一、研究背景

伴随着城市化进程，地下空间安全问题日益凸现，越来越多的管线和路面面临老化问题。地下管道是城市的“生命线”，涵盖了供水、排水、燃气、电力、通信等多种类型，它们在保障城市正常运转、居民生活和工业生产等方面起着至关重要的作用。然而，随着城市的快速发展和扩张，地下管道系统变得越来越庞大和复杂，不同类型、不同年代的管道相互交织，形成了一个巨大而复杂的地下网络。

在数字化城市建设的大背景下，需要对城市的各种基础设施进行精确的数字化建模和管理。基于北斗卫星导航系统高精度、全天候、全天时、定位导航授时等功能，其在定位精度、信号稳定性等方面都有了显著提升，为地下管道空间探测提供了新的技术手段和思路，基于BD定位的地下管线探测，能够实现其空间探测的高精度和多维数据建模，对于城市的规划、建设、管理以及应急响应等都具有重要意义。

二、技术体系

1、地下空间探测技术

地下管线工程是一个历年逐步建成的过程，逐年建设的积累使一般大中城市的地下管线已是密如蛛网，交叉纵横。但是早年建设的地下管线一般都存在资料残缺不全或不准确等问题，以致使后续的地下管线工程规划建设计缺少必要和可靠的依据，甚至在施工中损坏原有管线，造成重大经济损失或人员伤亡。阵列式地下空间探测实现了在非开挖的情况下探测地下管线的走向、埋深及地下管线的隐蔽点等信息从而确定管道在地面上的投影位置和管道埋深。

2、基于BD定位的数据采集

城市管线数据是地下管线管理信息系统的核心与基础，包括地下管线的埋设位置、埋设深度、铺设方向、管线材质以及管线特征点、附属物及地表城市主干道、非机动车道、人行道以及道路两侧的绿化带等区域位置数据信息，地下管线数据不仅包含传统的矢量、地形，影像等结构化数据，也包含早期建设图纸、物联网实时感知、视频监控、BIM等非结构化数据，城市地下管线数据和与之相关的数据来源多、格式杂、数据量大，给数据的采集处理和管理带来挑战。本技术系列融合了计算机、物联网、BD等相关技术，实现地下空间及相关联的多维信息数据采集，助力地下空间一张网建设管理。

3、地下空间多维数据建模技术

地下管网数据由城市地理地形数据、地下管线数据和地上三维建筑物模型数据等组成，利用多维可视化建模，通过多源数据融合技术，将BIM、物联网、视频等数据与传统的影像矢量、地形等数据进行融合，实现了多源异构数据无缝融合，将地表环境与地下管线三维数据实时叠加，让地下管线和地面建筑的关系一目了然，提高地下管线运营安全及地下空间开发效率。

三、工程应用

中交路桥科技有限公司基于BD的地下空间探测技术及多维数据建模技术体系，通过北斗+GPR+TEM等多技术融合，地下管线走向及埋深信息探测精度提高到 95%以上；基于光纤传感(DTS)、相关仪等技术的漏损检测系统，管网漏损检测准确率达到95%以上；基于雪花模型的多维数据建模和 Ot-VTK三维可视化技术，地下空间建模精度达到 95%以上，实现了管网、地质、地物的高精度融合建模。技术系列已经完成了地下空洞监测、管网漏损检测、地面沉降分析等多个实际项目并在高校、城市地下管线探测及建模中得到了应用，精度满足要求。