基于 ArcGIS 的天然气管道专题地图的制作与应用

李强林，侯志强，徐志斌，黄 昕

1.山东省天然气管道有限责任公司，山东济南 250000

2.中国石化天然气分公司，北京 100029

3.中原油田分公司油气储运管理处，河南濮阳 457100

基于 ArcGIS 的天然气管道专题地图的制作与应用

李强林1，侯志强2，徐志斌3，黄 昕2

1.山东省天然气管道有限责任公司，山东济南 250000

2.中国石化天然气分公司，北京 100029

3.中原油田分公司油气储运管理处，河南濮阳 457100

为了辅助长输天然气管道的生产运行管理，基于 ArcGIS 制作了天然气管道内检测作业指挥专题地图，并将内检测作业流程和内检测器运行轨迹准确地反映在图纸上，便于现场指挥人员统筹了解和科学控制作业进度。应用结果表明：基于 ArcGIS 的管道专题地图，不仅可以准确表示管道走向和各类特征点的地理分布，而且能够表示目标对象的发展轨迹，为管道生产运行管理提供了有力依据。

长输天然气管道；ArcGIS；专题地图；内检测作业；生产运行管理

0 引言

某长输天然气管道公司（以下简称某管道公司）已连续运行数十年，在生产运行管理工作中，经常需要管网图纸以辅助生产指挥。在 2012 年开展的管道内检测项目中，管道公司利用 ArcGIS 软件制作了一套天然气管道专题地图，成功应用于长输天然气管道内检测的作业指挥工作中，为现场指挥、调度工作提供了有力支持。

1 管道专题地图的作用

专题地图是指能突出、完善地显示一种或几种特定要素，使地图内容、用途成为专题化的地图[1]。基于 ArcGIS 的专题地图是利用属性表中一列或多列数据编制的地图[2]，也就是将各种专题数据图形化，在地图上直观、形象、方便地显示出来。

随着天然气事业的大发展和地理信息技术的进步，管道专题地图在长输天然气管道的生产运行管理中发挥着愈来愈重要的作用：

（1）辅助制订天然气管道生产运行方案、选择和规划管道路由。

（2）管道巡护工作中的位置确认、距离测算、任务划分、重 点地区标示等。

（3）用作日常生产指挥图和管道清管、外检测、内检测作业等特殊生产作业中的指挥图。

（4）应急抢险中的位置确认、行车路线选择等。

（5）管道占压、标志桩、穿跨越等的检索、统计、汇总等。

因此，在长输管道生产运行管理工作中，制作一套比例标准、规格齐全、样式统一、内容完整、修改便捷、检索迅速的管道专题地图十分必要。

2 管道专题地图制作方案比选

专题地图的制作是按照特定专题渲染地图的过程[3]，专题地图包括两类要素：底图要素和专题要素。在专题地图上不仅可以表示出现象的状况和分布，还能表示出现象的发展动态和规律，为行业规划、设计和决策提供科学依据[4]。

目前，许多地图生产单位主要采用计算机辅助的专题地图制作模式，利用具备强大图形编辑、文字处理和符号制作功能的软件工具，如 Photoshop、AutoCAD、CorelDRAW、Mapinfo、ArcGIS 等，来制作专题地图或图册。

本文根据长输天然气管道运行管理的实际情况，通过验证分析，从底图要素和专题要素两个方面对制图方案进行了优选。

2.1 底图的选择

表1对各种类型底图的性能特点进行比较，并给出了选择结论。

2.2 专题地图制作方案

表2对各种制图软件性能特点进行比较，并给出了选择结论。

表1 各种类型底图性能特点比较

表2 各种制图软件性能特点比较

通过以上比选，最终选定以某管道公司 GPS 巡线系统的数字化图纸为底图，利用 ArcGIS 软件进行长输天然气管道专题地图的制作。

3 专题地图的制作与应用

3.1 ArcGIS 软件概述

GIS ( 地理信息系统 ) 就是在计算机软、硬件支持下，通过系统建立、操作与模型分析，对空间相关数据进行采集、操作、分析、管理、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，实现提供多种空间动态地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机系统[5-6]。

ArcGIS 是由 ESRI 公司出品的一个地理信息系统系列软件的总称，可以实现任何从简单到复杂的 GIS 任务，包括制图、地理分析、数据编辑、数据管理、可视化和空间处理。

3.2 专题地图的制作

长输天然气管道专题地图制作方案大致可概括为数据收集、数据分析、底图制作和专题地图制作几个阶段，其基本流程如图1所示[2]。其中数据分析包括：

图1 GIS 专题地图制作的基本流程模式

为提高效率，在以下的专题地图制作实例中，采取交叉或者同时进行方式开展了基本流程中的四个阶段工作。

3.2.1 数据收集

集中收集、整理了某公司历年的管道检测信息，又针对性地测量并定位了“三桩”、阀室、场站、穿跨越点、封堵点、占压点、事故点、管道修复点、应急资源点等相关特征点的地理数据，建立了庞大的管道信息数据库。

3.2.2 数据分析

在基础数据收集完成后，将冗杂的数据分门别类，去粗取精，甄选出用来制作不同专题地图纸所需的各类数据集。

3.2.3 底图制作

通过如 2.1 节中所述的反复比选后，最终选定了以某管道公司 GPS 巡线系统的数字化图纸作为本次专题地图制作的底图。

3.2.4 专题地图制作

遵循应用 ArcGIS 软件制作专题地图的五个步骤[1]：前期准备、数据输入、数据编辑处理、地图整饰、地图输出，顺利完成了管道专题地图的制作。

（1）前期准备：确定底图，着色，添加底图标注。

（2）数据输入：建立业务图层（包括管道、场站、阀室、测试桩、占压点、带压封堵点、穿跨越点、定向钻点、监听坑、跟踪点等 10 个图层）。

（3）数据编辑处理：为业务图层建立相应的字段(包括序号、名称、坐标、所属管道）。

（4）底图整饰：对业务图层进行着色、添加标注，根据实际情况对地图进行修改。

（5）地图输出：添加坐标尺、指北针、图例，插入首末站流程图、操作规程、标题等，再将图纸转换为 PDF格式，图纸化输出。利用上述方法，依次制作了内检测作业指挥图和管道公司管道走向图，见图2～ 4，打印出来的图纸完全符合业务需求。

图2 专题地图——《管道公司XX线内检测作业指挥图》（原版）

图3 专题地图——《管道公司XX线内检测作业指挥图》（作业指挥版）

图4 管道专题地图在 ArcGIS 中的变现形式

3.3 专题地图的应用

2012 年在某管道公司一条长 130 km 管道的内检测作业过程中，管道专题地图得到充分应用：利用ArcGIS 软件制作了 10 m× 2 m 的作业指挥图，图上标示管道路由、各类特征点以及所有的监听（跟踪）点的地理信息；自内检测器成功发送开始，每经过一个监听（跟踪）点，便将记录内检测器到达时间和运行速度的便签粘贴在作业指挥图上。

内检测器的运行轨迹清清楚楚地显现在指挥图上，便于现场指挥人员统筹掌握作业过程与整体进度，正确分析设备运行状态，做到科学决策，从而有力地保障了内检测作业的成功实施。

4 结束语

利用 ArcGIS 制作的长输天然气管道专题地图，能够准确标注管网的分布与走向，标注管道“三桩”、占压、穿跨越、带压封堵等特征点，易于修改，并且能够输出图纸，可以放大打印。基于ArcGIS制作的《管道公司XX线内检测作业指挥图》等，在实际施工作业和生产指挥中，起到了很好的服务作用。

[1]王洪战，马燕燕，张振涛.基于ArcGIS 的专题地图制作方法综合研究 [J].城市勘测,2008,（4）:48-50 .

[2]潘燕.一种基于 GIS 的专题地图制作模式 [J].测绘通报，2005,（9）:38-40.

[3]黄永奇，韦合勇，谢玉波.基于 ArcGIS Engine 的专题地图制作的实现 [J].安徽农业科学.2007,35（14）：4 144-4 147.

[4]黄仁涛，庞小平，马晨燕.专题地图编制 [M].武汉:武汉大学出版社，2003.

[5]杜丽红，姚安林.数字化管道及其应用现状 [J].油气储运,2007,26（6）:7-10.

[6]邱珠娟，刘建锋，吴明，等.数字化管道现状及发展趋势 [J].石油工程建设，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

李强林（1989-），男，山东临沂人，助理工程师，2011年毕业于中国石油大学（华东）油气储运专业，现主要从事天然气长输管道的生产运行管理工作。

2013-07-18