前言sO100
地下管網象一根根神經脈絡貫穿整個城市，與城市經濟和人民生活息息相關。因此，其管理倍受各級政府部門重視。然而，由于管網具有縱橫交錯；結構復雜；埋于地下具有不透明性；信息量及查詢量大；保存期長；要求不間斷地運行使用等特點，故僅靠圖紙、圖表等形式記錄保存管網資料，并在此基礎上進行的人工管理，已經不能適應規模日益擴大、經濟社會活動日益加快的現代化城市發展的要求。用新的技術和方法管理地下管網信息代替落后的人工管理方式，已成為十分迫切的任務。
為查清已埋沒的燃氣管網，建立《城市燃氣動態管理信息系統》，以便于今后調度、維護、施工、搶險等工作的順利進行，需解決以下問題：
1．查清所有燃氣節點坐標、埋深、管頂高程、材質、管徑、壁厚、防腐形式、燃氣節點于路中心水平距離、竣工日期、施工單位等信息。(注：節點指燃氣管道上起點出口點、止點、水平與垂直夾角小于160度的轉彎點、閥門、凝液缸、三通、四通、主支管連接點、與其它專業管線的交又點、法蘭盲板、兩種材質的交接點等。)
2．利用最新探測成果，結合竣工圖紙資料，按照用戶要求的格式，錄入各種資料，建立燃氣管網現狀的數據庫。
3．在現有數據庫基礎上，針對用戶實際需要建立燃氣管網動態信息管理系統。
一、燃氣管網的基本特征
燃氣管網的基本特征是：小區中央氣站供應管道液化氣，敷設中壓市政干管，通過庭院管與用戶連接。燃氣管網一般都埋于地下1．5米以內，個別地區埋沒較深。地下地質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，其類型可分為三種：
1．線性體：主要是電力電纜、通訊電線等；
2．金屬管材：主要是洪水管、鋼質燃氣管等；
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，它于周圍覆蓋層存在明顯的電性差異，且表現為二維線性特征，常規的探測方法能較好的識別。而后一種類型外殼表現出高阻性質，探測這類高阻管，常規的方法難以識別。另外一些干擾源對管線的探測精度也有很大影響，這些干擾主要來自：水泥路面的鋼筋網、路中及路邊的鐵柵欄、鐵質的廣告牌、人行道旁的架空電力線、管線間的相互干擾、正在施工的電器、地表人工填土中的鐵質雜物及來往穿梭的汽車等。由此可見，在這樣的復雜環境下進行管線探測，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，對地表和地下無破壞作用。可以在城市內各種噪聲環境下工作，環境干擾較小，具有較滿意的探測深度及精度。對金屬及非金屬管線都能得到很好的探測結果。
2．地下管線探測儀
地下管線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。現場可實時長距離追蹤、定位，直觀顯示、輕便、靈活，效率較高。是野外施工最常用的儀器。針對野外管線的埋設情況，且兩類探測方法：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、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
針對管線周圍的地球物理特征，并綜合考慮工作環境，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。以下是方法與技術的具體應用。
1．金屬管線的探測
對燃氣市政管網和部分庭院管網，由于是鋼質，導電性好，便于管線儀探測。在此類型管線探測中，用感應法或充電法。
(1)并排管線的區分
在實際探測工作中，經常能發現燃氣管與其他市政管并排埋設，有的相距很近。現場無直接接觸點時，采用感應掃描的方法，首先大致確定被測管的位置，然后再用感應零點法精確定位。野外實際探測方法是：將發射機放在目標管上，離開發射機10米處，沿與管線垂直的方向進行探測，接收機用零值檔進行檢測信號，此時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
用主動源(電力或通訊電纜輻射的電磁波)和被動源(儀器發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的特征值響應說明有電力或通訊電纜存在。
(3)拐點
用接收機沿管線走向連續追蹤探測時，在拐點處，信號響應會急劇減弱，此時記下信號下降的位置，將接收機靈敏度調高，以該點為圓心，2步為半徑做圓狀搜索，直到發現新的信號響應，來確定管線新的走向。
(4)變坡點
躥線變坡點處，管線的深度值變化較大，接收機信號強弱變化也較大，此時，需加密觀測點，增加或降低靈敏度，逐個測出埋深，確定管線的變坡點位置。
(5)交叉管線
用感應法或充電法。將發射機放置在一管的上方或將信號直接送入管線的露頭上，相距一定的距離進行探測，同樣的方法進行另一條管線的探測，確定其交叉點的位置和埋深。
(6)三通和四通
用感應法或充電法。沿管線走向垂直探測，當發現探測前方左側或右側有信號且影響直線探測時，記下干擾點的位置，作圓狀搜索，直到發現另一峰值點，若和直線上的信號強弱一樣，說明二管相通，此時，可判定該點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三通或四通點1米處進行測定。
2．非金屬管線的探測
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行工作。根據地下燃氣管的大致走向布置測線，使測線方向近可能與所要探測的管線走向垂直。在探測過程中，為了減少側邊地表金屬物的干擾，必須使天線板與地面保持良好的接觸，以便天線與地下介質良好的耦合。當探地雷達發現管道時，接收其回波，將圖象在屏幕上顯示出來，通過判讀確定地下燃氣管道的位置及深度。
3．野外點位的測量
為了全面表達地下燃氣管道的探測結果和方便微機成圖，使用全站儀對管線節點、交叉點及相關要素進行解析法作業測量，并利用該儀器的優勢，直接得到各有效點的坐標和高程。
四、燃氣管網的數據庫的建立
我們采用的是中國地質大學與我公司聯合編寫的MAPGIS軟件，該軟件是我國第一個具有獨立的版權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中心向全國用戶推薦的唯一產品。
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。一般由專人負責，將所探測和測量數據輸入計算機，經系統復核無誤后，可進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輸入兩種方式以適應不同的數據錄入環境。用鍵盤輸入地下燃氣管網的探測和測量等屬性數據。
(2)將數據上到電子底圖進行處理，并有人工智能化的全自動和人機交互二種失量化方式，形成點、線元數據，便于查找和修正錯誤。
(3)對輸入節點坐標數據進行平差處理，校正由于人工輸入數據造成的誤差。
2．燃氣管網數據庫結構
數據的分類編碼嚴格遵循現有國家標準和行業標準，并根據用戶的特色，特定適當的特殊標準。建立起燃氣管節點數據庫、燃氣管道與其它相關聯的專業管道數據庫。
3．燃氣管網的數據編輯
系統對燃氣管網的各種屬性及其屬性結構進行查詢、修改、刪除、插入等管理與維護工作，實現燃氣管網全部數據的電腦化。
4．燃氣管網的數據輸出
根據用戶的不同需求，可以將編輯好的數據或者圖紙從指定設備輸出。
5．燃氣管網信息查詢與統計
該軟件具有對管網數據和屬性與統計數據進行多種形式的查詢及統計的功能。即對管網數據和屬性數據具有雙向查詢和修改的功能。
6．燃氣管網信息分析
(1)管網控制測量數據處理功能。可對管線及其他城市測量有關的各種測量控制網(導線網、三角網、混合網)進行平差計算和對控制測量觀測及其成果數據進行數據庫管理；
(2)信息提取，即從管網數據中提取用戶需要的信息；
(3)區域范圍內管線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，利用GIS技術進行管理。
五、信息系統的功能開發
系統建成后具有以下功能：
1．氣站、管網資料存儲、查詢、輸出功能；
2．報警搶修功能。能依據用戶電話報警所提供的事故地點、性質、規模，并給出搶修車行車路線圖、搶修方案。
3．生產調度功能；
4．綜合信息查詢功能；
另外可以根據用戶的特殊需要增加、拓展其它新的功論
結束語
國家建設部已制定出《城市燃氣行業2000年技術進步發展規劃》，未來十年我國燃氣管網建設前景十分廣闊。實現燃氣管網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，在管線探測和計算機信息管理方面，積累了豐富經驗。為此，我們愿意與各界同仁共同努力，力我國燃氣事業的發展作出應有貢獻。
地下管網象一根根神經脈絡貫穿整個城市，與城市經濟和人民生活息息相關。因此，其管理倍受各級政府部門重視。然而，由于管網具有縱橫交錯；結構復雜；埋于地下具有不透明性；信息量及查詢量大；保存期長；要求不間斷地運行使用等特點，故僅靠圖紙、圖表等形式記錄保存管網資料，并在此基礎上進行的人工管理，已經不能適應規模日益擴大、經濟社會活動日益加快的現代化城市發展的要求。用新的技術和方法管理地下管網信息代替落后的人工管理方式，已成為十分迫切的任務。
為查清已埋沒的燃氣管網，建立《城市燃氣動態管理信息系統》，以便于今后調度、維護、施工、搶險等工作的順利進行，需解決以下問題：
1．查清所有燃氣節點坐標、埋深、管頂高程、材質、管徑、壁厚、防腐形式、燃氣節點于路中心水平距離、竣工日期、施工單位等信息。(注：節點指燃氣管道上起點出口點、止點、水平與垂直夾角小于160度的轉彎點、閥門、凝液缸、三通、四通、主支管連接點、與其它專業管線的交又點、法蘭盲板、兩種材質的交接點等。)
2．利用最新探測成果，結合竣工圖紙資料，按照用戶要求的格式，錄入各種資料，建立燃氣管網現狀的數據庫。
3．在現有數據庫基礎上，針對用戶實際需要建立燃氣管網動態信息管理系統。
一、燃氣管網的基本特征
燃氣管網的基本特征是：小區中央氣站供應管道液化氣，敷設中壓市政干管，通過庭院管與用戶連接。燃氣管網一般都埋于地下1．5米以內，個別地區埋沒較深。地下地質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，其類型可分為三種：
1．線性體：主要是電力電纜、通訊電線等；
2．金屬管材：主要是洪水管、鋼質燃氣管等；
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，它于周圍覆蓋層存在明顯的電性差異，且表現為二維線性特征，常規的探測方法能較好的識別。而后一種類型外殼表現出高阻性質，探測這類高阻管，常規的方法難以識別。另外一些干擾源對管線的探測精度也有很大影響，這些干擾主要來自：水泥路面的鋼筋網、路中及路邊的鐵柵欄、鐵質的廣告牌、人行道旁的架空電力線、管線間的相互干擾、正在施工的電器、地表人工填土中的鐵質雜物及來往穿梭的汽車等。由此可見，在這樣的復雜環境下進行管線探測，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，對地表和地下無破壞作用。可以在城市內各種噪聲環境下工作，環境干擾較小，具有較滿意的探測深度及精度。對金屬及非金屬管線都能得到很好的探測結果。
2．地下管線探測儀
地下管線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。現場可實時長距離追蹤、定位，直觀顯示、輕便、靈活，效率較高。是野外施工最常用的儀器。針對野外管線的埋設情況，且兩類探測方法：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、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
針對管線周圍的地球物理特征，并綜合考慮工作環境，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。以下是方法與技術的具體應用。
1．金屬管線的探測
對燃氣市政管網和部分庭院管網，由于是鋼質，導電性好，便于管線儀探測。在此類型管線探測中，用感應法或充電法。
(1)并排管線的區分
在實際探測工作中，經常能發現燃氣管與其他市政管并排埋設，有的相距很近。現場無直接接觸點時，采用感應掃描的方法，首先大致確定被測管的位置，然后再用感應零點法精確定位。野外實際探測方法是：將發射機放在目標管上，離開發射機10米處，沿與管線垂直的方向進行探測，接收機用零值檔進行檢測信號，此時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
用主動源(電力或通訊電纜輻射的電磁波)和被動源(儀器發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的特征值響應說明有電力或通訊電纜存在。
(3)拐點
用接收機沿管線走向連續追蹤探測時，在拐點處，信號響應會急劇減弱，此時記下信號下降的位置，將接收機靈敏度調高，以該點為圓心，2步為半徑做圓狀搜索，直到發現新的信號響應，來確定管線新的走向。
(4)變坡點
躥線變坡點處，管線的深度值變化較大，接收機信號強弱變化也較大，此時，需加密觀測點，增加或降低靈敏度，逐個測出埋深，確定管線的變坡點位置。
(5)交叉管線
用感應法或充電法。將發射機放置在一管的上方或將信號直接送入管線的露頭上，相距一定的距離進行探測，同樣的方法進行另一條管線的探測，確定其交叉點的位置和埋深。
(6)三通和四通
用感應法或充電法。沿管線走向垂直探測，當發現探測前方左側或右側有信號且影響直線探測時，記下干擾點的位置，作圓狀搜索，直到發現另一峰值點，若和直線上的信號強弱一樣，說明二管相通，此時，可判定該點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三通或四通點1米處進行測定。
2．非金屬管線的探測
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行工作。根據地下燃氣管的大致走向布置測線，使測線方向近可能與所要探測的管線走向垂直。在探測過程中，為了減少側邊地表金屬物的干擾，必須使天線板與地面保持良好的接觸，以便天線與地下介質良好的耦合。當探地雷達發現管道時，接收其回波，將圖象在屏幕上顯示出來，通過判讀確定地下燃氣管道的位置及深度。
3．野外點位的測量
為了全面表達地下燃氣管道的探測結果和方便微機成圖，使用全站儀對管線節點、交叉點及相關要素進行解析法作業測量，并利用該儀器的優勢，直接得到各有效點的坐標和高程。
四、燃氣管網的數據庫的建立
我們采用的是中國地質大學與我公司聯合編寫的MAPGIS軟件，該軟件是我國第一個具有獨立的版權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中心向全國用戶推薦的唯一產品。
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。一般由專人負責，將所探測和測量數據輸入計算機，經系統復核無誤后，可進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輸入兩種方式以適應不同的數據錄入環境。用鍵盤輸入地下燃氣管網的探測和測量等屬性數據。
(2)將數據上到電子底圖進行處理，并有人工智能化的全自動和人機交互二種失量化方式，形成點、線元數據，便于查找和修正錯誤。
(3)對輸入節點坐標數據進行平差處理，校正由于人工輸入數據造成的誤差。
2．燃氣管網數據庫結構
數據的分類編碼嚴格遵循現有國家標準和行業標準，并根據用戶的特色，特定適當的特殊標準。建立起燃氣管節點數據庫、燃氣管道與其它相關聯的專業管道數據庫。
3．燃氣管網的數據編輯
系統對燃氣管網的各種屬性及其屬性結構進行查詢、修改、刪除、插入等管理與維護工作，實現燃氣管網全部數據的電腦化。
4．燃氣管網的數據輸出
根據用戶的不同需求，可以將編輯好的數據或者圖紙從指定設備輸出。
5．燃氣管網信息查詢與統計
該軟件具有對管網數據和屬性與統計數據進行多種形式的查詢及統計的功能。即對管網數據和屬性數據具有雙向查詢和修改的功能。
6．燃氣管網信息分析
(1)管網控制測量數據處理功能。可對管線及其他城市測量有關的各種測量控制網(導線網、三角網、混合網)進行平差計算和對控制測量觀測及其成果數據進行數據庫管理；
(2)信息提取，即從管網數據中提取用戶需要的信息；
(3)區域范圍內管線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，利用GIS技術進行管理。
五、信息系統的功能開發
系統建成后具有以下功能：
1．氣站、管網資料存儲、查詢、輸出功能；
2．報警搶修功能。能依據用戶電話報警所提供的事故地點、性質、規模，并給出搶修車行車路線圖、搶修方案。
3．生產調度功能；
4．綜合信息查詢功能；
另外可以根據用戶的特殊需要增加、拓展其它新的功論
結束語
國家建設部已制定出《城市燃氣行業2000年技術進步發展規劃》，未來十年我國燃氣管網建設前景十分廣闊。實現燃氣管網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，在管線探測和計算機信息管理方面，積累了豐富經驗。為此，我們愿意與各界同仁共同努力，力我國燃氣事業的發展作出應有貢獻。
