專利名稱：地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)及其建立方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種信息系統(tǒng)，特別是公開一種地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)及其建立方法。
背景技術：
目前大城市的數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)中以開挖施工工藝完成的管線為主，而同一開挖管線的埋深基本不變，目前的數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)為平面圖，深度的體現(xiàn)是用數(shù)字注釋，而在管網(wǎng)圖中未體現(xiàn)。隨著城市建設步伐的加快，管網(wǎng)建設飛速發(fā)展，在管網(wǎng)設計、施工及維護中，首先需要了解所建管線經由地段的地下管線情況，常規(guī)手段是查閱圖紙結合現(xiàn)場勘探，而這些手段對于開挖管線尚可解決問題。傳統(tǒng)的開挖管線鋪設方法，所鋪設管線是可見的，具體位置是明確的，兩井間的管線路由基本上是直線的而且埋深基本一致，在后期的管線維護和管線定位時，根據(jù)井的位置，就可確定管線位置，可在圖紙上用相對位置的方法僅用長度度量工具即可完成測量定位工作。但對于目前的非開挖管線就存在較大的困難，費事費時，有時不能實現(xiàn)；對于新建的非開挖管線的敷設，由于其特殊的施工工藝，對管線的定位常規(guī)手段已不適應或不可實現(xiàn)。

發(fā)明內容
隨著我國國民經濟和城市建設的迅速發(fā)展，廠礦企業(yè)、生活小區(qū)的改擴建工程及人們對生態(tài)環(huán)境要求的提高，加之有些用傳統(tǒng)的開挖施工方法無法施工或不允許施工的場合(例如穿越河流、高速公路、鐵路、機場跑道、廣場、綠地等)，使得非開挖管線敷設新技術應運而生，而且隨著非開挖施工設備的日益完善、專業(yè)化的非開挖施工企業(yè)大量出現(xiàn)，帶來了地下管道敷設技術的革命，并以其獨到的技術特征與優(yōu)勢；以其對環(huán)境、城市交通的最小影響和危害；以其低成本和高效率等優(yōu)勢得到了迅速的發(fā)展，產生了巨大的經濟效益和社會效益。
一個國家或城市地下管線的人均擁有量，反映出這個國家的經濟發(fā)展水平和人們生活、工作的環(huán)境質量。而且，隨著經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)化和城市化進程的加快，各類地下管線工程已經成為推進這一進程的重要基礎性條件之一。因此，各發(fā)達國家對地下管線工程的建設十分重視，投入十分巨大，近年來國外非開挖管線施工量迅速提高。隨著我國城市化進程的加快，城市人口的激增，自來水管、污水管等市政基礎設施的增容改造工程量大幅度增加，而且近幾年我國大力發(fā)展電信、燃氣、電力、城市集中供熱、煤漿輸送和有線電視網(wǎng)絡等，使地下管線管道需求量激增，加上市政工程管理的規(guī)范要求，都將為非開挖施工技術提供廣闊的市場前景。
隨著社會的發(fā)展和人們環(huán)境質量意識的逐漸加強，采用開挖方式進行地下管線施工導致的環(huán)境污染問題和社會問題已越來越得到人們的普遍關注。我國城市限制開挖施工的法規(guī)已陸續(xù)出臺，其適應面將逐漸擴大，這對非開挖技術的推廣和應用無疑會產生極大的推動作用。例如為保護城市道路，減少由于地下管線施工導致的交通堵塞，國務院于1996年10月1日頒布了《城市道路管理條例》，其中規(guī)定，新建道路五年內不準開挖，修復道路三年內不準開挖。我們相信，隨著我國加入WTO以及2008年奧運會和2010年世博會的舉辦，必然會帶動經濟的迅速增長；隨著人們對環(huán)境質量要求的提高，必然會促進與環(huán)境保護有關的新技術的推廣應用。非開挖技術以其自身的優(yōu)勢順應了時代的發(fā)展和社會的需要，在21世紀必將得到蓬勃的發(fā)展。
本發(fā)明所要解決的技術問題是非開挖管線敷設施工屬于地下隱蔽工程，地下掘進的安全隱患危險程度較大，特別是對上海這樣一個飛速發(fā)展又有一定歷史文化積淀的國際化大都市，地下管線、地層及構筑物情況錯綜復雜，非開挖施工存在著極大的風險，地下掘進的安全隱患及危險程度較開挖作業(yè)大得多。作為一項新技術，對地下多變的情況尚存在著技術上的不足和弱點，這也是在新技術的推廣應用中不可避免要出現(xiàn)的問題。但是，非開挖技術作為一種與環(huán)境友好的新興技術，正日益受到社會的重視，其發(fā)展態(tài)勢不可阻擋。因此非開挖施工技術的應用成功與否，除了技術本身的優(yōu)越性和先進性外，在施工過程中不發(fā)生損壞地下原有管線的事故并保證施工成功完成就成為問題的關鍵。因而作為為地下管線敷設施工服務的施工場地地下管線及構筑物探測和地層勘探、施工過程的安全保證跟蹤服務、施工前路由的優(yōu)化設計顯得尤為重要。本發(fā)明在這方面已建立了一套完整的工藝流程和技術保障措施，以確保工程安全、高效及低成本的完成。
施工路由具有無規(guī)則性。由于非開挖施工屬于幾乎完全的地下隱蔽工程，施工工藝又有特殊要求，而要求進行非開挖施工的路段，都是為了穿越障礙物，由于障礙物的多樣性以及同一路由下管線等障礙物的多樣性和無規(guī)律性，因此在保護地下原有物體不受破壞的前提下利用非開挖技術敷設的地下管線在地下的賦存狀態(tài)與傳統(tǒng)的開挖管線敷設技術相比則無規(guī)律性。比如用非開挖方法完成的地下管線，除了井口兩點為已知外，其余點平面位置、剖面位置均為未知，而這種無規(guī)律性除對管線自身的維護帶來困難，同時也增加了后續(xù)管線的敷設難度，在安全施工的前提下，勢必會造成了地下空間的浪費和管理的困難。
為了解決施工路由的無規(guī)則性而帶來的問題，本發(fā)明的任務是建立“非開挖信息管線數(shù)字管網(wǎng)(管理應用)三維可視化信息系統(tǒng)”的科研攻關項目，有望解決非開挖敷設管線的位置確定及其數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理問題，這對完善非開挖施工工藝，促進地下管網(wǎng)系統(tǒng)建設的良性發(fā)展將起到積極作用。
系統(tǒng)建立工作內容1)借助于GPS系統(tǒng)及控向記錄及時完成在建管線位置的數(shù)據(jù)采集工作，或借助GPS系統(tǒng)和管線定位系統(tǒng)完成在建管線和擬建管線的數(shù)據(jù)采集工作；2)建立非開挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)管理及應用平臺；3)根據(jù)非開挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)的應用對象，確立相應管理及應用界面，以滿足用戶的需求，特別是全方位剖面的切取，即三維空間任意方向和位置的管線信息的提??；4)管線定位系統(tǒng)的選擇，對于不同性質及管徑的管材，要求配備的發(fā)射探頭既滿足管徑大小，同時在結構及性能上滿足管材性質，以具備強的抗干擾能力，管線定位系統(tǒng)實現(xiàn)對已建管線、在建管線的路由定位。
四

附圖是本發(fā)明系統(tǒng)建立方法方框圖五具體實施例方式本發(fā)明系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)建立兩大部分組成，數(shù)據(jù)采集采用的手段目前已有適應非開挖工藝敷設的管線的設備和手段，而系統(tǒng)建立基于目前的平面數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)和井下三維動態(tài)地質信息管理系統(tǒng)。
采用分兩步走的方法第一，首先進行非開挖地下管線的管位數(shù)據(jù)采集；第二，建立非開挖地下管網(wǎng)系統(tǒng)的三維可視化信息系統(tǒng)。
非開挖管線敷設是近幾年發(fā)展起來的一種新的管道敷設工藝，與傳統(tǒng)的管線敷設方法相比，有許多需要解決的新問題。對于非開挖而言，受施工工藝的影響，管線在地下的具體位置借助于開挖管線定位方法就不易確定，這就要求有新的管線定位手段。新的非開挖管線管位數(shù)據(jù)采集手段，是借助于管線定位系統(tǒng)，將測量探頭置于待測管線內，利用事先放置于管線內的繩索或“通條”將探頭從一端移動到另一端，借助于地面無纜測量控制儀(市售商品)，控制測量探頭自動采集記錄上所經路由的相對三維坐標(或絕對坐標，取決于起點坐標是相對坐標還是絕對坐標)，然后通訊電纜將數(shù)據(jù)傳送到計算機進行保存或進一步處理應用；管線管位數(shù)據(jù)采集的目的是為地下管線的維護(保護)、搶修及地下空間的合理使用提供服務。如何提供方便、及時、準確、全方位的服務是行業(yè)發(fā)展的要求，非開挖地下管網(wǎng)系統(tǒng)的三維可視化即可解決這一問題對于任何一管線可查詢到每一點的三維坐標；可進行地下任意方向的剖面切取，對于擬建管線需經過的地下路由空間截取一剖面，反映出所經路由的其它地下管線，為新管線的敷設施工提供安全保障。
本發(fā)明的有益效果在于由于非開挖施工工藝在電力、電信、煤氣、自來水、雨(污)水、輸油等管線領域的蓬勃發(fā)展和廣泛的應用前景，使得非開挖地下管線的信息化管理顯得尤為重要1)本發(fā)明服務于非開挖管線施工的設計階段，節(jié)省人力、物力，省時省事，避免了不必要的再生勞動(建設時，就有明確管線位置資料，而不是后來再進行探測，自己解決自己埋下的隱患)，節(jié)約勘探成本，也不因要進行現(xiàn)場調查和勘探，造成交通堵塞及勘探人員人身安全受到威脅等問題；2)本發(fā)明服務于非開挖管線的維護和搶修時，也是省時省事，能贏得寶貴的時間，避免重大的直接經濟損失和間接的經濟損失及不良的社會影響，比如，煤氣管道、通信光纜、電力管線及自來水管道等這些關系到國計民生的管線的搶修和維護；3)本發(fā)明有利于那些不可再擴展的地下空間的合理使用和地下各種構筑物的保護，為后人留下可貴的地下空間資源，有利于社會的可持續(xù)化發(fā)展。
權利要求
1.一種地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)建立方法，包括數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)建立兩大部份，數(shù)據(jù)采集采用的手段目前已有適應非開挖工藝敷設的管線的設備和手段，而系統(tǒng)建立基于目前的平面數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)和井下三維動態(tài)地質信息管理系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)建立的工作內容有以下四個A)借助于GPS系統(tǒng)及控向記錄及時完成在建管線位置的數(shù)據(jù)采集工作，或借助GPS系統(tǒng)和管線定位系統(tǒng)完成在建管線和擬建管線的數(shù)據(jù)采集工作；B)建立非開挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)管理及應用平臺；C)根據(jù)非開挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)的應用對象，確立相應管理及應用界面，以滿足用戶的需求，特別是全方位剖面的切取，即三維空間任意方向和位置的管線信息的提??；D)管線定位系統(tǒng)的選擇，對于不同性質及管徑的管材，要求配備的發(fā)射探頭既滿足管徑大小，同時在結構及性能上滿足管材性質，以具備強的抗干擾能力，管線定位系統(tǒng)實現(xiàn)對已建管線、在建管線的路由定位。
2.根據(jù)權利要求1所述的地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)建立方法，其特征在于所述管線位置的數(shù)據(jù)采集手段，是借助于管線定位系統(tǒng)，將測量探頭置于待測管線內，利用事先放置于管線內的繩索或“通條”將探頭從一端移動到另一端，借助于地面無纜測量控制儀，控制測量探頭自動采集記錄上所經路由的相對三維坐標或絕對三維坐標，然后通訊電纜將數(shù)據(jù)傳送到計算機進行保存或進一步處理應用。
3.根據(jù)權利要求1建立的地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中存有包括電力、電信、煤氣、自來水、雨(污)水、輸油、天然氣地下管道信息，對于任何一管線可查詢到每一點的三維坐標；可進行地下任意方向的剖面切取，顯示路經該點的其它管線的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)，其特征在于對于擬建管線需經過的地下路由空間切取一剖面，反映出所經路由的地下管線分布，為新管線的敷設施工提供安全保障。
全文摘要
本發(fā)明為一種地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應用系統(tǒng)及其建立方法，應用在非開挖工程的管理和施工工藝中，系統(tǒng)建立方法工作內容是借助于GPS系統(tǒng)及控向記錄及時完成在建管線位置的數(shù)據(jù)采集工作；建立非開挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)管理及應用平臺；根據(jù)非開挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)的應用對象，確立相應管理及應用界面，以滿足用戶的需求，特別是全方位剖面的切取，即三維空間任意方向和位置的管線信息的提?。还芫€定位系統(tǒng)的選擇，對于不同性質及管徑的管材，要求配備的發(fā)射探頭既滿足管徑大小，同時在結構及性能上滿足管材性質，以具備強的抗干擾能力，管線定位系統(tǒng)實現(xiàn)對已建管線、在建管線的路由定位。本發(fā)明為大城市不可再擴展的地下空間的合理使用和地下各種構筑物的保護，為后人留下可貴的地下空間資源，對社會的可持續(xù)化發(fā)展有著極重要的意義。
文檔編號G01V3/00GK1566989SQ03141438
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月8日 優(yōu)先權日2003年7月8日
發(fā)明者薛忍霞 申請人:上海非開挖信息工程技術有限公司