測繪技術在數字化管道系統建設中的應用

摘要：本文詳細的闡述了測繪技術的在數字化管道系統建設中的應用方法。該項技術的應用不僅為燃氣管線正常運轉提供了條件，還為設備維護、監管、修復及緊急搶修提供了條件，解決了長期以來因市政工程建設建筑物拆除而丟失參照物后無法找到管線位置等問題。同時，通過數據分析，掌握工程進度和布局，有助于精確快速定位，為各部門協調合作，工程連頭作業，事故處理、維修，管道停送氣，隱患排查處理提供精確數據參數，減少損失提高工作效率。對于城市燃氣管網的安全運行有現實的指導意義。

前言

伴隨著國家石油、天然氣管道工業的不斷發展，管道安全維護管理成為國家安全管理部門日益重視的問題。近年來，國內管道泄漏造成的事故時有發生，因三防破壞、停氣、搶修等造成的損失，每年都以億元計算。因此掌握已建管道和在建管道運行情況，建設數字化管道系統迫在眉睫。對一些嚴重缺陷進行及時維修，監控管線測量，就可以大量避免事故發生，同時也能大大延長管道壽命，供給管道安全運行一個有力保障。

一、數字化管道系統簡介

數字化管道系統是以數據采集、傳輸、儲存管理為基礎，在多種類的地理信息支撐下，以管道建設和運營管理的業務流程為主線，將衛星遙感、衛星定位、地理信息系統、計算機網絡、虛擬現實及數字通訊等數字技術充分應用于各個業務環節，在管道的整個生命周期內通過對管道設施、沿線環境、地址條件、經濟、等各方面的信息在三維地理坐標上的有機整合，為管道可研、勘察設計、施工和運營管理提供一個高效率的操作平臺。

二、如何建立數字化管道系統

設計階段：在設計階段按照數值化管道的標準進行設計。

施工階段：在施工過程中，按施工工序采集出相關的施工數據，并將數據按一定的標準記錄格式輸入計算機，建立一個管道安裝鋪設后的數據庫系統，記錄出管道測量數據、管溝開挖回填數據、試壓數據、管材管件規格型號，以及施工圖片、影像資料等各種相關數據資料。

管理軟件系統支持：

SCADA系統----場站工藝流程數據采集監控

視頻監控系統----視頻圖像實時監控

管道模擬仿真系統----對預計要發生的輸配情況進行推算

GIS系統-----核心軟件，Geography Information System 地理信息系統

GIS地圖能夠詳細反映管道沿線各級行政區域的地理信息，對燃氣管道及場站的所有數據信息以數據庫或數據倉庫的形式進行。系統能夠直觀的反映出天然氣管道的信息，并可使用計算機技術進行綜合分析。

三、數字化管道系統的功能和效果

管網管理科學化：結合燃氣公司的日常辦公業務，提供全面的管網管理工具，準確有效的管網資產管理；為管網工程施工提供有力的依據，避免不必要的經濟損失；為管網巡線工作提供數據保障。

設計施工一體化：避免亂挖、錯挖現象，減少對燃氣管道基礎設施的投資和操作成本。

客戶服務及時化：提高供氣質量與供氣效率，提高工期連續性，提高用氣服務水平，提高社會、經濟、環境綜合效益。

決策支持智能化：提供比原經驗關閥更具科學性、準確性的關閥方案；提高搶修工作效率，降低對環境的污染。

基礎資料數字化：所有數據以數字化形式進行儲存，提高查找效率，延長儲存年限。

數據更新自動化：管網數據實時更新，提高更新速度。

四、地下管線測繪技術

城市地下管網測繪，按測繪任務可分為：市政共用管線測繪、廠區或住宅小區管線測繪、施工場地管線測繪和專用管線測繪四類。

地下管線測繪工作應包括：控制測量、地下管線測量、探查、數據處理、地下管線圖的編繪、成果檢查、驗收、數據入庫與交換等基本內容。

地下管線測繪的對象應包括：埋設于市政道路、郊縣公路及規劃道路內的電力、信息、給水、排水、燃氣以及熱力、氣體、油料、化工物料等特種管線和過路構筑物、綜合管溝等。

地下管線測繪應測量、探查其平面位置和高程，編繪數字地下管線圖，組織做好地下管線數據入庫與交換前的基本工作。

地下燃氣管線測繪具體內容應包括：各種管線特征點（起始點、交叉點、轉折點、分支點、變徑點、變坡點和新老管線銜接處等）的平面位置和高程，記錄管徑或斷面尺寸，注明管材性質以及工程執照號、埋設日期等；管線附屬物（檢修井、調壓室、流量箱、排水器、閥門等）的平面位置；記錄拆除、廢棄、休止等管線的相關信息。根據地下管線測量的成果和記錄的各類信息，編繪數字地下管線圖。

五、地下管線測繪工具

GPS全球定位系統是近年來快速發展起來的一種目標導航、定位系統。它采用衛星定位的方法，可供全球范圍內的任意多個用戶提供高精度、全天候、連續的測速及三維定位、對時服務。目前用于測量系統的GPS在加裝基準站，采用差分技術后，定位精度可達厘米級，輸油管線測量 ，因此也可用GPS系統來標識非金屬管線位置。GPS系統具有設備小巧，便于攜帶，定位精確、快速，結果直觀，基本不受氣候、地形及地面物體影響的優點。

測繪中常用的差分GPS是在正常的GPS外附加修正信號，改善了GPS的精度。差分GPS之所以能獲得高精度的定位數據，是因為需在已知位置的地方設一基準站，通過用GPS接收衛星信號監測GPS的系統誤差，并按照規定的時間間隔，定時把誤差校正量等數據通過無線數據鏈播發出去，移動臺利用接收到的信息，對GPS觀測值進行校正，以達到消除星歷誤差，大氣層延遲誤差等公共誤差，原理如圖1所示。

六、地下管線測繪的基本程序

任何工作都要有規章、程序和實施步驟，以便于科學化管理和確保工作質量。地下管線測繪的基本程序包括：接受任務，收集資料，現場踏勘，儀器檢驗和方法試驗，城市地下燃氣管線，實地調查，儀器探查，建立測量控制，地下管線點測量與數據處理，地下管線圖編繪，編寫技術總結和成果驗收。

根據測區的已有控制情況，布設控制點。地下管線點測量有手工記錄計算法，電子手簿法，現在電子記錄計算已基本取代原來的手工作業，在使用電子手簿記錄時應多進行檢校，避免系統誤差的出現。

地下管線跟蹤測量應在地下管線覆土前跟蹤測量管線特征點及附屬物的平面位置和高程。已覆土的地下管線應探查地下管線特征點及附屬物在地面的投影位置和埋深，測量其平面位置和高程。

地下管線跟蹤測量的精度應符合以下規定：

1.管線測點相對于鄰近平面控制點的點位中誤差不得大于±10cm。

2.管線測點相對于鄰近高程控制點的高程中誤差不得大于±5cm。

3.管線測點與地面建（構）筑物、相鄰管線間距、以及規劃道路中心線的間距中誤差不得大于圖上±0.5mm。

燃氣管道的測量應符合以下要求：

應測量燃氣管道中心的平面位置和管道外頂高程并記錄管徑和管材。管徑變換處應加測管徑變徑點的平面位置和高程。

七、測繪技術應用情況

霸州公司作為河北區域首家開展管網測繪工作的單位，現已完成霸州市大地坐標三級控制點獲取工作，完成在用高壓、次高壓管線測繪39.42公里，并編制了《RTK測量基本操作程序》等相關操作規程。近期計劃繼續測繪鋼制次高壓管線約25公里。遠期目標完善管線周邊地形、場站及供氣用戶測繪，初步完善整個經營局域管網地形圖。

參考文獻

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[2]王儂，過靜珺. 現代普通測量學. 清華大學出版社，2001

[3]林君建，蒼桂華. 攝影測量學. 國防工業出版社，2006

[4]王家耀. 地圖制圖學與地理信息工程學科進展與成就.測繪出版社，2011

作者簡介：趙宏發（1979.10），男，生產運行部副經理，中國石油大學，城市燃氣。