王玉申
（北京久城测绘科技有限公司，北京 101300）
现阶段，随着国内城市化进程的加快，地下管线的建设需求逐年增加，尤其是人口巨大的城市，对于地下管线的建设更需要提上日程。地下管线作为城市、企业的重要基础设施，在设计建设施工过程中，需要提前对具体位置和标定点探测，以便营造稳定的施工环境。城市三维地下管线综合探测方法多为单向探测法，参考文献[1]和文献[2]设定传统综合技术地下管线探测方法、传统综合物探地下管线探测方法，这类探测方法虽然能够实现预期目标，但是较易受到外部环境及因素影响，常常会形成不可控的探测误差，导致最终探测结果不精准[3]。传统的地下管线探测方法存在很多缺陷，无法准确探测到地下管线的位置和属性。基于电磁法的探测方法可以有效解决这一问题，并提高探测的精度和效率。城市地下管线施工往往需要破坏城市道路、绿化带等公共设施，给城市交通和居民生活带来很大不便。基于电磁法的探测方法可以预先探测到地下管线的位置和属性，降低施工风险和对城市的影响。城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，对城市的供水、供电、供气、通讯等方面有着至关重要的作用。基于电磁法的探测方法可以更好地了解管线的运行状况，及时发现和解决问题，保障城市地下管线的安全和可靠运行。
本文对基于电磁法的城市三维地下管线综合探测方法进行设计和分析。所谓电磁法，主要指的是一种定向的电磁感应探测形式，通过设定的介质把握空间分布规律或时间变化规律，将该方法与城市地下管线探测工作进行融合应用，一定程度上可以加强对探测误差的控制，提升整体的探测质量和效率[4]。此外，电磁法的应用，还可以扩大探测范围，减少日常探测压力，逐步形成更为灵活、多变的探测结构，增强自身的探测针对性与稳定性，为相关行业发展以及技术创新奠定基础环境[5]。
2.1 预处理基础探测环境
通常情况下，大多城市在建设过程中均会在安装管线的位置进行探测核心控制、识别点设定，为后期开展探测工作奠定基础。因此，为确保最终探测结果的真实性和可靠性，需要对基础环境进行预处理[6]。首先，在探测工作展开之前，依据实际建设需求及标准，合理收集测区的设定管线、基础设施、人口流动等相关要素的基础数据和资料，同时，根据管线的设定位置，获取设计图、竣工图、改建图等，为管线位置综合探测提供便利[7]。
随后，利用三维处理技术，综合节点采集的数据和资料，在控制平台中还原管线的基础位置，并做出应对标定，形成可控虚拟探测结构。根据实际探测需求，设定三维探测的相关指标参数，如表1 所示。
表1 三维探测相关指标参数设定
在日常探测工作中，由于地下管线的分布范围不一，部分城市的管线设定甚至十分杂乱，因而需要利用控制平台及探测控制点进行搭接关联，逐步形成动态的综合探测网，采用分片、分线的方式进行探测，并与管线设定的露点探测频率保持一致，为后期开展复杂探测工作提供参考依据。
2.2 设定电磁管线探测节点
探测节点的部署一定程度上可以确保探测结果的真实可靠，同时加强对探测数据的采集，形成更为精准的探测结构。首先，利用技术探测仪，综合三维虚拟控制技术，确定城市地下管线的位置。这部分可利用预先设定的核心控制节点进行搭接关联，在外部设定信号电磁接收器，与内部的控制节点呼应，转换采集的数据信息之后，将其传输到外部节点上，具体结构如图1 所示。
图1 电磁管线探测节点结构
根据图1，完成对电磁管线探测节点结构的设定与分析。随后，根据电磁法及相关技术，对管线的具体位置进行探索，并利用专业设备及仪器，将准备好的电磁探测节点设定部署在对应位置，便于后续对管线位置进行定向探测。
值得注意的是，在融合电磁法进行探测时，所设定的探测点位置并不固定，可根据自身需求及探测标准进行调整。此外，稳定的电磁环境也可以让探测过程更加顺利、安全，探测误差更加可控，逐步形成具有循环性的探测节点布设结构，在复杂的背景环境下，能够进一步加快探测数据的采集速度及质量，确保探测结果稳定，具有实际的应用价值。
2.3 构建多阶电磁三维管线探测模型
与传统探测模型不同的是，在电磁法的辅助之下，多阶城市三维管线探测模型的实际应用覆盖面积相对较大，在探测过程中并不会受到外部环境及因素的边界限制，在一定程度上减少了探测误差的出现，避免影响最终的单向探测结果。利用部署的探测节点采集相关管线位置的数据及资料，根据三维管线还原程序，可以观测到对应的模糊位置，同时对管线的边缘处进行多阶标定，依据管线的各阶段情况，设定多个阶段的探测标准，综合电磁法，测定多阶电磁三维管线探测模型结构，如图2 所示。
图2 多阶电磁三维管线探测模型结构
根据图2，完成对多阶电磁三维管线探测模型结构的设计与验证。然后，在设定各个阶段标准下，部署对应的电磁信号感应装置，挑选固定的转换介质，在模型中形成一个动态化的三维电磁感应探测程序，与城市三维地下管线的控制程序进行关联，以此来强化该模型的实际应用探测能力，合理扩大对应的管线探测范围，加强对探测误差的控制，通过多阶段的探测形式确保探测结果的可靠性。
2.4 多方向感应修正实现综合探测
在对城市三维管线进行探测时，由于管线安装位置不一，需要综合电磁法，采用多方向感应修正的形式，来实现最终的综合探测。先确定具体的感应范围，利用节点采集的数据和资料，标定具体探测位置，再与设定的标准比照，测算出综合探测单元距离，如公式 （1）所示。
公式（1）中：G表示综合探测单元距离，β表示定向采集范围，i表示预设采集偏差，d表示三维定位值，α表示探测节点间距。依据上述测算，完成对综合探测单元距离的计算，将其设为单元探测标准，设定对应的修正偏差，在探测过程中进行多方向偏差修正，以确保最终探测结果的真实性与合理性。
此次主要对基于电磁法的城市三维地下管线综合探测方法的实际测定效果进行分析与研究。考虑到最终测试结果的真实性与可靠性，将本文方法与管线仪反演方法进行对比，选定Q 城市的地下管线作为测试对象进行实验分析。根据实际的测定需求及标准，对最终获取的测试结果进行比照研究，然后搭建基础测试环境。
3.1 测试准备
综合电磁法，进行基础测试环境的搭建。首先，选取Q 城市的某一路段进行地下管线数量的探测，探测时需要将探测的控制程序与三维管线综合控制平台进行搭接关联，在标定的范围内设定四个探测位置，即对应的探测点，分别是KLSH1009 ～KLSH1012。为确保最终测试结果的真实稳定，四个测定点的深度不同，分别是4m、6m、8m 以及12m。利用电磁法在测定路面上设定电磁感应接收装置和传输装置，营造稳定的综合探测环境，然后设定具体的探测目标，进行验证分析。
3.2 测试过程及结果分析
在上述搭建的测试环境中，综合电磁法进行测定分析。首先，在不同深度安装可以感应管线的电磁节点，并将其与路面上的电磁接收器及信号处理装置进行搭接关联，形成基础性的探测结构。随后，将控制程序与城市三维管线标定控制平台进行连接，利用平台调取管线的数据、信息，并融合电磁法构建对应的综合探测结构，设定探测设备的定向频率为33kHz，同周期首位测定两次。在不同的管线探测深度背景下，测定出对应的探测误差，如公式（2）所示。
公式（2）中 ：U表示探测误差，φ表示预设探测范围，ℜ 表示单元独立探测值，m表示探测最大深度，n表示探测最小深度。根据上述测定，完成对测试结果的分析与研究，具体如图3 所示。
图3 测试结果对比分析
由图3 可知，探测节点数量为10 个时，管线仪反演方法的探测误差为0.42m,本文方法下探测误差仅为0.36m；
探测节点数量为30 个时，管线仪反演方法的探测误差为0.38m，本文方法下探测误差仅为0.20m；
本文方法下探测误差远远低于0.4m，说明该探测方法的针对性更强，探测误差可控，具有实际的应用价值。
本文对基于电磁法的城市三维地下管线综合探测方法进行了设计与分析，与综合技术地下管线探测方法、综合物探地下管线探测方法对比，本文综合电磁法所设计的地下管线综合探测结构相对较为灵活，在复杂的背景环境下，能进一步对地下管线的具体位置和外扩方向做出标定，最大程度降低日常探测存在的误差。
基于电磁法的城市三维地下管线综合探测方法，不仅可以保障城市地下管线的安全和可靠运行，还具有重要的经济效益和社会效益。从经济效益方面来看，可减少地下管线施工过程中的损失和风险，节省成本和时间。传统的管线探测方法需要多次施工、试探等，耗费大量的时间和资源；
而基于电磁法的综合探测方法可以在一次探测中测量出多条管线的位置、深度、种类等信息，而且精度较高，可以大大缩短施工周期和投资成本。从社会效益方面来看，基于电磁法的综合探测方法可以使施工更加精确、高效、可控，减少对交通、城市环境和居民生活的影响，提高城市基础设施建设的质量和效率，为城市的可持续发展提供更好的支持。