張 輝

（山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

管線作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，關(guān)系到國家戰(zhàn)略安全,是為城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人民生活輸送“營養(yǎng)”的“血管”。隨著國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、居民生活對(duì)資源的依賴程度和需求量急劇上升，給水、排水、供熱、供氣、長距離輸送石油和天然氣、農(nóng)業(yè)灌溉、水力工程等各類綜合管線系統(tǒng)的規(guī)模迅速擴(kuò)大[1]。進(jìn)行綜合管線系統(tǒng)普查、建立數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管線布設(shè)的科學(xué)設(shè)計(jì)、現(xiàn)代化監(jiān)測控制、各類管網(wǎng)的綜合管理，是“數(shù)字城市”建設(shè)的重要組成部分和構(gòu)建“智慧城市”的基礎(chǔ)，對(duì)推進(jìn)中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義。

1 管線數(shù)據(jù)采集

管線數(shù)據(jù)采集的主要工作有：控制測量、管線測繪、管線線路帶狀地形圖測繪、管線縱斷面圖測繪、站場測繪、細(xì)節(jié)精細(xì)測繪等，圖件比例尺可根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。

1.1 控制測量

控制測量開始前需廣泛收集已有圖件資料。管線兩側(cè)現(xiàn)有的國家高等級(jí)控制點(diǎn)、C級(jí)GPS控制點(diǎn)成果、三等水準(zhǔn)成果等精度滿足要求的已有數(shù)據(jù)資料，作為參數(shù)求解、坐標(biāo)檢校的基礎(chǔ)和依據(jù)。

各省GPS連續(xù)運(yùn)行站（即CORS系統(tǒng)）逐步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信號(hào)全覆蓋，由于該系統(tǒng)可以連續(xù)不斷地根據(jù)各基準(zhǔn)站所采集的實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行整體解算，可自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站點(diǎn)位的虛擬參考站（包括基準(zhǔn)站坐標(biāo)和GPS觀測值信息）并通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和無線數(shù)據(jù)播發(fā)網(wǎng)，向用戶提供碼相位/載波相位差分修正信息，以便實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的精確點(diǎn)位，能夠?qū)崟r(shí)的提供厘米級(jí)的三維定位結(jié)果，從而解決了以前GPS-RTK作業(yè)受傳輸距離、通視條件等因素的制約，增大了作業(yè)半徑，能大幅提高管線測繪的作業(yè)效率和測點(diǎn)精度[2]。

1.2 全程管線測繪

管線測繪過程中管線點(diǎn)的設(shè)置和管線探測的精度至關(guān)重要。

管線點(diǎn)在有特征點(diǎn)的地區(qū)，一般選擇在管線特征點(diǎn)在地面的投影位置上，如起伏較大的坎上、坎下、公路、河流、鐵路、彎頭等特殊位置；在有占?jí)呵闆r的建筑物對(duì)占?jí)旱倪吔鐑啥嗽O(shè)置管線點(diǎn)；在平坦地區(qū)、廠區(qū)及居民地?zé)o占?jí)呵闆r、管線拐彎處等，需根據(jù)實(shí)際情況按照技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)置。管線點(diǎn)的編號(hào)由管線名稱加管線點(diǎn)序號(hào)組成，在整個(gè)測區(qū)內(nèi)應(yīng)是唯一的。

開始管線探查前，對(duì)選用的儀器在不同物理場條件(陸地、水中、泥中三種條件)和有代表性的路段（不同管線與埋深情況下）進(jìn)行方法試驗(yàn)，確定管線探測儀和探地雷達(dá)各種方法的有效性及精度，選擇最佳的工作方法、合適的工作頻率、最佳收發(fā)距，并確定儀器和方法測深的修正方法和修正系數(shù)。探測好管線位置后在實(shí)地設(shè)置標(biāo)記，在管線探測成果表上記錄點(diǎn)號(hào)、點(diǎn)位屬性、埋深等相關(guān)數(shù)據(jù)，并在標(biāo)記上標(biāo)注上點(diǎn)號(hào)和埋深數(shù)據(jù)，方便管線點(diǎn)測量組迅速找到點(diǎn)位進(jìn)行測量。管線點(diǎn)坐標(biāo)測定時(shí)，要對(duì)管線埋深、附屬物、連接關(guān)系等管線點(diǎn)信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，填入“管線細(xì)部點(diǎn)探測成果表”，并在管線點(diǎn)連線草圖上加以標(biāo)繪，形成管線探測的原始資料。每次工作間斷復(fù)工時(shí)，均應(yīng)對(duì)以前的探測點(diǎn)進(jìn)行檢查，檢查的重合點(diǎn)個(gè)數(shù)在3個(gè)以上，并形成電子版的外業(yè)測量數(shù)據(jù)檢查表。

1.3 帶狀地形圖測繪

按照項(xiàng)目任務(wù)書要求的比例尺和精度要求對(duì)管線中心兩側(cè)一定寬度內(nèi)的地形圖進(jìn)行測繪，并將管線占?jí)呵闆r標(biāo)注在地形圖上?？梢詫?duì)符合精度要求的已有地形圖進(jìn)行修補(bǔ)測；如果沒有圖件資料，可采用GPS-RTK和全站儀極坐標(biāo)測量兩種方式進(jìn)行全野外數(shù)據(jù)采集，對(duì)地物、地貌進(jìn)行分類順序施測，并按圖式符號(hào)繪制草圖。每天應(yīng)及時(shí)對(duì)照草圖檢查所采集的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

1.4 管線縱斷面測量

管線縱斷面點(diǎn)的取舍以能夠合理表達(dá)管線埋深的變化及地形變化為原則，局部高差較小的溝坎或者密集的坎處予以綜合取舍；復(fù)雜地段及管線中線通過小河流、水塘、沖溝、道路、管線等線狀地物時(shí)斷面點(diǎn)應(yīng)該進(jìn)行加密測量，合理準(zhǔn)確地表達(dá)管線所經(jīng)區(qū)域地形、地貌變化；斷面點(diǎn)應(yīng)以探測儀準(zhǔn)確探測點(diǎn)為觀測目標(biāo)進(jìn)行測量，同時(shí)還要對(duì)管線的分支、交叉點(diǎn)、彎頭、彎管、截?cái)嚅y室、岸（河）邊閥室、分輸室等附屬物的三維坐標(biāo)進(jìn)行采集。

1.5 站場測量

圖根控制測量可以在CORS系統(tǒng)下利用網(wǎng)絡(luò)RTK的方式進(jìn)行施測，每個(gè)站址應(yīng)至少設(shè)置4個(gè)以上控制點(diǎn)的且兩兩通視；為詳盡的表示站址內(nèi)部及其周圍的相關(guān)地物，并準(zhǔn)確標(biāo)注管線進(jìn)出站的轉(zhuǎn)點(diǎn)，站址地形圖測繪一般采用1∶500比例尺，使用全站儀按照全野外數(shù)字化測圖方法測繪。

1.6 細(xì)節(jié)精細(xì)測繪

可以根據(jù)需要，利用三維激光掃描技術(shù)對(duì)場站內(nèi)設(shè)備復(fù)雜、管線密集的閥室等重要設(shè)施和關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行掃描，獲取建筑、管線、設(shè)備的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立場站模型[3]。

由于激光沒有穿透性，所以要獲取建筑物的立體點(diǎn)云數(shù)據(jù)就需要多處設(shè)站，設(shè)站前需繪制測站草圖記錄本站位置及與建筑物之間的相對(duì)關(guān)系以及標(biāo)靶設(shè)置位置[4]；因?yàn)闇y區(qū)內(nèi)建筑物較多且有大量綠化植被，存在相互之間遮擋的問題，所以在設(shè)站的時(shí)候要盡量的使掃描的主要目標(biāo)處于本站的最佳掃描范圍內(nèi)，建筑物附近遮擋嚴(yán)重的情況下增加設(shè)站數(shù)量來保證獲取到完整的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；兩站之間的距離要控制在不超過40m，以確保點(diǎn)云數(shù)據(jù)的密度；兩站之間對(duì)同一主要掃描目標(biāo)需要有15%的重疊區(qū)域，以保證在利用標(biāo)靶拼接不成功時(shí)可以利用共同點(diǎn)進(jìn)行拼接。

三維激光掃描儀一般提供多種掃描參數(shù)選擇，可以分別設(shè)置視場、分辨率和拍照控制。根據(jù)每站的掃描目標(biāo)選擇全景掃描或者快速掃描模式，正常情況都采用全景掃描模式，如果需掃描比較集中且其他位置無需掃描可選擇快速掃描模式，設(shè)定起始角度和結(jié)束角度以縮短掃描時(shí)間和數(shù)據(jù)量以提高工作效率。

2 數(shù)據(jù)應(yīng)用

綜合管線測繪由于采集方法較多，所以形成的數(shù)據(jù)成果也十分多樣，但也各有用途，一般以下幾種：

2.1 管線地形圖

該成果包括管道線路圖和管線帶狀地形圖，管道管理工作者可利用該成果直觀的了解管線的整體走勢和管線周邊的地形、地貌，便于掌握管線的具體位置和周邊情況。

2.2 縱斷面圖

管線縱斷面圖是根據(jù)管線測繪成果，利用管線探測儀所形成的單段管線的具體情況圖，包括管線的材質(zhì)，埋深，管徑等詳細(xì)信息，通過該成果可詳細(xì)的掌握每段管線的具體情況。

2.3 站場平面圖

該成果是通過對(duì)站場的平面測繪所形成的地形圖成果，能直觀的展現(xiàn)站場的規(guī)模和戰(zhàn)場內(nèi)的分布情況，例如站場內(nèi)辦公區(qū)、工業(yè)區(qū)位置等信息都可在站場平面圖上一目了然。

2.4 三維模型

該成果通過對(duì)站場每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行三維點(diǎn)云掃描，利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)三維建模而形成的。能夠三維立體化的展現(xiàn)站場的每個(gè)細(xì)節(jié)，還能夠基于該成果進(jìn)行站場改造方案的三維可視化展現(xiàn)，可有效的驗(yàn)證改造方案和避免施工浪費(fèi)。

3 結(jié)論

全程管線測繪、帶狀地形圖測繪、管線縱斷面測繪、站場測繪所形成的數(shù)據(jù)成果均為二維數(shù)據(jù)，能夠宏觀的展示綜合管線的規(guī)模，便于整體管理和規(guī)劃。然而細(xì)節(jié)精細(xì)測繪所形成的數(shù)據(jù)成果為三維數(shù)據(jù)，能夠細(xì)致的表現(xiàn)每個(gè)站場內(nèi)部的詳細(xì)信息，便于精細(xì)化管理和控制。所以，將綜合管線測繪所采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行完美融合是十分必要的，可進(jìn)一步提高管線管理工作的效率和精細(xì)度。

［1］孫敏,郭樹勛，馬俊.淺談城市地下管線探測方法[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（2）：11-13.

［2］任小沖，周天知，陳婷婷，等.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)(CORS)初探[J].全球定位系統(tǒng),2009(6)：69-72.

［3］白立飛，于廣婷.三維激光掃描技術(shù)在青島市房地產(chǎn)開發(fā)中的應(yīng)用[J].山東國土資源，2011（3）：41-43.

［4］白立飛，潘寶玉，張?zhí)m.三維激光掃描技術(shù)在數(shù)字礦山領(lǐng)域的應(yīng)用[J].測繪科學(xué)，2013（5）：178-179.