智慧之管 地信之道：聚焦地下管网建设（下）-利来app

地下管线gis化——应用篇

地下管网在传统管理方法中，主要以铺设后的验收设计图为主，有纸质施工图纸，也有cad或bim等软件完成的综合管线图，其中没有任何地理信息和位置元素，对于不懂专业技术的人来说复杂难懂如看天书。

一家香格里拉酒店后勤区域的传统管线设计图纸

下图中标示了这个区域几乎所有类型的管线，水电燃气通风通信等等，看起来虽有美感但却并不亲民。可能对于一个酒店来讲不需要投入太多的精力到管线的日常管理上，但某些涉及区域较广、管线价值比较重要的敏感企业就会更重视管线的后期管理和维护。

城市燃气管道管网gis系统

下图是一个二维的综合管线管理gis系统，图中的黑点为城市中燃气分管区域阀门。该系统在表达同设计图纸相同信息的同时再填入地理信息，并且支持实时数据进行联网操作。每一个阀门、甚至管线上的每一个点都有具体的坐标，也可以连接周围的地名、地物、地形图等信息。

就城市燃气管道gis系统而言，它就有阀门管理、管线管理、监控区管理、报警监控、管线采集录入以及实时监控六个模块，其中管线采集录入的功能就可以对管线的改道位移等变动进行再更新。据了解，类似于这类软件都可以在一定程度上根据业主客户的要求添加一些定制的模块，以满足不同用户、不同地域的实际情况。

gis系统对实时监控地点进行导航

下图为二维综合管线系统对实时监控模块的表现，对监控点可以进行定位，该监控方式可以是人工巡查、监察车、以及监控摄像头等等。在系统中可以清晰的表明监控点在城市中的相对位置，并支持导航功能，这是在cad中不能提供的服务，gis技术对其做了改变并添加了自己的特色。

上述介绍的都是在二维环境下传统管理方法以及gis化应用，但如今新的技术和客户与时俱进的需求已经不仅仅局限于二维空间，毕竟地下管线管理系统中重要的信息就是带有三维元素属性的位置信息，所以三维环境下的管理平台才更适用于管理地下的管线。

传统三维管网模型展示

下图为建筑行业内对管网管线的可视化模型，它所拥有的三维渲染、建模等等技术特点已经非常成熟完整。其对管网管线的抽象表达已经趋于真实，在这方面gis与之相比并没有突出的优势。但bim所生产出的成果仍然缺少地理信息及位置元素，在客观表达上给人感觉更像是一个“死物”，难以称之为一个系统。

苏州数字城市三维基础平台系统

下图为浙江苏州市建设的城市三维系统，整个项目涉及数字城市的各方各面，管线模块部分仅数字化人民路沿线115公里的地下管线。但已经可以直观的感受到gis建设出的三维管线系统与传统管线的三维模型的区别，后者是模型而前者则是一个更成熟的系统。

添加了三维地图数据，带来的最直观的好处就是可视化实用性大大提高，管线与周边地物的相对位置清清楚楚，利用软件也可以进行简单的三维空间测量，快速的测量系统内距离、高度、面积等信息。

苏州这个案例也侧面说明了管线的管理工作还仍处于数字城市的阶段，离智慧城市的大方向还有很长的路要走。在未来gis技术还能助力管线领域多少仍是未知，但确实是值得期待和关注的。

外国的月亮就是圆，看地下宫殿般的管线系统

面对国内油气管线时有爆炸，许多城市逢雨必涝的局面，令人感到无比心痛，但痛定思痛，为何国内会频频爆出这样的问题，值得国人深思。本着他山之石，可以攻玉的原则，笔者收集整理了国外在管道管理领域的一些相对成熟的成功经验，以供大家参考。

美国：从错误中不断反省进步

首先，以资本主义国家的代言人美国为例，美国也并非能够避免油气管线爆炸的恶性事件，美国近年来也先后发生过多次影响较大的油气管道泄漏爆炸事故。除了在事故后对疏于管理而造成事故的责任人进行严惩之外，相关的职能部门想方设法完善着美国管道的安全体系。

在法律上，美国政府将油气管道安全管理纳入“国家安全管理体系”，2002 年《管道安全改进法案》，首次以法律的形式明确要求执行管道完整性管理程序，即要求管道运营商定期采取内检测、压力试验和直接评估方法评价管道系统的完整性， 并要求建立一套程序化的管理体制，最大限度地确保管道安全。2006年发布的《管道检测、保护、实施及安全法案》(pipeline inspection, protection, enforcement, and safety act of 2006)，在防止管道第三方破坏方面取得了重大突破， 该法案首次授权美国交通运输部(dot)处理防止挖掘损坏管道的问题，将防止第三方挖掘损坏管道的程序提升到联邦一级水平。

美国政府重视法律法规的“与时俱进”，有两个典型的例证：一是在美国阿拉斯加普拉德霍湾发生原油管道泄漏事件中，事件的主角——引发泄漏的低应力危险液体管道当时并不在联邦规章监管之下，管道安全处(ops)旋即对联邦管道安全规章进行了修改，将其纳入了监管范围之中;二是美国的联邦法规倾向于以高标准，进行严要求：时常引用一些当下最新的技术标准而使其成为强制性法规，并规定各州制定的管道安全标准不得低于联邦政府标准，各州的管道安全标准实际上高于联邦标准， 或是对联邦标准的补充。而对于油气管道的检测，美国政府更是提出了强制性要求，以便准确掌握管道的腐蚀、微裂纹等情况。

在管理上，美国政府于2005年建立了统一的“811”专线电话报警系统，可直接向国家应答中心报告事故情况，此前，62个“一呼通中心”有多个“挖掘前呼叫”的号码，管理较为混乱。如今，任何参与拆迁、挖掘和建筑施工的挖掘作业者，必须在工程实施之前，拨打811专线，并在呼叫时告诉电话接线员所要挖掘的方位、施工的类型等，接线员就会根据呼叫内容，通知即将受到施工影响的公共设施服务公司，该公司则会为挖掘作业者免费标记挖掘施工区域地下管线的具体位置。

国家管道地图系统(npms)，是美国国家管道紧急响应计划、检测计划、增强安全性等基本决策的支持工具，政府和管道运营商可使用npms的数据，可供政府官员和管道运营商使用，便于其在事故后迅速做出决策。此外，美国政府还十分重视管道安全教育，建立独立的管道安全信托基金会，促进燃料运输安全。

在美国政府的一系列努力措施之下，美国地下管线损坏事故呈逐年下降趋势，极大程度上杜绝了恶性事件的发生。

德国：先行一步 严谨至上

近年来，国内每逢有城市内涝，总会有人将青岛的下水道系统摆到台面上来，在各路媒体添油加醋的报道中，德国人在一百多年前修建的下水道工程被传得神乎其神。实际上，无论青岛的地下管线是否有那么神，至少，在这过去的一百多年中，青岛的确并未出现过像国内其它大城市一样的内涝问题，德国人的严谨作风可略见一斑。青岛沾了德国人的“光”尚且如此，德国人为自家修建的地下管线系统又是怎样的呢?

德国拥有一整套地下管线利来app的解决方案，其中，共用管廊的建设是重中之重。共用管廊指的是在城市主干道一次性挖掘共用市政管廊，管廊内包括电力电缆、通信电缆、给水和燃气管道等，并设专门入口，供维修人员出入。共用管廊的建设主要依靠先进的地下掘进技术以及高效的防渗材料，如泥水平衡盾构技术和各种可灌性好、凝固时间可调节的浆材。更重要的是，德国在建设共用管廊的过程中大量使用信息管理技术，包括三维显示资料、先期数值仿真、三维动态管理等，这些信息资料不仅在建设中有用，对以后的维修等也很有用。这种集约而综合的共用管廊，避免了酸碱物质的腐蚀，延长了使用寿命，它还为规划发展需要预留了宝贵的空间，一方面，避免路面的重复挖掘所造成的资金和人力的浪费;另一方面，城市路面无需遭到作业施工方的“开膛破肚”，避免了“脚踩拉链路，头顶蜘蛛网”的情况，有利于营造出整洁的德国城市街景。

尽管共用管廊发挥着重要作用，但在德国某些城市的老城区，建设共用管廊的做法并不可行。在一些老城区中，仍然会有挖路施工项目。德国对于挖路施工项目有强制性的规定，要求其必须错开交通高峰。此外，施工单位还要采取“躲避”的策略，把施工对市民造成的不便降到最低：首先，施工单位用最先进的激光探测器，检查管道故障情况。其次，进行道路施工前，施工单位需广泛通知周围住户，施工现场要进行隔音处理，如建防噪护墙。此外，德国法律规定，进行挖路施工，每次挖开的路面长度不得超过25米，而且必须在下午4点前收工，以避开交通高峰时间。

除了采用共用管廊的技术手段以及相应的法律法规，德国政府还对地下管线实行统一的规划和审批流程，并采用符合市场规律的经营模式。在规划方面，德国各城市都成立了由城市规划专家、政府官员、执法人员及市民等组成的“公共工程部”，统一负责地下管道系统的规划、管理、建筑与安全监管等。所有工程的规划方案，必须包括有线电视、水、电力、煤气和电话等地下管道的已有分布情况和拟建管道的情况;较大规模的地下管道工程，还必须经议会审议。议会审议采取听证会的形式，由市长办公室提前10天通知所有可能受影响的住户、建设运营商、所涉地段的产权人等。只有经过听证会同意，这些工程才能被审批通过;在经营上，德国大多数城市的地下管道系统采用由多家企业参股的市场化方式共同经营。投资企业对所建的地下管道及设施享有一定年限的管理权和收益权。若投资企业自身资金有困难，政府可引导社会资金、企业和个人闲资积极投入。不过，地下管道系统的产权必须归国有，既有利于统一规划、协调管理，又可避免地下资源的流失或重复建设。

在多管齐下的管理手段之下，德国的地下管线系统井井有条，甚至某些德国城市一连几年都未接到过市民对地下管线问题的投诉报告电话，足见德国人创立的这套地下管线管理系统成效显著。

日本：因地制宜 斥巨资打造

作与中国一衣带水的邻邦，日本拥有与国内许多城市大体相似的气候环境，因此也会遭遇到台风强降雨的侵袭，而日本东京正是饱受暴雨灾害的典型代表。

数十年来，东京为提高城市防涝能力修建巨型地下排水管网，并实现了每条城市排水管道的数据都能从网上查得一清二楚，包括管道的完成图及建设年份、管道物料、管道的位置、深度、尺寸和行水位、沙井的位置及编号等，都被公布在东京下水道局的官方网站上，供公众查阅。

东京拥有世界最大的地下管道排水系统，为的是当东京自身不足以排出大量蓄水时，能够借助排水管道分洪。日本国土交通部耗时14年建成了这个号称世界最大的下水道排水系统，壮观如“地下宫殿”，其全长6.3公里，包含5根直径30米、深60米用管道联通的竖井和1个调压水槽，系统总储水量达67万立方米，最高可以以每秒200立方米的速度排出洪水。

此外，由于城市空间有限，东京还建设了大大小小的地下蓄水池，既有广场、公园、大型建筑物等下方的专门蓄水池，也包括数万立方米蓄水能力的地下调节池，其中调节池与下水管道相连，直径可达十余米，属于下水道体系，其实就是用巨大的下水管道作储水之用。以东京环状7号线公路地下调节池为例，该调节池位于东京曾经的水患重灾区神田川流域下面，1987年动工共建设了15年，前后投入1030亿日元，位于地下50米的管道直径为12.5米，长约4.5公里，蓄水能力可达54万立方米。

据悉，东京有专门负责城市下水管道系统的下水道局，而单是一个东京市，每年用于管道建设维护的经费就折合人民币200多亿。这巨资打造的地下水系统，极大程度上减少了东京内涝的情况出现，为其城市发展作出了巨大贡献。

综上所述，以上提及的三个国家在地下管线的管理领域可谓各有千秋，收效颇丰，这些国家的成功经验，对于我国解决城市内涝、油气管线爆炸等地下管线问题具有一定的参考借鉴意义。为何德国能有一套颇具前瞻性的地下管线管理方案?为何美国总能在事故过后反省并积极改进?为何日本政府能舍得斥巨资打造其地下管线系统……国内的相关职能部门是不是该好好想想了。