GIS测绘系统在油气管道安全运行中的应用

２０１２拒　第１期　管　道　扶　木　

Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　设　各　

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　２０１２　

Ｎｏ．１　

ＧＩＳ测绘系统在油气管道安全运行中的应用　李平　，孙文成　（１．中国石化管道储运分公司管道处，江苏徐州２２１００８；　２．中石化管道储运分公司鲁宁输油处临邑输油站，山东德州２５１５００）　

摘要：油气管道是连接油田、炼厂上下游的重要部分，油气的安全输送是保证油气产量的关键。油　气管道运行时的内外部因素给管道安全带来隐患，在油气管道安全运行中引入ＧＩＳ测绘系统，采集油　气管道安全管理相关数据，并对数据进行分析和处理，为管道安全运行提供了决策依据，有效地消除了　管道运行安全隐患。　关键词：ＧＩＳ测绘系统；油气管道；安全运行　中图分类号：ＴＥ８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—９６１４（２０１２）Ｏｌ一００５５—０３　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＧＩＳ　Ｍａｐｐｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　

ＬＩ　Ｐｉｎｇ　，ＳＵＮ　Ｗｅｎ—ｃｈｅｎｇ　（１．Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｓｔｏｒａｇｅ＆Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，　Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌｉｎｙｉ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｓｔｏｒａｇｅ＆Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｄｅｚｈｏｕ　２５１５００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｉｌ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ａｒｅａｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒｅｆｉｎｅｄ　ｏｉｌ　ｆａｃｔｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｉｎｇ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ．Ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ，ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ｐｏ—　ｔｅｎｔｉａｌ　ｄａｎｇｅ￣ｍｉｇｈｔ　ｏｃｃｕｒ．Ｂｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ＧＩＳ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｎｎｏ—　ｖａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｃｏｌｌｅｃｔｓ　ｍａｎｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｄａｔａ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ａｎｄ　ｄｅａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌ—　ｌｅｃｔｅｄ，ｔｈｕｓ　ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ　ａ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｐｏｌｉｃｙ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ，ｅｏｎｔｍｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｉｄｄｅｎ　ｄａｎｇｅｒ　ｏｆ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｓａｆｅｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　

０　引言　随着石油天然气行业的快速发展，输送石油天然　气的各种油气管道也迅速建设起来，敷设在地下的各　类管网纵横交错，很多的管线已运行３Ｏ年以上，地下　管线的各种资料渐渐模糊或缺失。由于内外部因素　的原因导致管道出现问题和隐患，如不能及时处理，　会给管道运行安全带来很大损失，同时会造成环境的　污染。因此，引进ＧＩＳ测绘技术，建立科学、准确、完整　的油气管道系统是非常必要的，便于实现管道日常生　产的互动化管理，为处理油气管道有关问题提供决策　依据。　１　ＧＩＳ测绘系统在管道安全管理的技术创新　１．１管道ＧＩＳ系统基本构架　ＧＩＳ测绘系统包括基础平台、数据核心、技术应　基金项目：中国石化管道厅局级科技重点基金项目（２０１００８２３）　收稿日期：２０１１一ｏ７—０１　收修改稿日期：２０１１—０８—１５　用。基础平台基于通用的地理信息系统，构建安全、　稳定、可靠的系统；数据核心以地形图、管道的空间数　据和属性数据为数据核心；技术应用利用计算机技　术、地理信息技术、数据库和图像处理等技术进行有　机的整合，实现管道管理数据快速检索查询、分析统　计，为输油管道工作的日常管理、施工维护、设计规划　决策提供可靠依据的地理信息系统——输油管道管　理信息系统　。　１．２管道ＧＩＳ测绘技术的功能　ＧＩＳ技术可以实现管网图形数据和属性数据的计　算机录入、编辑；对管线及各种设施进行属性查询，空　间定位以及定性或定量的统计、分析；对各类图形（包　括管线的横断面图和纵断面图）及统计分析报表显示　和输出，对输油管道各类属性信息（如维修、跨越、占　压、管径、埋深等）进行具体描述。通过ＧＩＳ的集成，　使得管网图形库、属性数据库及外部数据库融为一　５６　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊａｎ．２０１２　体，为日后管网的优化调度奠定良好的基础，从而大　大提高了管网管理工作的效率和质量　Ｊ。　１．３　管道ＧＩＳ测绘在勘察设计、施工和安全运行的　创新方向　由于ＧＩｓ技术的引入、对外技术交流的广泛深入　和涉外管道工程的建设，尤其是高新技术的发展和中　国管道建设的发展，利用管道ＧＩＳ测绘对长输管道的　工程勘察设计、施工和安全运行也提出了更高的要　求，尤其是ＧＩＳ系统包括的激光扫描测绘技术、数字摄　影测量技术、水下测量技术等方面的发展为长输管道　工程勘察设计、施工和运行管理带来深刻的影响。　１．３．１三维激光扫描测绘技术　三维激光扫描钡０绘系统具有扫描速度快、实时性　强、精度高、全数字特征的特点，可以降低成本，节省　工作时间，使用方便，它的输出可以和ＣＡＤ等多种工　具软件转换。该系统由激光测距仪和ＧＰＳ组合而成，　主要由激光扫描系统、导航仪、数字ＧＰＳ接收设备构　成。系统数据的处理过程包括数据采集汇总、数据初　步预处理、几何数字建模和可视化模型查看。三维激　光扫描测绘系统的测量分辨率可达平面坐标１．０　ｍ，　高程坐标０．１　ｍ，能满足大比例尺测绘图纸和高精度　ＤＴＭ的要求。　１．３．２数字摄影测量技术　在测量管道工程地形地貌时，常会遇到油气管道　的测绘面积大或测量现场较难进入的情况，因而引入　数字摄影测量技术十分必要，采用航空测量和地面测　量相结合的方式比较适合。航空摄影测量过程中，自　动记录数据并处理，接着调用相关数据库，插入精确　位置，以减少不明控制点的数量。　１．３．３水底ＧＩＳ测绘技术　在工程设计前或管道运行过程中，对水底的已知　或未知管道测量，常需要ｉ贝０绘油气管道穿越水下的地　质、河道及油库码头的水底地形情况，因而水底ＧＩＳ测　绘技术得到了快速发展，实现了航空测绘、地面测绘　到水底ＧＩＳ测绘技术的统一结合。该系统主要由ＧＰＳ　接收机、水深探测仪、测绘绘图设备和通讯系统装备　等组成，平面测绘精度取决于ＧＰＳ的测绘方式和接收　机的性能，高程精度则与水深探测仪的精度有关，这　些测绘系统在许多大比例尺水底测绘测量实践中得　到有效应用，甬沪宁原油管道、仪长线原油管道等水　下或长江穿越段水下地形图就利用了这样的测绘系　统。　２　管道ＧＩＳ测绘技术创新功能的应用　２．１管道要素信息查询　采用管道测绘技术，可以实现管道三桩的查询，　弯头、固定墩等信息的查询，管道穿跨越（河流、铁路、　高速等）及管道抢维修等信息的查询，掌握基本情况。　２．２管道流向分析　可以显示石油天然气的流向，包括单管流向和多　管流向，还可以设置管道的流向和计算生产调度参　数Ｅ　３］。　２．３管道关键部位的ＧＰＳ坐标定位　为了确定管道关键部位准确的经纬度位置，便于　在管道安全管理时及时定位，使用ｌ台ＧＰＳ接收机为　基准站，其余接收机为流动站，基准站与流动站的接　收机实现同步观测。根据基准站的已知坐标即可求　出定位结果的坐标改正数或距离观测值的改正数，通　过实时通讯将这些改正数传送给流动站接收机，对流　动站接收机的定位结果或距离改正值进行校正，提高　定位精度和可靠性。在广奇线原油管道ＧＰＳ测绘所　得成果坐标系，采用１９８０西安坐标系，采用３。分带，　高斯投影。ＧＰＳ测量参照技术标准见表１。　表１　ＧＰＳ测量参照技术标准　

级卫星高度有效观测时段内任一卫星有效观测时观测时间数据采样　卫星观测　别角／（。）　卫星总数　￣ｌｈｑ／ｍｉｎ　段数　／ｍｉｎ　间隔／ｓ值象限分布　

≥１０　≥１５　≥ｌ５　≥ｌ５　≥１５　≥ｌ２　／＞９　≥６　≥４　≥３　ｉ＞８　≥ｌ８０　１５—６ｏ　／＞６　≥ｌ２０　１５—６０　

／＞２　／＞９０　１５—６０　≥２　≥６０　１５—６ｏ　

／＞２　≥６０　１５—６０　２．４事故应急预案处理　油气管道事故应急处理工具可以对内外部原因　导致的管道泄漏进行分析，从而确定合适的应急处理　预案，确定哪段管线和站场需要停输处理。　２．５为管道勘察设计、施工一体化提供基础数据　根据管道现场资料、三维坐标，自动生成的地下　管道横断面、纵剖面、三维立体图，为管道维护、规划　设计提供准确依据。　２．６管线走向位置确定，为规划部门提供依据　管道管理单位根据ＧＩＳ测绘系统所得管道准确信　息位置图，报送相应的部门备案，在油气管道新建、改　建、扩建时，由相关部门根据掌握的管道情况和建设　单位申请管道的走向、管线工程施工图等来确认管线　是否符合规划要求。　３结束语　通过ＧＩＳ测绘系统在管道安全运行中的技术创新　

％　ｍ加％％　±　±土　Ⅺ　加∞