測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字化管道系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

【摘 要】本文詳細(xì)的闡述了測(cè)繪技術(shù)的在數(shù)字化管道系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用方法。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅為燃?xì)夤芫€正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了條件，還為設(shè)備維護(hù)、監(jiān)管、修復(fù)及緊急搶修提供了條件，解決了長(zhǎng)期以來(lái)因市政工程建設(shè)建筑物拆除而丟失參照物后無(wú)法找到管線位置等問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，掌握工程進(jìn)度和布局，有助于精確快速定位，為各部門(mén)協(xié)調(diào)合作，工程連頭作業(yè)，事故處理、維修，管道停送氣，隱患排查處理提供精確數(shù)據(jù)參數(shù)，減少損失提高工作效率。對(duì)于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

前言

伴隨著國(guó)家石油、天然氣管道工業(yè)的不斷發(fā)展，管道安全維護(hù)管理成為國(guó)家安全管理部門(mén)日益重視的問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)管道泄漏造成的事故時(shí)有發(fā)生，因三防破壞、停氣、搶修等造成的損失，每年都以?xún)|元計(jì)算。因此掌握已建管道和在建管道運(yùn)行情況，建設(shè)數(shù)字化管道系統(tǒng)迫在眉睫。對(duì)一些嚴(yán)重缺陷進(jìn)行及時(shí)維修，監(jiān)控管線測(cè)量，就可以大量避免事故發(fā)生，同時(shí)也能大大延長(zhǎng)管道壽命，供給管道安全運(yùn)行一個(gè)有力保障。

一、數(shù)字化管道系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)字化管道系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲(chǔ)存管理為基礎(chǔ)，在多種類(lèi)的地理信息支撐下，以管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的業(yè)務(wù)流程為主線，將衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)及數(shù)字通訊等數(shù)字技術(shù)充分應(yīng)用于各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，在管道的整個(gè)生命周期內(nèi)通過(guò)對(duì)管道設(shè)施、沿線環(huán)境、地址條件、經(jīng)濟(jì)、等各方面的信息在三維地理坐標(biāo)上的有機(jī)整合，為管道可研、勘察設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理提供一個(gè)高效率的操作平臺(tái)。

二、如何建立數(shù)字化管道系統(tǒng)

設(shè)計(jì)階段：在設(shè)計(jì)階段按照數(shù)值化管道的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

施工階段：在施工過(guò)程中，按施工工序采集出相關(guān)的施工數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)按一定的標(biāo)準(zhǔn)記錄格式輸入計(jì)算機(jī)，建立一個(gè)管道安裝鋪設(shè)后的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，記錄出管道測(cè)量數(shù)據(jù)、管溝開(kāi)挖回填數(shù)據(jù)、試壓數(shù)據(jù)、管材管件規(guī)格型號(hào)，以及施工圖片、影像資料等各種相關(guān)數(shù)據(jù)資料。

管理軟件系統(tǒng)支持：

SCADA系統(tǒng)----場(chǎng)站工藝流程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控

視頻監(jiān)控系統(tǒng)----視頻圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控

管道模擬仿真系統(tǒng)----對(duì)預(yù)計(jì)要發(fā)生的輸配情況進(jìn)行推算

GIS系統(tǒng)-----核心軟件，Geography Information System 地理信息系統(tǒng)

GIS地圖能夠詳細(xì)反映管道沿線各級(jí)行政區(qū)域的地理信息，對(duì)燃?xì)夤艿兰皥?chǎng)站的所有數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的形式進(jìn)行。系統(tǒng)能夠直觀的反映出天然氣管道的信息，并可使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綜合分析。

三、數(shù)字化管道系統(tǒng)的功能和效果

管網(wǎng)管理科學(xué)化：結(jié)合燃?xì)夤镜娜粘＾k公業(yè)務(wù)，提供全面的管網(wǎng)管理工具，準(zhǔn)確有效的管網(wǎng)資產(chǎn)管理；為管網(wǎng)工程施工提供有力的依據(jù)，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失；為管網(wǎng)巡線工作提供數(shù)據(jù)保障。

設(shè)計(jì)施工一體化：避免亂挖、錯(cuò)挖現(xiàn)象，減少對(duì)燃?xì)夤艿阑A(chǔ)設(shè)施的投資和操作成本。

客戶(hù)服務(wù)及時(shí)化：提高供氣質(zhì)量與供氣效率，提高工期連續(xù)性，提高用氣服務(wù)水平，提高社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境綜合效益。

決策支持智能化：提供比原經(jīng)驗(yàn)關(guān)閥更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性的關(guān)閥方案；提高搶修工作效率，降低對(duì)環(huán)境的污染。

基礎(chǔ)資料數(shù)字化：所有數(shù)據(jù)以數(shù)字化形式進(jìn)行儲(chǔ)存，提高查找效率，延長(zhǎng)儲(chǔ)存年限。

數(shù)據(jù)更新自動(dòng)化：管網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，提高更新速度。

四、地下管線測(cè)繪技術(shù)

城市地下管網(wǎng)測(cè)繪，按測(cè)繪任務(wù)可分為：市政共用管線測(cè)繪、廠區(qū)或住宅小區(qū)管線測(cè)繪、施工場(chǎng)地管線測(cè)繪和專(zhuān)用管線測(cè)繪四類(lèi)。

地下管線測(cè)繪工作應(yīng)包括：控制測(cè)量、地下管線測(cè)量、探查、數(shù)據(jù)處理、地下管線圖的編繪、成果檢查、驗(yàn)收、數(shù)據(jù)入庫(kù)與交換等基本內(nèi)容。

地下管線測(cè)繪的對(duì)象應(yīng)包括：埋設(shè)于市政道路、郊縣公路及規(guī)劃道路內(nèi)的電力、信息、給水、排水、燃?xì)庖约盁崃?、氣體、油料、化工物料等特種管線和過(guò)路構(gòu)筑物、綜合管溝等。

地下管線測(cè)繪應(yīng)測(cè)量、探查其平面位置和高程，編繪數(shù)字地下管線圖，組織做好地下管線數(shù)據(jù)入庫(kù)與交換前的基本工作。

地下燃?xì)夤芫€測(cè)繪具體內(nèi)容應(yīng)包括：各種管線特征點(diǎn)（起始點(diǎn)、交叉點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、分支點(diǎn)、變徑點(diǎn)、變坡點(diǎn)和新老管線銜接處等）的平面位置和高程，記錄管徑或斷面尺寸，注明管材性質(zhì)以及工程執(zhí)照號(hào)、埋設(shè)日期等；管線附屬物（檢修井、調(diào)壓室、流量箱、排水器、閥門(mén)等）的平面位置；記錄拆除、廢棄、休止等管線的相關(guān)信息。根據(jù)地下管線測(cè)量的成果和記錄的各類(lèi)信息，編繪數(shù)字地下管線圖。

五、地下管線測(cè)繪工具

GPS全球定位系統(tǒng)是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的一種目標(biāo)導(dǎo)航、定位系統(tǒng)。它采用衛(wèi)星定位的方法，可供全球范圍內(nèi)的任意多個(gè)用戶(hù)提供高精度、全天候、連續(xù)的測(cè)速及三維定位、對(duì)時(shí)服務(wù)。目前用于測(cè)量系統(tǒng)的GPS在加裝基準(zhǔn)站，采用差分技術(shù)后，定位精度可達(dá)厘米級(jí)，輸油管線測(cè)量，因此也可用GPS系統(tǒng)來(lái)標(biāo)識(shí)非金屬管線位置。GPS系統(tǒng)具有設(shè)備小巧，便于攜帶，定位精確、快速，結(jié)果直觀，基本不受氣候、地形及地面物體影響的優(yōu)點(diǎn)。

測(cè)繪中常用的差分GPS是在正常的GPS外附加修正信號(hào)，改善了GPS的精度。差分GPS之所以能獲得高精度的定位數(shù)據(jù)，是因?yàn)樾柙谝阎恢玫牡胤皆O(shè)一基準(zhǔn)站，通過(guò)用GPS接收衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測(cè)GPS的系統(tǒng)誤差，并按照規(guī)定的時(shí)間間隔，定時(shí)把誤差校正量等數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈播發(fā)出去，移動(dòng)臺(tái)利用接收到的信息，對(duì)GPS觀測(cè)值進(jìn)行校正，以達(dá)到消除星歷誤差，大氣層延遲誤差等公共誤差，原理如圖1所示。

六、地下管線測(cè)繪的基本程序

任何工作都要有規(guī)章、程序和實(shí)施步驟，以便于科學(xué)化管理和確保工作質(zhì)量。地下管線測(cè)繪的基本程序包括：接受任務(wù)，收集資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘，儀器檢驗(yàn)和方法試驗(yàn)，城市地下燃?xì)夤芫€，實(shí)地調(diào)查，儀器探查，建立測(cè)量控制，地下管線點(diǎn)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理，地下管線圖編繪，編寫(xiě)技術(shù)總結(jié)和成果驗(yàn)收。

根據(jù)測(cè)區(qū)的已有控制情況，布設(shè)控制點(diǎn)。地下管線點(diǎn)測(cè)量有手工記錄計(jì)算法，電子手簿法，現(xiàn)在電子記錄計(jì)算已基本取代原來(lái)的手工作業(yè)，在使用電子手簿記錄時(shí)應(yīng)多進(jìn)行檢校，避免系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)。

地下管線跟蹤測(cè)量應(yīng)在地下管線覆土前跟蹤測(cè)量管線特征點(diǎn)及附屬物的平面位置和高程。已覆土的地下管線應(yīng)探查地下管線特征點(diǎn)及附屬物在地面的投影位置和埋深，測(cè)量其平面位置和高程。

地下管線跟蹤測(cè)量的精度應(yīng)符合以下規(guī)定：

1.管線測(cè)點(diǎn)相對(duì)于鄰近平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不得大于±10cm。

2.管線測(cè)點(diǎn)相對(duì)于鄰近高程控制點(diǎn)的高程中誤差不得大于±5cm。

3.管線測(cè)點(diǎn)與地面建（構(gòu)）筑物、相鄰管線間距、以及規(guī)劃道路中心線的間距中誤差不得大于圖上±0.5mm。

燃?xì)夤艿赖臏y(cè)量應(yīng)符合以下要求：

應(yīng)測(cè)量燃?xì)夤艿乐行牡钠矫嫖恢煤凸艿劳忭敻叱滩⒂涗浌軓胶凸懿?。管徑變換處應(yīng)加測(cè)管徑變徑點(diǎn)的平面位置和高程。

七、測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用情況

霸州公司作為河北區(qū)域首家開(kāi)展管網(wǎng)測(cè)繪工作的單位，現(xiàn)已完成霸州市大地坐標(biāo)三級(jí)控制點(diǎn)獲取工作，完成在用高壓、次高壓管線測(cè)繪39.42公里，并編制了《RTK測(cè)量基本操作程序》等相關(guān)操作規(guī)程。近期計(jì)劃繼續(xù)測(cè)繪鋼制次高壓管線約25公里。遠(yuǎn)期目標(biāo)完善管線周邊地形、場(chǎng)站及供氣用戶(hù)測(cè)繪，初步完善整個(gè)經(jīng)營(yíng)局域管網(wǎng)地形圖。

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作者簡(jiǎn)介：

趙宏發(fā)（1979.10），男，生產(chǎn)運(yùn)行部副經(jīng)理，中國(guó)石油大學(xué)，城市燃?xì)狻?/p>

（作者單位：霸州中石油昆侖燃?xì)庥邢薰荆?/p>