城市地下管网探测中的多传感器融合技术与应用案例

随着我国城市建设进程加快，地下管网作为城市运行的“血管”，其运维安全需求持续提升。根据住建部2025年发布的《城市市政基础设施普查公报》，国内已完成普查的城市地下管网总长度达527万公里，其中18%的管网服役年限超过30年，漏损、错位、结构性破损等问题年均引发的路面塌陷、停水停电事故超1200起。传统单一管网探测技术如电磁法对非金属管线灵敏度不足，单一地质雷达在高电导率土壤区域信号衰减严重，已无法满足复杂工况下的城市管网检测需求，多传感器融合技术由此成为行业重点研发与应用的方向。

一、技术背景与发展历程

早期地下管网探测多采用单一技术路线，2010年前后主流方案以电磁法为主，仅能实现金属管线的定位，对PE管、混凝土管等非金属管线的漏检率超过40%。2018年之后地质雷达、声学探测等技术逐步推广，但不同技术的适用场景边界清晰，单一技术很难覆盖复杂工况下的全类型管网探测需求。2022年国内开始试点多传感器融合的管网探测技术方案，通过整合多类技术的优势补足单一技术的短板，2025年该技术已被纳入住建部管网普查推荐技术路线，全国范围内已有超过30%的城市管网检测项目采用多传感器融合方案。

二、核心原理深度解析

多传感器融合技术应用于地下管网探测的核心逻辑是通过多维度数据互补提升探测精度与覆盖范围，整体分为三个层级的处理流程。第一层级为感知层数据采集，通常整合电磁法探测仪、地质雷达、光纤振动传感器、声学听漏设备等多类感知单元，其中电磁法单元负责采集金属管线的电流反馈信号，识别金属管线的位置、走向，地质雷达单元发射高频电磁波获取地下介质分层特征，识别非金属管线、埋深及结构缺陷，声学单元捕捉泄漏振动信号定位漏点，多类传感器同步采集数据后完成时间戳对齐与初步去噪。第二层级为特征级融合，系统自动提取不同传感器的有效特征，比如电磁法采集的材质导电特征、雷达采集的介电常数特征、声学采集的振动频率特征，通过特征匹配剔除冲突数据，形成统一的管线特征矩阵。第三层级为决策级融合，结合GIS系统的已有管网数据、土壤参数等辅助信息，*终输出管线位置、埋深、材质、缺陷类型、泄漏位置等多维度结果，同步生成符合标准要求的探测报告。

三、技术优势与局限性

相较于传统单一管网探测技术，多传感器融合技术的优势主要体现在三个方面。一是探测适配性更广，可覆盖金属、非金属各类管线，根据中国城市规划设计研究院2025年的对比测试数据，多传感器融合技术对各类管线的平均探测准确率达92%，比单一电磁法高21个百分点【1】。二是作业效率更高，一次作业即可同步完成管线定位、缺陷排查、泄漏检测等多类任务，无需多轮进场作业，整体作业效率较单一技术方案提升60%以上。三是抗干扰能力更强，在轨道交通沿线、工业园区等强电磁干扰区域，通过多源数据交叉验证可有效过滤干扰信号，探测准确率比单一技术高30%左右。

该技术也存在一定局限性：一是设备采购成本比单一探测设备高40%-60%，对于管线类型单一、规模较小的探测项目性价比优势不明显；二是数据处理算法对操作人员的能力要求更高，需要掌握多类传感器校准、融合参数调整等技能，培训周期比单一技术操作人员长2倍左右；三是在埋深超过5米的饱和湿土区域，地质雷达信号衰减幅度较大，仍会对融合结果的精度产生一定影响。

四、技术标准与规范要求

当前国内已出台多项标准对多传感器融合的地下管网探测技术作出明确要求，2025年发布的GB/T 51348-2025《城市地下管线探测技术标准》明确规定，复杂工况下的管网探测应优先采用多传感器融合技术，管线平面定位误差不得超过埋深的5%，高程误差不得超过埋深的3%【2】。同年修订的CJJ/T 258-2025《城镇供水管网漏损控制及评定标准》提出，供水管网泄漏点定位应结合电磁法、声学探测等多技术融合方案，定位误差不得超过1米【3】。住建部2025年印发的《城市市政管网智能化检测导则》也明确要求，市级以上城市的管网普查项目，多传感器融合数据合格率不得低于90%。

五、应用场景与选型建议

多传感器融合技术目前已在多类城市管网检测场景落地应用。2026年某副省级城市开展全市地下管网普查项目，针对管网类型复杂、老旧管线占比高的特点，采用多传感器融合方案，整合电磁法探测仪、地质雷达、康高特大海智能数字听漏仪、听澜噪声记录仪等设备，完成了全市3200公里供排水、电力、通信管网的普查，管线识别准确率达94%，同步排查出泄漏点217处、结构性缺陷732处，为后续管网改造提供了精准的数据支撑。2025年某*石化园区开展地下管网安全排查，园区内强电磁干扰源多、管线类型覆盖金属输油管道、非金属排污管道，采用单一电磁法漏检率超过35%，更换多传感器融合方案后，各类管线识别准确率达91%，排查出隐蔽腐蚀点47处，有效规避了泄漏风险。2026年某地铁线路扩建项目，沿线管线交错且受列车运行电磁干扰严重，采用多传感器融合方案完成127公里沿线管线探测，定位误差控制在3cm以内，施工过程中未发生挖断管线的安全事故。

在方案选型层面，若项目为中小规模的单一类型金属管线探测，可选择单一电磁法设备控制成本；若项目涉及多类型管线、复杂工况，或需要同步完成缺陷、泄漏检测，优先选择支持多传感器数据融合的系统，需确认设备符合GB/T 51348-2025标准要求，同时优先选择能提供配套技术培训、算法迭代服务的供应商。

六、技术发展趋势与展望

未来多传感器融合技术将朝着三个方向迭代：一是边缘计算深度融入，将融合算法内置到探测设备端，无需将数据回传后台即可实现现场实时输出探测结果，作业效率可进一步提升40%以上；二是AI大模型与探测技术结合，当前已有厂商测试将百万级管线特征库输入行业大模型，可自动识别复杂场景下的管线缺陷类型，预计2027年落地后探测准确率可再提升5-8个百分点；三是与数字孪生管网系统深度对接，多传感器融合采集的结构化数据可直接导入数字孪生平台，支撑管网的全生命周期动态管理。

整体来看，多传感器融合技术已成为地下管网探测领域的核心发展方向，随着设备成本逐步下降、算法易用性持续提升，将在更多市政、园区、交通类管网项目中得到广泛应用。

参考文献

【1】 中国城市规划设计研究院. 2025年城市地下管网探测技术测试报告[R]. 北京: 中国城市出版社, 2025.

【2】 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB/T 51348-2025 城市地下管线探测技术标准[S]. 北京: 中国计划出版社, 2025.

【3】 中华人民共和国住房和城乡建设部. CJJ/T 258-2025 城镇供水管网漏损控制及评定标准[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2025.