪器价格比较便宜，易于掌握，是城市管线探测较理想的设备。 RD4000地下管线探测仪采用了世界上最先进的技术和工艺，是目前探测煤气、电力、电信、自来水、排水和有线电视等各类地下管线的仪器。 RD4000具有互联网接入功能的地下管线探测仪。通过互联网可以实现在线注册、远程故障诊断、设备配置、频率下载、简单快速地实现性能升级。 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪

25 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 RD4000T10发射机 12.2 地下管网探测 多种可选频率  FFCD  CD
 LF（640Hz）  8KHz/33KHz/65KHz

26 RD4000Rx接收机 12.2 地下管网探测 Power等多种工作频率 无源、有源两种工作方式
LF、8K/33K/65K、Radio和 Power等多种工作频率 峰值、谷值两种定位 方法 直读法、70%法测深 电流测量和电流方向 电缆护层故障查找（连A字架）

27 12.2 地下管网探测 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 直连法
 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 直连法 首先，发射机在开机前先通过电缆与接地钎和待测管道连接，即电缆的两个鳄鱼夹的一个加连管道，另一个夹连接地钎，并保证接地钎与地充分接触（屏幕显示上超过30mA表示与地接触良好）。 其次，为了形成一个回路，接地钎应在与待测管线的方向垂直插入（不能平行于管线方向插入）。该方法可获得发射机加载信号的100%。 第三，发射机与接收机的频率要设置一致，水管探测频率一般设置32.8kHz，操作▲键增大发射机频率，操作▲键减小发射机频率。 第四，开测前要先选择power状态，目的是检查待测管线周围有没有其他电磁干扰，在待测管线周围沿一定半径进行探测检查。 第五、测量，某一方向当接收信号在波峰（信号最强时，或屏幕显示的频率值最大时、或条形图为最长时）左右变动时，接收机应缓慢移动，直至屏幕显示为波峰值时，固定接收机，按测量键测深。

28 12.2 地下管网探测 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 二、环钳法（偶合法）
 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 二、环钳法（偶合法） 首先，发射机在开机前先与带电缆线的夹钳和待测管道连接，这种方法不需与地接触。该方法可获得发射机加载信号的70%。 其次，发射机与接收机的频率要设置一致，水管（电信）探测频率一般均可设置32.8kHz，操作▲键增大发射机频率，操作▼键减小发射机频率。 第三，开测前要先选择power状态，目的是检查待测管线周围有没有其他电磁干扰，在待测管线周围沿一定半径进行探测检查。 第四，测量。某一方向当接收信号在波峰左右变动时，接收机应缓慢移动，直至屏幕显示为波峰值时，固定接收机，按测量键测深。 70%测深法：在管道方向的左右两边，分别标定出波形值为波峰值的70%时定位点，左右两点间的距离即为该管道垂直深度。

29 12.2 地下管网探测 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 注意事项：一定要在关机的状态下进行电缆线的连接，否则会造成短路，损坏仪器。
 RD4000PXL/PDL地下管线探测仪 注意事项：一定要在关机的状态下进行电缆线的连接，否则会造成短路，损坏仪器。 1、 接收机收到信号时，有较大的蜂鸣声，此时，注意观察波形 2、 合理使用接收机增益功能，当接收机收到信号较弱时，通过增益健增加信号显示的波形，反之信号较强时，则减小信号显示的波形，其目的使信号显示在50%以上，便于观察。 3、信号接收机正面应始终与待测管线方向一致（目的是探测管线的方向）。 4、当在接地钎附近找到信号时，应向其远离方向退几步，再对接地钎方向进行检查判断是否该信号方向是接地钎的干扰信号还是待测管道的信号。 5、 发射机通常选择2.5w、5w的发射功率。 6、传导性能好的管线用低频，传导性能差的管线用高频。 7、 深度测量时要选择频率最大时进行。若接收机未在接受信号频率最大时测深，当偏离待测管道垂线方向1cm时，可能会引起探测深度误差近1m。 8、开关机 键，开机时按一下即松开，关机是持续按3秒钟左右。

30 12.2 地下管网探测 基本探测技术 70%法深度测量 70%测深法：在管道方向的左右两边，分别标定出波形值为波峰值的70%时定位点，左右两点间的距离即为该管道垂直深度。

31 高级探测技术 探测干扰问题 地下管线仪探测的是管线产生的电磁场，而不是管线本身。
12.2 地下管网探测 高级探测技术 地下管线仪探测的是管线产生的电磁场，而不是管线本身。 所以任何能够影响管线产生的电磁场的干扰都可能会对探测造成误差。 探测干扰问题

32 12.2 地下管网探测 高级探测技术 探测干扰问题 可以通过对比峰值法和谷值法定位检查电磁场形态是否变形。

33 12.2 地下管网探测 高级探测技术 谷值法定位在管线密集的地方可能会完全失效。 在这种情况下峰值法定位更加可靠一些。 探测干扰问题

34 任何设备都有局限性，地下管线探测仪也不例外。地下管线探测仪不是魔杖。
12.2 地下管网探测 高级探测技术 复杂管线探测技术 * 避免使用感应法施加信号 * 从管线简单的地方开始探测 * 使用较低的频率减小平行管线的干扰 * 在远离其它管线的位置施加信号 * 使用单端连接法施加信号时接地棒位置尽量远离目标管线和其它管线 *可能的话，使用双端连接法可以得到非常好的探测效果 任何设备都有局限性，地下管线探测仪也不例外。地下管线探测仪不是魔杖。

35 12.2 地下管网探测 4 地下管线现况调绘 搜集地下管线资料，包括： (1)地下管线竣工图及技术说明(优先)。
(2)地下管线报批的方案图、施工图及技术说明。 对所搜集的资料进行整理，调绘l：2000地形图、填写地下管线现况调查表。 现况调绘图应标注管线位置、相关地面建(构)筑物及主要管线点位置、管径、标高等内容。 地下管线现况调绘图应根据管线竣工图所示尺寸及坐标数据转绘，如无竣工资料，可根据其设计图、施工图、管线与邻近的地物点的相互关系转绘。

36 12.2 地下管网探测 地下管线实地调查项目表 注：△为必填项目。 管线类型 埋深 断面尺寸 电缆孔数 材质 载体特征 附属设施 埋设年月
权属单位 内底 外顶 管径 高×宽 电压压力 流向 流体性质 给水 △ 排水 管道 方沟 燃气 电力 直埋 沟/块 通信 热力 工业 人防 综合 管线 注：△为必填项目。

37 12.2 地下管网探测 管线现况调查表 产权单位： 所在图幅号：
产权单位： 所在图幅号： 管线点编号 名称 类别 埋深(m) 埋设时间 管径或断面尺寸（mm） 材质或电缆型号 管块孔数 传输体 特征 管顶（底）高程（m） 偏距（m） 地面高程（m） 管线点坐标（m） 备注 外顶 内底 压力（v） 流向 X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 填写说明：1、按管线点连接顺序填写管线点，包括一段管线或分段管线的起点和终 点。无连接关系的管线点之间应留有空格。 2、地面高程填写管线点标志顶高程。 3、偏距填写管线点与管线中心的垂直水平距离。 4、其中必填项目按表二执行。 注：△为必填项目。

38 12.3 地下管线信息系统

39 12.3 地下管线信息系统 1 地下管线信息系统 管线是城市规划、建设和管理的重要基础资料。随着城市功能的调整和城市建设的迅速发展，城市地形地貌、用地、规划布局不断发生变化，新建、改建、扩建项目不断增加，如何对城市管线特别是地下管线进行精确、高效的管理将显得非常重要。尽快全面、系统地管理好管线信息，为合理地开发利用地下空间，如地下工程的规划、设计、施工及运行管理等提供坚实的信息基础。 要想建立完整、准确的城市地下基础设施信息库，为城市规划、建设和管理以及领导决策快速、有效的提供地下管网信息，必须建立全市性的城市地下管网信息系统。

40 12.3 地下管线信息系统 地下管线信息系统是一个为城市规划、建设、管理、决策服务的，以计算机网络为载体，GIS软件为平台的应用型技术系统。它以数字地图为基础空间数据、以空间信息数据和属性信息数据为资源，利用GIS的数据库管理、查询、统计和分析，从而为城市规划、管理提供技术决策支持。 地下信息采集的要求 探测、定位、管理、绘图一体化 地下管线信息系统建设，就是将城市的全部地下管线信息以数字的形式获取、存储、管理、分析、查询、输出、更新，通过建立综合地下管线信息系统、各专业管线管理信息系统，以及分级、分布式的地下管线数据库和公共数据交换服务平台，建立一个切实可行的信息更新机制，实现地下管线信息的动态管理和数据共享，为社会提供多元化的服务。

41 12.3 地下管线信息系统 城市地下管网种类繁多，分属各行各业，系统建立工作量大。要顺利地完成城市地下管网信息系统的建立工作，必须采取强有力的管理措施和技术、经济保障。 1).管理上的保障       管理上的保障主要有四个方面，一是建立一个强有力的协调班子；二是落实一个城市管网信息系统的中心站；三是建立一套数据更新办法；四是建立一套数据共享策略。

42 12.3 地下管线信息系统 2)、技术上的保障 技术上的保障主要有两个方面： 一是必要的硬、软件条件和人才优势；
2)、技术上的保障       技术上的保障主要有两个方面： 一是必要的硬、软件条件和人才优势； 二是统一的测绘和信息整理技术规范。 3)、经费上的保障       地下管网的整理测量，以及建立城市地下管网信息系统需要大量的经费支持。经费的投入直接影响到该项工作的深度、进度和广度。没有足够的经费支持，该项工作将难以开展。

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44 12.3 地下管线信息系统

45 12.3 地下管线信息系统

46 12.3 地下管线信息系统 地下管线探测一体化

47 实时监控系统 JT-2000型漏水检测仪 JTD-400型管线探测仪

48 12.3 地下管线信息系统

49 12.3 地下管线信息系统 地下管线的连接

50 12.3 地下管线信息系统 地下管线的虚拟显示 三维管线显示界面

51 12.3 地下管线信息系统 2 地下管线信息系统-功能 1)管线设施管理    管线设施的图形及其属性（如：设施名称、编号、型号、规格、数量、用途、管理单位、使用单位、维修记录等）的编辑修改。 2)查询功能   燃气管道资料查询：可按口径、压力级别、影响范围、故障类别、维修日期、管龄和材质等进行查询，方便维修和维护；   阀门资料查询：可按阀门编号、维修日期等进行查询；   调压器资料查询：可按调压器编号、类型、维修日期等进行查询；   历史资料查询：可查询以前的燃气管道、阀门、调压器资料；   燃气输配站资料查询：与公司调度等其它系统相联接，还可查询燃气生产、输配等方面的实时信息； 规划资料信息查询：如规划燃气管道等；

52 12.3 地下管线信息系统 2 地下管线信息系统-功能 3)统计功能    基于地图数据的统计。提供用户日常工作中常用的统计功能。如统计各种管径长度、管段长度、阀门总数等汇总功能。随机统计感兴趣的数字字段，比如长度、个数等等。 4)管网分析    爆管分析： 当某一管段泄露时它能快速地找到应该关闭的上游阀门，能为管网上特定的两点找出一条通路。一旦紧急情况发生，就能准确地找到应该隔离的用户，有助于隔离决策。用户只需指定事故发生处，系统将能够自动搜索出需关阀门与停气用户等。   纵剖面分析： 了解地下管网的埋深及相对位置。   关阀开关： 分析阀门的开启状态、并且通过关阀分析，分析指定位置处的管线连通性。

53 可以输出满足国家标准的1:500或1:1000图纸 报表输出： 图库中的各种属性信息的报表输出 剖面图输出：
12.3 地下管线信息系统 5)地图与表格输出  标准图幅输出： 可以输出满足国家标准的1:500或1:1000图纸 报表输出： 图库中的各种属性信息的报表输出 剖面图输出： 可以绘图输出纵剖面图、横剖面图、投影图

54 谢 谢!