大比例尺数字地形图测绘 第五章

数字地形测量学武汉大学测绘学院DigitalTopography第九章大比例尺数字地形图测绘9.1数字测图概述9.2地面数字测图9.3不动产测绘概述9.4水下地形测绘概述9.5地下管线测绘概述9.6带状地形图和纵横断面测绘9.5地下管线测绘

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。

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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。

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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。

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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RADIODETECTION公司的RD-400系列，美国METROTECH公司的810/850地下管线探测仪，美国CHARLESMACHINE公司的Subsite70/65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。

1995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。1

概述

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。

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地下管网探测

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。

地下管线在进行调查前，必须全面搜集和整理测区范围内已有的地下管线资料，包括各种地下管线图及技术说明资料，并应按本规范的要求进行比较分析，确定其能否利用及需要补充的内容。

现场踏勘核查，应察看地下管线分布和出露情况，直埋管线的地面标志保存情况，当地的地球物理条件及可能的干扰因素。并应制定地下管线调查、探查和测绘的技术计划。

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地下管网探测

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。

管线测绘包含：建成管线测绘和新建管线测绘。

建成管线测绘，是通过对已埋设的地下管线进行探测，并在地面对管线特征点进行标识。利用测绘仪器对地面标识进行测绘，而绘制的图纸和资料成果。

新建管线测绘，是通过对建设工程项目施工过程的管线个特征点的测绘，在工程竣工后而绘制的图纸和资料成果。

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地下管网探测

对各类管线点的坐标、高程进行测量。使用全站仪极坐标法施测坐标、三角高程法测量高程。

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.

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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。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、排污管弯头、三通、四通排污、排气阀门、窨井、阀门人防出入口、竖井转折点、变坡点综合管线根据实际确定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。

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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。

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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2

地下管网探测

现有资料调绘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。存在的问题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。2

地下管网探测

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地下管网探测

地质雷达（GeologicalRadar）又称探地雷达（GroundPenetratingRadar），与对空雷达在原理上十分相似，是基于地下介质的电性差异，向地下发射高频电磁波，并接收地下介质反射的电磁波进行处理、分析、解释的一项工程物探技术。

其工作过程是由置于地面的发射天线送入地下一高频电磁脉冲波（主频为数十兆赫至数千兆赫），当其在地下传播过程中遇到不同的目标体（管线、空洞、裂缝、岩土体、溶洞等）的电性介面时，就有部分电磁能量被反射折向地面，被接收天线所接收并由主机记录，得到从发射经地下目标体界面反射回到接收天线的双程走时t。当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值求得目标体的位置和埋深。这样，可对各测点进行快速连续的探测，并根据反射波组的波形与强度特征，通过数据处理得到地质雷达剖面图象。而通过多条测线的探测，则可了解现场目标体平面分布情况。测深原理Z2=1/4(t2v2-x2)式中：t—双程走时

v—电磁波在介质中的传播速度

传统的管线探测仪对一般的金属管道具有良好的效果，但是对非金属管线却无能为力。地质雷达无论对金属管线还是非金属管线都有良好的反应。最大探深达十几米或更深，可以探测供水、燃气、供热、排水、电力、电信等管线。部分雷达图象可直接反映管径大小。

地质雷达作为一项先进技术，具有以下四个显著特点：1、具有非破坏性；2、抗电磁干扰能力强；3、采用便携微机控制，图象直观；4、工作周期短，快速高效。

它不仅用于管线探测，还可用于工程建筑，地质灾害，隧道探测，不同地层划分，材料，公路工程质量的无损检测，考古钢筋混凝土检测、基岩深度探测、地质调查、矿体探测、冰川探测、地下水污染物调查、彩色显示地下裂痕、隧道衬砌质量检测、炮弹检测等等。RD1000探地雷达雷达操作界面测试结果测量结果测试结果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。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。2

地下管网探测

红外线成像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。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！2

地下管网探测

电磁法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。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。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。2

地下管网探测

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。2

地下管网探测

RD4000PXL/PDL地下管线探测仪RD4000T10发射机多种可选频率

FFCD

CD

LF（640Hz）

8KHz/33KHz/65KHz2

地下管网探测

RD4000Rx接收机

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）2

地下管网探测

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。2

地下管网探测

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。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。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。2

地下管网探测

RD地下管线探测仪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。2

地下管网探测

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。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。2

地下管网探测

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。干扰问题2

地下管网探测

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。探测干扰问题高级探测技术2

地下管网探测

*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复杂管线探测技术2

地下管网探测

任何设备都有局限性，地下管线探测仪也不例外。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。2

地下管网探测

地下管线实地调查项目表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△△△△△△△△△通信直埋△△△△△△沟/块△△△△△△△热力△△△△△△△工业△△△△△△△人防△△△△综合管线直埋△△△△△△△沟/块△△△△△△△注：△为必填项目。2

地下管网探测

注：△为必填项目。

管线现况调查表产权单位：

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