卫星探漏-供水

张经理京博宇智图信息技术有限公司城市供水管道卫星探漏服务的介绍-1-目录1.卫星遥感技术概述2.供水管道卫星探漏服务的介绍3.示范项目介绍4.技术服务特点及鉴定书5.其他城市案例6.总结2017年11月7日拍摄的3米分辨率ALOS-2雷达卫星数据制作的FAST印象派绘画“沧海明珠”

500米口径球面射电望远镜（简称FAST），位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中，是国家重大科技基础设施，被誉为“中国天眼”。ALOS-2卫星于628公里的太空“俯察品类之盛”，于连绵山峦之中发现FAST正“仰观宇宙之大”，对地观测，深空探测，两种视角，相得益彰。以印象派手法渲染FAST之影像，犹如月映江面，水波潋滟，恰似沧海明珠，技艺交融。

“沧海月明珠有泪，蓝田日暖玉生烟”。愿FAST带着人类对未知的向往，探索深空，发现未来！此情可待，信可乐也！ALOS-2原始影像(2017.11.7)光学影像(2016.3.8)FAST照片-8-反射与辐射太阳热辐射被动遥感系统主动遥感系统主动发射微波接收反射微波不受气象条件影响遥感系统通过两种方式利用电磁波谱：1、获取由目标反射、发射或散射的辐射信号（被动，光学）2、发射脉冲辐射，并获取反射或折射回传感器的信号（主动，雷达）-9-商业L波段雷达卫星ALOS-2和SAOCOM的中国区战略合作伙伴。L波段SAR卫星具有全天候、不受云雾影响、可穿透植被和森林直接获取地形信息。可以使用相位信息、通过InSAR技术手段得到地表形变信息，进行地质灾害隐患识别可以使用强度和极化信息、通过算法分析得到土壤含水量，进行自来水管道泄漏探测波段波长(mm)代表卫星KaKKuXCSLP7.5-1111-16.716.7-2424-37.537.5-7575-150150-300300-1000TSX(德)，CSK(意)R2(加)，高分3(中)，哨兵(欧)ALOS-2(日),SAOCOM(阿)L波段SAR卫星特点-10-在几棵大树下放置角反射器（金属构架）ALOS-2雷达卫星可清晰的识别出角反射器长波段雷达卫星（ALOS-2）的穿透性示意利用雷达卫星影像探测地下水系-11-陆地卫星影像（红框右测）陆地卫星影像（放大）利用雷达卫星检测出沙下水系时相：2003/4/2时相：2007/10/21解析研究区域为跨越利比亚、突尼斯、阿尔及利亚3个国家的大型克拉通内陆盆地。图1影像为突尼斯境内东部国境线沙漠周边地区的陆地卫星影像，图2为同一地区陆地卫星放大影像，图3为L波段ALOS-1雷达卫星影像。对比结果。在雷达卫星影像中可判明、从中部到右端穿过沙漠存在两条较大地下水系。ALOS-1雷达卫星数据特征微波具有穿透土壤、砂、岩石等的特征，ALOS-1（PALSAR）的L波段具有更强的穿透力。图1图2图3-12-雷达遥感技术在部分相关领域的应用概述地震的断裂带监测分析水坝的形变检测城市的地面沉降监测山区的滑坡预警监测裁定石油管道燃爆的原因-13-目录1.卫星遥感技术概述2.供水管道卫星探漏服务的介绍3.示范项目介绍4.技术服务特点及鉴定书5.其他城市案例6.总结-14-土壤含水量分析应用的介绍视频-15-传统探漏技术传统的探漏技术主要使用听漏杆、相关仪等地面检测技术，探漏人员沿着自来水管线使用听漏设备检测是否有漏水。这种检测方法要遍历所有的管线，费时费力。随着自来水管线的逐渐老化，新的漏点出现速度与人工测漏修复速度呈现胶着状态，检测效率一直很难大幅改善。-16-2022年，住房和城乡建设部办公厅、国家发展改革委办公厅发布关于加强公共供水管网漏损控制的通知（建办城〔2022〕2号），要求到2025年全国城市公共供水管网漏损率力争控制在9%以内。实际目前城市供水漏损率，一般在15%以上，部分城市20%以上。-17-卫星普查与实地核查的结合大范围小范围卫星拍摄影像普查：大范围的筛查疑似漏水点传统方法缩小疑似漏水的检测范围本服务核查：小范围的现场核查确认优先核查已缩小的疑似范围雷达卫星所谓供水管道的卫星探漏技术，就是采用目标区域的长波段雷达卫星的大范围全极化影像数据，经滤波等处理后，提取介电常数来分析土壤含水量，从中解译出供水管道的疑似泄漏点，并将疑似漏水点的范围缩小到100米-200米半径范围内的技术。-18-卫星测漏技术的介绍视频-19-卫星普查后的结果每个疑似漏水点的位置报告所有疑似漏水点的位置示意-20-卫星探漏解决的问题传统的声学调查就像盲人摸象！在城市几千公里的管网中，一步一步的探索。采用卫星技术调查就像给城市拍X片！在城市几千公里的管网中快速找出疑似漏水点。-21-卫星探漏解决的问题<1.76漏水/人天漏水检测每人每天查的漏水点数量>6.1漏水/人天漏水检测调查周期每个漏水点需要每人走的公里数时间跨度3公里每人

0.3公里1-4年季度1个漏水点每人

1个漏水点每月、每季度、每年传统的声学调查卫星引导下的声学调查卫星探漏与传统方式的比较（国外）：-22-卫星探漏解决的问题

传统的音频检测手法：

测漏人员基本上是盲采，在管网上步行探漏，检测效率低下。某城市的管网总长9000公里以上，检测效率：往年约百名测漏员共检测约1500个漏水点

（部分区域每年只能巡检1遍）

采用雷达卫星探漏：

测漏人员只需在卫星探测指定范围内探漏。卫星1次过境拍摄后，经算法解译，可制作出每个疑似

漏水点POI报告，如右图。测漏人员只需在每个POI的100-200米半径范围内核查即可，

据国外统计1次（1景影像）最高可检出3000个漏点。卫星重访周期为14天，可每月检测1次，1年可检测12次。-23-卫星探漏的流程说明1卫星图像采集

拍摄测漏地区（1次）面积：约2000平方公里2图像预处理

过滤建筑物等的反弹干扰、剔除植被水文等3算法分析

专利算法分析泄漏在地下的饮用水的光谱信息4地图展示漏点

在手机等电子地图上显示漏点位置卫星图像采集和分析漏水点的报告实地核查标注及施工客户卫星检测暗漏的服务流程漏水检测整体流程-24-卫星探漏的机理真空1.0（作为参照标准值）金属无穷气体1.00xx（在一个大气压下）水87.9（0°C）到55.5（100°C）己烷1.8865（20°C）环己烷2.0243（20°C）苯2.285（20°C）烃类润滑油2.1到2.4（室温）油类介电常数烃类2.1-2.4PAO2.1-2.4PAG6.6-7.3多元醇酯PAG4.6-4.8二酯3.4-4.3磷酸酯6.0-7.1-24-光滑地表粗糙地表地表的粗糙度（记录的波长）控制散射图案介质2比介质1更湿润更湿润的介质介质的介电常数（含水量）决定了反向散射的强度图1.L波段长波段雷达卫星的穿透性极强，可穿透云层和植被，获取土壤信息。通过分析L波段长波段全极化或双极化图像的每个像素的介电常数来寻找“含水量”，如图1。各种介质的介电常数表如右表。其中饮用水的介电常数为两位数（水的介电常数取决于水的盐度），其他都是个位数。-25-目录1.卫星遥感技术概述2.供水管道卫星探漏服务的介绍3.示范项目介绍4.技术服务特点及鉴定书5.其他城市案例6.总结-26-3.示范项目介绍（1）采用雷达遥感卫星对北京市城区进行自来水管道泄漏的检测示范工作。（2）采用2期雷达卫星影像的数据分辨率为10米，每期为双极化。雷达卫星：ALOS-2卫星特点：不受天气影像，可穿透植被及硬质地表，获取土壤的含水量信息

*根据卫星拍摄状况，可选择使用6米全极化数据或10米双极化数据。（3）在分析了这2期卫星影像并解译土壤中的介电常数后，找出了95处疑似漏水范围。

将95处中心点坐标（WGS84坐标系）转换为北京54坐标，提供给客户。客户将95处疑似漏水点与管线GIS套合，制作以这些中心点为圆心、200米半径圆圈内的管网核查图，核查人员依照此图进行了实地核查。

-27-北京示范项目：L波段雷达卫星数据的说明景编号分辨率升/降轨拍摄方向极化方式ALOS2227190790-18080710M升轨右视VV+VHALOS2229260790-18082110M升轨右视HH+HV数据源：ALOS-2雷达L波段卫星数据10米分辨率的每景影像面积为70公里X70公里。此次对象范围只占1景影像的1/4。2景卫星影像的参数如下：2景卫星影像的覆盖图如右图2景完全重叠在一起。-28-示范区内的疑似漏水POI分布图：95个-29-示范项目的总结1、卫星探漏及核查结果：卫星探漏报告95个POI，经现场核查，有漏61个POI，安静34个POI，查出率64%

共检出128个漏水点。2、安静POI的后续跟踪：通过调研，发现在核查结束后的1-6个月内，有6个原本“安静”POI内共有6个维修漏水点（抢修报修），其中4个暗漏，1个明漏，1个设备漏，使得“安静”POI变为28个，查出率提升到71%。另外，在结束核查后的7-12个月内，有4个原本“安静”POI内共有3个维修漏水点（有一个漏点位于2个POI重叠区），均为暗漏，其中2个POI在核查后的1-6个月内已有维修漏水点，故使得“安静”POI变为26个，查出率提升到73%。由此可看出，核查后所谓的“安静”并不一定就是安静，有可能是没听出来的微小渗漏逐渐变成了大漏。3、时间效率：

卫星2次过境拍摄花费2周（14天重访周期），数据分析约2周→1个月内提交报告95个POI范围，核查用时约21个工作日，查出128个漏水

→1个月内现场核查2个月内可完成卫星探漏的全流程，大大提高探漏的时间效率。

→如果按照传统查漏的话，这128个漏点将会在1年内找到，大约会持续约10个月的漏水。

卫星探漏可在1-2个月内找到漏点，可大大节省自来水的浪费。00057：发现1处漏水（经核实为暗漏）当场用相关仪检测出漏水点的位置-31-00043：发现3处漏水00078：发现漏水（经核实为暗漏）78当场用相关仪检测出漏水点的位置-33-00018：

发现2处漏水（经核实确定是漏水）POI-5（核实为2个漏点）黄色圈为200米半径-35-目录1.卫星遥感技术概述2.供水管道卫星探漏服务的介绍3.示范项目介绍4.技术服务特点及鉴定书5.其他城市案例6.总结-36-4.技术服务特点及鉴定书1、卫星探漏能降低“漏损率”

卫星探漏的优势：（1）大范围、短时间、快速找漏。（2）缩小探漏的范围，方便听漏。（3）可穿透硬质地面（水泥路、柏油马路）获取地下的漏水信息。（4）可找到很难听漏的初始小漏，早期识别漏水点。（5）不受天气、管材、地质环境的影响（雨季、PE管材、5米深度均可探漏）。（6）卫星重访拍摄周期是2周。卫星探漏可做到每个月拍摄一次并出一个探漏报告，可实现快速的找出漏水点，可显著地降低漏损率。2、卫星探漏能找出漏水点，但不能1次拍摄就找出全部的漏水点由于雷达卫星的拍摄有一定的角度，地面上的遮挡物会影响卫星对漏水点信息的获取，1次卫星拍摄只能找出部分的漏水点。如果多次拍摄（如每1-3个月拍摄1次），则可获取更多的地面信息，从而可提升漏水点的捡漏准确度和漏水点数量。3、卫星探漏能提高探漏的效率，但不能替代传统的探漏误区：希望卫星探漏能够把疑似漏水点的范围精准到一个点、或一个井盖！说明：由于卫星分辨率精度的限制，在现有技术条件下，卫星探漏只能提供疑似漏水点的范围（如100米半径范围内），无法精准到一个点（如3米范围内）。今后随着太空科技的不断发展，雷达卫星的精度会提升，卫星探漏的范围会不断缩小。目前国外在利用管线信息辅助解译时，卫星探漏范围可准确到50米半径范围以内。-37-卫星探漏的特点4、卫星探漏可保证管网的保密性管网资料属于保密数据，未经主管部门的许可，不得交给涉密单位以外的单位和人员。但由于传统听漏监测的需要，不得已把涉密资料提交给探漏单位的现象时有发生，虽然签署保密协议，但失密问题依然严重，给水司等涉密单位带来极大的安全隐患。

卫星探漏不需要管网资料，卫星在无任何管网信息的情况下，拍摄一次并通过影像解译土壤湿度的有关信息就可以找出疑似漏水点，并将疑似漏水点信息交给水司或测漏单位，不涉及管网资料的保密性，为水司提供了安全保障。-38-卫星探漏的优势1、缩小现场核查的范围，“少走路、多找漏”，提升探漏效率卫星1次拍摄后，经算法解析2周内即可获得疑似漏水点。再用1-2周左右的时间到现场听漏核查（每个疑似点的100米半径范围内听漏核查）。

在北京示范项目的对象面积中道路总长度为3217公里，卫星探漏后，实际只走了44.37公里的道路，占道路总长的1.4%，共找出了128个漏水点。*北京的128个漏点，其中暗漏4个（3个DN100大口漏水、1个DN25管径），表外20个，104个阀门等接口漏。

如果按照每个漏水点传统检测要走3公里才能找到来计算（国外统计数字），这128个漏水点按照传统方法要走约400公里，卫星探漏方法比传统方式节约了80-90%的路程和时间。

另外，这128个漏水点，只花费了21个工作日进行现场核查，平均每天查出6个漏水点。大大提升了检漏的效率。2、无需购买设备，以购买服务的方式，快速找出漏水点卫星探漏方法，无需采购新设备，也无需改变现有的运营管理模式，以购买服务的方式，快速得到疑似漏水点的坐标，再用传统听漏方法在小范围内（100-200米半径）找漏，实现快速、直观、便捷找出漏水点。-39-卫星探漏的优势3、早期识别，拒绝养漏

早期识别管道泄漏是卫星探漏的优势。管道发生泄漏之初短时间内，泄露的水与周围的土壤混合，卫星过境拍摄，就有可能发现土壤中水的异常，从而找出漏水点。而传统的探漏，往往要在管道泄漏达到可听到的程度，这期间已经浪费掉了大量的水。

北京示范项目能短时间内找到128处漏水，意味着可避免大量的水浪费。如依照传统查漏方式，这128个漏点按照10倍的效率计算（平均查到1个漏水点：卫星探漏要走0.3公里，传统方式要走3公里），需要210个工作日（=21个工作日*10）才能找到，也就是说这100多个漏水点要在近1年的时间内继续泄漏，直到被找到，这期间浪费可观。1天主管爆裂75mᶟ75mᶟ/天找14天阀门等接口爆裂350mᶟ25mᶟ/天定修寻找定位修复找365天没找到的阀门等接口爆裂>9,000mᶟ25mᶟ/天定修寻找定位修复爆管后快速抢修接口爆裂后抢修不易发现的接口漏，浪费更大-40-卫星探漏的优势4、无需夜间工作、只需白天探漏

传统的听漏工作一般要避开人车嘈杂的白天、选择在夜深人静去沿管线听音。而通过卫星检测可以划定100米的半径范围，即使在白天也可以在这个很小的范围内听音，无需夜间工作，大大减小了听漏工人的劳动强度。*不排除部分在白天没听到漏的地区，要在夜间再次听漏。5、多期、快速查找漏点，降低漏损率

针对同一个地区，卫星可每隔几个月就拍摄一次，每次可快速找出新的漏水点，通过这样多期拍摄查漏的方法，可以高效率的快速找出大量的漏水点（暗漏和阀门等接口漏），可显著地降低该地区的漏损率。6、可快速找到复杂管线下的漏水

即使在水管的上面有其他的管（如热力管、中水管、电力管、通讯管等），卫星也可以通过土壤含水量解析并找出自来水管的泄漏。-41-卫星探漏的优势7、北京市地下供水管网卫星探漏示范项目的经济效益分析（一次卫星探漏）北京市卫星探漏示范项目共探漏出128个漏水点（详见上表）---一次探漏北京市自来水成本单价为4元/mᶟ，一次探漏后可挽回经济损失800万/年。No漏水属性数量估计漏水量（mᶟ/h）估计漏水量（mᶟ/年）1闸门等接口漏水1040.5

455,5202暗漏（DN100）325

657,0003暗漏（DN25）14

35,0404表外暗漏615

788,4005表外漏水140.5

61,320合计（mᶟ/年）

1,997,280国际水协（IWA）2020年发布《泄漏检测技术与实现》第二版，增加了卫星探漏技术MapofleaklocationsfromaRadarSAR-42-卫星供水探漏成果鉴定书（2020年）专家组成员：中国科学院农业科学院首都师范大学中国城镇供水排水协会北京市自来水集团主要结论：满足了区域供水管网系统漏水快速普查的需求，取得了良好的经济和社会效益，达到了国际先进水平。-43--44-目录1.卫星遥感技术概述2.供水管道卫星探漏服务的介绍3.示范项目介绍4.技术服务特点及鉴定书5.其他城市案例6.总结2020年河南省郑州市（无管网图核查）面积：约230KM²,疑似漏水点：约300个，查出率约55%以上-45-2020年浙江省杭州市-46-面积：约500km²，疑似漏水点：约600个，查出率约50%以上-47-2020年广东省广州市卫星探漏日期： 2020年12月卫星探漏疑似漏水点：397个对部分疑似漏水点核查后，查出率达到75%疑似漏水点示意图-48-2021年云南省昆明市卫星检漏日期：2021年2月8日；对象范围：290平方公里（昆明市）；卫星检出疑似漏水点：300个POI截止4月30日，核查278个POI，找出暗漏72个、设施漏35个，共计107个漏水点另，卫星拍摄后一个月内的报修记录有40个漏水，其中31个落在核查“无漏”POI。截止4月30日，卫星探漏共证实漏水点147个。-48-疑似漏水范围（POI）位置展示图-49-昆明卫星检漏项目现场核查00230暗漏距中心点100米DN100铸铁管埋深3米子君路与云秀路交叉口东侧绿化带内漏量最少500吨/天复查-50-昆明卫星检漏项目用户报道“通用水务在管网控漏上采用卫星探漏技术初见成效。此次新技术运用是一次创新尝试，通过先进算法进行解析，高效并有针对性确定漏损范围，大幅度地节约了设备及人力成本，不仅有利于提高企业的经济效益、社会效益，更有利于昆明城市供水行业实践科学发展观，实现可持续发展。”-51-天津项目卫星探漏概况采用先进的雷达遥感卫星探漏技术手段，对天津主城区进行漏水检测，并在卫星给出的缩小后的区域内，采用常规的探漏手法测漏并精准定位。卫星POI中主动查出漏水点数：552个

（暗漏180个，设施漏372个）本项目仅用40天（10月7日-11月17日）完成业主指定的500平方公里范围、约8000公里长供水管网的“天地协同”卫星探漏工作。天津项目卫星探漏对比分析根据业主提供的信息：2021年1月至9月，传统常规方法检漏共找出237个暗漏，平均每天找出237/260=0.91个暗漏；

天地协同卫星探漏：工作40天，找出180个暗漏，372个设施漏，平均每天找出4.5个暗漏，9.3个设施漏，

作业方式核查时间暗漏个数设施漏个数平均效率(漏点数/天)传统探漏约260天237/0.91个暗漏天地协同卫星探漏40天1803724.5个暗漏+9.3个设施漏卫星探漏比常规测漏方法大大缩短测漏时间！

卫星好比一位通晓作业区所有管线漏损状况的经验丰富的水务老师傅国际管线专业协会名誉院士陈炜卫星给探漏工提供了一张漏水点的“寻宝图”中国城市规划协会地下管线专业委员会刘会忠秘书长-52-天津卫星探漏的经济效益分析基于已开挖并记录了漏水量的部分漏水点的信息，进行如下经济效益统计：

暗漏数（个）27

设施漏数（个）12合计漏水量（立方/日）12,266

合计漏水量（立方/年）4,477,090

节约水的成本（元）8,954,180注：1、计算数据依照截至2021年12月24日，从部分已开挖修复的漏点中甲方能确认漏量的漏点。2、漏水成本单价按2元/立方计算。3、以此作为估算依据，可知主动查出的180个暗漏及372个设施漏的漏量应该在1000