宋健 ，潘雅靜

(1.中國煤炭地質(zhì)總局煤航地質(zhì)勘查院，陜西 西安 710199； 2.中煤(西安)地下空間科技發(fā)展有限公司，陜西 西安 710199)

1 引 言

西安為迎接第十四屆全國運動會，奮力推進國家中心城市核心示范區(qū)建設(shè)，加大城市有機更新力度，提出“三改一通一落地”的政策，切實解決群眾最關(guān)心、最直接最現(xiàn)實的利益問題。

社區(qū)是城市居民群眾生活的基本場所，是城市社會治理的基本單元，社區(qū)地下管線直接影響人民群眾的生活質(zhì)量。改善居民的生活環(huán)境，拓展地下空間的發(fā)展應(yīng)用，進一步完善基礎(chǔ)設(shè)施，首先要對老舊小區(qū)的綜合管線進行改造。西安是歷史文化名城，中心城區(qū)內(nèi)的老舊小區(qū)居多，由于權(quán)屬單位不清晰、規(guī)劃意識薄弱等歷史原因，地下管網(wǎng)記錄不完整。用先進的三維數(shù)字化技術(shù)直觀地呈現(xiàn)管線的錯綜復(fù)雜、相互交疊的立體特征，輔助老舊小區(qū)高效、精準(zhǔn)地完成改造，既可保障安全，又能節(jié)約成本。

2 西安某老舊小區(qū)綜合管線現(xiàn)狀及特點

西安市某小區(qū)是碑林區(qū)某單位家屬院，位于碑林環(huán)大學(xué)數(shù)據(jù)小鎮(zhèn)的長勝街，文化教育發(fā)達，科技力量雄厚，交通便利，周邊學(xué)校、產(chǎn)業(yè)園、商業(yè)配套設(shè)施齊全。該小區(qū)建設(shè)于20世紀(jì)90年代初，占地約4.6萬平方米，其中有3棟為工作單位建筑，7棟為小區(qū)家屬樓，小區(qū)內(nèi)部管線敷設(shè)時間久遠，資料留存較少，后期園區(qū)經(jīng)過多次升級改造，現(xiàn)在的管線情況錯綜復(fù)雜，難以掌握。經(jīng)常出現(xiàn)排水管道的淤堵、電信網(wǎng)絡(luò)中斷、電力維修難，不僅開挖管道時容易破壞其他管線，成本費用高，而且小區(qū)內(nèi)部道路也容易擁堵。

小區(qū)綜合管線的特點：

(1)〗地下管線雜亂無章。該小區(qū)污水、供水、熱力管道與小區(qū)建筑樓宇基本上是同時建設(shè)，而當(dāng)時的供電、電信、有線電視等線路為架空線路，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，通信、有線電視、燃?xì)獾裙彩聵I(yè)管道的建設(shè)需求也迅速增長，后期該小區(qū)的供電、信息線路也進行了“飛線入地”的改造，增設(shè)的管線隨意敷設(shè)，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，造成地下管線復(fù)雜無序，有些甚至是重疊放置。

(2)部分管線使用年代長，維修影響生產(chǎn)生活。現(xiàn)有部分管線建設(shè)使用長達30多年，經(jīng)常出現(xiàn)淤堵和滲漏等情況，不時會進行開挖維修，內(nèi)部道路較窄，小區(qū)內(nèi)有工作單位，大量人流和車流，容易造成內(nèi)部道路的擁堵，嚴(yán)重影響小區(qū)人民和職工的生產(chǎn)生活，同時對施工安全也提出了更高的要求。

(3)雖有物業(yè)公司統(tǒng)一管理，但原始管線資料沒有留存。因是單位家屬院，有專門的物業(yè)公司進行統(tǒng)一收費，安排維修等工作，管線的部署情況由于人員的更迭，辦公室的搬遷，原始的圖紙資料已經(jīng)所剩無幾。

3 小區(qū)內(nèi)部管線情況

現(xiàn)狀綜合管線圖是老舊小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)升級改造工程前期勘察、規(guī)劃和設(shè)計的基礎(chǔ)資料，以方便設(shè)計單位對老舊小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃和設(shè)計。

運用綜合物探、測繪與計算機技術(shù)對該小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)進行探測，摸清內(nèi)部地下各類管道管線的屬性、空間分布情況及附屬設(shè)施等，并繪制綜合地下管線圖、建立數(shù)據(jù)庫，為老舊小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)升級改造提供建設(shè)依據(jù)。

首先對小區(qū)環(huán)境進行現(xiàn)場踏勘，小區(qū)內(nèi)10棟樓自成一體，熟悉每棟樓體的位置格局，了解存在哪些管類與其分布情況，大體了解管線排布規(guī)律。其次收集一些地下管線的調(diào)繪資料，該小區(qū)管線竣工或設(shè)計圖資料很少，只有幾張紙質(zhì)圖紙，后期還進行調(diào)整和變更，圖紙只能借鑒了解管線的類型和走向。

最后利用專業(yè)的管線探測儀對小區(qū)內(nèi)部道路管網(wǎng)進行探測工作，這樣探測成果效率高、精度高、內(nèi)容豐富，除傳統(tǒng)探測管線的平面位置、埋深、走向、類別、材質(zhì)、規(guī)格及附屬設(shè)施等，著重對以下3個方面的內(nèi)容進行標(biāo)注。

一是查清地下管網(wǎng)真實情況。詳細(xì)查清各類地下管道，并查明每條管道的類型、性質(zhì)、走向；標(biāo)明地下管道的材質(zhì)、管徑以及橫斷面尺寸；標(biāo)明每條管道中管線的孔數(shù)和條數(shù)；標(biāo)明管網(wǎng)附屬設(shè)施。

二是準(zhǔn)確繪制管線點及其與周邊附屬設(shè)施的位置。準(zhǔn)確標(biāo)繪管線的起止點、交點、轉(zhuǎn)折點、暗井等管線點的位置，并標(biāo)注管線埋深；準(zhǔn)確標(biāo)注各類管線附屬設(shè)施的位置，以及給排水、電力電信、燃?xì)獾裙芫€出入居民建筑物的位置。

三是準(zhǔn)確繪制管網(wǎng)附近的地物地貌信息。綜合管線圖的編制除管網(wǎng)信息外還應(yīng)按照《城市測量規(guī)范》和《國家基本比例尺地圖圖示》的要求，對管網(wǎng)附近的地物地貌進行準(zhǔn)確繪制。

4 三維管線GIS數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

傳統(tǒng)的基于二維平面地圖的城市地下管線管理方式難以準(zhǔn)確表達該小區(qū)地下管線的復(fù)雜多樣特征，地下管線三維可視化表達將復(fù)雜空間對象以三維立體的方式展現(xiàn)，具有表現(xiàn)力強、效果逼真、空間關(guān)系明確等特點和優(yōu)勢，作為新的管理手段對城市地下管線進行科學(xué)有效的管理。

三維管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)是給二維管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)添加了一個Z維度，用來表示特定點表面位置的值，如管線起始點高程、管點埋深等。在三維空間中，管件都是作為空間中的點數(shù)據(jù)進行存儲，管線作為空間中的線數(shù)據(jù)存儲。

三維管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的表達，具有精準(zhǔn)、形象、直觀、生動、高效等特點，提高了地下管線管理工作的質(zhì)量和效率，為小區(qū)整體規(guī)劃、設(shè)計、施工及運維管理提供數(shù)據(jù)支持，能輔助分析與決策。

依據(jù)二維管線圖基于超圖平臺的插件可進行自動化建模生成管線三維模型，對于管線構(gòu)件及井室則需要通過3ds Max進行精細(xì)化建模，同時需要結(jié)合外業(yè)紋理照片進行模型修飾，二者模型融合起來可以精準(zhǔn)全面表達地下管線的位置、埋深、走向。管線探測的二維圖如圖1所示。

3ds Max是一款功能強大、制作三維模型的GIS軟件，可以制作復(fù)雜的管線直通、三通、直角等構(gòu)件。管線的三維模型如圖2所示。

圖1 管線探測的二維圖

圖2 管線的三維模型

5 施工應(yīng)用

根據(jù)實地調(diào)查探測的管線數(shù)據(jù)，最后以三維的形式呈現(xiàn)，此次在“三通改一落地”的政策下，對該小區(qū)的管線進行改造。在現(xiàn)有的管線基礎(chǔ)上進行BIM設(shè)計，可直觀進行節(jié)點定位、精細(xì)制圖，避免不同管線碰撞交錯現(xiàn)象，尤其是井室、彎頭、連通處等施工難點進行優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計水平，節(jié)約設(shè)計周期。

在施工過程中，會涉及設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方等各個單位協(xié)調(diào)管理，可以應(yīng)用GIS+BIM三維管線數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場交底，用動畫方式模擬施工，嚴(yán)格控制施工工期和成本管理。對于施工過程中的難點和可預(yù)見的安全隱患重點關(guān)注和分析，實時動態(tài)安全檢查，增強保護措施，降低安全事故發(fā)生概率，從而提高項目整體施工效率，提高項目經(jīng)濟效益。

地下管線敷設(shè)是復(fù)雜的，在施工中會存在很多變化，設(shè)計也需要隨著施工條件進行調(diào)整，三維的數(shù)據(jù)更新快，可根據(jù)現(xiàn)場情況進行修改，快速高效真實還原施工現(xiàn)場，從而保障最終的竣工模型。

該小區(qū)年代久遠，管線復(fù)雜多樣，在施工過程中遇到許多問題，更換彎頭和連通管81處，新增加134處，與預(yù)算成本基本一致。因是在小區(qū)內(nèi)部施工，除本身管線改造現(xiàn)場的安全隱患外，還有給小區(qū)道路人員等帶來安全隱患和不便。根據(jù)三維模型進行施工，預(yù)計兩個月的工期最終50天完成，并且獲得了最新的管線電子資料，也方便日后的更新。施工現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 施工現(xiàn)場

6 信息化運維

管線信息化是小區(qū)運營管理的重要保障。運維管理者可以根據(jù)GIS+BIM三維管線模型進行信息查詢(圖4)、距離測量、橫斷面的分析、開挖模擬、覆土深度分析、爆管分析、資產(chǎn)設(shè)備管理等，提高管理效率和服務(wù)水平，讓老舊小區(qū)的管理更加數(shù)字化、透明化、智慧化。

圖4 管線屬性查詢

7 結(jié) 語

本文以西安城區(qū)某小區(qū)為例，用GIS+BIM技術(shù)獲取地下管線數(shù)據(jù)，可直觀分析現(xiàn)有管線運營現(xiàn)狀，幫助老舊小區(qū)對地下管線進行設(shè)計改造施工，提高小區(qū)數(shù)字化建設(shè)，為小區(qū)邁向智慧化管理提供了基礎(chǔ)保障。