長(zhǎng)輸管道沿線高程提取技術(shù)研究

陳 靜，殷智明，潘 攀，趙 麗

（1. 中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司，河北 任丘 062552；2. 中國(guó)石油華北油田分公司第一采油廠，河北 任丘 062552）

在長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)前期工作中，線路專業(yè)需要向工藝專業(yè)提條件，其中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是長(zhǎng)輸管道沿線里高程變化圖，工藝專業(yè)根據(jù)高程變化圖做水力計(jì)算，從而確定工藝的一些主要參數(shù)，例如管徑、泵的揚(yáng)程等。比較通用的做法就是在Google Earth衛(wèi)星地圖上選出長(zhǎng)輸管道線路，從衛(wèi)星地圖上查閱高程變化點(diǎn)，并利用量尺計(jì)算出的里程，狀態(tài)欄上顯示的高程來(lái)畫(huà)出里高程變化草圖。此種方法受人主觀意識(shí)的影響，往往會(huì)遺漏一些重要的高程變化點(diǎn)，并且在線路長(zhǎng)且地形錯(cuò)綜復(fù)雜情況下，此種方法會(huì)顯得尤其的繁瑣笨拙且準(zhǔn)確性大大降低。那么我們有什么好方法呢？根據(jù)我潛心鉆研，研究出一套做長(zhǎng)輸管道沿線里高程變化圖的新方法：在Google Earth衛(wèi)星地圖上選出長(zhǎng)輸管道線路，將線路經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程借助一些工具軟件迚行自動(dòng)提取，并經(jīng)過(guò)一番處理，在Excel中生成散點(diǎn)圖,即里高程變化圖。

1 Googel Earth路徑信息導(dǎo)出

Googel Earth路徑信息導(dǎo)出，即在Google Earth衛(wèi)星地圖上選出長(zhǎng)輸管道線路，并用路徑信息表示出來(lái)，存成*.kml文件。

路徑保存格式有兩種：一種是默認(rèn)的kmz文件，另一種是kml文件。kml同kmz一樣, 用來(lái)描述和保存地理信息如點(diǎn)、線、圖片、折線的，其引入引出方法與 kmz類似,只是選擇文件格式為 kml就行了。kml與 kmz不同的是,它是一種 xml描述語(yǔ)言,是文本文件格式的，所以有它的優(yōu)點(diǎn)。比如,可以直接貼在網(wǎng)頁(yè)上，由于是文本文件格式,其格式我們可以掌握,因而能通過(guò)文本編輯器修改kml文檔。

這一步的操作要點(diǎn)在于選線時(shí)，地勢(shì)變化較快的地方（如丘陵、山地等），路徑信息控制點(diǎn)應(yīng)較密集，不應(yīng)遺漏高程變化控制點(diǎn)，其他地方可適當(dāng)?shù)胤糯舐窂叫畔⒖刂泣c(diǎn)間距。

2 生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件

生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，文件格式為*.xls。具體操作是將*.kml文件用記事本打開(kāi)，將會(huì)見(jiàn)到諸如“

”的一段內(nèi)容，這表示每個(gè)路徑信息控制點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)已經(jīng)轉(zhuǎn)出，但沒(méi)有高程信息。將經(jīng)緯度坐標(biāo)復(fù)制，并經(jīng)過(guò)整理后，生成*.xls文件，文件頭兩列數(shù)據(jù)分別為經(jīng)度、緯度，列頭應(yīng)標(biāo)注有“經(jīng)度”和“緯度”字樣。格式如圖1所示。

圖1 坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件Fig.1 Coordinate data file

3 高程提取

讀入剛剛生成的*.xls文件，用“高程提取工具”迚行管道線路的高程提取工作。此軟件的工作思路是：開(kāi)啟GE的高程選項(xiàng)—然后設(shè)置鳥(niǎo)瞰位置到一定高度—等候GE切換到目的地，并等緩沖為100%—取得GE的高程值。

軟件界面如圖2所示。

圖2 “高程提取工具”軟件界面Fig.2“The elevation extraction tools ”software interface

這里需要迚行一些參數(shù)設(shè)置，默認(rèn)值如圖所示。采樣時(shí)間越長(zhǎng)，代表每個(gè)路徑信息控制點(diǎn)讀取高程所用的時(shí)間更長(zhǎng)；高度代表相機(jī)拍攝的高度；采樣小數(shù)位代表提取出的高程保留的小數(shù)精度。

提取高程前，還需要對(duì)Google Earth迚行一些設(shè)置：首先隱藏左邊的側(cè)欄和上面的工具欄，然后設(shè)置“視圖—視圖尺寸—計(jì)算機(jī)播放—800×600”選項(xiàng)即可。如圖3所示。

圖3 Google界面設(shè)置Fig.3“Google” interface Settings

為了保證高程提取的準(zhǔn)確度能夠盡可能地高，經(jīng)過(guò)筆者多次試驗(yàn)，應(yīng)將Google Earth “工具—選項(xiàng)—提升高度”值設(shè)置為0.5，并將“高程提取工具”軟件參數(shù) “高度” 值設(shè)置為0 km。

經(jīng)過(guò)上述設(shè)置后，你就可以點(diǎn)擊“開(kāi)始采集”，高程提取工具就開(kāi)始自動(dòng)采集高程數(shù)據(jù)，采集完成后，點(diǎn)擊“保存結(jié)果”，將結(jié)果保存為文本文件。

4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

利用筆者改迚編制的“坐標(biāo)換算 0.4C”軟件，讀入第二步生成的*.xls文件，轉(zhuǎn)換十迚制經(jīng)緯度坐標(biāo)為度分秒格式，然后將各個(gè)信息控制點(diǎn)的度分秒格式的大地坐標(biāo)通過(guò)軟件正算功能批量轉(zhuǎn)換為平面直角坐標(biāo)?！白鴺?biāo)換算0.4C”軟件界面如圖4所示。

圖4 “坐標(biāo)換算0.4C”軟件界面Fig.4 "Coordinate conversion 0.4 C" software interface

5 生成“里高程變化圖”

生成“里高程變化圖”。詳見(jiàn)圖5，具體操作步驟如下：

1）將轉(zhuǎn)換成的各個(gè)信息控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)導(dǎo)入至Excel中，編制公式，計(jì)算相鄰點(diǎn)間的直線距離，從而計(jì)算出從起點(diǎn)開(kāi)始的里程值。

2）根據(jù)在Google Earth中路徑信息控制點(diǎn)的密實(shí)度及管線所經(jīng)區(qū)域的地形特點(diǎn)，來(lái)考慮一定的管線長(zhǎng)度系數(shù)。一般，山區(qū)段考慮系數(shù)應(yīng)大些，平原段相對(duì)小些，同時(shí)應(yīng)綜合考慮圖上選線與將來(lái)現(xiàn)場(chǎng)定樁的差異，從而確定好生成“里高程變化圖”用的里程值。

3）導(dǎo)入第三步生成的高程數(shù)據(jù)，與每個(gè)路徑信息控制點(diǎn)的里程值相對(duì)應(yīng)。

4）在 Excel菜單中，點(diǎn)擊“揑入—圖表—XY散點(diǎn)圖—無(wú)數(shù)據(jù)點(diǎn)折線散點(diǎn)圖”，點(diǎn)擊“下一步”，選取剛剛生成的里程、高程兩欄數(shù)據(jù)區(qū)域，然后對(duì)“圖表標(biāo)題”、“數(shù)值（X軸）”、“數(shù)值（Y軸）”的文字標(biāo)注迚行設(shè)置，點(diǎn)擊“完成”，就生成了“里高程變化圖”。

圖5 里高程變化圖Fig.5 Mileage and elevation variation

6 結(jié) 語(yǔ)

此種斱法經(jīng)筆者數(shù)次試驗(yàn)，精確度及敁率都比較高，敀寫(xiě)作出來(lái)，提高線路專業(yè)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平和敁率，有敁地指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作。