测绘技术在数字化管道系统建设中的应用

摘要：本文详细的阐述了测绘技术的在数字化管道系统建设中的应用方法。该项技术的应用不仅为燃气管线正常运转提供了条件，还为设备维护、监管、修复及紧急抢修提供了条件，解决了长期以来因市政工程建设建筑物拆除而丢失参照物后无法找到管线位置等问题。同时，通过数据分析，掌握工程进度和布局，有助于精确快速定位，为各部门协调合作，工程连头作业，事故处理、维修，管道停送气，隐患排查处理提供精确数据参数，减少损失提高工作效率。对于城市燃气管网的安全运行有现实的指导意义。

前言

伴随着国家石油、天然气管道工业的不断发展，管道安全维护管理成为国家安全管理部门日益重视的问题。近年来，国内管道泄漏造成的事故时有发生，因三防破坏、停气、抢修等造成的损失，每年都以亿元计算。因此掌握已建管道和在建管道运行情况，建设数字化管道系统迫在眉睫。对一些严重缺陷进行及时维修，监控管线测量，就可以大量避免事故发生，同时也能大大延长管道寿命，供给管道安全运行一个有力保障。

一、数字化管道系统简介

数字化管道系统是以数据采集、传输、储存管理为基础，在多种类的地理信息支撑下，以管道建设和运营管理的业务流程为主线，将卫星遥感、卫星定位、地理信息系统、计算机网络、虚拟现实及数字通讯等数字技术充分应用于各个业务环节，在管道的整个生命周期内通过对管道设施、沿线环境、地址条件、经济、等各方面的信息在三维地理坐标上的有机整合，为管道可研、勘察设计、施工和运营管理提供一个高效率的操作平台。

二、如何建立数字化管道系统

设计阶段：在设计阶段按照数值化管道的标准进行设计。

施工阶段：在施工过程中，按施工工序采集出相关的施工数据，并将数据按一定的标准记录格式输入计算机，建立一个管道安装铺设后的数据库系统，记录出管道测量数据、管沟开挖回填数据、试压数据、管材管件规格型号，以及施工图片、影像资料等各种相关数据资料。

管理软件系统支持：

SCADA系统----场站工艺流程数据采集监控

视频监控系统----视频图像实时监控

管道模拟仿真系统----对预计要发生的输配情况进行推算

GIS系统-----核心软件，Geography Information System 地理信息系统

GIS地图能够详细反映管道沿线各级行政区域的地理信息，对燃气管道及场站的所有数据信息以数据库或数据仓库的形式进行。系统能够直观的反映出天然气管道的信息，并可使用计算机技术进行综合分析。

三、数字化管道系统的功能和效果

管网管理科学化：结合燃气公司的日常办公业务，提供全面的管网管理工具，准确有效的管网资产管理；为管网工程施工提供有力的依据，避免不必要的经济损失；为管网巡线工作提供数据保障。

设计施工一体化：避免乱挖、错挖现象，减少对燃气管道基础设施的投资和操作成本。

客户服务及时化：提高供气质量与供气效率，提高工期连续性，提高用气服务水平，提高社会、经济、环境综合效益。

决策支持智能化：提供比原经验关阀更具科学性、准确性的关阀方案；提高抢修工作效率，降低对环境的污染。

基础资料数字化：所有数据以数字化形式进行储存，提高查找效率，延长储存年限。

数据更新自动化：管网数据实时更新，提高更新速度。

四、地下管线测绘技术

城市地下管网测绘，按测绘任务可分为：市政共用管线测绘、厂区或住宅小区管线测绘、施工场地管线测绘和专用管线测绘四类。

地下管线测绘工作应包括：控制测量、地下管线测量、探查、数据处理、地下管线图的编绘、成果检查、验收、数据入库与交换等基本内容。

地下管线测绘的对象应包括：埋设于市政道路、郊县公路及规划道路内的电力、信息、给水、排水、燃气以及热力、气体、油料、化工物料等特种管线和过路构筑物、综合管沟等。

地下管线测绘应测量、探查其平面位置和高程，编绘数字地下管线图，组织做好地下管线数据入库与交换前的基本工作。

地下燃气管线测绘具体内容应包括：各种管线特征点（起始点、交叉点、转折点、分支点、变径点、变坡点和新老管线衔接处等）的平面位置和高程，记录管径或断面尺寸，注明管材性质以及工程执照号、埋设日期等；管线附属物（检修井、调压室、流量箱、排水器、阀门等）的平面位置；记录拆除、废弃、休止等管线的相关信息。根据地下管线测量的成果和记录的各类信息，编绘数字地下管线图。

五、地下管线测绘工具

GPS全球定位系统是近年来快速发展起来的一种目标导航、定位系统。它采用卫星定位的方法，可供全球范围内的任意多个用户提供高精度、全天候、连续的测速及三维定位、对时服务。目前用于测量系统的GPS在加装基准站，采用差分技术后，定位精度可达厘米级，输油管线测量 ，因此也可用GPS系统来标识非金属管线位置。GPS系统具有设备小巧，便于携带，定位精确、快速，结果直观，基本不受气候、地形及地面物体影响的优点。

测绘中常用的差分GPS是在正常的GPS外附加修正信号，改善了GPS的精度。差分GPS之所以能获得高精度的定位数据，是因为需在已知位置的地方设一基准站，通过用GPS接收卫星信号监测GPS的系统误差，并按照规定的时间间隔，定时把误差校正量等数据通过无线数据链播发出去，移动台利用接收到的信息，对GPS观测值进行校正，以达到消除星历误差，大气层延迟误差等公共误差，原理如图1所示。

六、地下管线测绘的基本程序

任何工作都要有规章、程序和实施步骤，以便于科学化管理和确保工作质量。地下管线测绘的基本程序包括：接受任务，收集资料，现场踏勘，仪器检验和方法试验，城市地下燃气管线，实地调查，仪器探查，建立测量控制，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和成果验收。

根據测区的已有控制情况，布设控制点。地下管线点测量有手工记录计算法，电子手簿法，现在电子记录计算已基本取代原来的手工作业，在使用电子手簿记录时应多进行检校，避免系统误差的出现。

地下管线跟踪测量应在地下管线覆土前跟踪测量管线特征点及附属物的平面位置和高程。已覆土的地下管线应探查地下管线特征点及附属物在地面的投影位置和埋深，测量其平面位置和高程。

地下管线跟踪测量的精度应符合以下规定：

1.管线测点相对于邻近平面控制点的点位中误差不得大于±10cm。

2.管线测点相对于邻近高程控制点的高程中误差不得大于±5cm。

3.管线测点与地面建（构）筑物、相邻管线间距、以及规划道路中心线的间距中误差不得大于图上±0.5mm。

燃气管道的测量应符合以下要求：

应测量燃气管道中心的平面位置和管道外顶高程并记录管径和管材。管径变换处应加测管径变径点的平面位置和高程。

七、测绘技术应用情况

霸州公司作为河北区域首家开展管网测绘工作的单位，现已完成霸州市大地坐标三级控制点获取工作，完成在用高压、次高压管线测绘39.42公里，并编制了《RTK测量基本操作程序》等相关操作规程。近期计划继续测绘钢制次高压管线约25公里。远期目标完善管线周边地形、场站及供气用户测绘，初步完善整个经营局域管网地形图。

参考文献

[1]宁津生，陈俊勇，李德仁，刘经南，张祖勋. 测绘学概论. 武汉大学出版社，2008

[2]王侬，过静珺. 现代普通测量学. 清华大学出版社，2001

[3]林君建，苍桂华. 摄影测量学. 国防工业出版社，2006

[4]王家耀. 地图制图学与地理信息工程学科进展与成就.测绘出版社，2011

作者简介：赵宏发（1979.10），男，生产运行部副经理，中国石油大学，城市燃气。