李學(xué)軍,洪立波

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院,北京 100083; 2.山東正元地理信息工程有限責(zé)任公司,山東濟(jì)南 250101; 3.中國(guó)城市規(guī)劃協(xié)會(huì)地下管線專業(yè)委員會(huì),北京 100038)

城市地下管線信息是城市空間基礎(chǔ)地理信息的重要組成部分。面對(duì)城市建設(shè)的飛速發(fā)展,地下管線保障城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和整體運(yùn)行、維系城市地上地下空間有效利用的重要性日益凸顯,規(guī)劃、建設(shè)和管理好地下管線是未來(lái)充分利用地下空間的重要的基礎(chǔ)工作,是維系社會(huì)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化城市健康、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展,有效應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害的保障。隨著對(duì)地下管線重要作用與地位認(rèn)識(shí)的不斷提高,全國(guó)各地紛紛組織開(kāi)展城市地下管線普查,積極推進(jìn)城市地下管線信息化建設(shè)。地下管線的傳統(tǒng)管理模式開(kāi)始改變,地下管線信息獲取方式不斷完善,探測(cè)與管理技術(shù)得到較快發(fā)展。但是,健全完善相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和管理機(jī)制,保證地下管線信息數(shù)據(jù)質(zhì)量,加強(qiáng)地下管線信息動(dòng)態(tài)更新,推進(jìn)地下管線信息利用和資源共享,是仍然面臨的突出問(wèn)題。我國(guó)城市地下管線管理滯后于城市建設(shè)的發(fā)展和國(guó)際同行業(yè)水平,地下管線被動(dòng)管理局面尚未得到根本改變,實(shí)現(xiàn)城市地下管線科學(xué)化管理的任務(wù)依然艱巨。

1 地下管線探測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

地下管線探測(cè)是地下管線信息獲取的重要基礎(chǔ)工作。到目前,隨著我國(guó)城市地下管線管理事業(yè)的不斷發(fā)展,地下管線探測(cè)技術(shù)已由早期的開(kāi)井調(diào)查發(fā)展到以物探技術(shù)為基礎(chǔ)的“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù),并且地下管線檢測(cè)技術(shù)已開(kāi)始推廣,為地下管線管理與運(yùn)行維護(hù)提供了豐富的信息依據(jù),取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1.1 早期的開(kāi)井調(diào)查方式應(yīng)用

上世紀(jì) 90年代以前,由于行業(yè)管理手段落后,需求不強(qiáng),專業(yè)探測(cè)隊(duì)伍關(guān)注不多,工程物探仍處起步階段,針對(duì)性技術(shù)研究與應(yīng)用基本沒(méi)有,加上探測(cè)儀器發(fā)展水平的限制,為了獲取地下管線資料,掌握地下管線現(xiàn)狀,一般采用對(duì)已有管線的整測(cè)和新建管線的竣工測(cè)量等手段。已有地下管線整測(cè)時(shí)先向地下管線權(quán)屬單位收集整理已有管線資料,而后采用開(kāi)井或開(kāi)挖少量樣洞的方法,到實(shí)地對(duì)照核實(shí)調(diào)查,采用傳統(tǒng)測(cè)繪方法測(cè)定管線點(diǎn)三維坐標(biāo),室內(nèi)人工編制管線圖。對(duì)于新建地下管線,實(shí)際采用竣工測(cè)量的較少,主要以設(shè)計(jì)資料為主反映地下管線。

開(kāi)井調(diào)查階段的地下管線整測(cè)主要由城市勘測(cè)單位實(shí)施。北京、上海、天津、濟(jì)南、沈陽(yáng)、南京等城市曾通過(guò)整測(cè)的方式進(jìn)行過(guò)城市地下管線普查,其中北京市在市政府領(lǐng)導(dǎo)下,由北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院牽頭,在各權(quán)屬單位共同配合下,分別于 1964年、1976年和1986年進(jìn)行過(guò) 3次集中性普查會(huì)戰(zhàn),完成了不同階段的地下管線整測(cè)工作。但是由于地下管線具有隱蔽性和敷設(shè)條件復(fù)雜等特點(diǎn),這時(shí)期獲取的地下管線資料準(zhǔn)確性較差,城建檔案管理部門掌握的資料也不全。

1.2 物探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

上世紀(jì) 80年代末,隨著我國(guó)工程物探的發(fā)展和城市地下管線管理需求的提高,物探技術(shù)逐漸引入到地下管線探測(cè)中,成為已有地下管線資料獲取的重要技術(shù)手段之一。之后電磁感應(yīng)法、探地雷達(dá)法、淺層地震法、高密度電阻率法、高精度磁法、地面測(cè)溫法相繼取得地下管線探測(cè)應(yīng)用成果。由于我國(guó)幅員遼闊,地質(zhì)條件復(fù)雜且差異較大,以及地下管線敷設(shè)方式不同、埋深不一、材質(zhì)種類多樣,廣大探測(cè)技術(shù)人員進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究,提出了各種針對(duì)性探測(cè)解決方案。隨著探測(cè)技術(shù)的不斷完善和儀器設(shè)備水平的提高,以利用地下管線定位儀為代表的電磁感應(yīng)法成為地下金屬管線探測(cè)最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)便而且探測(cè)精度較高的物探方法。實(shí)現(xiàn)了從應(yīng)用初期的只定位到既定位又測(cè)深的突破。地下管線定位儀也由初期的單水平線圈結(jié)果,經(jīng)過(guò)雙水平線圈結(jié)構(gòu)已發(fā)展成差動(dòng)水平線圈、多水平線圈結(jié)構(gòu)。發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)了可調(diào),智能化程度、抗干擾能力和探測(cè)精度顯著改善。探地雷達(dá)法因作業(yè)施工簡(jiǎn)便、探測(cè)精度較高,不僅成為地下金屬管線探測(cè)的輔助手段,而且在解決地下非金屬管線探測(cè)中具有顯著優(yōu)勢(shì),并取得較好應(yīng)用效果。物探技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)于提高地下管線資料獲取速度和精度發(fā)揮了重要作用,特別是對(duì)于復(fù)雜條件下的地下管線探測(cè),物探技術(shù)彌補(bǔ)了僅靠開(kāi)井調(diào)查而導(dǎo)致資料不準(zhǔn)的不足。在此期間,隨著儀器技術(shù)水平的不斷提高,為多種物探方法用于不同條件下的地下管線探測(cè)提供了選擇空間,在實(shí)際工作中,利用高精度磁梯度法、紅外測(cè)溫法、高密度電阻率法以及面波法在一定條件下取得了大量地下管線探測(cè)的成功案例,為利用綜合物探方法探測(cè)地下管線積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。這時(shí),以國(guó)家冶金系統(tǒng)的探測(cè)隊(duì)伍為主成為推廣應(yīng)用物探技術(shù)方法應(yīng)用的主要力量。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用,探查地下管線的物探方法可按表1選擇。

利用物探技術(shù)探測(cè)地下管線,在獲取已有地下管線相對(duì)位置和埋藏深度后,配合以實(shí)地調(diào)查獲取地下管線的相關(guān)屬性信息,同時(shí)采用解析法測(cè)繪地下管線點(diǎn)的空間位置,獲得完整的地下管線信息資料,室內(nèi)采用機(jī)助制圖方式編繪地下管線圖,編制地下管線成果表,為城市地下管線管理提供翔實(shí)的現(xiàn)狀資料。1994年原冶金部組織制訂的《地下管線電磁法探測(cè)規(guī)程》YB/T9027-94和1995年頒布實(shí)施的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》CJJ61-94,推動(dòng)了城市地下管線探測(cè)技術(shù)開(kāi)始走向規(guī)范化,標(biāo)志著以物探技術(shù)為基礎(chǔ)的城市地下管線探測(cè)技術(shù)開(kāi)始走向標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用推廣階段。1996年成立的原建設(shè)部科技委地下管線管理技術(shù)專業(yè)委員會(huì),為地下管線探測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用做了大量工作。廈門、溫州、無(wú)錫、克拉瑪依、福州、廣州、萊蕪、南京、蕪湖、滁州、威海、中山、湛江等,成為推廣應(yīng)用物探技術(shù)進(jìn)行城市地下管線普查應(yīng)用的代表城市。

探查地下管線的物探方法 表 1

圍繞降低城市供水漏損和城市地下管線運(yùn)行維護(hù)工作的需要,物探技術(shù)在地下管線檢測(cè)評(píng)估方面發(fā)揮了積極作用。以聲波特性為探測(cè)基礎(chǔ)的聽(tīng)音法、相關(guān)法成為各地水司在地下供水管道漏水檢測(cè)中應(yīng)用最多、最普遍的方法,并且可以在已有管道資料的前提下,較為準(zhǔn)確地確定地下供水管道泄漏點(diǎn)的位置,探地雷達(dá)法也有探測(cè)地下供水管道漏水點(diǎn)的成功案例,為有效減少漏損提供了大量依據(jù)資料。利用管道閉路電視(CCTV)內(nèi)窺法和聲吶法,已在上海、廣州、濟(jì)南以及西安等地進(jìn)行地下排水管道健康狀況評(píng)估,使得管道維護(hù)有的放矢,為保護(hù)城市環(huán)境和減少因地下排水管道泄露導(dǎo)致的地面塌陷事故提供有益資料。此外,多頻管中電流法(PCM)、C掃描法(C-Scan)以及瞬變電磁法在檢測(cè)地下鋼質(zhì)金屬管道腐蝕狀況方面效果較為明顯,已先后在各地的燃?xì)庑袠I(yè)應(yīng)用推廣,如天津燃?xì)?、重慶燃?xì)?、太原燃?xì)狻⑽靼踩細(xì)?、大連燃?xì)獾?。目?行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供水管道漏水探測(cè)技術(shù)規(guī)程》正在制定中。

1.3 “內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

上世紀(jì) 90年代后期,隨著城市信息化建設(shè)要求的提出和城市地下管線管理的發(fā)展,特別是“數(shù)字地球”概念提出以后,數(shù)字城市建設(shè)加快,城市規(guī)劃提出建立信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地下管線信息化管理的需求。1996年開(kāi)始的廣州市地下管線普查,率先提出了提高作業(yè)效率和地下管線探測(cè)、數(shù)據(jù)處理和建庫(kù)、地下管線自動(dòng)成圖一體化的工作思路和要求,并在該工程中首先推行采用“內(nèi)外業(yè)一體化”作業(yè)模式和探測(cè)技術(shù)?！皟?nèi)外業(yè)一體化”中,物探技術(shù)是地下管線探測(cè)的基礎(chǔ)手段,數(shù)字測(cè)繪技術(shù)是地下管線空間信息獲取的重要方法,核心是借助“地下管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)外業(yè)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)入該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編輯、處理與建庫(kù),之后根據(jù)需要可以靈活實(shí)現(xiàn)地下管線圖編繪自動(dòng)化和成果表輸出。進(jìn)入 21世紀(jì)以來(lái),隨著探查技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)以及3S技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)得到了較快發(fā)展和應(yīng)用推廣。一是地下管線探查的物探方法和儀器日臻完善,技術(shù)水平也不斷提高。二是數(shù)字化測(cè)繪程度越來(lái)越高,作業(yè)效率以及自動(dòng)化和智能化水平明顯提高。三是GPS(RTK)、GIS應(yīng)用越來(lái)越普遍,地理空間信息獲取速度和表現(xiàn)能力越來(lái)越強(qiáng)。四是修訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003,系統(tǒng)總結(jié)了“內(nèi)外業(yè)一體化”技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和成果,為規(guī)范和統(tǒng)一技術(shù)的應(yīng)用推廣起到重要作用。全國(guó)各地針對(duì)本地實(shí)際制定地方標(biāo)準(zhǔn),使“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)得以扎實(shí)推廣。地下管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上不斷擴(kuò)充功能,不僅推進(jìn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、建庫(kù)與智能成圖一體化,而且在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸方面取得了較好的應(yīng)用成效。這期間,國(guó)家的地質(zhì)、測(cè)繪等行業(yè)的探測(cè)單位已開(kāi)始加入到地下管線探測(cè)隊(duì)伍中。

圖1 內(nèi)外一體化地下管線數(shù)據(jù)處理工作流程

隨著“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)的發(fā)展,地下管線探測(cè)已由原來(lái)的內(nèi)外業(yè)分離脫節(jié)、人工操作繁多、基本過(guò)渡到實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理的數(shù)字化和自動(dòng)化,獲取的管線數(shù)據(jù)日趨標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理的信息化和可視化,初步形成了地下管線數(shù)據(jù)采集、處理與數(shù)據(jù)建庫(kù)到建立信息系統(tǒng)的“一條龍”作業(yè)流程,成為地下管線信息化建設(shè)的主要技術(shù)手段和工作模式,也為后期信息系統(tǒng)運(yùn)行中的信息更新提供了有力技術(shù)支撐。為保證地下管線數(shù)據(jù)成果質(zhì)量,從廣州市地下管線普查開(kāi)始,探索在地下管線普查中引入并實(shí)行監(jiān)理制取得較好效果,廣大地下管線探測(cè)、檔案管理科技人員,結(jié)合工程實(shí)踐不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和成果,在中國(guó)城市規(guī)劃協(xié)會(huì)地下管線專業(yè)委員會(huì)的組織下,起草提出《城市地下管線普查工程監(jiān)理導(dǎo)則》并在實(shí)際中試用,為規(guī)范地下管線普查監(jiān)理工作,保證普查成果質(zhì)量起到積極作用并取得普遍認(rèn)可。廣州、深圳、武漢、烏魯木齊、沈陽(yáng)、石家莊、杭州、萊蕪、威海、菏澤、成都、寧波、廈門、臨汾、蘇州、泉州、常州、齊齊哈爾、昆明、鄂爾多斯、松原、日照、周口、蕪湖等城市均采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)組織進(jìn)行了地下管線普查。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2000年 ～2008年間,我國(guó)采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)開(kāi)展地下管線普查的城市190多個(gè),占已開(kāi)展普查城市總數(shù)量的 85%以上。到目前,采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)完成普查和正在普查的城市約占城市總數(shù)量的近 30%,采用“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)完成地下管線普查的直轄市和省會(huì)城市已接近 2/3,并且采用該技術(shù)的城市數(shù)量呈逐年遞增態(tài)勢(shì)。實(shí)踐證明,“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)已成為城市地下管線普查探測(cè)的有效解決方案,并成為地下管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的主要技術(shù)手段?！皟?nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)的作業(yè)技術(shù)流程可用圖 1表示,可以看出其中原始記錄、探(測(cè))草圖以及屬性錄入等工作需要大量的人工干預(yù),不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,由此還增加了過(guò)程數(shù)據(jù)出錯(cuò)的幾率。目前,“基于PDA的地下管線采集處理與更新系統(tǒng)”已開(kāi)始投入應(yīng)用,主要實(shí)現(xiàn)地下管線屬性信息現(xiàn)場(chǎng)記錄、草圖繪制的自動(dòng)化,然后通過(guò)通訊軟件導(dǎo)入“地下管線數(shù)據(jù)處理與智能成圖系統(tǒng)”完成數(shù)據(jù)處理、編輯、建庫(kù)和成果圖編繪。應(yīng)用PDA后的“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)的作業(yè)技術(shù)流程可用圖 2表示,它不僅因?yàn)楦淖冊(cè)械牡叵鹿芫€探測(cè)作業(yè)模式,進(jìn)一步促進(jìn)了前端數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化,使得“內(nèi)外業(yè)一體化”水平進(jìn)一步提高,而且由于減少人工干預(yù)可大大提高地下管線普查探測(cè)作業(yè)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)保證探測(cè)成果質(zhì)量具有重要現(xiàn)實(shí)意義,并且還將為有效推進(jìn)地下管線信息動(dòng)態(tài)更新產(chǎn)生重要的積極影響。

圖2 基于PDA的地下管線數(shù)據(jù)處理工作流程示意圖

2 地下管線管理技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

改革開(kāi)放以來(lái),隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,和對(duì)地下管線重要地位和作用認(rèn)識(shí)程度日益提高,各地紛紛組織開(kāi)展城市地下管線普查,推進(jìn)地下管線信息化建設(shè),在較長(zhǎng)時(shí)期的原始階段后,經(jīng)歷了上世紀(jì) 90年代的起步階段,現(xiàn)已進(jìn)入良性發(fā)展的快車道,地下管線信息化建設(shè)取得積極進(jìn)展。地下管線信息化建設(shè)的推進(jìn),為改變地下管線的傳統(tǒng)管理方式發(fā)揮了重要作用,我國(guó)地下管線管理已由最初的編繪綜合地下管線圖,逐步過(guò)渡到建立城市綜合地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)和信息管理系統(tǒng)。2005年原建設(shè)部科技委地下管線管理技術(shù)專業(yè)委員會(huì)轉(zhuǎn)為中國(guó)城市規(guī)劃協(xié)會(huì)地下管線專業(yè)委員會(huì),發(fā)揮職能和橋梁紐帶作用,促進(jìn)行業(yè)信息溝通和技術(shù)交流,積極推進(jìn)地下管線管理技術(shù)進(jìn)步取得顯著效果。目前,我國(guó)城市地下管線管理已開(kāi)始步入數(shù)字化、信息化時(shí)代。

2.1 原始階段的地下管線管理

上世紀(jì) 90年代以前,我國(guó)城市地下管線類別相對(duì)較少,主要由給水、排水、電力、通訊等幾種,規(guī)模也不大。地下管線資料主要包括管線設(shè)計(jì)資料、竣工資料和開(kāi)井調(diào)查、整測(cè)資料,全國(guó)各地基本是以紙質(zhì)的圖、表和卡片的形式保存,采用人工方式管理地下管線檔案資料,其中相當(dāng)一部分資料仍然保留在各權(quán)屬單位,不能集中保存。這種傳統(tǒng)管理方式的特點(diǎn)是:資料不全、不準(zhǔn)、分散,也不完整,而且隨著時(shí)間推移極易造成丟缺。到 1990年代初,部分城市開(kāi)始嘗試采用計(jì)算機(jī)機(jī)助成圖方法編繪地下管線圖,被動(dòng)地利用計(jì)算機(jī)管理已有地下管線資料,但是仍未擺脫傳統(tǒng)檔案資料的被動(dòng)管理模式,行業(yè)內(nèi)稱之為的地下管線信息化建設(shè)的“原始階段”。

2.2 地下管線自動(dòng)化管理的起步

到上世紀(jì) 90年代中期,我國(guó)城市建設(shè)和社會(huì)發(fā)展迅速,城市地下管線種類快速增加,規(guī)模擴(kuò)大較快,地下管線承擔(dān)的功能也越來(lái)越大,地下管線在城市規(guī)劃、城市建設(shè)和城市管理中的重要地位和作用日益明顯,傳統(tǒng)的地下管線檔案資料管理方法已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)時(shí)城市發(fā)展的需要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多城市的規(guī)劃、測(cè)繪、城建檔案以及管線權(quán)屬單位開(kāi)始嘗試運(yùn)用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)、計(jì)算機(jī)機(jī)助制圖技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和GIS技術(shù),實(shí)現(xiàn)地下管線資料的計(jì)算機(jī)管理,改變傳統(tǒng)的管理模式,即將已有地下管線圖、表、文字及相關(guān)資料進(jìn)行數(shù)字化,并建立地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),地下管線管理的自動(dòng)化程度有所提高。北京、上海、天津、濟(jì)南、南京等城市都曾采用這種方式管理城市地下管線資料,對(duì)當(dāng)時(shí)的城市建設(shè)與發(fā)展起到了一定的指導(dǎo)作用。但是,這些數(shù)字化成果和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本是單機(jī)獨(dú)立操作,作用也僅僅局限于地下管線檔案資料的管理,資料的自動(dòng)分析等功能基本屬于空白,共享與更新還基本未提到議事日程。限于技術(shù)發(fā)展水平和對(duì)地下管線重要地位作用的認(rèn)識(shí)程度,這一階段的地下管線信息化建設(shè)水平和自動(dòng)化程度相對(duì)較低,行業(yè)內(nèi)稱之為地下管線信息化建設(shè)的“起步階段”。

2.3 地下管線管理進(jìn)入數(shù)字化和信息化時(shí)代

原建設(shè)部于 1998年發(fā)布“關(guān)于加強(qiáng)城市的下管線規(guī)劃管理的通知”(建規(guī)[1998]69號(hào)文),要求“未開(kāi)展城市地下管線普查的城市應(yīng)盡快對(duì)城市地下管線進(jìn)行一次全面普查,弄清地下管線現(xiàn)狀。有條件的城市應(yīng)采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立城市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù),以便更好地對(duì)地下管線實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理?！睂?duì)推動(dòng)我國(guó)地下管線信息化建設(shè)起到了政策引導(dǎo)和支持保障作用,同時(shí) GIS技術(shù)日臻完善,一些探測(cè)單位和軟件企業(yè)以流行的MapInfo、ArcGIS、MapGIS等為平臺(tái),使用C++、VB、VC和.NET等開(kāi)發(fā)工具,采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù),開(kāi)發(fā)出了功能實(shí)用、操作簡(jiǎn)便的多種地下管線信息管理系統(tǒng),并在實(shí)際中應(yīng)用推廣。不僅為改變傳統(tǒng)管理方式提供了先進(jìn)、有力工具,而且促進(jìn)了地下管線信息化建設(shè)的快速發(fā)展,并可將管線管理的職能與OA、MIS有效融合,已成為多個(gè)城市的規(guī)劃、建設(shè)與管理的有力工具。為實(shí)現(xiàn)管線信息的規(guī)范化、科學(xué)化管理和資源共享奠定了基礎(chǔ)。之后又在信息資源共享交換功能上取得了突破,利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立一個(gè)能夠支持分布式地下管線信息集成應(yīng)用和共享的框架。不僅可以使得處于異構(gòu)環(huán)境、分布存放的各種專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)同工作,滿足及時(shí)了解地下管線信息不斷增加信息的需求;而且因信息共享可以減少不同部門對(duì)同一種目標(biāo)管線重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和建庫(kù),可以大大降低數(shù)據(jù)更新成本。部分城市已經(jīng)利用基于Web Service技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)與互操作,較好地解決了地下管線信息共享的平臺(tái)搭建問(wèn)題。繼上世紀(jì) 90年代末廣州市通過(guò)地下管線普查,同時(shí)開(kāi)發(fā)建立地下管線信息系統(tǒng)獲得成功之后,國(guó)內(nèi)先后有北京、上海、萊蕪、威海、廈門、沈陽(yáng)、寧波、齊齊哈爾、蘇州、常州、成都、昆明、太原、淄博等城市相繼開(kāi)發(fā)建立地下管線信息管理系統(tǒng)。修訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003,總結(jié)了地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)建立、信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)成果,明確了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),為實(shí)施地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)提供了技術(shù)依據(jù)。2005年 5月 1日原建設(shè)部第 136號(hào)令發(fā)布實(shí)施的《城市地下管線工程檔案管理辦法》和 2007年 3月 8日原建設(shè)部發(fā)布的“關(guān)于加強(qiáng)中小城市城鄉(xiāng)建設(shè)檔案工作的意見(jiàn)”(建辦[2007]68號(hào)),以及一些地方法相關(guān)法規(guī)政策的先后出臺(tái),對(duì)加速城市地下管線信息化進(jìn)程起到促進(jìn)作用。到目前,全國(guó)大約有近 1/3的城市建立了地下管線信息管理系統(tǒng),其中多數(shù)城市逐步建立完善地下管線檔案信息的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制,探索信息資源共享,發(fā)揮地下管線信息的社會(huì)效益。其他城市正在積極組織和準(zhǔn)備開(kāi)展地下管線普查,建立地下管線信息管理系統(tǒng)。城市地下管線由最初的圖、表、卡片管理方式,經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助編繪地下管線圖、初步實(shí)現(xiàn)微機(jī)化管理,逐步過(guò)渡到建立城市綜合地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)和信息管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信息資源共享初見(jiàn)成效,已開(kāi)始進(jìn)入數(shù)字化、信息化的穩(wěn)步快速發(fā)展階段。

目前,一些城市所開(kāi)發(fā)的基于GIS的管線信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各種管線信息數(shù)據(jù)和地形信息的綜合管理,同時(shí)兼顧不同用戶開(kāi)發(fā)相應(yīng)的管理功能并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,充分發(fā)揮現(xiàn)實(shí)管線數(shù)據(jù)信息資源的效益,實(shí)現(xiàn)城市地下管線的數(shù)據(jù)處理、信息檢索、查詢統(tǒng)計(jì)、空間分析與輔助設(shè)計(jì)、信息輸出等綜合應(yīng)用,達(dá)到規(guī)范化、科學(xué)化管理的目的;同時(shí)奠定了地下管線信息資源共享的基礎(chǔ),也可為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和實(shí)施突發(fā)事故的應(yīng)急反應(yīng)和救援預(yù)案提供可靠的決策依據(jù)。利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立一個(gè)能夠支持分布式地下管線集成應(yīng)用和共享的框架,不僅可以使得處于異構(gòu)環(huán)境、分布存放的各種專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)同工作,滿足及時(shí)了解地下管線信息不斷增加信息的需求;而且因信息共享減少不同部門對(duì)同一目標(biāo)重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和建庫(kù),可以大大降低數(shù)據(jù)更新成本。利用基于 Web Service技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)與互操作,較好地解決了地下管線信息共享的平臺(tái)搭建問(wèn)題,并在廣州、廈門、寧波等一些城市取得較好應(yīng)用效果。

3 實(shí)踐中的若干問(wèn)題

面對(duì)城市建設(shè)的飛速發(fā)展,地下管線的重要性日益呈現(xiàn),地下管線是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障;是維系城市地上地下空間、保證城市整體運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。因此,規(guī)劃、建設(shè)和管理好地下管線是未來(lái)充分利用地下空間的重要的基礎(chǔ)工作,是現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展和有效應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害的保證。掌握和摸清城市地下管線的現(xiàn)狀,科學(xué)地管好地下管線各種信息資料,不僅是城市自身經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要,同時(shí)也是城市規(guī)劃建設(shè)的需要,而且是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)保障。經(jīng)過(guò)近 30年的實(shí)踐,我國(guó)城市地下管線探測(cè)與管理技術(shù)取得快速發(fā)展,在推進(jìn)城市地下管線信息化建設(shè)中發(fā)揮了顯著作用。但是,由于我國(guó)幅員遼闊,各地基礎(chǔ)條件不一致,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不平衡,地下管線信息化建設(shè)仍任重道遠(yuǎn),暴露和存在的一些突出問(wèn)題應(yīng)加快研究解決。

(1)地下管線信息成果質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制需要進(jìn)一步健全

由于地下管線檔案資料不準(zhǔn)、不全、不完整,離散、格式多樣,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,導(dǎo)致信息利用困難、共享程度低,甚至導(dǎo)致工程事故現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,如何完善地下管線信息成果質(zhì)量監(jiān)控保障機(jī)制是需要盡快加以解決的突出問(wèn)題之一。新建地下管線的竣工測(cè)量機(jī)制尚不完善;已有地下管線普查探測(cè)中,由于地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境差異較大、非金屬管材的大量使用和非開(kāi)挖大埋深管線逐漸增多等因素,對(duì)現(xiàn)有探測(cè)技術(shù)提出更高要求。多年來(lái),廣大城市地下管線應(yīng)用與服務(wù)單位,積極探索和實(shí)踐,總結(jié)了城市地下管線信息質(zhì)量保證的經(jīng)驗(yàn),不斷健全質(zhì)量保證體系。但是受技術(shù)裝備和人員技術(shù)水平以及企業(yè)管理能力等影響,地下管線信息成果質(zhì)量差異較大。由于管線探測(cè)工程的特殊性,目前尚未建立相應(yīng)的監(jiān)理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資質(zhì)認(rèn)定制度,缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),監(jiān)理機(jī)構(gòu)還不完善,監(jiān)理隊(duì)伍素質(zhì)參差不齊,加上監(jiān)理資格管理機(jī)制尚未健全,導(dǎo)致即便實(shí)施監(jiān)理有時(shí)也難以起到應(yīng)有的作用。

(2)地下管線需要科學(xué)規(guī)劃和加強(qiáng)有效監(jiān)管

在我國(guó)城市建設(shè)中,長(zhǎng)期以來(lái)的“重地上、輕地下、重審批、輕監(jiān)管、重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)”傾向一直未得到徹底扭轉(zhuǎn),對(duì)于隱蔽工程的地下管線更加突出,地下管線規(guī)劃、建設(shè)、管理的相關(guān)法規(guī)欠缺。第一,科學(xué)規(guī)劃意識(shí)淡薄。在地下管線規(guī)劃建設(shè)實(shí)施過(guò)程中,仍然有管線“打架”、臨時(shí)變更設(shè)計(jì)、新老管線疊加,造成諸多潛在事故隱患。第二,缺乏統(tǒng)一管理。管線種類繁多,產(chǎn)權(quán)投資分屬管理,規(guī)劃建設(shè)與資金投入不同步,各部門缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào),造成重復(fù)開(kāi)挖,“馬路拉鏈”不斷出現(xiàn),影響道路使用壽命,同時(shí)嚴(yán)重影響城市交通和廣大市民的日常生活,也損害了城市形象。第三,有效監(jiān)管力度不夠。地下管線施工建設(shè)不按規(guī)定進(jìn)行竣工測(cè)量,或竣工測(cè)量的圖紙資料不按規(guī)定報(bào)交檔案管理部門;主管部門又缺乏有效手段要求各施工單位按規(guī)定移交相關(guān)資料,形成不了統(tǒng)一的城市地下管線信息的檔案。各管線專業(yè)部門為方便工作,各自建立獨(dú)立的信息系統(tǒng),各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、信息平臺(tái)等各行其是,信息共享困難,加上地下管線信息的動(dòng)態(tài)更新程度低,缺乏長(zhǎng)效機(jī)制保障,難以保證地下管線信息檔案的現(xiàn)勢(shì)性,無(wú)法通過(guò)城市綜合地下管線信息系統(tǒng),為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理提供有效的地下空間信息保障。

(3)專業(yè)地下管線信息化管理需要進(jìn)一步加強(qiáng)

專業(yè)地下管線信息是在地下管線基礎(chǔ)信息的基礎(chǔ)上增加了針對(duì)性的內(nèi)容,特別是地下管線運(yùn)行狀態(tài)信息,并且專業(yè)管線管理的覆蓋范圍也比綜合管線管理大。但是,“重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)”問(wèn)題依然突出,地下管線埋設(shè)竣工后萬(wàn)事大吉,長(zhǎng)年無(wú)人過(guò)問(wèn)、無(wú)人養(yǎng)護(hù),導(dǎo)致專業(yè)地下管線因維護(hù)管理不到位而發(fā)生事故,加上專業(yè)地下管線檢測(cè)工作還沒(méi)有引起足夠的重視,技術(shù)力量相對(duì)薄弱,推進(jìn)專業(yè)地下管線檢測(cè)工作任務(wù)艱巨。到目前為止地下管線運(yùn)行監(jiān)測(cè)與檢測(cè)信息不僅尚未納入城市地下管線信息系統(tǒng),在已經(jīng)建立的專業(yè)地下管線信息系統(tǒng)中也未正式涵蓋,難以滿足城市突發(fā)地下管線事故應(yīng)急響應(yīng)需要,也不利于防災(zāi)減災(zāi)、災(zāi)害預(yù)警體系的完善。地下管線在線巡檢、定量評(píng)價(jià)在內(nèi)的管線運(yùn)行監(jiān)管信息快速、智能化獲取技術(shù)方法研究尚屬起步階段,建立管線基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)和管線專業(yè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)水平不高,城市地下管線“信息鏈”和管線信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善,使得地下管線信息難以發(fā)揮更大的效益。

(4)城市地下管線普查探測(cè)與管理技術(shù)發(fā)展仍面臨諸多制約因素

一是我國(guó)幅員遼闊,地質(zhì)條件差異較大,環(huán)境條件復(fù)雜程度不一,近年來(lái)非開(kāi)挖技術(shù)的采用,較大埋設(shè)深度管線增多;非金屬管線特別是小口徑非金屬管線的大量使用,等等這些都對(duì)探測(cè)技術(shù)提出了更高要求。尤其是地下管線屬隱蔽工程,并且部分管線如燃?xì)夤芫€、電力管線屬高危管線,可能導(dǎo)致發(fā)生重大安全事故,有效的探測(cè)技術(shù)方法是保證地下管線信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵。二是由于缺少管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)包括探測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及交換服務(wù)標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致數(shù)據(jù)建庫(kù)與成圖軟件缺少標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),而且現(xiàn)在不同單位又涉及多個(gè)系統(tǒng),影響了數(shù)據(jù)入庫(kù)更新與信息溝通;此外,管線信息系統(tǒng)因數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,對(duì)管線信息的數(shù)據(jù)交換和資源共享構(gòu)成了人為障礙。三是專業(yè)地下管線運(yùn)行監(jiān)測(cè)與檢測(cè)信息尚未納入城市地下管線信息系統(tǒng),地下管線在線巡檢、定量評(píng)價(jià)在內(nèi)的管線運(yùn)行監(jiān)管信息快速、智能化獲取技術(shù)方法尚未達(dá)到普及應(yīng)用程度,建立管線基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)和管線專業(yè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)水平尚需進(jìn)一步提高。

4 發(fā)展展望

經(jīng)過(guò)近 30年的發(fā)展與應(yīng)用,以“地下管線數(shù)據(jù)處理與智能成圖系統(tǒng)”為核心的地下管線探測(cè)“內(nèi)外業(yè)一體化”技術(shù)、基于GIS的管線信息系統(tǒng)構(gòu)建與開(kāi)發(fā)技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,已經(jīng)基本搭建起了城市地下管線信息化建設(shè)的技術(shù)體系,初步構(gòu)成了城市地下管線信息化的完整解決方案。隨著城市地下管線信息化的不斷推進(jìn),地下管線探測(cè)與管理技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步完善和提高。

(1)地下管線探測(cè)技術(shù)發(fā)展展望

地下管線探測(cè)特別較為復(fù)雜條件下的地下管線探測(cè),繼續(xù)發(fā)揮物理探測(cè)方法技術(shù)的優(yōu)勢(shì),除積極研究開(kāi)發(fā)高精度、高智能和抗干擾能力強(qiáng)的儀器設(shè)備外,應(yīng)針對(duì)城市特點(diǎn)和不同地質(zhì)條件、不同埋設(shè)條件、不同材質(zhì)進(jìn)行探查方法技術(shù)研究,為克服單一物探方法的局限性和探測(cè)結(jié)果的多解性,采取綜合物探方法將是提高地下管線探測(cè)結(jié)果可靠性的必然選擇。GPS、RTK技術(shù)以及“內(nèi)外一體化”作業(yè)方法將進(jìn)一步提高城市地下管線測(cè)量與管線竣工測(cè)量的作業(yè)效率,監(jiān)理機(jī)制的不斷完善將對(duì)保證地下管線信息成果質(zhì)量發(fā)揮關(guān)鍵作用。加強(qiáng)管線智能檢測(cè)與定量評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用研究,將進(jìn)一步豐富地下管線信息,完善地下管線“信息鏈”?；?PDA的前端采集與成圖軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開(kāi)發(fā)使用,將會(huì)進(jìn)一步提高普查探測(cè)作業(yè)自動(dòng)化程度,更加便于后期的地下管線信息共享、交換與管理。

(2)地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展展望

城市地下管線信息是城市信息的重要組成部分,地下管線隱蔽、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)及其信息海量等特點(diǎn)突出。如何利用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),有效地實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分發(fā)和應(yīng)用,并加強(qiáng)管線專業(yè)管線信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè),實(shí)現(xiàn)與城市基礎(chǔ)地理空間信息的融合,促進(jìn)實(shí)現(xiàn)地下管線的主動(dòng)管理,將成為城市地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)關(guān)注的核心。利用管線數(shù)據(jù)資源,開(kāi)發(fā)決策模型,為城市管理者提供改善環(huán)境、應(yīng)急處理、安全管理的決策支持,將成為地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)的趨勢(shì)之一。此外,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是城市地下管線信息化有效推進(jìn)的前提,城市地下管線信息化需要構(gòu)建完善的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系,統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是城市地下管線信息化的基本條件。除健全城市地下管線管理法規(guī)和管線信息動(dòng)態(tài)更新、應(yīng)用服務(wù)機(jī)制外,加快制定和完善包括檢測(cè)評(píng)價(jià)、監(jiān)理、質(zhì)量、數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及信息交換服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的城市地下管線信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,將成為有效推進(jìn)城市地下管線信息化的重要組成部分,并將對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)普查探測(cè)技術(shù)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化起到重要作用。

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