前　言

　　地下管網(wǎng)象一根根神經(jīng)脈絡(luò )貫穿整個(gè)城市，與城市經(jīng)濟和人民生活息息相關(guān)。因此，其管理倍受各級政府部門(mén)重視。然而，由于管網(wǎng)具有縱橫交錯；結構復雜；埋于地下具有不透明性；信息量及查詢(xún)量大；保存期長(cháng)；要求不間斷地運行使用等特點(diǎn)，故僅靠圖紙、圖表等形式記錄保存管網(wǎng)資料，并在此基礎上進(jìn)行的人工管理，已經(jīng)不能適應規模日益擴大、經(jīng)濟社會(huì )活動(dòng)日益加快的現代化城市發(fā)展的要求。用新的技術(shù)和方法管理地下管網(wǎng)信息代替落后的人工管理方式，已成為十分迫切的任務(wù)。

　　為查清已埋沒(méi)的燃氣管網(wǎng)，建立《城市燃氣動(dòng)態(tài)管理信息系統》，以便于今后調度、維護、施工、搶險等工作的順利進(jìn)行，需解決以下問(wèn)題：

　　1.查清所有燃氣節點(diǎn)坐標、埋深、管頂高程、材質(zhì)、管徑、壁厚、防腐形式、燃氣節點(diǎn)于路中心水平距離、竣工日期、施工單位等信息。（注：節點(diǎn)指燃氣管道上起點(diǎn)出口點(diǎn)、止點(diǎn)、水平與垂直夾角小于160度的轉彎點(diǎn)、閥門(mén)、凝液缸、三通、四通、主支管連接點(diǎn)、與其它專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)的交又點(diǎn)、法蘭盲板、兩種材質(zhì)的交接點(diǎn)等。）

　　2.利用最新探測成果，結合竣工圖紙資料，按照用戶(hù)要求的格式，錄入各種資料，建立燃氣管網(wǎng)現狀的數據庫。

　　3.在現有數據庫基礎上，針對用戶(hù)實(shí)際需要建立燃氣管網(wǎng)動(dòng)態(tài)信息管理系統。

　　一、燃氣管網(wǎng)的基本特征

　　燃氣管網(wǎng)的基本特征是：小區中央氣站供應管道液化氣，敷設中壓市政干管，通過(guò)庭院管與用戶(hù)連接。燃氣管網(wǎng)一般都埋于地下1.5米以?xún)�，個(gè)別地區埋沒(méi)較深。地下地質(zhì)情況大都是表層人工填土，主要由瀝青路面、水泥路面、碎石路基、黃褐色枯土組成。

　　埋于地下的市政管線(xiàn)，其類(lèi)型可分為三種：

　　1.線(xiàn)性體：主要是電力電纜、通訊電線(xiàn)等；

　　2.金屬管材：主要是洪水管、鋼質(zhì)燃氣管等；

　　3.非金屬管材：主要是污水管、雨水管、PVC燃氣管等。

　　前二種其電性特征表現為良導圓柱體，它于周?chē)�覆蓋層存在明顯的電性差異，且表現為二維線(xiàn)性特征，常規的探測方法能較好的識別。而后一種類(lèi)型外殼表現出高阻性質(zhì)，探測這類(lèi)高阻管，常規的方法難以識別。另外一些干擾源對管線(xiàn)的探測精度也有很大影響，這些干擾主要來(lái)自：水泥路面的鋼筋網(wǎng)、路中及路邊的鐵柵欄、鐵質(zhì)的廣告牌、人行道旁的架空電力線(xiàn)、管線(xiàn)間的相互干擾、正在施工的電器、地表人工填土中的鐵質(zhì)雜物及來(lái)往穿梭的汽車(chē)等。由此可見(jiàn)，在這樣的復雜環(huán)境下進(jìn)行管線(xiàn)探測，不但需要高性能的探測儀器，更需要有多種地球物理探測方法的相互結合。

　　二、使用的儀器設備及性能

　　1.探地雷達

　　探地雷達是一種非破壞性的反射波地面探測系統。波源為高頻電磁脈沖，對地表和地下無(wú)破壞作用�？梢栽诔鞘袃雀鞣N噪聲環(huán)境下工作，環(huán)境干擾較小，具有較滿(mǎn)意的探測深度及精度。對金屬及非金屬管線(xiàn)都能得到很好的探測結果。

　　2.地下管線(xiàn)探測儀地下管線(xiàn)探測儀是一種非破壞電磁波探測系統，有較好的抗干擾能力和一定的探測深度�，F場(chǎng)可實(shí)時(shí)長(cháng)距離追蹤、定位，直觀(guān)顯示、輕便、靈活，效率較高。是野外施工最常用的儀器。針對野外管線(xiàn)的埋設情況，且兩類(lèi)探測方法：感應法、充電法。

　　3.智能型全站儀

　　智能型全站儀可以完成各種高精度測量作業(yè)、具有新型存儲卡、傾斜角補償功能、標準計算程序、電子數據傳輸等功能。

　　三、野外工作方法及原理

　　針對管線(xiàn)周?chē)�的地球物理特征，并綜合考慮工作環(huán)境，應采取多種綜合的地球物理探測方法。并須選擇使用最佳信號源，以減少目標以外的干擾，提高精度。以下是方法與技術(shù)的具體應用。

　　1.金屬管線(xiàn)的探測

　　對燃氣市政管網(wǎng)和部分庭院管網(wǎng)，由于是鋼質(zhì)，導電性好，便于管線(xiàn)儀探測。在此類(lèi)型管線(xiàn)探測中，用感應法或充電法。

　�。�1）并排管線(xiàn)的區分

　　在實(shí)際探測工作中，經(jīng)常能發(fā)現燃氣管與其他市政管并排埋設，有的相距很近�，F場(chǎng)無(wú)直接接觸點(diǎn)時(shí)，采用感應掃描的方法，首先大致確定被測管的位置，然后再用感應零點(diǎn)法精確定位。野外實(shí)際探測方法是：將發(fā)射機放在目標管上，離開(kāi)發(fā)射機10米處，沿與管線(xiàn)垂直的方向進(jìn)行探測，接收機用零值檔進(jìn)行檢測信號，此時(shí)目標管上的響應值最小趨于零，而鄰近的非目標管上的響應值為最大。

　�。�2）管道與電纜的區分

　　用主動(dòng)源（電力或通訊電纜輻射的電磁波）和被動(dòng)源（儀器發(fā)出的一定值的電碰波）區分管道和電纜。接收機上有P、R二檔，P檔檢測電力電纜，R檔檢測通訊電纜，若有P或K的特征值響應說(shuō)明有電力或通訊電纜存在。

　�。�3）拐點(diǎn)

　　用接收機沿管線(xiàn)走向連續追蹤探測時(shí)，在拐點(diǎn)處，信號響應會(huì )急劇減弱，此時(shí)記下信號下降的位置，將接收機靈敏度調高，以該點(diǎn)為圓心，2步為半徑做圓狀搜索，直到發(fā)現新的信號響應，來(lái)確定管線(xiàn)新的走向。

　�。�4）變坡點(diǎn)

　　躥線(xiàn)變坡點(diǎn)處，管線(xiàn)的深度值變化較大，接收機信號強弱變化也較大，此時(shí)，需加密觀(guān)測點(diǎn)，增加或降低靈敏度，逐個(gè)測出埋深，確定管線(xiàn)的變坡點(diǎn)位置。

　�。�5）交叉管線(xiàn)

　　用感應法或充電法。將發(fā)射機放置在一管的上方或將信號直接送入管線(xiàn)的露頭上，相距一定的距離進(jìn)行探測，同樣的方法進(jìn)行另一條管線(xiàn)的探測，確定其交叉點(diǎn)的位置和埋深。

　�。�6）三通和四通

　　用感應法或充電法。沿管線(xiàn)走向垂直探測，當發(fā)現探測前方左側或右側有信號且影響直線(xiàn)探測時(shí)，記下干擾點(diǎn)的位置，作圓狀搜索，直到發(fā)現另一峰值點(diǎn)，若和直線(xiàn)上的信號強弱一樣，說(shuō)明二管相通，此時(shí)，可判定該點(diǎn)就是三通或四通的接頭處。由于兩管間的相互干擾，其埋深的測定應離開(kāi)三通或四通點(diǎn)1米處進(jìn)行測定。

　　2.非金屬管線(xiàn)的探測

　　對非金屬燃氣管的探測，我們利用探地雷達采用剖面方式進(jìn)行工作。根據地下燃氣管的大致走向布置測線(xiàn)，使測線(xiàn)方向近可能與所要探測的管線(xiàn)走向垂直。在探測過(guò)程中，為了減少側邊地表金屬物的干擾，必須使天線(xiàn)板與地面保持良好的接觸，以便天線(xiàn)與地下介質(zhì)良好的耦合。當探地雷達發(fā)現管道時(shí)，接收其回波，將圖象在屏幕上顯示出來(lái)，通過(guò)判讀確定地下燃氣管道的位置及深度。

　　3.野外點(diǎn)位的測量

　　為了全面表達地下燃氣管道的探測結果和方便微機成圖，使用全站儀對管線(xiàn)節點(diǎn)、交叉點(diǎn)及相關(guān)要素進(jìn)行解析法作業(yè)測量，并利用該儀器的優(yōu)勢，直接得到各有效點(diǎn)的坐標和高程。

　　四、燃氣管網(wǎng)的數據庫的建立

　　我們采用的是中國地質(zhì)大學(xué)與我公司聯(lián)合編寫(xiě)的MAPGIS軟件，該軟件是我國第一個(gè)具有獨立的版權GIS系統，1997年獲國家科委GIS中心軟件測評第一名，并且是國家科委GIS中心向全國用戶(hù)推薦的唯一產(chǎn)品。

　　利用該軟件可以在野外工作結束后，即刻轉入室內數據處理。一般由專(zhuān)人負責，將所探測和測量數據輸入計算機，經(jīng)系統復核無(wú)誤后，可進(jìn)行燃氣的空間檢索與數據分析，并打印出成果報告。

　　以下是該軟件的流程：

　　1.燃氣管網(wǎng)信息輸入、儲存與處理

　�。�1）數據輸入：在系統中有批量輸入與逐點(diǎn)輸入兩種方式以適應不同的數據錄入環(huán)境。用鍵盤(pán)輸入地下燃氣管網(wǎng)的探測和測量等屬性數據。

　�。�2）將數據上到電子底圖進(jìn)行處理，并有人工智能化的全自動(dòng)和人機交互二種失量化方式，形成點(diǎn)、線(xiàn)元數據，便于查找和修正錯誤。

　�。�3）對輸入節點(diǎn)坐標數據進(jìn)行平差處理，校正由于人工輸入數據造成的誤差。

　　2.燃氣管網(wǎng)數據庫結構

　　數據的分類(lèi)編碼嚴格遵循現有國家標準和行業(yè)標準，并根據用戶(hù)的特色，特定適當的特殊標準。建立起燃氣管節點(diǎn)數據 庫、燃氣管道與其它相關(guān)聯(lián)的專(zhuān)業(yè)管道數據庫。

　　3.燃氣管網(wǎng)的數據編輯

　　系統對燃氣管網(wǎng)的各種屬性及其屬性結構進(jìn)行查詢(xún)、修改、刪除、插入等管理與維護工作，實(shí)現燃氣管網(wǎng)全部數據的電腦化。

　　4.燃氣管網(wǎng)的數據輸出

　　根據用戶(hù)的不同需求，可以將編輯好的數據或者圖紙從指定設備輸出。

　　5.燃氣管網(wǎng)信息查詢(xún)與統計

　　該軟件具有對管網(wǎng)數據和屬性與統計數據進(jìn)行多種形式的查詢(xún)及統計的功能。即對管網(wǎng)數據和屬性數據具有雙向查詢(xún)和修改的功能。

　　6.燃氣管網(wǎng)信息分析

　�。�1）管網(wǎng)控制測量數據處理功能�？蓪�管線(xiàn)及其他城市測量有關(guān)的各種測量控制網(wǎng)（導線(xiàn)網(wǎng)、三角網(wǎng)、混合網(wǎng)）進(jìn)行平差計算和對控制測量觀(guān)測及其成果數據進(jìn)行數據庫管理；

　�。�2）信息提取，即從管網(wǎng)數據中提取用戶(hù)需要的信息；

　�。�3）區域范圍內管線(xiàn)走向分析及相交檢驗。

　　總之，該軟件是以空間信息為主體，將空間信息與統計信息有機地結合起來(lái)，利用GIS技術(shù)進(jìn)行管理。

　　五、信息系統的功能開(kāi)發(fā)系統建成后具有以下功能：

　　1.氣站、管網(wǎng)資料存儲、查詢(xún)、輸出功能；

　　2.報警搶修功能。能依據用戶(hù)電話(huà)報警所提供的事故地點(diǎn)、性質(zhì)、規模，并給出搶修車(chē)行車(chē)路線(xiàn)圖、搶修方案。

　　3.生產(chǎn)調度功能；

　　4.綜合信息查詢(xún)功能；

　　另外可以根據用戶(hù)的特殊需要增加、拓展其它新的功論

　　結束語(yǔ)

　　國家建設部已制定出《城市燃氣行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規劃》，未來(lái)十年我國燃氣管網(wǎng)建設前景十分廣闊。實(shí)現燃氣管網(wǎng)的現代化管理迫在眉捷。深圳市大升高科技工程有限公司與深圳市燃氣集團公司多年合作，在管線(xiàn)探測和計算機信息管理方面，積累了豐富經(jīng)驗。為此，我們愿意與各界同仁共同努力，力我國燃氣事業(yè)的發(fā)展作出應有貢獻。