《地下管线探测》PPT课件.ppt

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1、2023/7/12,1,工 程 测 量 学,第十四章 城市地下管线探测,2023/7/12,2,14.1概述,城市地下管线指城市中已有和新建的位于地下的各种管道、管线称。地下管线探测是指采用物探和测绘技术确定地下管线空间位置和属性的全过程，包括对已有地下管线普查、新建地下管线施工和竣工测量等内容。已有地下管线普查是查明地下管线的现状，即管线和附属设施的空间位置及其属性特征，包括管线探测、管线测量和沿地下管线的带状地形图测绘；新建地下管线的施工和竣工测量属于工程测量的范畴；城市地下管线网信息系统是利用地理信息系统原理和方法，建立对地下管线网及其附属设施的空间信息和属性信息进行管理，满足城市规划、

2、设计、施工和管理需要,2023/7/12,3,14.1.1 城市地下管线的现状,a.缺少统一领导和规划。许多城市在管线的铺设中，经常出现道路重复开挖、重复施工情况；管道铺设的基础处理和回填质量差，造成道路路面很差；旧城区道路狭窄，建筑密度大，违章建筑压在管线上面，影响使用、维护和更新，已有给、排水管道严重老化，成为事故隐患。b.家底不清，资料不全，管理不力。有些城市甚至没有一张完整的“地下管网图”，全国大约有70%的城市没有地下管线基础性的城建档案资料，由于不能提供准确的现状资料，造成规划、设计和施工困难，规划管理审批的盲目性大。新建管线在竣工后未经主管测量单位审查和作竣工测量，大量竣工资料分

3、散。原有城市地下管线没有普查、建档，新增管线资料也没有及时归档入库。c.地下管线普查投入不足、进度较慢，效果欠佳。全国城市施工中挖断管线而引起停水、停气、停电和通讯中断等事故所造成的经济损失每年达450亿元。,2023/7/12,4,14.1.2 地下管线探测的目的意义,地下管线探测的目的在于获取地下管线精确、可靠、完整且现势性强的几何及属性数据，生产地下管线各种图表等档案资料，为建立城市地下管线网信息系统提供基础资料。进一步为城市的规划、设计、施工和管理服务，实现管理的科学化、自动化和规范化。,2023/7/12,5,14.1.3 城市地下管线分类和结构,a.地下管线的分类 城市地下管线可分

4、为供水、排水、燃气、热力、电力、电信和工业等管线。也可以分为:供水系统，中水系统，排水系统，热力系统，燃气系统，电力电信系统，物料系统。,14.1.3 城市地下管线分类和结构,供水系统：自来水经水厂净化消毒后由供水管网送往不同用户。中水系统：将生产、生活使用过的污水处理成可利用的中水。排水系统：按污水和雨水分流原则，分别由雨水管沟和污水管道组成。热力系统：分工业供热和居民供热。又分为蒸汽管和热水管，部分是架空的明管，部分是直埋的暗管或地下管沟暗管。燃气系统：分为中、低压供气钢管。电力电信系统：埋地敷设于电缆沟。物料系统：分原油、天然气、石脑油、乙烯、丙烯、汽油、柴油、液化气和渣油等直埋管线。,

5、2023/7/12,7,14.1.3 城市地下管线分类和结构,b.地下管线的结构 地下管线包括管线上的建（构）筑物和附属设施，前者有水源井、给排水泵站、水塔、清水池、化粪池、调压房、动力站、冷却塔、变电所、配电室、电信交换站、电信塔（杆）等，附属设施包括各种窨井、阀门、水表、排气排污装置、变压器、分线箱等.,14.1.3 城市地下管线分类和结构,地下管线可抽象为管线点和管线段组成。管线点可细分为：各种窨井、各种塔杆电缆分支点、上杆、下杆、消防栓、水表、出水口、测压装置、放气点、排污装置、排水器、涨缩器、凝水井、边坡点、变径点等。连接相邻两管线点的部分称管线段，可组成环状网和树状网的复杂网络，有

6、的管线还具有方向。,14.1.3 城市地下管线分类和结构,c.地下管线的材质 分为三大类：由铸铁、钢材构成的金属管线；由钢、铝材料构成的电缆；由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管 道，包括钢筋混凝土管、砖石沟道。管线 材质与地下管线探测的仪器和方法密切相关。,2023/7/12,10,14.1.4 城市地下管线探测,城市地下管线探测的基本流程如下：（1）签订合同。接受探测任务，明确测区范围。（2）收集整理资料。收集测区控制点成果、地形图、管线图及管线设计、施工与竣工资料。（3）现场踏勘。了解测区地形、地物、地质、地貌、交通以及管线情况。（4）编写技术设计书。制定管线探测的技术方法，进行工作进度

7、安排，提出质量保证措施。（5）对已有管线的现况进行调绘，编制地下管线现况调绘图，同时进行管线控制测量。,2023/7/12,11,14.1.4 城市地下管线探测,（6）地下管线探测的实地调查，对明显管线点作调查、记录和 量测。（7）进行地下管线隐蔽管线点的探测，在地面设置标志。（8）采用数字测绘方法，进行管线测量，绘制地下管线带状地形图。（9）同时进行地下管线探测和测量的质量检查、编写质量检查报告。（10）编绘地下管线图。包括综合地下管线图、专业地下管线图、管线横断面图和局部放大图。（11）编制成果表。（12）进行数据处理和转换，建立地下管线网信息系统的管线网数据库。,2023/7/12,12

8、,14.2 城市地下管线探测,地下管线探测是要确定地下管线的位置,包括平面位置和埋设深度（埋深），平面位置为管线中心点在地面上的投影，埋深为管线点到地面的垂直距离。探测时要在地面上标出地下管线探测点的位置，通过测量获得其平面坐标和高程。,14.2.1 地下管线探测方法,地下管线探测方法有两种:a.开井调查、开挖样洞和进行触探的方法。b.用地下管线探测仪进行物探的方法。两种方法要结合起来，以物探方法为主。地下管线物探方法分电探测法、磁探测法和弹性波法等，电探测法又分直流电探测法和交流电探测法两类。,2023/7/12,14,14.2.1 地下管线探测方法,管线探测仪的工作原理图：,管线二次场,管

9、线磁场分量曲线,2023/7/12,15,14.2.1.1 电探测法,a.直流电探法 用两个供电电极向地下提供直流电，电流从正极传入地下再回到负极，在地下形成一个电场。当存在金属管线时，金属管线对电流有“吸引”作用，使电流密度的分布产生异常；若地下存在水泥或塑料管道，由于它们的导电性极差，对电流有“排斥”作用，同样也使电流密度的分布产生异常。,2023/7/12,16,14.2.1.1 电探测法,b.交流电探法 利用交变电磁场对导电性、导磁性或介电物体具有感应作用的特性，通过对发射产生的二次电磁场的测量来发现被感应的物体。,2023/7/12,17,14.2.1.1 电探测法-交流电探法,交流

10、电探测法分电磁法、电磁波法（或称探地雷达法，Ground Penetrating Radar Method）。a.电磁法 电磁法又分为频率域电磁法和时间域电磁法。频率域电磁法主要用于金属管线的探测，先使导电的地下金属管线带电，在地面上测量由此电流产生的电磁异常，从而探测出地下管线的位置。频率域电磁法又分主动源法和被动源法两种方法，主动源法是采用人工方法把电磁信号加到地下金属管线上，又包括直接法、夹钳法、电偶极感应法、磁偶极感应法和示踪法等。被动源法是直接利用金属管线本身所带有的电磁场进行探测，又分工频法和甚低频法。,2023/7/12,18,14.2.1.1 电探测法-交流电探法,b.电磁波法

11、 电磁波法是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式由地面通过发射天线传送入地下，由于周围介质与管线存在明显的物性差异，例如电导率和介电常数差异，脉冲在界面上将产生反射和绕射回波，接受天线收到这种回波后，将信号传到控制台，经计算机处理后，可将雷达图像显示出来，通过对雷达波形的分析，可确定出地下管线的位置，所以电磁波法又称探地雷达法。探地雷达法除了能准确探测金属管线，对非金属管线同样具有快速、高效、无损及实时等特点。,2023/7/12,19,14.2.1.2 磁探测法,磁探测法只适于地下铁质管道探测。由于铁质管道在地球磁场的作用下会被磁化，磁化后的磁性强度与管道的铁磁性材料有关。铁质管的磁性较强，非铁

12、质管则无磁性。磁化的铁质管道可形成自身的磁场，与周围物质的磁性有明显差异。通过在地面观测铁质管道的磁场分布，可以发现地下的铁质管道并确定出管道的位置。,2023/7/12,20,14.2.1.3 弹性波法,弹性波法分反射波法、面波法以及弹性波CT法等。反射波法又分为共偏移距法（Common Offset Distance，COD法)和地震映像法。COD法主要用于非金属地下管线的探测，由于非金属管线与周围介质存在显著物性差异，激发的弹性波在地下传播时遇到这种物性差异界面时会发生反射，反射波被仪器接收记录，可根据发射信号的同相轴连续性及频率变化来确定非金属地下管线的位置。地震映像法是近几年才出现的

13、新方法，弹性波在地下介质传播过程中，遇到地下管线后会产生反射、折射和绕射波，使弹性波的相位、振幅及频率发生变化，在反射波时间剖面上出现畸变，从而确定地下管线的位置。,2023/7/12,21,14.2.2 地下管线探测仪器,采用物探方法能确定地下管线平面位置和埋深的仪器称地下管线探测仪（又称管线仪或探管仪）。其发展经历了从高频到低频，从单频到多频，从1W到几十瓦的历程。1915年至1920年，美国、英国和德国先后生产了探测地下地雷和未引爆的炸弹等金属的探测仪。第二次世界大战后，出现了应用电磁感应原理的地下金属管线探测仪。20世纪80年代后，仪器的信噪比、精度和分辨率大大提高，而且更加轻便和易于

14、操作。探地雷达的开发应用，进一步拓宽了地下管线的探测范围。,2023/7/12,22,14.2.2 地下管线探测仪器-成果展示,英国雷迪公司RD4000系列地下管线探测仪采用先进的技术和工艺，在功能、性能和应用范围等方面要优于其他地下管线探测仪。2005年该公司又推出的LD 500数字管线仪，由于采用差分技术、相位识别技术和超强的发射机，精度比RD4000提高了一倍，是探测煤气、电力、电信和给排水等各类地下管线的有效仪器（如下图所示）。,LD 500数字管线仪,2023/7/12,23,14.2.2 地下管线探测仪器-成果展示,新推出的RD 8000 PDL/PXL 系列采用最新的专利数字固件

15、设计，取代了原来的作为行业标准的RD 4000 PDL/PXL 系列管线探测仪产品，其响应速度更快、准确性高、可靠性更强，为全球用户提供了一种可控性强、可靠性高、高性价比的地下管线探测解决方案（如下所示）。,RD8000 PDL/PXL地下管线探测仪,2023/7/12,24,14.2.2 地下管线探测仪器-成果展示,美国RYCOM公司的8850/8875/8878/8831地下管线探测仪，采用多频率工作模式，可以准确探测地下电缆、管线的位置。德国的竖威管线探测雷达Pulse EKK01000型和探管仪EI_/GI，适合城市燃气、供水及市政管网的普查。加拿大Sensors&Software公司

16、生产的EKKO100、EKKO1000及Noggin250型数字探地雷达，可用于各种地下管线及其他埋设物的探测。国产的GXY系列、SL系列地下管线探测仪，适用于各种复杂的地下管线探测、定位及故障查找，并能对破损点进行定位。,2023/7/12,25,14.2.3 地下管线探测的程序和检验,地下管线探测的程序和检验包括：仪器检验、方法试验、实地调查、仪器探测和质量检验等，简要说明如下：（1）仪器检验。管线探测作业前，应对所有准备投入使用的仪器设备按照有关技术指标要求和仪器检验有关规定进行检验。（2）方法试验。选择有代表性的路段进行不同类型的管线和不同的地球物理条件下的方法试验。试验结果写入是地下

17、管线探测技术设计书。,2023/7/12,26,14.2.3 地下管线探测的程序和检验,（3）实地调查。应有管线权属单位或熟悉管线敷设情况的人员参加，根据地下管线现况调绘资料在实地对管线位置、走向和连接关系进行核查，对明显管线点如消防栓、接线箱、窨井等作详细调查、记录和量测，确定需要用仪器探测的管线段。明显管线点调查一般采用直接开井量测法，并现场填写明显管线点调查表，按管类分别记录调查项目。应查明每条管线的性质和类型，量测埋深。按规定的要求设置地面标志，并绘制位置示意图。（4）仪器探测。针对工作区内不同地球物理条件，选用不同的物探方法和仪器进行仪器探测，确定地下管线的水平位置、埋深。对管线分布

18、复杂、地球物理条件较差和干扰较强的路段应综合采用多种物探方法。,2023/7/12,27,14.2.3 地下管线探测的程序和检验,（5）质量检验。针对隐蔽管线点执行作业台组自检、作业项目部抽检和探测施工单位验收检查的三级质量检查验收制度。方法是：仪器重复探测，探测点开挖验证。仪器重复探测量不少于全测区总点数的5%。统计计算点位中误差、埋深中误差。开挖验证是评价地下管线探测工作质量最直接而有效的方法，应遵循“均匀分布、随机抽取”和有代表性的原则。,2023/7/12,28,14.3 城市地下管线测绘,14.3.1 一般规定 a.地下管线外业测量是指对工作区已有和新建的地下管线以及相关的地形、地物

19、进行测量，其主要工作包括：管线控制测量、已有管线测量、新建管线的定线与竣工测量、管线图测绘和测量成果的检查验收等。b.城市地下管线普查采用的平面坐标和高程系统必须与当地城市平面坐标和高程系统相一致，当厂区或住宅小区地下管线探测和施工场地管线探测采用非当地城市统一坐标系统时，应与当地城市坐标系统建立换算关系。城市地下管线探测采用的地形图比例尺应与城市基本地形图比例尺一致，施工场地管线探测地形图比例尺可按实际情况而定。,2023/7/12,29,14.3.1 一般规定,c.城市地下管线探测的取舍应根据各城市情况、管线密程度和委托方的要求确定，如给水管线的管径大于等于50或100cm、排水管线的管径

20、大于等于200cm、燃气管线的管径大于等于50或75cm时才需探测，工业、热力、电力和电信管线需全测。探测的精度应符合下列规定，地下管线隐蔽管线点的探测限差为：平面位置限差:埋深限差:其中，h为地下管线的中心埋深，单位cm，当100cm时，以100cm计算。相对于邻近控制点，管线点平面位置中误差不得大于5cm，高程中误差不得大于3cm。地下管线图精度。地下管线与邻近的建筑物、相邻管线以及规划道路中心线的间距中误差不得大于图上0.5mm。,2023/7/12,30,14.3.2 已有地下管线测量,14.3.2.1 管线控制测量 分平面控制测量和高程控制测量，主要是指为进行管线点联测及相关地物、地

21、形测量而建立的等级控制和图根控制。平面控制测量可采用GNSS技术或地面边角测量技术平面控制网、导线网,随着网络RTK技术的推广应用，可直接利用城市CORS系统获取测站坐标。高程控制测量主要有水准测量和电磁波测距三角高程测量。,2023/7/12,31,14.3.2.2 管线点测量,对已有地下管线的普查测量，内容包括：对管线点的地面标志进行平面位置和高程测量，测定地下管线有关的地面附属设施和地下管线的带状地形图，编制成果表。在管线调查或探测工作中设立的管线测点统称管线点，分明显管线点和隐蔽管线点。管线点的平面位置可采用导线串连法、极坐标法测量或GNSS法测量。采用GNSS技术测量管线点平面位置时

22、，要顾及环境影响，可采用快速静态法或RTK法。管线点的高程宜采用直接水准联测，也可采用电磁波测距三角高程法。管线点的高程精度不得低于图根水准精度，高程起始点为四等以上水准点。,2023/7/12,32,14.3.2.2 管线点测量,管线点的平面位置精度一般用管线点相对于邻近解析控制点平面位置的中误差表示，采用数字测图法时，主要受下列误差的影响：定向误差,仪器对中误差,观测误差,棱镜中心与待测地物点不重合误差 的影响,管线点的平面位置精度可用下式表示：,14.3.2.2 管线点测量,数字法测图的管线点平面位置中误差如下表,单位cm。根据有关文献分析，数字法测图的管线点平面位置中误差如下表所示：,

23、2023/7/12,34,14.3.2.3 管线横断面和带状地形测绘,为满足地下管线改扩建施工图设计的需要，这时需要作横断面测量,横规划道路应测至两侧沿路建筑物或红线外。应测出道路的特征点、管线点高程，地面高程变化点以及各种设施，高程点可按中视法实测，高程检测较差不大于4cm。带状地形图测量主要是为保证地下管线与邻近地物有准确的参照关系，测区没有相应比例尺地形图或现有地形图不能满足管线图要求时，应采用数字测图技术施测比例尺为1：500或1：1000的带状地形图。,2023/7/12,35,14.3.3 新建地下管线测量,新建地下管线主要包括定线测量和竣工测量。定线测量是把图上的设计管线放样到实

24、地，竣工测量是对新敷设管线进行测绘，得到图表结果。,2023/7/12,36,14.3.3.1 定线测量,定线测量主要采用全站仪极坐标法、交会法和GNSS定位法，应在两个测站上用不同的起始方向用极坐标法或两组前方交会法进行坐标测量，当两者差小于限差时，取平均值。定线测量中，应进行控制点校核、图形校核和坐标校核等各种校核测量，校核限差应符合有关规定。,2023/7/12,37,14.3.3.2 竣工测量,竣工测量应尽量在覆土前进行，主要内容包括管线调查、测量和资料整理。当管线不能在覆土前施测时，应设置管线待测点，将设置位置准确地引到地面上，做好点之记。竣工测量管线点的平面位置中误差不大于5cm，

25、高程中误差不大于3cm。管线竣工测量应采用全站仪和GNSS技术基于图根控制点或定线控制点用解析法进行。管线特征点包括交叉点、分支点、转折点、变深点、变材点、变坡点、变径点、起讫点、上杆、下杆以及管线上的附属设施中心点等。在没有特征点的管线段上，宜按比例设置管线点，如图上间距15cm，管线弯曲时，应能反映管线弯曲特征。,2023/7/12,38,14.3.3.3 质量控制,对城市地下管线测量成果必须进行质量检验，对管线图要作100%的图面检查，在外业作实地对图检查，对管线点一般按测区管线点总数的5%进行检测，平面位置较差不得大于5cm，高程的较差不得大于3cm。并填写记录，编写质量检查报告。,2

26、023/7/12,39,14.3.3.3 质量控制-复测管线要求(1),复测管线点的平面位置中误差和高程中误差按下式计算。当复测结果超过限差时，应增加管线点总数的5%进行重复测量，再计算和。若仍达不到规定要求时，整个测区应重测。,式中：，为重复测量的平面位置较差和高程较差；为重复测量的点数。,2023/7/12,40,14.3.3.3 质量控制-复测管线要求(2),质量检查报告内容应包括：（1）工程概况。包括任务来源、测区基本情况、工作内容、作业时间及完成工作量等。（2）检查工作。检查工作组织、实施、工作量统计及存在的问题等。（3）精度统计。根据检查数据统计出来最大误差、平均误差、超差点比例、

27、各项中误差及限差等。（4）发现问题及处理建议。检查中发现的质量问题，整改对策、处理结果和建议。（5）质量评价。统计结果对工程质量情况进行结论性总体评价：优、良、合格、不合格，提出是否交监理检查或下一级检查等。,2023/7/12,41,14.3.4 管线数据处理与图形编绘,14.3.4.1 管线数据处理数据处理与图形处理包括：城市管线属性数据的输入和编辑，元数据和管线图形文件的自动生成等。地下管线属性的输入应按照调查的原始记录和探测的原始手簿进行。数据处理后的成果应准确、一致和通用，野外采集生成的管线图形数据和属性数据能联动修改编辑，管线成图软件应具有生成管线数据、管线图形、管线成果表和管线统

28、计表等文件，绘制地下管线带状图、分幅图，输出管线成果表与统计表等功能，所绘制的地下管线图应符合国家和地方现行的图式符号标准。,2023/7/12,42,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘,a.一般规定 地下管线数据处理完成并检查合格后，可采用计算机或人工方法编绘城市地下管线图。计算机编绘包括：比例尺选定、数字化地形图和管线图导入、注记编辑、成果输出等。人工编绘包括：比例尺选定、复制地形底图、管线展绘、文字和数字注记、成果表编绘、图廓整饰和原图上墨等。专业及综合管线图的比例尺、图幅规格及分幅应与城市基本地形图一致。编绘用地形底图比例尺应与所绘管线图的比例尺一致，坐标和高程系统应与管线测量所用

29、系统一致，图上地物地貌应反映测区现状，质量应符合现行行业标准，数字化管线图的数据格式应与数字化地形图的数据格式一致。,2023/7/12,43,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘,b.专业管线图编绘 采用计算机编绘时，应采用专业管线与城市基本地形图的图形数据文件叠加方法编辑成图。不同专业管线图的编绘内容不同。,2023/7/12,44,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘-专业管线图编绘分类,（1）给水管道专业图编绘。水源池、干管道、支干管道和支管道；在市政公用管道探测区，主要编绘干管道及其建（构）筑物和附属设施，支干管道至入户为止；在工厂、居住小区等探测区，主要编绘从城市接水点开始至工

30、厂、小区内的给水管道系统；施工区和专业管道探测区，编绘内容根据工程规划、设计和施工的具体要求确定。（2）排水管道专业图编绘。排水管道的主干道、支干道、支管道；其上的建（构）筑物主要有排水泵站、沉淀池、化粪池和净化构筑物等；附属设施包括检查井、水封井、跌水井、冲洗井、沉淀井和进出水口等。,2023/7/12,45,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘-专业管线图编绘分类,（3）电力电缆专业图编绘。地下电力电缆、附属设施和有关的建（构）筑物以及地面上的架空线路。（4）电信电缆专业图编绘。包括测区内各种电信电缆、与线路有关的建（构）筑物如变换站、控制室、电缆检修井、各种塔（杆）和增音站等，电缆上的

31、附属设施如交接箱和分线箱等，以及地面上的架空通信线。专业管线图上应注记管线点的编号、管线的规格和材质；电力电缆应注明电压和电缆根数，电信电缆应注明管块规格和孔数，沟埋或管埋时应加注管线规格，直埋电缆注明缆线根数。,2023/7/12,46,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘,c.综合管线图编绘 城市综合地下管线图是表示各类地下管线、附属设施、有关地面建（构）筑物和地形特征图，是市政建设规划、设计和管理的重要图件。其编绘应以外业探测成果资料为依据，需保证编绘的完整性和准确性。综合地下管线图上的管线应以0.2mm线粗进行绘制，当管线上下重叠且不能按比例绘制时，应在图内以扯旗的方式说明。扯旗线应

32、垂直管线走向，扯旗内容应放在图内空白处或图面负载较小处。,2023/7/12,47,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘-城市综合地下管线图编绘要求和内容,（1）只绘出各专业地下管线的干线，干线应根据工程情况及用途而定，应按规定的代号、颜色、图例和符号表示。（2）绘出与干线有关的能反映地形现状的地面建（构）筑物和附属设施，作为图的背景和管线相对位置的参照。（3）铁路、道路、河流、桥梁和其它主要地形特征。综合地下管线图的注记应符合下列要求：,2023/7/12,48,14.3.4.2 城市地下管线网图编绘-综合地下管线图的注记应符合下列要求,（1）图上的各种注记、说明不能重叠或压盖管线；应注记

33、管线点的编号，编号图幅内应进行排序，不允许有重复点（2）应注明管线的类别代号、管线的材质、规格和管径等（3）电力电缆应注明管线的代号、电压，沟埋或管埋时，应加注管线规格。（4）电信电缆应注明管线的代号、管块规格和孔数。直埋电缆注明管线代号和根数。,2023/7/12,49,14.3.4.3城市地下管线成果表编制,城市地下管线成果表编制应依据绘图数据文件和管线探测成果进行。应以城市基本地形图图幅为单位，分专业整理编制，装订成册。每一图幅各专业管线成果的装订顺序为：给水、排水、燃气、电力、热力、通讯和综合管沟。地下管线成果如下图所示:,2023/7/12,50,14.4 城市地下管线网信息系统,地

34、下管线信息量巨大，在地下管线普查的同时应采用GIS技术建立城市地下管线网信息系统，完善数据实时更新和动态管理机制和安全保密措施，实现管线信息的管理、维护、更新和使用。a.有利于全面反映各类地下管线的空间位置、分布及其相互关系，为规划、设计、管理和决策服务；b.有利于快速准确地检索查询管线信息，进行各种统计分析和空间分析，提供图、文、声、像并茂的技术资料；c.有利于从根本上改变低效率的人工管理模式，节省大量人力、物力；d.有利于公共安全和突发事故的应急处理，如发生地震、暴雨灾害和水管破裂、煤气泄漏和电线火灾等事故时，通过信息系统的快速查询、分析，制定抢救方案，保证城市生命线工程的安全有序运行。,

35、2023/7/12,51,14.4.1 系统结构,城市地下管线网信息系统包括基本地形图数据库、地下管线空间信息数据库、地下管线属性信息数据库、数据库管理子系统和管线信息分析处理子系统等。基本地形图数据库包括道路、房屋、公用设施等重要地形资料，是地下管线的参照物。管线空间信息数据库设计包括：数据分层设计，数据在各层次上表达形式及格式，管线属性信息设计。,2023/7/12,52,14.4.2 基本功能,（1）地形图库管理。系统应具有海量图库管理能力，可对测区内的地形图统一管理（增加、删除、编辑、检索），具有图幅无缝拼接和可按多种方式调图的功能。（2）数据输入与编辑。系统的基础地形图和管线信息的输

36、入，应适应图形扫描矢量化、手扶跟踪数字化或实测数据直接输入或读入等多种输入方式。对管线数据的编辑应具有图形和属性联动编辑的功能，以及对管线数据的拓扑建立和维护的功能。在数据编辑方面，应具有图形的放大、缩小、平移、复制、剪切、粘贴、旋转、恢复、裁减等功能。由于许多城市的历史原因，控制网多次改造、扩建，投影方式和坐标系统也跟着变化，为此要求系统具有投影方式转换和坐标转换功能,2023/7/12,53,14.4.2 基本功能,（3）数据检查。系统的管线数据检查功能宜包括：点号和线号重号检查、管线点特征值正确性检查、管线属性内容合理性和规范性检查、测点超限检查、自流管线的管底埋深和高程正确性检查、管线

37、交叉检查和管线拓扑关系检查等。（4）信息查询与统计。主要包括：空间定位查询、管线空间信息和属性信息的双向查询，以及管线纵、横断面查询。管线属性信息的查询结果可用于统计分析。统计功能是指针对属性信息的统计，对于数值型的字段可以计算平均值，标准差，最大、最小值或中位数，也可以绘制各种图表来表现数据的分布和趋势。,2023/7/12,54,14.4.2 基本功能,（5）信息分析。主要包括：管线碰撞分析、事故分析、抢险分析、最短路径分析等。爆管分析是指管道发生爆炸后能自动计算出需要关闭的阀门。横断面分析指通过鼠标拖动形成剖面线，绘制出和地下管线垂直的断面图，在图上可以分析管线在垂直方向上的空间位置及相

38、互关系；纵断面分析指通过鼠标拖动形成剖面线，绘制出与管线平行的纵断面，在图上可以分析管线的埋深在管线走向上是否有变化；网络分析指利用网络模型计算最佳路径，查找最近设施，计算上游、下游管网等。（6）信息维护与更新。主要包括：管线空间信息和属性信息的联动添加、删去和修改。（7）输出。系统的输出功能应包括：基本地形图和管线图形信息的图形输出和属性查询统计的图表输出。,2023/7/12,55,14.4.3 数据标准制定和数据库设计,14.4.3.1 数据标准制定制定数据标准的目的是为了维护数据一致性和便于数据共享。地下管线网信息系统的各类信息，应具有统一性、精确性和时效性，编码应标准化、规范化。管线

39、网信息有分类编码和标识编码两类。分类编码应按现行国家标准1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类与编码GB14804实施。若某些要素类型在国标中尚未规定分类编码，可采用行业标准，或按暂行标准分类。每类地下管线的各要素都应采用标识编码进行标识和存储。其标识编码可按现行国家标准城市地理要素-城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管线编码结构规则GB/T14395的规定执行。,2023/7/12,56,14.4.3.2 数据库设计,数据库设计分为概念设计、逻辑结构设计和物理结构设计三个阶段。a.概念设计是数据库设计的第一个阶段，目的是建立概念数据模型.E-R图又称为实体-联系图，由实体，属

40、性，联系三个要素构成。实体用矩形表示，属性用椭圆表示，联系用菱形表示，实体与属性之间或实体与联系之间通过线段连接。b.逻辑结构设计是将E-R图转换为关系数据模型，并根据范式对关系表进行优化。E-R图转为关系模型所遵循的原则是：一个实体转换为一个关系表，一个联系转化为一个关系表，与该联系相连的各实体的主键以及联系的属性转化为该关系表的属性。c.物理结构设计的主要任务是确定存储结构、数据存取方式和分配存储空间等。,2023/7/12,57,14.4.4 应用实例,14.4.4.1 系统概况 随着城市规模的扩大和现代化程度的提高，城市的供水管网系统也越来越庞大，借助图纸、各类卡片来管理城市供水管网系

41、统的传统管理方式已法满足需要。建立城市地下供水管网信息系统，实现城市供水系统的科学管理已成为现代城市发展的迫切需求。,2023/7/12,58,14.4.4.1 系统概况-实例分析,山东正元公司所建立的某一城市供水管线信息系统，该系统的开发目标有以下几个方面：（1）以城市供水地下管网的图形数据和属性数据为管线专题数据源，以地形、道路等空间数据等为基础数据源，建立管线网系统数据库，实现城市供水管网系统各类文档的数字化管理。（2）有效、快速地定位管道、阀门和水表等管网组件，为管网的生产运行提供依据。（3）为管网施工提供标准化图件，避免因开挖位置不正确造成施工浪费或对其他地下建（构）筑物及管线的损坏

42、。,2023/7/12,59,14.4.4.1 系统概况-实例分析,（4）快速、高效地为爆管抢修等事故处理提供决策支持和 辅助制定抢修施工方案。（5）提供与供水公司日常运行的其他管理软件接口，实现供水公司日常运营业务的科学管理。（6）提供供水管网规划设计、实时运行模拟、管网系统优化调度等的软件接口，实现供水管网系统的优化和科学运行（7）提供与生产过程实时监控系统的软件接口，满足企业对生产过程的科学调度与指挥。（8）建立并采用水力计算模型，实现供水管网水力计算。（9）系统设计严格遵循现有国家标准和行业标准，制定统一的数据编码体系，包括数据定义体系、分类体系、数据交换格式、数据存储格式、输出格式、

43、数据文档以及质量标准，以利数据共享。,2023/7/12,60,14.4.4.2 总体结构,城市供水管网信息系统的总体结构如下图所示，包括道路、地形等基础图形数据、供水管网空间数据库和属性数据库，数据的输入输出，图形编辑和输出，为水力计算模型所作的数据组织与管理等。,2023/7/12,61,14.4.4.2 总体结构,供水管网信息系统的总体结构框图如下所示,2023/7/12,62,14.4.4.3 平台选择,为实现用户需求和系统目标，本系统采用网络化GIS的企业级解决方案，选用桌面地图软件 MapInfo作为系统软件平台。考虑到系统的功能需求和开发实现的方便性，确定以MapX为底层开发平台

44、。用Visual Basic、Visual C+等作为开发语言，通过构件技术（ActiveX）、对象链接和嵌入技术（OLE）和空间数据引擎技术（SDE）等实现GIS系统集成。利用等开发工具结合MapX控件来实现系统的图形和数据库的管理功能。选择office系列产品或开发报表工具进行报表制作，选用三维动画制作工具包（OpenGL）制作三维管网图。系统数据库也采用大型关系型数据库SQL Server 2000作为系统数据库。配合空间数据引擎Spatial Ware，把MapInfo的图形与属性数据上传到数据库，从而实现统一管理。,2023/7/12,63,14.4.4.4 系统功能,系统的主要功能

45、如下：（1）数据输入、输出。供水管线竣工测量成果入库与普查成果入库使用相同标准与操作，系统同时提供相应的图形绘制、修改、编辑等功能；以及与DXF格式的数据交换，图形剪裁，打印与绘图输出，图形及属性录入和自定义输出等。（2）统计查询。按图号、道路名、区域对可多幅任意范围的管线进行查询统计；根据所选管点、管线查询对应的属性；根据属性条件查相应的图形；按照管线类型、坐标、管径大小、埋设年代等各种属性进行管线、管点的组合查询。（3）专题图制作。按管径、材质、埋设时间等绘制相应的专题图。,2023/7/12,64,14.4.4.4 系统功能,（4）空间分析。任意地点、任意角度横断面的自动生成与分析；管线

46、纵断面的生成与分析；供水管线爆管事故的影响区域分析；管网平差计算与分析。（5）供水管线工程综合。敷设新管线与已有管线在地下空间的布局应科学合理，需要综合考虑地上地下各种影响因素，进行新管线的设计。供水管线工程综合功能是为新管线的规划设计提供帮助，本系统有以下功能：全市规划区供水干管的总体布置现状分析，供水管线与建（构）筑物之间水平间距判断与分析以及交叉供水管线垂直净距判断与分析等。（6）管线辅助设计功能。以国家有关管线工程的最小覆土深度、管线最小水平净距、管线交叉时的最小垂直净距等规定为准则，在地形图库、现状管线库的基础上，实现管线设计计算、分析、绘图以及方案比较。主要包括：地下管线缓冲区分析

47、，地下管线垂直净距设计分析，管线辅助设计以及管线点辅助设计。,2023/7/12,65,14.4.4.4 系统功能,（7）对外服务功能。供水管线报建图的生成，用“供水综合管线图+大比例尺横断面图”取代原来的管线报建用图。（8）与已有系统的衔接。通过采用标准数据库接口方式从SCADA系统读取配网数据，通过数据实时通信，进行流量及压力分析，对供水运行系统进行监控。与MIS收费系统衔接，从MIS收费系统中提取相关数据用于计算与分析。（9）系统维护。提供本系统软件的安装程序作为系统的恢复工具；提供供水管线数据库的结构和存贮方式说明资料。为保障系统的安全性，进行权限设置、数据定时备份和安全恢复。,202

48、3/7/12,66,思考题:(1)城市地下管线的现状存在哪些问题？(2)城市地下管线探测的目的意义何在？(3)城市地下管线的探测方法有哪些？(4)地下管线物探方法有哪些？(5)地下管线探测仪的工作原理是什么？(6)城市地下管线普查中的测量包括哪些内容？(7)城市地下管线控制测量有何特点？(8)城市地下管线外业测量主要有哪些工作？(9)城市地下管线外业测量质量检验的原则和做法是什么？(10)新建地下管线外业测量的质量自检报告包括哪些内容？(11)何谓新建地下管线的定线测量和竣工测量？(12)建立城市地下管线网信息系统有什么意义？(13)城市供水管网系统应具备哪些功能？,2023/7/12,67,谢 谢！,