ГИС при паспортизации магистральных газопроводов

С.П. Кальян, Е.С. Кошлатая, П.С. Васильев, «Объединение Технохимкомплект», г. Симферополь, АР Крым, Украина, http://www.git.crimeaonline.com

Большая часть данных, с которыми приходится иметь дело компаниям, занимающимся эксплуатацией магистральных трубопроводов, имеет пространственный компонент. То есть эти данные характеризуют объекты или явления окружающего мира с точки зрения их географического расположения. Наличие огромных объемов данных подразумевает необходимость применения современных средств их обработки и анализа. И, в первую очередь, к таким средствам следует отнести технологию географических информационных систем (ГИС), предоставляющую наиболее прогрессивные функции управления геоданными.

Некоторые, но далеко не все, преимущества использования ГИС при паспортизации магистральных газопроводов состоят в следующем:

• использование ГИС-моделирования сокращает объем полевых изыскательских работ;
• экономится время и снижается стоимость проекта;
• эффективно используются данные аэрофотосъемки (АФС);
• создаются пространственные базы данных по мониторингу окружающей среды и социально-экономическим аспектам, которые можно легко обновлять и изменять в течение периода эксплуатации технологических объектов, а также использовать совместно с партнерами;
• сокращается время на решение задач и реализацию программ, требующих анализа пространственных данных;
• цифровые пространственные данные, используемые в диалоговом режиме, кардинально облегчают решение логистических задач и задач трассирования;
• при ликвидации аварийных ситуаций проще оценить обстановку, определить объемы работ по очистке от загрязнения, размер убытков и их возмещения.

Процесс паспортизации магистральных газопроводов включает в себя сбор и обработку следующих видов информации:

• изображений (аэрофотоснимки, спутниковые данные, фотографии объектов, технологические схемы);
• пространственных данных (данных об использовании земли, почвы, модели местности и т.д.);
• технологических данных;
• данных о земельной собственности и материалы полевых съемок (окружающей среды, геотехнического состояния).

Перечисленные данные используются для решения таких задач, как эффективная эксплуатация магистральных трубопроводов, проведение и оценка оптимального ремонта трассы газопровода, оценка воздействия на окружающую среду, получение разрешений.

Программный комплекс

Специалистами ООО «Объединение Технохимкомплект» был разработан комплекс программных модулей, способствующих повышению эффективности процесса подготовки и обработки данных для паспортизации магистральных газопроводов. Эти программы, реализованные для ArcMap или Microstation в среде программирования VBA, позволяют значительно сэкономить время и избежать многих ошибок и неточностей при обработке данных, несогласованности различных типов данных между собой.

Ниже перечислены краткие характеристики разработанных программ.

Рис. 1. Пример информационной карточки для небольшого участка трассы газопровода.

Gaz_Attributes – создание вспомогательных информационных карточек для бригад геодезистов на основании имеющихся атрибутивных данных (рис. 1). Данная программа обрабатывает имеющуюся в виде таблиц базы данных предварительную информацию и представляет ее в проекте ArcMap в виде точечных объектов на линии газопровода и информации о них в виде окон-сносок. Точечные объекты создаются в пределах классов базы геоданных на основании информации о километраже в атрибутивных таблицах. Каждому точечному объекту присваивается уникальное имя. Окна-сноски представляют собой графические объекты, что позволяет менять их размеры и положение для большей наглядности при печати. Параллельно создается разметка трубы газопровода через заданный интервал. Информационные карточки используются геодезистами при съемке объектов газопровода на местности, что облегчает поиск нужных объектов и исключает пропуск объектов.

Рис. 2. Пример работы программы Gaz_Filling.

Gaz_Filling – эта программа на основании данных геодезической съемки, представленных в виде текстового файла, осуществляет следующие действия (рис. 2):

• создает точечные объекты газопровода внутри классов базы геоданных (БГД);
• при совпадении уникальных имен вновь созданных объектов с именами объектов, имеющихся в БГД, заполняет атрибутивные таблицы новых объектов имеющейся информацией;
• в проекте ArcMap строит линию газопровода на основании новых данных;
• для построенной линии газопровода создает километровую буферную зону;
• позволяет экспортировать результаты работы в таблицы Excel для сдачи заказчику;
• обеспечивает пересчет координат объектов при ручной коррекции их местоположения, перестройке линии газопровода.

Gaz_Points –позволяет просматривать информацию о точечном объекте газопровода и его фотографию при выделении объекта в проекте ArcMap. При наличии нескольких фотографий одного объекта их можно просмотреть, используя скроллинг.

Рис. 3. Пример работы программы Gaz_Profile. Включен режим автосвязывания.

Gaz_Profile –позволяет построить профиль газопровода и предоставляет набор инструментов для его обработки. Интерфейс программы представляет собой два окна MapControl, набор инструментов для навигации, выделения, поиска, область для фотографии объекта и информации о нем (рис. 3). В верхнем окне MapControl отображаются все слои текущего проекта, в нижнем окне – построенный профиль газопровода. При выборе точки в одном из окон соответствующая точка выделяется и во втором окне. При этом визуализируется фотография выделенного объекта и вся информация о нем из БГД. При необходимости можно корректировать высоты трассы и поверхности для выделенного объекта, изменения будут сохранены в БГД по нажатию соответствующей кнопки. Флажок «Автосвязывание» включает автоматическую навигацию – при изменении масштаба или вида в одном из окон они, соответственно, меняются и во втором. Для построения профиля линии газопровода достаточно выбрать нужный вертикальный масштаб и нажать на соответствующую кнопку (масштаб по умолчанию 1:1). Программа также предусматривает возможности поиска нужной точки по ее индексу, изменение количества и порядка расположения слоев в верхнем окне MapControl, подписи точек профиля и наличие интерактивной координатной сетки в окне профиля.

Также имеется программа для экспорта объектов из БГД в среду Microstation. При этом каждый объект помещается в информационный слой – в зависимости от имени объекта и в соответствии со стандартом ИСТГН.

Gaz_Report – программный модуль, реализованный в среде Microstation. С его помощью создается отчет в виде текстового файла, в котором для каждого имени представлено количество соответствующих ему объектов в БГД и в проекте Microstation. Полученный отчет позволяет определить, все ли объекты были правильно экспортированы из БГД в проект Microstation и помещены в нужные информационные слои. При обнаружении ошибок экспорта на основании отчета можно быстро выявить и откорректировать нужные объекты.

Технологический процесс

Применение вышеописанных программ определяет структуру технологического процесса подготовки и обработки данных для паспортизации магистральных газопроводов. Вот его основные этапы:

1. На основе структуры стандарта ИСТГН в среде Access создается БД, которая заполняется имеющимися атрибутивными данными из таблиц Excel.
2. При помощи программы Gaz_Attributes обрабатываются данные БД, создаются полевые карточки для бригад геодезистов, БД преобразуется в БГД.
3. После камеральной обработки полевых материалов геодезистов формируется текстовый файл, содержащий основную пространственную и атрибутивную информацию об объектах газопровода.
4. При помощи программы Gaz_Filling выполняется экспорт текстового файла в ArcGIS. В результате этого формируются точки оси и линейных объектов газопровода, а также сама ось газопровода (проходит через точки, лежащие на оси трубы) с присвоением всем точкам точного значения километража. В зависимости от указания точки начала отсчета ось трубы можно перестраивать, при этом пикетаж точек пересчитывается автоматически.
5. После построения оси газопровода в ArcGIS, на основе атрибутивной информации, геодезических данных и аэрофотоснимков происходит автоматическое связывание данных в интегрированный проект. Для контроля процесса связывания и коррекции неточностей используются программы Gaz_Points и Gaz_Profile. Gaz_Profile применяется для выявления и исправления неточностей в отметках высот точечных объектов газопровода.
6. Затем проводится дорисовка ситуации вдоль оси газопровода (линии кабеля связи, дренажных кабелей, кабелей питания установок СКЗ, а также технологических обвязок труб на крановых узлах, лупингах и т.д.), построение кожухов на пересечениях, а также нарезка участков съёмки М 1:500 в пределах охранной зоны газопровода. Охранная зона строится автоматически (с помощью программы Gaz_Filling) в виде буфера, ширина которого указывается в теме оси газопровода.
7. После того, как проект полностью сформирован и проверен в ArcGIS, программно выполняется его экспорт в Microstation.
8. Из проекта Microstation при помощи программы Gaz_Report формируется отчет, позволяющий выявить неточности экспорта и быстро их исправить.

Заключение

Таким образом, разработанный специалистами компании «Объединение Технохимкомплект» комплекс программных продуктов позволяет использовать преимущества ГИС при подготовке и обработке данных для паспортизации магистральных газопроводов. В результате четкой организации технологического процесса с использованием ГИС компании удалось избежать многих ошибок при обработке данных, добиться значительной экономии времени и значительно повысить качество выполняемых работ.