专利名称：地下管网全方位可视化信息管理应用系统及其建立方法
技术领域：
本发明涉及一种信息系统，特别是公开一种地下管网全方位可视化信息管理应用系统及其建立方法。
背景技术：
目前大城市的数字管网系统中以开挖施工工艺完成的管线为主，而同一开挖管线的埋深基本不变，目前的数字化管网系统为平面图，深度的体现是用数字注释，而在管网图中未体现。随着城市建设步伐的加快，管网建设飞速发展，在管网设计、施工及维护中，首先需要了解所建管线经由地段的地下管线情况，常规手段是查阅图纸结合现场勘探，而这些手段对于开挖管线尚可解决问题。传统的开挖管线铺设方法，所铺设管线是可见的，具体位置是明确的，两井间的管线路由基本上是直线的而且埋深基本一致，在后期的管线维护和管线定位时，根据井的位置，就可确定管线位置，可在图纸上用相对位置的方法仅用长度度量工具即可完成测量定位工作。但对于目前的非开挖管线就存在较大的困难，费事费时，有时不能实现；对于新建的非开挖管线的敷设，由于其特殊的施工工艺，对管线的定位常规手段已不适应或不可实现。

发明内容
随着我国国民经济和城市建设的迅速发展，厂矿企业、生活小区的改扩建工程及人们对生态环境要求的提高，加之有些用传统的开挖施工方法无法施工或不允许施工的场合(例如穿越河流、高速公路、铁路、机场跑道、广场、绿地等)，使得非开挖管线敷设新技术应运而生，而且随着非开挖施工设备的日益完善、专业化的非开挖施工企业大量出现，带来了地下管道敷设技术的革命，并以其独到的技术特征与优势；以其对环境、城市交通的最小影响和危害；以其低成本和高效率等优势得到了迅速的发展，产生了巨大的经济效益和社会效益。
一个国家或城市地下管线的人均拥有量，反映出这个国家的经济发展水平和人们生活、工作的环境质量。而且，随着经济的发展和人们生活水平的提高，工业化和城市化进程的加快，各类地下管线工程已经成为推进这一进程的重要基础性条件之一。因此，各发达国家对地下管线工程的建设十分重视，投入十分巨大，近年来国外非开挖管线施工量迅速提高。随着我国城市化进程的加快，城市人口的激增，自来水管、污水管等市政基础设施的增容改造工程量大幅度增加，而且近几年我国大力发展电信、燃气、电力、城市集中供热、煤浆输送和有线电视网络等，使地下管线管道需求量激增，加上市政工程管理的规范要求，都将为非开挖施工技术提供广阔的市场前景。
随着社会的发展和人们环境质量意识的逐渐加强，采用开挖方式进行地下管线施工导致的环境污染问题和社会问题已越来越得到人们的普遍关注。我国城市限制开挖施工的法规已陆续出台，其适应面将逐渐扩大，这对非开挖技术的推广和应用无疑会产生极大的推动作用。例如为保护城市道路，减少由于地下管线施工导致的交通堵塞，国务院于1996年10月1日颁布了《城市道路管理条例》，其中规定，新建道路五年内不准开挖，修复道路三年内不准开挖。我们相信，随着我国加入WTO以及2008年奥运会和2010年世博会的举办，必然会带动经济的迅速增长；随着人们对环境质量要求的提高，必然会促进与环境保护有关的新技术的推广应用。非开挖技术以其自身的优势顺应了时代的发展和社会的需要，在21世纪必将得到蓬勃的发展。
本发明所要解决的技术问题是非开挖管线敷设施工属于地下隐蔽工程，地下掘进的安全隐患危险程度较大，特别是对上海这样一个飞速发展又有一定历史文化积淀的国际化大都市，地下管线、地层及构筑物情况错综复杂，非开挖施工存在着极大的风险，地下掘进的安全隐患及危险程度较开挖作业大得多。作为一项新技术，对地下多变的情况尚存在着技术上的不足和弱点，这也是在新技术的推广应用中不可避免要出现的问题。但是，非开挖技术作为一种与环境友好的新兴技术，正日益受到社会的重视，其发展态势不可阻挡。因此非开挖施工技术的应用成功与否，除了技术本身的优越性和先进性外，在施工过程中不发生损坏地下原有管线的事故并保证施工成功完成就成为问题的关键。因而作为为地下管线敷设施工服务的施工场地地下管线及构筑物探测和地层勘探、施工过程的安全保证跟踪服务、施工前路由的优化设计显得尤为重要。本发明在这方面已建立了一套完整的工艺流程和技术保障措施，以确保工程安全、高效及低成本的完成。
施工路由具有无规则性。由于非开挖施工属于几乎完全的地下隐蔽工程，施工工艺又有特殊要求，而要求进行非开挖施工的路段，都是为了穿越障碍物，由于障碍物的多样性以及同一路由下管线等障碍物的多样性和无规律性，因此在保护地下原有物体不受破坏的前提下利用非开挖技术敷设的地下管线在地下的赋存状态与传统的开挖管线敷设技术相比则无规律性。比如用非开挖方法完成的地下管线，除了井口两点为已知外，其余点平面位置、剖面位置均为未知，而这种无规律性除对管线自身的维护带来困难，同时也增加了后续管线的敷设难度，在安全施工的前提下，势必会造成了地下空间的浪费和管理的困难。
为了解决施工路由的无规则性而带来的问题，本发明的任务是建立“非开挖信息管线数字管网(管理应用)三维可视化信息系统”的科研攻关项目，有望解决非开挖敷设管线的位置确定及其数据的系统化管理问题，这对完善非开挖施工工艺，促进地下管网系统建设的良性发展将起到积极作用。
系统建立工作内容1)借助于GPS系统及控向记录及时完成在建管线位置的数据采集工作，或借助GPS系统和管线定位系统完成在建管线和拟建管线的数据采集工作；2)建立非开挖数字管网系统管理及应用平台；3)根据非开挖数字管网系统的应用对象，确立相应管理及应用界面，以满足用户的需求，特别是全方位剖面的切取，即三维空间任意方向和位置的管线信息的提取；4)管线定位系统的选择，对于不同性质及管径的管材，要求配备的发射探头既满足管径大小，同时在结构及性能上满足管材性质，以具备强的抗干扰能力，管线定位系统实现对已建管线、在建管线的路由定位。
四

附图是本发明系统建立方法方框图五具体实施例方式本发明系统由数据采集及系统建立两大部分组成，数据采集采用的手段目前已有适应非开挖工艺敷设的管线的设备和手段，而系统建立基于目前的平面数字管网系统和井下三维动态地质信息管理系统。
采用分两步走的方法第一，首先进行非开挖地下管线的管位数据采集；第二，建立非开挖地下管网系统的三维可视化信息系统。
非开挖管线敷设是近几年发展起来的一种新的管道敷设工艺，与传统的管线敷设方法相比，有许多需要解决的新问题。对于非开挖而言，受施工工艺的影响，管线在地下的具体位置借助于开挖管线定位方法就不易确定，这就要求有新的管线定位手段。新的非开挖管线管位数据采集手段，是借助于管线定位系统，将测量探头置于待测管线内，利用事先放置于管线内的绳索或“通条”将探头从一端移动到另一端，借助于地面无缆测量控制仪(市售商品)，控制测量探头自动采集记录上所经路由的相对三维坐标(或绝对坐标，取决于起点坐标是相对坐标还是绝对坐标)，然后通讯电缆将数据传送到计算机进行保存或进一步处理应用；管线管位数据采集的目的是为地下管线的维护(保护)、抢修及地下空间的合理使用提供服务。如何提供方便、及时、准确、全方位的服务是行业发展的要求，非开挖地下管网系统的三维可视化即可解决这一问题对于任何一管线可查询到每一点的三维坐标；可进行地下任意方向的剖面切取，对于拟建管线需经过的地下路由空间截取一剖面，反映出所经路由的其它地下管线，为新管线的敷设施工提供安全保障。
本发明的有益效果在于由于非开挖施工工艺在电力、电信、煤气、自来水、雨(污)水、输油等管线领域的蓬勃发展和广泛的应用前景，使得非开挖地下管线的信息化管理显得尤为重要1)本发明服务于非开挖管线施工的设计阶段，节省人力、物力，省时省事，避免了不必要的再生劳动(建设时，就有明确管线位置资料，而不是后来再进行探测，自己解决自己埋下的隐患)，节约勘探成本，也不因要进行现场调查和勘探，造成交通堵塞及勘探人员人身安全受到威胁等问题；2)本发明服务于非开挖管线的维护和抢修时，也是省时省事，能赢得宝贵的时间，避免重大的直接经济损失和间接的经济损失及不良的社会影响，比如，煤气管道、通信光缆、电力管线及自来水管道等这些关系到国计民生的管线的抢修和维护；3)本发明有利于那些不可再扩展的地下空间的合理使用和地下各种构筑物的保护，为后人留下可贵的地下空间资源，有利于社会的可持续化发展。
权利要求
1.一种地下管网全方位可视化信息管理应用系统建立方法，包括数据采集和系统建立两大部份，数据采集采用的手段目前已有适应非开挖工艺敷设的管线的设备和手段，而系统建立基于目前的平面数字管网系统和井下三维动态地质信息管理系统，其特征在于系统建立的工作内容有以下四个A)借助于GPS系统及控向记录及时完成在建管线位置的数据采集工作，或借助GPS系统和管线定位系统完成在建管线和拟建管线的数据采集工作；B)建立非开挖数字管网系统管理及应用平台；C)根据非开挖数字管网系统的应用对象，确立相应管理及应用界面，以满足用户的需求，特别是全方位剖面的切取，即三维空间任意方向和位置的管线信息的提取；D)管线定位系统的选择，对于不同性质及管径的管材，要求配备的发射探头既满足管径大小，同时在结构及性能上满足管材性质，以具备强的抗干扰能力，管线定位系统实现对已建管线、在建管线的路由定位。
2.根据权利要求1所述的地下管网全方位可视化信息管理应用系统建立方法，其特征在于所述管线位置的数据采集手段，是借助于管线定位系统，将测量探头置于待测管线内，利用事先放置于管线内的绳索或“通条”将探头从一端移动到另一端，借助于地面无缆测量控制仪，控制测量探头自动采集记录上所经路由的相对三维坐标或绝对三维坐标，然后通讯电缆将数据传送到计算机进行保存或进一步处理应用。
3.根据权利要求1建立的地下管网全方位可视化信息管理应用系统，其特征在于系统中存有包括电力、电信、煤气、自来水、雨(污)水、输油、天然气地下管道信息，对于任何一管线可查询到每一点的三维坐标；可进行地下任意方向的剖面切取，显示路经该点的其它管线的数据。
4.根据权利要求3所述的地下管网全方位可视化信息管理应用系统，其特征在于对于拟建管线需经过的地下路由空间切取一剖面，反映出所经路由的地下管线分布，为新管线的敷设施工提供安全保障。
全文摘要
本发明为一种地下管网全方位可视化信息管理应用系统及其建立方法，应用在非开挖工程的管理和施工工艺中，系统建立方法工作内容是借助于GPS系统及控向记录及时完成在建管线位置的数据采集工作；建立非开挖数字管网系统管理及应用平台；根据非开挖数字管网系统的应用对象，确立相应管理及应用界面，以满足用户的需求，特别是全方位剖面的切取，即三维空间任意方向和位置的管线信息的提取；管线定位系统的选择，对于不同性质及管径的管材，要求配备的发射探头既满足管径大小，同时在结构及性能上满足管材性质，以具备强的抗干扰能力，管线定位系统实现对已建管线、在建管线的路由定位。本发明为大城市不可再扩展的地下空间的合理使用和地下各种构筑物的保护，为后人留下可贵的地下空间资源，对社会的可持续化发展有着极重要的意义。
文档编号G01V3/00GK1566989SQ03141438
公开日2005年1月19日 申请日期2003年7月8日 优先权日2003年7月8日
发明者薛忍霞 申请人:上海非开挖信息工程技术有限公司