基于地理信息系統(tǒng)的數(shù)字化管道研究

康義平

摘 要： 目前我國(guó)信息化技術(shù)發(fā)展速度加快，有關(guān)于地理空間位置的經(jīng)濟(jì)發(fā)展領(lǐng)域開(kāi)始廣泛應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）。通過(guò)GIS能夠整合和表述大量空間信息數(shù)據(jù)，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行空間分析以及制定方案決策，能夠共享信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管道，有利于更快速?？茖W(xué)地解決其面臨的復(fù)雜難題?；诖?，本文主要研究石油石化管道方面以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)字化管道這一內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞： 地理信息系統(tǒng);數(shù)字化管道;管道規(guī)劃

【中圖分類號(hào)】TP311.52 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）09-0243-01

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)，能源消耗也隨之增長(zhǎng)。在我國(guó)發(fā)展中油氣資源是非常主要的能源，能夠通過(guò)公路、航空、水運(yùn)、鐵路及管道等方式進(jìn)行運(yùn)輸。其中管道運(yùn)輸方式具有經(jīng)濟(jì)性和便捷性，在運(yùn)輸石油以及天然氣方面具備高效、安全以及低耗等優(yōu)勢(shì)。在運(yùn)輸業(yè)管道運(yùn)輸是非常重要的一種方式，通過(guò)其運(yùn)輸質(zhì)量和效果能夠衡量國(guó)家能源以及運(yùn)輸業(yè)發(fā)展情況。在地域廣闊并且復(fù)雜的環(huán)境下，管道系統(tǒng)準(zhǔn)確規(guī)劃、操作以及維護(hù)顯得非常重要。管道行業(yè)工作緊密聯(lián)系著地理信息技術(shù)，因此有效應(yīng)用地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管道，可促進(jìn)管道運(yùn)輸業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1 地理信息系統(tǒng)與數(shù)字化管道

1.1 地理信息系統(tǒng)

GIS屬于一門(mén)綜合學(xué)科，包括地圖學(xué)、地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和遙感技術(shù)等，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，主要作用是輸入、保存、分析、查詢以及顯示地理數(shù)據(jù)。GIS能夠分析和處理空間信息，集地理分析功能、地圖獨(dú)特視覺(jué)效果以及數(shù)據(jù)庫(kù)操作為一體。目前信息化技術(shù)發(fā)展速度較快，使得GIS技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

1.2 數(shù)字化管道

在上世紀(jì)90年代數(shù)字化管道這一概念被提出，并引起廣泛關(guān)注，近些年因?yàn)閿?shù)字化技術(shù)發(fā)展速度加快，數(shù)字化被滲透到各個(gè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)領(lǐng)域中。數(shù)字化管道的來(lái)源是數(shù)字地球理念，數(shù)字管道通過(guò)管道工業(yè)來(lái)體現(xiàn)數(shù)字地球理念，其能夠收集全面方位、全面覆蓋、高分辨的管道沿線及周邊三維空間與地理等信息，是以地理數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的高級(jí)決策系統(tǒng)。不僅如此，數(shù)字化管道是有效整合集成的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、資源和社會(huì)等復(fù)雜信息數(shù)字的數(shù)字系統(tǒng)。在可視化條件下能夠支持和服務(wù)于管理人員以及技術(shù)人員，管道信息系統(tǒng)是其主要表現(xiàn)。數(shù)字管道主要有三個(gè)部分，分別是建設(shè)項(xiàng)目管理、勘察設(shè)計(jì)以及運(yùn)營(yíng)管理，管道勘察系統(tǒng)中的管道信息數(shù)據(jù)庫(kù)是核心內(nèi)容[1]。（1）建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)主要是對(duì)物質(zhì)、文控、施工和HSE等進(jìn)行管理，在建設(shè)管道期間，數(shù)字管道系統(tǒng)關(guān)鍵內(nèi)容是管理物流、成本以及進(jìn)度。（2）勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是設(shè)計(jì)工藝、總圖、線路、土建等內(nèi)容，設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生包括管道四周人文、地質(zhì)、設(shè)備材料等信息，通過(guò)這些信息能夠組建信息數(shù)據(jù)庫(kù)。（3）運(yùn)行管理系統(tǒng)是由很多系統(tǒng)集合而成的復(fù)合系統(tǒng)，例如SCADA子系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)和竣工系統(tǒng)等。

2 數(shù)字化管道中GIS的應(yīng)用

以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)能夠統(tǒng)一查詢、管理、分析和應(yīng)用管道信息，集圖形、數(shù)據(jù)以及信息管理為一體，這也是石油企業(yè)以及單位最常采取的措施。利用GIS系統(tǒng)可以將管道、設(shè)施及環(huán)境等管道數(shù)據(jù)資源信息的組成要素集中在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)較強(qiáng)的分析能力，以圖文形式展示信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行空間地理分析和作出各種輔助決策。

3 以GIS為基礎(chǔ)的數(shù)字化管道研究

石油石化企業(yè)運(yùn)營(yíng)和發(fā)展中非常重視石油天然氣管道的應(yīng)用質(zhì)量和效果。目前管線信息有較多種類以及數(shù)量，原本采用圖紙標(biāo)注信息的方式不便于存放，并在多次翻閱后容易損壞圖紙，極易丟失一些相關(guān)數(shù)據(jù)。隨著業(yè)務(wù)量不斷增長(zhǎng)，原本管理方式不再符合時(shí)代發(fā)展要求，存在著人力物力消耗量大、數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確和緊急情條件下無(wú)法及時(shí)反映等問(wèn)題。比如在出現(xiàn)爆管問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉閘門(mén)以及會(huì)受到干擾的管網(wǎng)范圍。實(shí)現(xiàn)石油信息化的主要方法是利用計(jì)算機(jī)管理手段替代原本管理方式。管道信息中具有許多地理屬性數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)手段可通過(guò)圖形方式表示信息。GIS具有信息可視化功能，能夠?qū)Φ貓D數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理和儲(chǔ)存，并有機(jī)結(jié)合各類屬性以及地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管道的智能化、信息化和電子化。

3.1 管道規(guī)劃

石油生產(chǎn)管理中地面建設(shè)占據(jù)重要地位，油田地面建設(shè)配套設(shè)施有儲(chǔ)油罐、油井、相關(guān)設(shè)備、場(chǎng)站、通信及電力等，通常會(huì)比市政設(shè)施復(fù)雜，管道需要在其中全面貫穿，因此需要進(jìn)行全面細(xì)致規(guī)劃。在石油建設(shè)規(guī)劃中應(yīng)用GIS技術(shù)，可以有機(jī)結(jié)合現(xiàn)實(shí)對(duì)象空間位置以及屬性，用戶對(duì)于空間信息的管理需求可以得到滿足，根據(jù)其特有空間分析及可視化功能來(lái)表達(dá)，開(kāi)展輔助決策。通過(guò)GIS建模技術(shù)能夠?qū)Ａ炕A(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);能夠快速查詢信息，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;能夠定量分析、預(yù)測(cè)和模擬各種規(guī)劃方案以及成果，保證科學(xué)的進(jìn)行規(guī)劃決策，提升規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理的效率和質(zhì)量[2]。

3.2 管道生產(chǎn)運(yùn)行

GIS具有空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及空間分析等功能，在空間信息處理上具有一定優(yōu)勢(shì)，其具有多樣的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、編輯圖形手段，可在管道所處地區(qū)的地形圖庫(kù)進(jìn)行構(gòu)建，能夠靈活高效地進(jìn)行地圖庫(kù)管理。針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)用GIS系統(tǒng)能夠向設(shè)備類型、管理圖籍到以及SCADA系統(tǒng)融合提供完善的解決方案，可使生產(chǎn)控制系統(tǒng)信息有機(jī)結(jié)合管網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，保證用戶在完整條件下實(shí)時(shí)掌握管道整體運(yùn)行狀況，以此做出決策。

3.3 日常維護(hù)管道

在巡檢工作方面，缺乏俠侶較高的技術(shù)和管理手段，尤其是在管理線路巡檢工作時(shí)通常依靠人工進(jìn)行，巡檢線路以及專業(yè)管線中使用的管理方法不夠統(tǒng)一。主要方式是巡檢、處理故障、紙質(zhì)記錄信息數(shù)據(jù)等，查詢、分析以及統(tǒng)計(jì)效果差。應(yīng)用GIS來(lái)巡檢和檢查管道及設(shè)施，能夠保障管線與設(shè)施運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)與設(shè)施管理的數(shù)字化、實(shí)時(shí)化以及可視化，能夠?qū)⒀矙z工作效率、協(xié)調(diào)水平以及處理緊急故障能力提高，確保管線區(qū)域生產(chǎn)運(yùn)行的安全性和可靠性。巡檢工作能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、信息化和電子化，可將工作效率提高，確保管線及設(shè)施安全運(yùn)行。也將實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公，避免紙介質(zhì)記錄不易保存及漏檢問(wèn)題出現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)：本文對(duì)以GIS為基礎(chǔ)的數(shù)字化管道進(jìn)行研究，由于GIS系統(tǒng)具有信息可視化、空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理、空間分析等功能，可以使管道規(guī)劃更加合理，保證管道運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，也可依此進(jìn)行管道的日常維護(hù)，保證管道應(yīng)用質(zhì)量和效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 寧永喬.長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣田數(shù)字化管道建設(shè)創(chuàng)新與實(shí)踐[J].油氣田地面工程，2019，38（03）：65-68.

[2] 方立峰.大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)字化管道技術(shù)探討[J].科技風(fēng)，2017（06）：123.