基于 ArcGIS 的天然氣管道專題地圖的制作與應(yīng)用

李強(qiáng)林，侯志強(qiáng)，徐志斌，黃 昕

1.山東省天然氣管道有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250000

2.中國石化天然氣分公司，北京 100029

3.中原油田分公司油氣儲運管理處，河南濮陽 457100

基于 ArcGIS 的天然氣管道專題地圖的制作與應(yīng)用

李強(qiáng)林1，侯志強(qiáng)2，徐志斌3，黃 昕2

1.山東省天然氣管道有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250000

2.中國石化天然氣分公司，北京 100029

3.中原油田分公司油氣儲運管理處，河南濮陽 457100

為了輔助長輸天然氣管道的生產(chǎn)運行管理，基于 ArcGIS 制作了天然氣管道內(nèi)檢測作業(yè)指揮專題地圖，并將內(nèi)檢測作業(yè)流程和內(nèi)檢測器運行軌跡準(zhǔn)確地反映在圖紙上，便于現(xiàn)場指揮人員統(tǒng)籌了解和科學(xué)控制作業(yè)進(jìn)度。應(yīng)用結(jié)果表明：基于 ArcGIS 的管道專題地圖，不僅可以準(zhǔn)確表示管道走向和各類特征點的地理分布，而且能夠表示目標(biāo)對象的發(fā)展軌跡，為管道生產(chǎn)運行管理提供了有力依據(jù)。

長輸天然氣管道；ArcGIS；專題地圖；內(nèi)檢測作業(yè)；生產(chǎn)運行管理

0 引言

某長輸天然氣管道公司（以下簡稱某管道公司）已連續(xù)運行數(shù)十年，在生產(chǎn)運行管理工作中，經(jīng)常需要管網(wǎng)圖紙以輔助生產(chǎn)指揮。在 2012 年開展的管道內(nèi)檢測項目中，管道公司利用 ArcGIS 軟件制作了一套天然氣管道專題地圖，成功應(yīng)用于長輸天然氣管道內(nèi)檢測的作業(yè)指揮工作中，為現(xiàn)場指揮、調(diào)度工作提供了有力支持。

1 管道專題地圖的作用

專題地圖是指能突出、完善地顯示一種或幾種特定要素，使地圖內(nèi)容、用途成為專題化的地圖[1]?；?ArcGIS 的專題地圖是利用屬性表中一列或多列數(shù)據(jù)編制的地圖[2]，也就是將各種專題數(shù)據(jù)圖形化，在地圖上直觀、形象、方便地顯示出來。

隨著天然氣事業(yè)的大發(fā)展和地理信息技術(shù)的進(jìn)步，管道專題地圖在長輸天然氣管道的生產(chǎn)運行管理中發(fā)揮著愈來愈重要的作用：

（1）輔助制訂天然氣管道生產(chǎn)運行方案、選擇和規(guī)劃管道路由。

（2）管道巡護(hù)工作中的位置確認(rèn)、距離測算、任務(wù)劃分、重 點地區(qū)標(biāo)示等。

（3）用作日常生產(chǎn)指揮圖和管道清管、外檢測、內(nèi)檢測作業(yè)等特殊生產(chǎn)作業(yè)中的指揮圖。

（4）應(yīng)急搶險中的位置確認(rèn)、行車路線選擇等。

（5）管道占壓、標(biāo)志樁、穿跨越等的檢索、統(tǒng)計、匯總等。

因此，在長輸管道生產(chǎn)運行管理工作中，制作一套比例標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格齊全、樣式統(tǒng)一、內(nèi)容完整、修改便捷、檢索迅速的管道專題地圖十分必要。

2 管道專題地圖制作方案比選

專題地圖的制作是按照特定專題渲染地圖的過程[3]，專題地圖包括兩類要素：底圖要素和專題要素。在專題地圖上不僅可以表示出現(xiàn)象的狀況和分布，還能表示出現(xiàn)象的發(fā)展動態(tài)和規(guī)律，為行業(yè)規(guī)劃、設(shè)計和決策提供科學(xué)依據(jù)[4]。

目前，許多地圖生產(chǎn)單位主要采用計算機(jī)輔助的專題地圖制作模式，利用具備強(qiáng)大圖形編輯、文字處理和符號制作功能的軟件工具，如 Photoshop、AutoCAD、CorelDRAW、Mapinfo、ArcGIS 等，來制作專題地圖或圖冊。

本文根據(jù)長輸天然氣管道運行管理的實際情況，通過驗證分析，從底圖要素和專題要素兩個方面對制圖方案進(jìn)行了優(yōu)選。

2.1 底圖的選擇

表1對各種類型底圖的性能特點進(jìn)行比較，并給出了選擇結(jié)論。

2.2 專題地圖制作方案

表2對各種制圖軟件性能特點進(jìn)行比較，并給出了選擇結(jié)論。

表1 各種類型底圖性能特點比較

表2 各種制圖軟件性能特點比較

通過以上比選，最終選定以某管道公司 GPS 巡線系統(tǒng)的數(shù)字化圖紙為底圖，利用 ArcGIS 軟件進(jìn)行長輸天然氣管道專題地圖的制作。

3 專題地圖的制作與應(yīng)用

3.1 ArcGIS 軟件概述

GIS ( 地理信息系統(tǒng) ) 就是在計算機(jī)軟、硬件支持下，通過系統(tǒng)建立、操作與模型分析，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、操作、分析、管理、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，實現(xiàn)提供多種空間動態(tài)地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機(jī)系統(tǒng)[5-6]。

ArcGIS 是由 ESRI 公司出品的一個地理信息系統(tǒng)系列軟件的總稱，可以實現(xiàn)任何從簡單到復(fù)雜的 GIS 任務(wù)，包括制圖、地理分析、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)管理、可視化和空間處理。

3.2 專題地圖的制作

長輸天然氣管道專題地圖制作方案大致可概括為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、底圖制作和專題地圖制作幾個階段，其基本流程如圖1所示[2]。其中數(shù)據(jù)分析包括：

圖1 GIS 專題地圖制作的基本流程模式

為提高效率，在以下的專題地圖制作實例中，采取交叉或者同時進(jìn)行方式開展了基本流程中的四個階段工作。

3.2.1 數(shù)據(jù)收集

集中收集、整理了某公司歷年的管道檢測信息，又針對性地測量并定位了“三樁”、閥室、場站、穿跨越點、封堵點、占壓點、事故點、管道修復(fù)點、應(yīng)急資源點等相關(guān)特征點的地理數(shù)據(jù)，建立了龐大的管道信息數(shù)據(jù)庫。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集完成后，將冗雜的數(shù)據(jù)分門別類，去粗取精，甄選出用來制作不同專題地圖紙所需的各類數(shù)據(jù)集。

3.2.3 底圖制作

通過如 2.1 節(jié)中所述的反復(fù)比選后，最終選定了以某管道公司 GPS 巡線系統(tǒng)的數(shù)字化圖紙作為本次專題地圖制作的底圖。

3.2.4 專題地圖制作

遵循應(yīng)用 ArcGIS 軟件制作專題地圖的五個步驟[1]：前期準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯處理、地圖整飾、地圖輸出，順利完成了管道專題地圖的制作。

（1）前期準(zhǔn)備：確定底圖，著色，添加底圖標(biāo)注。

（2）數(shù)據(jù)輸入：建立業(yè)務(wù)圖層（包括管道、場站、閥室、測試樁、占壓點、帶壓封堵點、穿跨越點、定向鉆點、監(jiān)聽坑、跟蹤點等 10 個圖層）。

（3）數(shù)據(jù)編輯處理：為業(yè)務(wù)圖層建立相應(yīng)的字段(包括序號、名稱、坐標(biāo)、所屬管道）。

（4）底圖整飾：對業(yè)務(wù)圖層進(jìn)行著色、添加標(biāo)注，根據(jù)實際情況對地圖進(jìn)行修改。

（5）地圖輸出：添加坐標(biāo)尺、指北針、圖例，插入首末站流程圖、操作規(guī)程、標(biāo)題等，再將圖紙轉(zhuǎn)換為 PDF格式，圖紙化輸出。利用上述方法，依次制作了內(nèi)檢測作業(yè)指揮圖和管道公司管道走向圖，見圖2～ 4，打印出來的圖紙完全符合業(yè)務(wù)需求。

圖2 專題地圖——《管道公司XX線內(nèi)檢測作業(yè)指揮圖》（原版）

圖3 專題地圖——《管道公司XX線內(nèi)檢測作業(yè)指揮圖》（作業(yè)指揮版）

圖4 管道專題地圖在 ArcGIS 中的變現(xiàn)形式

3.3 專題地圖的應(yīng)用

2012 年在某管道公司一條長 130 km 管道的內(nèi)檢測作業(yè)過程中，管道專題地圖得到充分應(yīng)用：利用ArcGIS 軟件制作了 10 m× 2 m 的作業(yè)指揮圖，圖上標(biāo)示管道路由、各類特征點以及所有的監(jiān)聽（跟蹤）點的地理信息；自內(nèi)檢測器成功發(fā)送開始，每經(jīng)過一個監(jiān)聽（跟蹤）點，便將記錄內(nèi)檢測器到達(dá)時間和運行速度的便簽粘貼在作業(yè)指揮圖上。

內(nèi)檢測器的運行軌跡清清楚楚地顯現(xiàn)在指揮圖上，便于現(xiàn)場指揮人員統(tǒng)籌掌握作業(yè)過程與整體進(jìn)度，正確分析設(shè)備運行狀態(tài)，做到科學(xué)決策，從而有力地保障了內(nèi)檢測作業(yè)的成功實施。

4 結(jié)束語

利用 ArcGIS 制作的長輸天然氣管道專題地圖，能夠準(zhǔn)確標(biāo)注管網(wǎng)的分布與走向，標(biāo)注管道“三樁”、占壓、穿跨越、帶壓封堵等特征點，易于修改，并且能夠輸出圖紙，可以放大打印?；贏rcGIS制作的《管道公司XX線內(nèi)檢測作業(yè)指揮圖》等，在實際施工作業(yè)和生產(chǎn)指揮中，起到了很好的服務(wù)作用。

[1]王洪戰(zhàn)，馬燕燕，張振濤.基于ArcGIS 的專題地圖制作方法綜合研究 [J].城市勘測,2008,（4）:48-50 .

[2]潘燕.一種基于 GIS 的專題地圖制作模式 [J].測繪通報，2005,（9）:38-40.

[3]黃永奇，韋合勇，謝玉波.基于 ArcGIS Engine 的專題地圖制作的實現(xiàn) [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2007,35（14）：4 144-4 147.

[4]黃仁濤，龐小平，馬晨燕.專題地圖編制 [M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2003.

[5]杜麗紅，姚安林.數(shù)字化管道及其應(yīng)用現(xiàn)狀 [J].油氣儲運,2007,26（6）:7-10.

[6]邱珠娟，劉建鋒，吳明，等.數(shù)字化管道現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J].石油工程建設(shè)，2006，32（2）：5-8.

Making and Application of ArcGIS-based Thematic Maps for Natural Gas Pipeline

Li Qianglin1,Hou Zhiqiang2,Xu Zhibin3,Huang Xin2
1.Shandong Natural Gas Pipeline Co.,Ltd.,Jinan 250000，China
2.SINOPEC Gas Company,Beijing 100029,China
3.Oil &Gas Storage and Transportation Company of Zhongyuan Oilfield,Puyang 457100,China

In order to assist operation management of long distance natural gas transmission pipeline,the thematic maps for commanding operation in natural gas pipeline internal inspection are drawn based on ArcGIS.The detection process and the inner detector’s trajectory are accurately reflected on the maps,which is convenient to acquaint and control the internal inspection scientifically.The application shows that the thematic maps based on ArcGIS can not only accurately represent the geographic distribution and all kinds of feature points of the natural gas pipeline,but also reflect development trajectory of the target object,provide a strong basis for production and operation management of the pipeline.

long distance natural gas transmission pipeline;ArcGIS;thematic maps;internal inspection;production and operation management.

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.008

李強(qiáng)林（1989-），男，山東臨沂人，助理工程師，2011年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)主要從事天然氣長輸管道的生產(chǎn)運行管理工作。

2013-07-18