随着城市开发强度不断加大，原有植被被柏油路、水泥路等硬化路面取代，致使城市雨水下渗能力受限，地下排水管涵成为城市排水的主要渠道。探明地下排水管涵对于城市防汛具有重要意义[1]。由于建造年代久远且难以管理，部分地下排水管涵逐渐成为难以探明的地下暗河。目前常用的地下管线探测技术主要包括电磁感应法[2]、高密度电法[3]、探地雷达（GPR）[4]、视频检测（CCTV）[5]、人工地震法[6]、高精度磁测法[7]、磁梯度法[8]、开挖和钎探等。城市地下排水管涵多为非金属管，电磁感应法、磁梯度法等技术难以适用。从现有技术方案和文献中来看，探地雷达是探测非金属管线的首选技术，在实际应用中，探地雷达在布设测线时，需要确保地面平坦，地面无金属物和障碍物，在具有复杂地面条件的地区难以适用，且探地雷达技术对土壤条件要求高，解译判读图像纹理的经验要求高等客观条件，限制了使用。地下暗河管涵内常有泥沙淤积，水位高度经常变化，致使CCTV也难以适用地下暗河的检测。对于疑难地下暗河的探测，常规单一的探测手段无法满足设计要求，本文采用测量型无人机、全地形机器人、三维激光扫描仪、GNSS-RTK协同作业的方案，形成了一种空地一体测绘技术相结合的方法，实现测区地形、地下暗河的精确测绘。1空地一体化测绘技术《空地一体化数据生产技术研究》是常州市测绘院承担的江苏省测绘地理信息科研项目，通过采用无人机摄影测量、移动测量、三维激光扫描、管道机器人等多种先进测绘装备协同作业方案，对特定地物进行地上地下、外部内部、全方位、全空间的数据采集，并应用特征点配准、空间关系匹配等技术实现多源数据无缝融合。对于地形条件复杂、实地踏勘困难的地区，通过多旋翼无人机搭载摄像机、雷达、远近红外等设备，对外业地形进行航摄，内业生成高精度的数字正射影像（DOM），通过判读影像，解决了现场踏勘困难问题，方便后续地形更新。三维激光扫描技术可以快速扫描被测物体，直接获得高精度的扫描点云数据，对真实世界进行三维建模，已在古建筑保护、河道测量等方面得到广泛应用。三维激光扫描技术可以在复杂环境中进行扫描操作，快速获取被测对象表面的三维坐标数据。三维激光扫描仪通过高密度的数据采集，可以获取河道面、驳岸的详细点云数据，Leica RTC360地面三维激光扫描仪（简称RTC360）无须整平操作，可实现任意角度测量，将三维激光扫描仪探入检查井，获取地下管涵的点云数据，从而准确获取管径、走向等信息。全地形机器人采用螺旋式推进，可在高水位、高淤积的管涵中灵活运动，其搭载的高清摄像头可快速实现管道内窥成像，适用DN600~3 000 mm城镇市政排水管道、暗渠等高淤积、高水位工况。2工程实例2.1工程概况常州市谭墅河整治工程全长超过700 m，河道北段沿河搭建建筑物较多，不具备通视条件，测量观察视线极差；南段有超过500 m的地下暗河，根据已有资料分析，仅了解该段地下暗河的起点和终点位置，地下暗河具体走向不明，可供探测的检查井极少，且地面大多为拆迁区，现场情况复杂，常规测量手段无法满足设计要求。2.2实施方案经现场踏勘，主要技术难点在于河道北段不通视、部分检查井盖、井筒被遮盖和填埋、可供检查井极少、管道内有淤积和碎石，现场测量条件不佳。通过研判技术难点，制定出调查和空地一体测绘技术相结合的实施方案。采用大疆精灵4 RTK型无人机、Leica GS18 GNSS接收机、拓普康GPT-3002LNC全站仪、RTC360、博铭维Gator-S1全地形检测机器人实现外业测绘。划定测量范围，使用精灵4 RTK型无人机对测区进行全域正射航空影像拍摄，代替现场踏勘，方便后续地形更新；通过历史航空影像比对分析，推算判断暗河河道建设年代，采集相关地理和部件信息。根据前期踏勘情况，选择合适的探查点位，向管涵内下放全地形机器人，探查暗河内管涵管径、管材、走向、检查井位等信息；对于重点探测区域，通过现场走访确定调查范围，使用RTC 360下井测量，精确测定管涵走向、管径，通过多站点数据拼接，精确测定暗井位置和管涵转折位置，完整绘制出管涵线路图；使用RTC 360，灵活架设仪器，扫测河道，精确测量水面和驳岸高程，解决河道北段测量通视条件差的问题。2.3结果分析2.3.1历史影像判读经前期现场踏勘发现，地下暗河段被荒草、水域、垃圾堆、拆迁建筑垃圾覆盖，仅能发现少量检查井，无法按照常规探查手段进行，故调取该测区2007年影像图。地下暗河概略位置如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.010.F001图1地下暗河概略位置从影像图可以清晰看到6个检查井盖，由于时过多年，2007年影像上的地貌与现场踏勘已完全不同，影像上的检查井已被大面积水域、荒草覆盖，大部分检查井测量人员无法到达，但结合调查地下暗河入口、出口和前期踏勘到的检查井，可绘制出地下暗河段概略位置，缩小探查范围。2.3.2全地形机器人探查管涵在检查井Y9处下放全地形机器人，探查到一个管顶开孔Y8、检查井Y7、Y6。2.3.3三维激光扫描仪测量暗井位置受管涵条件影响，全地形机器人无法进入该段管涵内工作，而RTC360具有无须整平、可倒置工作的优点，在Y13、Y11两个检查井处，倒置探入RTC360，扫描管壁并生成点云数据，两段点云相交处便为暗井Y11位置，Y13、Y11处点云影像分别如图2、图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.010.F002图2Y13处点云影像10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.010.F003图3Y11处点云影像Y12位置如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.010.F004图4Y12位置本项目共计探测2 657.547 m地下管线，其中测量雨水管线长度866.383 m。测量驳岸高程、河底高程、水面高程共计26个，实现地形更新107 209 m2。地下暗河段的管线连接，Y14为入口；Y13、Y11倒放扫描仪；Y12被埋，由点云相交所得；Y10开井判断；Y9放入全地形机器人；Y8管顶开孔，全地形机器人探查所知；Y7、Y6井被压盖，全地形机器人探查所得；Y5、Y4、Y3、Y2被埋无法辨认，采用历史资料判断；Y1为出口。在4名作业人员的配合下，含有疑难地下暗河的管线探测，仅需要1.5 d便实现外业任务，传统测量模式无法完成地下暗河探测，且工作效率较低。效率对比如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.010.T001表1效率对比项目传统测量空地一体技术雨水管线地下暗河段无法探查0.5 d、4人其他管线1.0 d、2人1.0 d、2人河岸测量2.0 d、2人0.5 d、2人地形更新2.0 d、2人0.5 d、2人成果质量易遗漏可视化高3结语在难以探明的地下暗河段中，常规单一的探测技术无法满足项目需求。本文基于无人机、三维激光扫描技术、全地形机器人、GNSS接收机、全站仪等测量设备，形成了一种空地一体测量技术。经项目验证，空地一体测量技术的有效应用，可有效降低外业作业人员的劳动强度，并提高了作业效率和成果质量。