城市地下管线测量与管理信息系统.doc

本科学生毕业论文 城市地下管线测量与管理信息系统 的研究 系部名称 T 专业班级 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 学生姓名 全国手机话费自动充值最低 指导教师 网络打印 A4 6 分 职 称 5 分 面 黑黑 龙龙 江江 工工 程程 学学 院院 二 九年六月 The Graduation Thesis for Bachelor s Degree Research on Urban Underground Pipeline Measurement and Management Information System Candidate Zhou Yicheng Specialty Geography Information System Class BW05 30 Supervisor Senior Engineer Zhu Chunxiao Heilongjiang Institute of Technology 2009 06 HarBin T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 I 摘 要 城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分 是城市实现供给能量 传输信息 给水 排水等功能的重要基础设施 是保证社会经济及人们生活顺利进行的基本条件 是城市赖以生存和发展的物质基础 被喻为城市的 生命线 良好的基础设施和完 善的城市功能所形成的良好的投资环境能够保障经济发展快速 加速现代化进程 但 是城市发展越快 城市功能负载也越重 对地下管线的依赖性也就越大 一旦 生命 线 出了问题 后果很严重 然而 城市地下管网种类繁多 用途广泛 数据量庞大 而且设施埋藏于地下 给管理造成很大困难 因此 信息系统的建立变得非常必要了 本文详细对城市地下管线的测量方法进行细致的分析研究 进而对科学管理测量数据 的信息系统建立 系统的各种功能的实现等方法 关键词 关键词 地下管线测量 地下管线探测 城市地下管线 Mapinfo 信息系统 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 II ABSTRACT Urban underground pipeline infrastructure is an important part of the city to achieve the supply of energy transmission of information water supply drainage and other functions of the critical infrastructure is to ensure socio economic and people s lives the smooth conduct of the basic conditions for survival of urban and development of material base has been hailed as the city s lifeline Good infrastructure and well developed urban functions a good investment environment to guarantee rapid economic development and accelerate the modernization process However the faster urban development urban functions are also more severe load on the ground floor of the greater dependence of the pipeline Once the lifeline of any problem with very serious consequences However the urban underground pipeline network a wide range of wide range of uses the huge amount of data and facilities buried underground causing great difficulties to the management Therefore the establishment of information systems has become very necessary In this paper the urban underground pipeline to carry out detailed measurements of the analysis then measured data of science and management information system the various features of the system and other methods to achieve Keywords Measurement of Underground Pipelines Underground Pipeline Detection Urban Underground Pipelines Mapinfo Information System T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 1 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第第 1 章章 绪绪论论 2 1 1 城市地下管网概述 2 1 2 城市地下管网与城市地下管网信息系统 2 1 3 研究手段 3 第第 2 章章 城市地下管线综述城市地下管线综述 3 2 1 城市地下管网的分类和内容 3 2 2 城市地下管网的特点 4 2 3 城市地下管线测量 4 2 4 城市地下管线测量的目的和意义 4 2 5 城市地下管网测量手段的现状 5 2 6 本章小结 5 第 3 章 城市地下管线测量 6 3 1 城市地下管线调查与探测 6 3 1 1 常用的地下管线探测设备 6 3 1 2 地下管线探查 7 3 2 控制测量 8 3 3 GPS 控制测量 8 3 4 水准测量 11 3 5 地下管网的数据采集 11 3 5 1 地下管线点测量方法 11 3 5 2 地下管线外业数据采集 数据传输与数据处理 12 3 6 地下管网测量在技术上应注意的问题 13 3 7 本章小结 14 第 4 章 地下管网信息系统 15 4 1 信息系统与地下管网信息系统 15 4 2 建立地下管线信息系统的目的及系统功能 结构特点 16 4 2 1 建立地下管线信息系统的目的 16 4 2 2 地下管线信息系统的系统功能 结构特点 16 4 3 地下管网信息系统的特性 17 4 3 1 系统目标 17 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 2 4 3 2 系统特性 17 4 4 应用及拓展应用 18 4 5 管网信息系统的发展趋势 18 4 6 本章小结 19 第第 5 章章 城市地下管网信息系统地建立城市地下管网信息系统地建立 19 5 1 Mapinfo 简介 19 5 2 Mapinfo 特点与功能 20 5 2 1 Mapinfo 的技术特点 20 5 2 2 Mapinfo 的数据组织 21 5 3 系统技术要求 21 5 4 数据库的建立 22 5 5 系统模块划分和功能设计 24 5 5 1 数据的输入与编辑 25 5 5 2 地图操作与图层管理 25 5 5 3 空间检索与查询 25 5 5 4 空间分析与网络分析 26 5 6 地下管线信息系统建立中的若干问题 29 5 7 城市地理信息系统的地方建设实例 29 5 8 本章小结 30 结论 30 参考文献 31 致谢 32 附录 33 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 3 第第 1 章章 绪绪 论论 1 1 城市地下管网概述 随着科学技术的进步及经济的发展 交通 海 陆 空 通讯 能源 动力的 输送 供水 排水等已成为为国家经济的生命工程 而城市地下管网是城市的基础设 施 也是城市规划 建设与管理重要的基础资料之一 要建设现代化的城市 必须建 立现代化的城市地下管网系统 城市地下管网种类繁多 目前主 要有给水管网 排 水管网 电力电信网 动力管网 工艺管网等 各种管网都是信息 能源 物质的载 体 其运行正常与否 直接影响社会的生产和生活秩序 地下管网的测量数据在城市 的建设和城市功能的维护上非常重要 这就需要快速准确的获取测量数据 本文的前 半段主要研究地下管线数据获取的方法 1 1 2 城市地下管网与城市地下管网信息系统 地下管线绝大多数位于地下 其最大的特点是隐蔽性大 空间位置信息的获取较 难 而且其空间位置复杂 地下管线的数据量庞大 城市中人口越集中的地方地下管 线越密集 如果进行施工会造成周围居民交通 生活的不便 城市地下管网信息系统 是针对地下管线的特点而产生的科学信息系统 它将地下管线的所有数据分类 集中 管理 并且提供查询 分析和管线信息可视化服务 如何实现地下管网信息系统的种 种功能是本文后半段研究主要内容 2 1 3 研究手段 为了更好的进行地下管线的测量和地下管线信息系统的研究 通过查找与阅读相 关的书籍和相关文献 阅读在该领域里做相关研究的专家学者的论文 借此了解更多 有关研究的情况 将收集的资料进行归纳和总结 细致地分析论证 尽量补全研究该 领域所需要的基础理论知识 全方位夯实理论基础 通过大量的阅读和了解同时分析 和比较 对地下管线的测量和建立地下管线信息系统的实现方法进行分析和研究 本文研究的方法 首先根据测量学测量地物的步骤和理论依据 城市地下管线的 特点 及其根据用途进行的分类 全面了解现阶段城市地下管线的现状 其次结合收 集的资料 研究和分析城市地下管线测量的科学方法和了解城市地下管线测量的目的 和意义 再通过对信息系统的理解 归纳和总结城市地下管网信息系统的特点 组成 结构和功能 比较几种常用的平台 确定以 Mapinfo 为平台进行城市地下管网信息系 统建立研究 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 4 第第 2 章章 城市地下管线综述城市地下管线综述 本章内容繁杂 作者试图从各个角度研究总结 城市地下管网的分类 特点 管 线测量的大致流程以及测量的目的意义 借此对地下管线本身以及地下管线的测量有 更深的理解 2 1 城市地下管网的分类和内容 城市地下管线种类繁多 结构复杂 无论是探查和测量 对地下管线本身应有基 本了解 地下管线的分类和内容有 电力管道 电力管道分为高压线路 供电 路灯 电车用电线路等 电信管道 电信分为市话 长途 广播和有线电视线路等 给水管道 给水管线分为工业给水 生活给水和消防给水管线 此外还按照用水 水质要求不同或用水的水压要求不同而建立分质给水系统和分压给水系统 燃气管道 燃气管线分为 煤气 液化气和天然气管线 燃气管道按压力大小分 低压 中压和高压 从输配系统和布设来说则可分为管径规格不同的主干管和庭 院管 下水管道 下水管线分为工业污水 生活污水和雨水 工业管道 工业管线分为氢气 氧气 乙炔 石油排灰 排渣 及化 工专用管线 上述各种管线大部分埋设在地下空间 构成纵横交错 错综复杂的网状 故统称 为地下管网 由于其位置和内容特殊 相对于其他管线 地下管线有其独特的地方 3 2 2 城市地下管网的特点 地下管线有地上的 半地上的结构 但绝大多数位于地下 其最大的特点是隐蔽 性大 空间位置信息的获取较难 且精度较低 地下管网纵横交错 密如蛛网 各类 管线间的空间关系较为复杂 每类管线都由管线段 建筑物和附属设施组成 多呈树 枝状 环状或辐射状 形成一个系统 系统的各组成元件相互联系相互影响 共同发 挥作用 从数据结构的观点来看 管线可归纳为点和弧段两部分 其拓扑关系和数据 结构简单 此种情况下 管线的变化相对较小 管线数据主要由管线点的空间位置数 据和管线的属性数据组成 管线点由实地探测点和管线明显点组成 工作环境特殊 地下管线一般在大 中城市沿街巷进行 城市人口密集 人流车 流量大 交通繁忙 施工干扰因素多 给施工带来不利影响 同时对人身和仪器设备 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 5 的安全造成很大威胁 工作对象与内容特殊 管线测量不仅要测绘管线点的平面位置及高程 还要测绘 地面上相关地物地貌 2 3 城市地下管线测量 地下管网测量工作包括新建地下管线的施工测量 规划放线 新埋设管线竣工 测量和已有管线探查测量 其成果为 地下管线正确的施工定位 测绘地下管线图及 采集城市地下管线信息系统所需要的信息 城市地下管线测量一般方法和流程是 现 状调绘 探测 控制测量 数据采集与成图 成果验收 地下管线测量是在城市基本测绘工作的基础上进行的 因此地下管网控制测量应 以城市基本控制网为依据 适当进行控制网加密即可 一般四等或四等以下平面控制 网和四等或四等以下水准网 既能满足地下测量工作的需要 2 4 城市地下管线测量的目的和意义 进行城市地下管线测量的目的是掌握准确的城市地下管线数据 以供给其他建设 和维修单位作为重要的参考资料使用 城市地下管线是城市的重要基础设施 它的安全运行时现代化城市高效率 高质量运 转的保证 城市地下管线资料是城市规划 建设和管理的基础资料 只有尽快 全面 系统的掌握地下管线现状 才能为开发利用地下空间 如地下工程的规划 设计 施 工及运行管理等提供完整的基础数据 只有掌握准确的地下管线数据 才能在尽量不 损害地下管线的前提下更快的进行城市建设 使城市的现代化建设速度更快 2 5 城市地下管网测量手段的现状 为了保证城市经济建设正常 有序及快速发展 掌握地下管线实际分布现状的重 要性越来越被人们重视 但由于历史上和管理体制上以及具体管理方法上的原因 要 在我国大至一个城市 小到一个基层单位中找到一份完整的地下管网现状图是很不容 易的 为了克服这种困境 人们不得不求助于采用非开挖的探侧方法 把原先由人们 自己开挖而埋下的管线重新 探 出来 探 就需要相应的探侧仪器 不管何种管线探 侧仪究其本质而言 无不是为下述三大类探侧方案解决管线的定位 定深的 过零点法 及俗称的 哑点法 国外称之为 三角法 水平分量特征点法 国外称之为 偏移法 水平分量垂向差值法 国外称之为 双天线法 这种探测方案可在对管线定位的同时直接读出其埋深 因此又称之为 直读深度法 毫无疑问 对于单一载流管线而言 几乎所有的管线探侧仪都能完成定位和定深 工作 它们之间的差异表现在实际梢度及实际使用性能上 而人们面临的现实情况却 远非所想 在城市管线探侧工作中 地下仅有一条管线的情况极少见 而最常见的是 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 6 多管线区及密集管网区 为了针对多管线地区出现的探侧问题 国内及国外在探侧仪 上加快了研究 来适应多管线区的探侧 4 2 6 本章小结 本章详细介绍了城市地下管网的分类及其具体内容 以及它们各自的特点 城市 地下管线测量手段的现状 城市地下管线信息系统建立的必要性及其发展现状 从而 对城市地下管线有了明确的定位 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 7 第 3 章 城市地下管线测量 管线数据是一切的基础 只有先获取准确的数据才可以制出正确的地图 才能构 建可靠的信息系统 测量的过程是科学有序的 这就对操作者提出了更高的要求 本 章就是城市地下管线的探查开始 逐步深入研究城市地下管线的测量 原始数据的处 理 最后使用处理过的数据编绘地图 3 1 城市地下管线调查与探测 3 1 1 常用的地下管线探测设备 随着科技的进步 用来探测地下管线的设备也比上世纪 80 年代有了很大进步 电磁法有不用开挖 不影响交通 探测精度较高的优点 利用电磁法探查城市老管道 的走向及埋深是一种可行的方法 目前比较成熟的利用电磁法探测的设备有探地雷达 地下管道探测仪和智能型全站仪 探地雷达是一种非破坏性的反射波地面探测系统 波源为高频电磁脉冲 对地表 和地下无破坏作用 可以在城市内各种噪声环境下工作 环境干扰较小 具有较满意 的探测深度及精度 对金属及非金属管道都能得到很好的探测结果 地下管道探测仪是一种非破坏电磁波探测系统 有较好的抗干扰能力并能达到一 定的探测深度 直观显示 轻便 灵活 效率较高 现场可进行实时长距离追踪 定 位 是野外施工最常用的仪器 智能型全站仪可以完成各种高精度测量作业 具有新型存储卡 倾斜角补偿功能 和标准计算程序以及电子数据传输等功能 针对地下管道周围的地理和工作环境 可选择使用最佳信号源 以减少目标以外 的干扰 提高精度 3 1 2 地下管线探查 地下管线探查是指应用地球物理勘探的方法对地下管线进行定位 定走向 定埋 深 它的原理是 地下管线的存在会改变天然的或人为产生的地球物理场的分布 即 产生异常 研究这些异常的形态 分布 形状可获得地下管线位置的有关资料 地下 管线探查方法采用明显管线点实地调查 隐藏管线点物探探查和开挖调查 在实际工 作中采用这三种方法相结合进行 三种方法以隐藏管线点物探探查技术难度最高 这 里着重说明隐藏管线点物探探查 常用的探测方法有两种 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 8 充电法 对地下管线施加直流电 在地面上观察电磁场的异常 以确定地下 管线所在的位置 这种方法的特点是仪器轻便 方法简单 定位精度高 在地下管线 密集的区域有较好的分辨率 但使用条件必须有可供充电的出露点 在地层电阻串低 时效果差 电磁感应法 是观察地下管线在一次电磁场作用下 利用发射线圈产生的电 磁场对金属管线感应所产生的二次电磁场的变化规律以确定地下管线的位置 这种方 法的特点是不需出露点 在地下管线比较少的情况下效果好 为克服这些缺点 国外已研制出具有仪器输出阻抗与被测管线阻抗自动区分信号 的探测仪 可最大限度地避免被测管线的电磁信号受周围环境的干扰 可见 地下管 线探测技术理论 仪器装备 电算解释应属物探理论及技术范畴 但又不同于常规的 工程物探 应用领域应属于工程测量 又与常规的工程测量不一样 它是运用物探的 原理对地下隐蔽体进行准确测量的技术 5 3 1 3 地下管线测量 地下管线测量是指对管线点的地面标志进行平面位置和高程连测 计算管线点的 坐标和高程 测定地下管线有关的地面附属设施和测量地下管线的带状地形图 编制 成果表 地下管线测量一般包括以下内容 控制测量 已有地下管线测量 地下管线定线 与竣工测量 测量成果的检查验收 控制测量应在城市的等级控制网基础上布设 其 方法为现有的成熟的测量方法均可采用 如电磁波导线 静态 快速静态和动态 GPS 测量 管线点的平面位置和高程测量可采用 GPS 测量 导线串联法或极坐标法 等 3 2 控制测量 控制测量是建立和测定控制点并获得精确控制点参数的测量技术过程 控制测量 作业包括技术设计 实地选点 标石埋设 观测和平差计算等主要步骤 在常规的高 等级平面控制测量中 当某些方面受到地形条件限制不能是相邻控制点间直接通视时 需要在控制点上建造测标 首先在地形图上标出已有控制点和测区范围 再根据测量 目的对控制网的具体要求 结合地形条件在图上设计出控制网的形式和选定控制点的 位置 然后到实地踏勘 判明图上标定的已知点是否与实地相符 并查明标石是否完 好 查看预选的路线和控制点点位是否合适 通视是否良好 如有必要再做适当调整 并在图上标明 根据图上设计的控制网方案到实地选点 确定控制点的最适宜位置 控制点的坐标或高程是由起算数据和观测数据经平差计算得到的 6 先布设首级控制然后在此基础上进一步加密 坐标系统多采用 1980 年国家坐标 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 9 系或 1954 年北京坐标系 在建立平面控制的同时 布设三四等水准网作为首级高程 控制 为测量地下管线具体细部点的需要 在等级控制的基础下 灵活布设图根导线 进行加密和图根水准或三角高程的测量 控制点点位一般满足 点位稳定 等级控制点应能长期保存 便于扩展 加密和 观测 经选点确定的控制点点位 要进行标石埋设 保存至关重要 测量的原则是测量工作必须遵循 从整体到局部 先控制后碎部 这里的 整体 是指 控制测量 control survey 其含义为控制测量应按由高等级到低等级逐级加密进行 直至最低等级的图根控制测量 mapping control survey 再在图根控制点上安置仪器 进行碎部测量或测设工作 3 3 GPS 控制测量 1 控制网布设原则 GPS 控制网的布设应遵守以下原则 GPS 控制网内应重合 3 5 个原有城市二等控制点或在城市里的国家一 二等控制 点 除地 控制网内短边未知点构网观测外 还应包括重合点在内 对控制网内 构成长边图形观测 这种长边图形 宜为重叠的大地四边形或中点多边形 隧道洞口 竖井和车站附近应布设控制点 相邻控制点应有两个以上的方向通视 其它位置的控制点间应至少有一个方向通视 GPS 控制网必须由非同步独立观测边构成闭合环或附合路线 按长边和短边分别 连接 每个闭合环或附合路线中的边数规定见表 3 1 在 GPS 控制网中 除所利用的城市控制点已有水准联测的高程之外 其它 GPS 点应根据需要进行水准联测 水准联测应采用四等水准测量或不低于四等水准测量精 度的其它方法测定 表 3 1 GPS 控制测量作业的基本技术要求 项目要求 接收机类型双频或单频 观测量载波相位 接收机标称精度 10mm 2 10 6 D 卫星高度角 15 有效观测卫星数 4 观测时段长度 min 短边 60 长边 90 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 10 数据采样间隔 s 10 60 点位图形几何强度因子 6 重复设站数 2 闭合环或附和路线中的 6 边数 同步观测接收机台数 3 2 GPS 网的选点埋石方法以及选点埋石的原则 在理解 GPS 控制网布设的原则后 下一步就是建网的基础 GPS 控制点的选取 和埋石 GPS 控制点均应埋设永久性的标石 建筑物上的点下层标心应埋入楼顶平 台混凝土中 上层标石应固结在楼顶板平台上 并涂防水材料 控制点埋设磐石和柱 石时 上下两层标志中心的偏差应小于 2mm 车站 洞口和竖井附近建筑物的 控制点上宜建造三脚钢架或竖立照准杆 埋石后应办理测量标志委托保管书 在选点埋石的之前 必须要注意 当利用城市已有控制点时 应检查该点的稳定 性及完好性 地面上的控制点应选在利于保存 施测方便的地方 如果控制点选在建 筑物上 建筑物上的控制点应选在便于联测的地方 控制点上应视野开阔 并避开多 路径效应的影响 以免因为视线不畅影响测量的精度 3 外业观测 数据处理 GPS 控制点埋设完毕 对 GPS 接收机和各种必要的设备进行必要的检定检查后 根据测区的地理条件和交通情况安排工作计划和调度命令 即可进行外业观测 GPS 外业观测工作主要包括接收机天线安置 开机观测与记录 天线安置完成后 接通接 收机和电源 天线的连接电缆 即可启动接收机进行观测 接收机锁定卫星并开始记 录数据后观测员可进行必要的输入 如点名 时段号 天线高等 和查询操作 GPS 控制网外业观测的全部数据应满足下列要求 同步环各坐标分量及全长闭合差见公式 3 1 要求 独立基线构成的独立环各坐标分量及全长闭合差应满足公式 3 1 要求 复测基线的长度较差应满足公式 3 2 的要求 GPS 控制测量作业的基本技术要求见表 3 1 的规定 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 11 222 22 W W W 555 W WWW 3 W 5 XYZ XYZ NNN N abd N 同步环中基线边个数 W 基线闭合差 标准差 即基线向量的弦长中误差 mm a 固定误差 mm b 比例误差系数 1 10 6 d GPS 控制网中相邻点间的平均距离 km 3 1 d2 S N N 同一边复测次数 通常是 2 3 2 获得 GPS 控制网外业观测的数据后 接下来就该进行平差工作了 GPS 控制网 平差分分为无约束平差和约束平差 无约束平差固定网上某点的坐标平差目的主要是 检验网本身的内部符合精度 同时为 GPS 大地高与公共点正高 或正常网 联合确 定 GPS 网点的正高 或正常高 提供平差处理后的大地高程数据 二是非自由网平 差 又叫约束平差平差时以国家大地坐标系或地方坐标系的某些点的坐标边长和方位 角为约束条件 顾及 GPS 网与地面网之间的转换参数进行平差计算 平差可以以三 维模式进行 也可以以二维模式进行 当进行二维平差时应首先将三维 GPS 基线 向量坐标及其方差阵转换至二维平差计算面 3 4 水准测量 水准测量 leveling survey 指的是测定各点高程的作业 水准测量又名 几何水准测量 是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方 法 在地面两点间安置水准仪 观测竖立在两点上的水准标尺 按尺上读数推算两点 间的高差 通常由水准原点或任一已知高程点出发 沿选定的水准路线逐站测定各点 的高程 由于不同高程的水准面不平行 沿不同路线测得的两点间高差将有差异 所 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 12 以在整理国家水准测量成果时 须按所采用的正常高系统加以必要的改正 以求得正 确的高程 我国国家水准测量依精度不同分为一 二 三 四等 一 二等水准测量 称为 精密水准测量 是国家高程控制的全面基础 可为研究地壳形变等提供数据 三 四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必需的高程控制 3 5 地下管网的数据采集 3 5 1 地下管线点测量方法 目前比较常用的管线点测量方法有有极坐标方法 量距法 方向距离交会法 直 角坐标法和方向交会法 1 极坐标方法 即在已知坐标的测站点上安置全站仪或测距经纬仪 在测站定向后 观测测站点至碎部点的方向 天顶距 和斜距 进而计算碎部点的中点坐标 极坐标 法测定碎部点 在多数情况下 棱镜中心能安置在待测碎部点上 但在有些情况下棱 镜只能安置在碎部点的周围 如果棱镜位置 碎部点和测站点之间构成特殊的几何关 系 则通过对棱镜位置的观测就可以推算待定碎部点的坐标 2 量距法 如果部分碎部点受到通视条件的限制不能用全站仪直接观测计算坐标 则 可根据周围已知点通过丈量距离计算碎部点的坐标 方向距离交会法 由已知碎部点 A 和 B 量至待定碎部点的距离为 SAJ 和 SBJ A 和 B 坐标分别为 XA YA和 XB YB 当 A B J 按逆时针编号时 则碎部点 J 的坐 标计算公式见公式 3 3 XJ XA SAJ cos TAB YJ YA SAJ sin TAB 3 3 偏距法 A B 为已测碎部点 其坐标为 XA YA和 XB YB 待测碎部点为 J JA JB之间的夹角为直角 量出短边距离 SBJ 则碎部点 BJ的计算公式见公式 3 4 2arccos L L SBJ SAJ SAB L 0 5 SAJ SBJ SAB 3 4 插点法 位于同一条直线上的碎部点 在已测定其中两点位置 JA JB的情况下可 以用直线插点法 通过两取法距离 S1 S2 以求得 J1 J2 的坐标 3 方向距离交会法 P 点为坐标已知的测站点 A 点为坐标已知的碎部点 J 点为待 定碎部点 若量取 A J 的距离 S 测取 P J 的方向角 T 则 J 点坐标计算公式见公 式 3 5 X XA S cos TPJ r Y YA S sin TPJ r 3 5 4 直角坐标法 由已知点 A 和 B 确定的方向线为 AB A 点的坐标为 XA YA 在 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 13 方向线一侧有一待定碎部点 J 由 J 向 AB 作垂线 JM 量取距离 SAM和 SMJ 则碎部 点的计算公式见公式 3 6 XM XA SAM cosTAB YM YA SAM sinTAB 3 6 当 J 在 AB 左侧时 TAB需要减 90 当 J 在 AB 右侧时 TAB需要加 90 5 方向交会法 实际测量中当有部分碎部点不能到达时 可利用方向交会法计算碎 部点的坐标 方向交会法分为两个测站的前方交会以及一个测站观测方向和一个已知 方向的交会两种 3 5 2 地下管线外业数据采集 数据传输与数据处理 GPS 接收机采集记录的是 GPS 接收机天线至卫星伪距 载波像位和卫星星历等 数据 如果采样间隔为 20S 则每 20S 记录一组观测值 一台接收机连续观测一小时 将有 180 组观测值 观测值中有对 4 颗以上卫星的观测数据以及地面气象观测数据等 GPS 数据处理要从原始的观测值到最终的测量定位成果 其数据处理过程大致分为 GPS 测量数据的基线向量解算 GPS 基线向量网平差以及 GPS 网平差或与地面网联 合平差等几个阶段 步骤为数据采集 数据传输 预处理 基线解算 GPS 网平差 数据采集获得的是 GPS 接收机野外观测记录的原始观测数据 野外观测记录的 同时用随机软件解算出测站点的位置和运动速度 提供导航服务 数据传输至基线解 算一般是用随机软件 后处理软件 将接收机记录的数据传输到计算机在计算机上进 行预处理和基线解算 GPS 网平差包括 GPS 基线向量网平差 GPS 网与地面网联合 平差等内容 3 5 3 城市地下管线图的绘制 管线图的编绘是以成图软件在计算机上自动生成管线图形再和数据最后形成地下 管线图 格式数据文件采用 MDB 格式 当用单字化地形图叠加一权属单位的专业管线数据生成管线然后与基础地形图叠 加编辑成图称为专业地下管线图表示的是专业地下管线及与其相关的建筑物地地形和 附属设施当采用所有管线数据生成物管线再与地形图叠加编辑成图称为综合地下管网 图它表示的是所有地下管线及其附属建筑线图物地物地形和附属设施地下管线图要按 规定进行注记和扯旗中方可进行编绘 其工作主要包括比例尺的选定 地形图的导入 管线相关信息的注记编辑 最后成果的输出等 7 其实地下管线竣工图编绘属于地下 管线数据处理的下道工序 通常注意的编绘事项有 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 14 1 应保证按规程规定的做到管线图的各规格分幅 比例 坐标 高程系统等与城市 基本地形图的一致 2 地下管线竣工图编绘中 以管线为主体 若各种文字 数据注记和管线位置重合 或压盖时 应保证管线的连接性和图面的清晰进行删改 3 一般情况下为保证管线图的清晰明朗 一些管线数据列表可以分开 不便在图上 显示 这种情况应具体情况而言 4 管线图的编绘中的各管线的颜色和管线注记 符号应严格按规程规定来 做到管 线圈简明清晰 3 6 地下管网测量在技术上应注意的问题 由于地下管网测量是精密的测量技术 所以在测量工具要求严格以外 对操作者 要求也很高 地下管线的测量在时间上分类可分为竣工前地下管线测量和竣工后地下 管网测量 下面把注意事项分开叙述 1 竣工前地下管线测量 首先建立精度高 密度适宜 点位不易被施工破坏的平面和高程控制网是提高效率 保证质量的重要前提 竣工前地下管线测量主要是通过直接测量管线特征点来完成管线测量工作 这种 测量往往是边施工边测量 管线分布杂乱没有规律 没有预见性 施工后马上就将管 线埋上 这时测量精度要求非常高 并且需要检核 以确保数据正确 同时 由于是 在施工现场进行测量 控制点不易保存 这时管线测量的特点 就是跟着施工走 施 工一段 测一段 没有规律 每天可能要测多种管线 但是每种管线只测几个井 这 就要求要及时将所测的点位展绘于设计图等方式 进行比较是否一致 如果不一致 就要及时验算 找出问题所在 防止出错 有的工程地下管线埋深达七八米 如果漏 测 测错 覆土后 就无法补救 即使用物探的方法也很难准确地测出 所以测量这 类管线就要求 测量后要及时复验 确保测量正确 没有丢漏 另外需要依设计图 将已测管线展绘 编号 防止编号错误 因为管线竣工前测量的特点是一天可能测多 处 每种管线都测几点 如果不及时编号 很容易发生重号 错号的现象 出现质量 事故 2 竣工后地下管网测量 竣工后管线特征点全部埋在地下 需要用工程测量和探测的方法相结合将特征点 的数据测定出来 首先要尽可能地收集地下管线已有的资料 同时对地下管线区域进 行调研也是必要的 因为有些地域地下管线可能无法查到资料 但是 一些熟悉地下 管线的老同志对管线的情况比较了解 这种情况下 在测区进行广泛的调研尤为重要 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 15 对于竣工后地下管线测量 首先可以采用一般工程测量的方法 比如采用全站仪 经纬仪 水准仪等布设测量控制网 然后对管线特征点定位 这些测量方法比较简单 但是有些管线用常规的测量方法不可能确定其位置 这时就得用探测的方法 但是各 种探测仪器反映的异常峰值处的直读深度 因受管线本身构成材料的影响 埋深的影 响以及相邻管线感应电磁信号的影响等 探测深度与实际深度 有时会有很大的差异 正确地选择探测方法是提高探测质量的有效手段 在实际中可以用直接法或夹钳法探 测平行管线 特殊的不具备管线暴露点的平行管线可采用水平压线法或倾斜压线法 对于重叠较多的电力管线可采用感应法进行探测 对于上下重叠管道宜用电磁法对其 定位 并且在管线分叉处定深 推算出重叠处管道的深度 对于燃气管道等应采用感 应法或被动源法进行探测 以保证安全 3 7 本章小结 本章系统的说明了城市地下管线调查与探测的方法 以及控制测量的概念 操作 流程 分类解释了布设原则 选点与埋石 外业观测 数据处理的过程 介绍了水准 测量的大致过程 分类 分类介绍了城市地下管网测量的几种方法 着重地从数据的 采集到传输和处理的步骤了阐明城市地下管网测量的具体步骤 以及城市管网图的绘 制方法 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 16 第 4 章 地下管网信息系统 城市地下管网涉及高精度的空间定位及管材 管径等属性信息 地下管网信息系 统需要将各种信息快速准确的输入输出 以及提供可视化查询等功能 4 1 信息系统与地下管网信息系统 地理信息系统 Geographic Information System 或 Geo Information system GIS 有时又称为 地学信息系统 或 资源与环境信息系统 它是一种特定 的十分重要的空间信息系统 它是在计算机硬 软件系统支持下 对整个或部分地球 表层 包括大气层 空间中的有关地理分布数据进行采集 储存 管理 运算 分析 显示和描述的技术系统 地理信息系统处理 管理的对象是多种地理空间实体数据及 其关系 包括空间定位数据 图形数据 遥感图像数据 属性数据等 用于分析和处 理在一定地理区域内分布的各种现象和过程 解决复杂的规划 决策和管理问题 GIS 技术把地图的可视化效果和地理分析能力与一般的数据库操作 例如查询和统计 分析等 集成在一起 8 地下管线信息系统用途更加有针对性 结构和功能和一般的地理信息系统大致一 致 地下管线信息系统 Underground Pipeline Information System 是指利用地理信息系 统 GIS 技术和其它专业技术 采集 管理 更新 综合分析和处理地下管线信息的 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 17 一种信息系统 4 2 建立地下管线信息系统的目的及系统功能 结构特点 4 2 1 建立地下管线信息系统的目的 通过建立城市综合地下管线信息系统和各专业管线信息系统 建成分级 分布式 的地下管线数据库 保障全市地下管线数据与系统科学维护 建立公共数据交换服务 平台 将城市全部地下管线信息以数字的形式进行获取 存储 管理 分析 查询 输出 更新 建立具有空间化 数字化 网络化 智能化和可视化的技术系统 建立 切实可行的信息更新机制 实现地下管线信息的动态管理 为社会提供多兀化的服务 为提高城市管理效率及城市可持续发展提供决策支持 9 城市地下管网信息系统由于地下管网本身的特殊性 与一般的 GIS 相比 有其独有 的特点 地下管网信息系统管理覆盖面大 地下管网信息系统 特别是综合管网信息系统 要实现如此众多管线的数据管理 其复杂不言而喻 数据的完整 准确是地下管网信息系统实用性的关键 地下管网埋设于地下 隐 蔽性和埋设位置的集中性 决定了地下管线数据的复杂性 地下管网信息系统对复杂的连接关系信息有准确的表达和可靠的存储 地下管网 在埋设区内连接错综复杂 而管线间的连接和彼此间的关系是管网网络分析的基础 所以要求地下管网信息系统对复杂的信息处理可靠 城市地下管网信息与地面信息 如地面管线和设备 地面建筑物等 有密切联系 地 下管网信息系统应准确地与地面信息协调 10 4 2 2 地下管线信息系统的系统功能 结构特点 地下管线信息系统包括地图系统 数据库系统和信息管理三个部分 1 地图系统侧重与制图有关的内容 包括地图放大 缩小 漫游 距离测量 属性 信息及不同图层的显示功能等 地图查询功能包括根据空间信息查询属性信息和根据 属性信息查询空间实体 由该系统实现一般制图软件的基本功能 如地图分层 地图 输出 地图编辑等 形成地图分析与处理系统 系统中数据性质相同或相近的归在一 起 形成一个数据层 其中图层管理是将不同类别的地图对象分门别类的归结于不同 图层 以方便查询演示 2 管线数据库结构主要两方面特点 首先便于数据的组织 管理与应用 既能满足规划 管理部门的需要 又符合专业单位管理的需要 其次便于空间分析模型的建立 根据管 线的类别 规格 所在位置 道路名称 管线业主等多种方式进行存储 管理 检索 查询和输出 为保证数据的合法性 准确性 对数据提供检验功能在输入 修改时对 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 18 数据范围 格式检查 自动查找管线点重号 超长 管径错误 管线联结错误等 3 信息管理部分实现的功能最多 进行图形 属性相互查询 还能查阅与管线相应的 文档材料 法规和细则 查询形式灵活多样 SQL 查询 区域查询 关键字查询 模 糊查询等 为了辅助规划和提供决策支持 系统还可以提供统计 分析功能 信息管 理部分特点 增加资源方式多 资源可在图形界面上增加 或用批处理功能增加 还可直接通过数据 库增加 修改资源灵活 可以自由修改空间位置和属性信息 删除资源能保证数据一致性 删除时该资源的下一级也会一起删除 4 3 地下管网信息系统的特性 4 3 1 系统目标 1 实用性 整合大量地下管网信息数据 建立强大的搜索功能 以及有针对性的建 立人性化查询 2 稳定性和安全性 二次开发的任务中最重要的是稳定性和安全性 保证系统不会 因为正常的操作而出错 保护好数据 做好备份 避免造成数据的丢失和损坏 影响 用户的正常使用 系统要有使用权限控制 对数据要有加密措施 3 规范化和标准化 数据的分层和属性的定义遵守建设部和国家科委各项相应的规 范 使系统规范化和标准化 4 3 2 系统特性 由于其管理对象的特殊性 地下管网信息系统也与其他信息系统有所不同 因为 地下管网是分布在道路下 纵横交错分布不均非常复杂 随城市建设的扩大 新旧管 线更替使地下管网信息呈现出动态特征 多层化是其大众化的性质 另外 资料纷繁 复杂例如管线卡片 价值增减记录 焊接施工记录 管运行检修数据库 检测记录 事故记录 缺陷登记 竣工资料数等 一条管线与这些资料中记录的对应关系有时是 一对一 但多时候是一对多 管理系统必须有效的建立管线和各类资料的联系 可自由 查询 检索某管线在各资料库中的记录数据 并处理 分析的能力 有较高的可伸缩 性及可靠性 该系统提供了以 Web 标准为基础的扩展数据库编程功能 丰富的 XML 和 In2ternet 标准支持允许使用内置的存储过程以 XML 格式轻松存储和检索数 据 提供了完全的 Web 支持 4 4 应用及拓展应用 地下管网信息系统用途广泛 基本是有城市的地方就少不了其身影 将城市所有 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 19 的地下管线以动态方式管理起来 使数据始终反映最新的现状 可以为城市规划 消 防 电信 供电等部门提供大量的信息 同时为政府决策提供可靠的依据 1 在施工之前 将拟建建议工程与已建管线叠加 可避免占压地下管线 2 可准确地查询出管线的性质 位置 材质 附件名称 如阀门 消火栓等 管径 等 提供准确可靠的数据 3 可输出各种形式的综合图 专业图 对图形进行任意比例尺的缩放 可输出不同 规格的图纸 将多幅图拼接输出 方便外业施工和管理 4 可对管线进行纵 横剖面处理 为管线设计部门非常方便地提供各种数据 5 地下管网综合查询 可按属性数据库中的字段名作任意查询 可统计任意区域内 的阀门 消火栓等管线附件的个数 这样 可在地下管线发生事故时 提出应急方 案 划定危险区域功能可为公安消防部门结合地形图的位置 提出最佳事故处理路线 制定最佳解决方案 6 系统可提供与通用图形平台接口 为将来系统上升到大型地理信息系统提供强有 力的保障 同时 为 GIS 系统的全面开发打下基础 4 5 管网信息系统的发展趋势 城市地下管网信息系统的开发和应用经历了 GIS 的地下管网由二维到三维 由 单机到基于 Web 信息系统的发展历程 许多实用的地下管网管理系统 特别是基于 成熟的 GIS 技术的二维地下管网管理系统对城市的经济和社会发展 对人民生活水 平的提高作出了积极的贡献 随着三维计算机图形和 GIS 技术的发展 三维地下管 网信息系统和基于 Web 技术的地下管网信息系统将会得到更大的发展 OpenGL VRML X3D Java3D Direct 3D 等技术将会更多地应用于三维和基于 Web 的地下管网信息系统的开发 成熟的 商品化的三维和基于 Web 的地下管网信 息系统将会随着更多的三维 GIS 和 Web GIS 系统的诞生而不断涌现 随着三维地下 管网信息系统的发展 将会出现基于 4D GIS 技术的四维 即在三维的基础上加上时 间序列 地下管网信息系统 地下管网信息系统也必将从分散走向集成 从二维走向 三维和四维 从单机走向网络 并最终在现代化城市管理中发挥更大的作用 4 6 本章小结 本章通过对地下管网信息系统细致的分析 来研究地下管网信息系统具体特性 以便更好的建立自己的系统 T 网络打印 A4 6 分 页 5 分 面 全国手机话费自动充值最低 20 第第 5 章章 城市地下管网信息系统地建立城市地下管网信息系统地建立 建立城市地下管网信息系统首先要选择一个二次开发的平台 在这里选择了 Mapinfo 本章从对 Mapinfo 的认识 过渡到以 Mapinfo 为平台进行城市地下管网信 息系统中各个功能的实现 5 1