Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Применение геоинформационных технологий на предприятиях газовой промышленности 11
1.1 Ключевые понятия и основные направления развития ГИС 1 1
1.2 Применение геоинформационных технологий на газотранспортных предприятиях 24
1.3 Методы диагностики магистральных газопроводов 31
1.4 Магнитные методы контроля 33
1.4 Применение геоинформационных технологий в E.ON Ruhrgas 34
Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования 43
Глава 2. Комплексное влияние инженерно-геологических процессов на коррозионное состояние газопровода 45
2.1. Характеристики газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» 45
2.2. Геоморфологические условия расположения газотранспортной системы предприятия 48
2.3. Инженерно-геологические факторы, способствующие развитию коррозии 53
2.4. Классификация коррозии и механизмы ее проявлений 62
2.5. Механизм образования макрокоррозионных пар
2.5 Электрохимический механизм образования макропар 70
2.6 Способы защиты трубопроводов от коррозии 71
Выводы по главе 2 78
Глава 3. Структура геоинформационной системы для оценки влияния инженерно-геологических факторов 80
3.1 Разработка геоинформационной модели 80
3.2. Информационная обеспеченность пространственными данными 85
3.3 Методы геодезической привязки ВТД з
3.3.1 Инерциальный метод получения координат дефектов 88
3.3.2 Метод трансформации линейных координат в геодезические координаты 91
3.3.3 Оценка точности привязки и пути ее повышения 97
3.3.4 Область применения метода 98
Выводы по главе 3 101
Глава 4. Оценка влияния инженерно-геологических факторов на техническое состояние МГ при комплексном использовании пространственных данных 103
4.1 Использование результатов ВТД, электрометрии и геолого-геофизической информации для анализа инженерно-геологических факторов, влияющих на техническое состояние ЛЧ МГ 103
4.2 Метод прогнозирования вероятных участков образования коррозионных дефектов газопроводов, связанных с инженерно-геологическими факторами 110
4.3. WEB-интерфейс для предоставления доступа к пространственным данным и результатам диагностических обследований 118
Заключение 125
Список литературы
- Методы диагностики магистральных газопроводов
- Инженерно-геологические факторы, способствующие развитию коррозии
- Информационная обеспеченность пространственными данными
- Метод прогнозирования вероятных участков образования коррозионных дефектов газопроводов, связанных с инженерно-геологическими факторами
Введение к работе
Актуальность выполненных исследований. Современная газотранспортная система должна соответствовать таким критериям, как качество, надежность, долговечность и безопасность эксплуатации. Поставленные критерии достигаются за счет повышения требований к достоверности применяемых технологий диагностики и возможности разработки новых способов эксплуатации и обследования объектов газотранспортной системы. Однако рост объемов и видов диагностической информации о техническом состоянии газопровода приводит к необходимости совмещения в едином координатном пространстве различных видов обследований. Соответственно, появляется необходимость применения программных инструментов для систематизации диагностических данных нескольких временных периодов. Поэтому в последнее десятилетие геоинформационные системы (ГИС) и соответствующие технологии активно используются не только как средство визуализации и подготовки к печати электронного картографического материала, но и для прогноза и комплексного анализа технического состояния газопроводов. Информация, получаемая при диагностических обследованиях газопровода, имеет по определению пространственно-распределенный характер, где каждой фиксируемой точке присвоена пространственная составляющая и полезная характеристика (атрибутивные данные), например, значение электрического потенциала, сопротивление грунта или степень износа трубы.
Подземные газопроводы располагаются в динамических, разнообразных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, с влиянием физико-химических и биологических факторов, определяющих скорость и интенсивность коррозии. Максимально учесть все факторы и условия возможно только в системах, направленных на обобщение разнородной комплексной информации. Систематизировать диагностические данные, выявить тенденции негативного влияния инженерно-геологических факторов на состояние газопровода, а также закономерности развития коррозионных дефектов возможно с помощью специализированной ГИС, предназначенной для анализа природно-техногенных условий эксплуатации газопровода. Применение ГИС позволяет учесть пространственные отношения между территориально распределенными газотранспортными объектами и инженерно-геологическими условиями пролегания газопровода. Сделать же это в реляционных базах данных достаточно проблематично.
ГИС позволяет в доступной для конечного пользователя форме визуализировать объекты и события, определить наиболее значимые факторы влияния на коррозионные процессы и, как следствие, помогает принять сбалансированные управленческие решения. Среди множества инженерно-геологических факторов, оказывающих наибольшее влияние на протекание коррозионных процессов, выделяют наличие субвертикальной литологической границы и активных зон дифференциальной аэрации, которые способствуют формированию макро-коррозионных гальванических пар. Определение таких участков возможно при совмещении различных видов диагностики, геолого-геофизической и инженерно-геологической информации.
Диссертационная работа посвящена изучению и анализу возможностей применения геоинформационных технологий для локализации участков коррозионных дефектов, определяемых инженерно-геологическими факторами, а также формированию методики прогноза коррозионного состояния газопроводов на других, не диагностируемых традиционными способами участках.
Объект исследования. Система магистральных газопроводов, располагающихся в динамической геологической среде.
Предмет исследования. Распределение коррозионных дефектов на поверхности газопровода в зависимости от инженерно-геологических факторов.
Идея работы заключается в использовании инженерно-геологических данных в составе аналитической геоинформационной системы для обоснования причин возникновения коррозионных дефектов газопроводов.
Цель работы. Разработка геоинформационной системы для оперативной оценки технического состояния коррозионного участка магистрального газопровода с учетом влияния инженерно-геологических факторов на примере ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», а также разработка методики прогнозирования коррозионно-опасных участков газопровода.
Основные задачи работы. Поставленная цель достигается решением следующих взаимосвязанных задач:
-анализ динамики развития и современного состояния геоинформационных технологий в газотранспортной отрасли; -сбор и систематизация инженерно-геологической информации по территории исследования; -разработка структуры геоинформационной системы газотранспортного предприятия, направленной на выполнение комплексного анализа диагностической и инженерно-геологической информации; -исследование инженерно-геологических факторов, определяющих формирование пар дифференциальной аэрации и размещение коррозионных дефектов в связи с неоднородностью грунтов; -апробирование методики обработки данных диагностических обследований вдоль линейной части магистрального газопровода; -создание технологии прогнозирования участков газопровода, подверженных образованию коррозионных дефектов, обусловленных инженерно-геологическими условиями строения геологической среды. Методы исследований. Основные положения и выводы диссертационной работы получены на основе анализа современных геоинформационных методов и технологий обработки диагностических обследований газопровода. Разработка геоинформационной системы осуществлялась в программном комплексе ArcGis 9.3.1. Первичная обработка исходных данных внутритрубной дефектоскопии (ВТД) проводилась в программе IRView. Построение модели геообработки данных ВТД проводилось в модуле ModelBilder. Экспериментальное подтверждение результатов геодезической привязки данных внутритрубной диагностики осуществлялось с применением навигационного оборудования Trimble GeoExplore 2005 Series.
Исходные материалы. В процессе подготовки диссертационной работы использовались результаты диагностических обследований газопровода. Большое внимание уделялось обработке результатов прямого метода диагностирования - внутритрубной дефектоскопии, а также данным электрометрических измерений. В работе применяются геологические карты четвертичных образований масштаба 1:200000, топографические карты, цифровая модель рельефа, космические снимки высокого пространственного разрешения, данные инженерно-геологических изысканий. Для обработки пространственных данных и диагностических обследований использовалась система ArcGis 9.3.1.
Основные защищаемые положения:
-
Геоинформационная система, разработанная для анализа природно-техно-генных условий эксплуатации газопровода, позволяет установить пространственное распределение коррозионных дефектов и их взаимосвязь с инженерно-геологическими факторами, основными из которых являются литологические контакты.
-
Алгоритм геоинформационной обработки данных внутритрубной дефектоскопии позволяет целенаправленно определять участки плотности коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами прохождения трассы газопровода.
-
Методика прогнозирования коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами, позволяет выявлять на необследованных частях газопровода вероятные участки возникновения коррозионных дефектов.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
-впервые показано формирование пар дифференциальной аэрации вдоль газопровода в зависимости от реальных инженерно-геологических условий прохождения трассы;
-разработана геоинформационная модель системы «труба-грунт» для оперативного анализа коррозионного состояния газопроводов;
-разработан алгоритм трансформации линейных координат результатов внутритрубной дефектоскопии без использования гироскопических систем, проведена оценка точности результатов работы данного алгоритма.
Личный вклад автора заключается в следующем:
-выбор и постановка задач исследований, анализ результатов;
-разработка структуры пространственных данных и принципиальной модели системы «труба-грунт»;
-разработка и практическая реализация алгоритма обработки результатов диагностических обследований с линейными системами измерений;
-разработка рекомендаций по выявлению пар дифференциальной аэрации в реальных природно-техногенных условиях;
-разработка Концепции и Регламента эксплуатации геоинформационной системы магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург»;
- организация WEB-доступа к картографическим данным и результатам пространственного анализа.
Практическое значение диссертации. Установленная зависимость образования коррозионных дефектов газопровода по результатам анализа полного комплекса диагностических и инженерно-геологических обследований позволяет определять участки с потенциально высокими скоростями коррозии на тех газопроводах, где затруднительно, а часто и невозможно проведение всего комплекса исследований. Разработанная методика трансформации линейных измерений диагностических обследований в координаты геоинформационной системы применяется в производственной деятельности ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Результаты работы методики используются для анализа коррозионного состояния, а также для обоснования и планирования капитального ремонта объектов газотранспортной системы.
В соответствии с моделью ГИС на территорию 000 «Газпром трансгаз Екатеринбург» разработан аналитический геоинформационный пакет, включающий в себя результаты внутритрубной дефектоскопии за несколько временных периодов, электрометрические измерения, инженерно-геологические изыскания, топографические и кадастровые карты, данные дистанционного зондирования Земли. Доступ к геоинформационному пакету реализован через WEB-интерфейс информационно-управляющей системы.
Апробация результатов работы. Отдельные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на региональных и всероссийских научно-практических конференциях: в 000 «Газпром трансгаз Екатеринбург» в 2005-2010 гг.; на седьмой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии газовой промышленности», 2007 г.; на IV Научно-практической конференции молодых специалистов ООО «Севергазпром» в 2007 г.; на конференции молодых ученых и специалистов Института горного дела УрО РАН в 2007 г.; на отраслевых совещаниях ОАО «Газпром» и его дочерних обществ в период с 2006 по 2010 гг.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 142 страницах, содержит 50 рисунков, 8 таблиц и 2 приложения.
Автор выражает признательность и глубокую благодарность научному руководителю д.г.-м.н. A.M. Мухаметшину за консультации и своевременную помощь при постановке и проведении исследований. Диссертант благодарен коллективам кафедры геоинформатики и кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ за полезные советы и замечания. Сотрудникам ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» - филиал Инженерно-технический центр автор выражает признательность за конструктивные предложения и предоставленные материалы, в особенности В.А. Желобецкому за обсуждения и консультации по отдельным вопросам диссертации, а также близким за постоянную поддержку.
Методы диагностики магистральных газопроводов
Основной задачей газотранспортных предприятий Группы «Газпром» является безаварийная и своевременная доставка, газа и газового конденсата конечному потребителю. Для реализации условий «безаварийность» и «своевременность», существуют различные инструменты управления процессом, одним из которых являются геоинформационные технологии. Однако, несмотря на широкую известность ГИС, применяются они далеко не во всех подразделениях ОАО «Газпром».
Выполнение диагностических работ на газотранспортных предприятиях выполняется преимущественно подрядным способом Среди основных способов обследований газовых объектов преобладают: внутритрубная дефектоскопия, электрометрические обследования, дистанционное зондирование земли, ультразвуковой контроль, топографо-геодезические работы, рентгенодиагностика, геотехническая диагностика. Среди крупных организаций, занимающихся внутритрубной дефектоскопией и наземной диагностикой газопроводов следует выделить ООО «Спецнефтегаз», ДОАО «Оргэнергогаз»-Газприборавтоматикасервис.
Собственными силами выполняются преимущественно замеры, электрического потенциала в районе газопровода, обследование труб в шурфах, а так же работы по комплексному анализу различных диагностических обследований. При таких работах возникает проблема сведения, всех видов диагностики в единое информационно-координатное пространство. Причина проблемы, по-видимому, кроется в следующем: различные точки начала отсчета измерений, различный шаг измерений, форматы выходных отчетов от бумажных экземпляров до специализированных баз данных, а так же различные структуры баз данных для одного и того же вида диагностики, но выполненные или в разное время или разными организациями.
Наибольшее распространение ГИС получили в геофизических разведывательных организациях, как «гибкий» инструмент для обработки и анализа информации, а так же для подсчета запасов газа и нефти.
В обобщенном виде роль и функции ГИС [75] на газотранспортных и газодобывающих предприятиях представлены на рис. 1.4.
При проектных изысканиях с целью прокладки газопровода геоинформационные системы используются для оценки уклона местности и подсчета земляных работ. Примером может служить проектирование магистрального газопровода Россия-Турция «Голубой поток», проходящий через акваторию Черного моря [2]. Протяженность трассы - 1263 км, из них 370 км газопровода проходит по Ставропольскому и Краснодарскому краям, 392 км по акватории Черного моря и 501 км. по территории Турции. Трасса газопровода пересекает Главный Кавказский хребет, преодолевает 34 оползневых участка, пересекает 32 крупных тектонических разлома. Для получения трехмерной модели объекта были проведены следующие работы: -создание цифровой модели рельефа и местности М 1:2 000; —расчет уклонов по трассе газопровода на всю ширину топографической съемки М 1:2 000; -срезка полок различного профиля с подсчетом объемов работ; -подготовка траншеи для газопровода с откосами согласно проекту; -прокладка газопровода по координатам, со всеми необходимыми отводами. При эксплуатации транспортных газовых систем геоинформационные технологии, к сожалению, слабо- распространены. Преимущественно ГИС используются как средство визуализации и подготовки к печати картографического материала кадастровой съемки. Однако, в последние время наблюдается тенденция использования ГИС как инструмента для комплексного анализа технического состояния объектов газоснабжения. Это означает, что дополнительно к ранее применявшемуся картографическому материалу в диагностике, привлекается дополнительная информация, ранее не применявшаяся в анализе технического состояния. За время проведения диагностических обследований в газотранспортных организациях накопилось значительное количество разнородной информации: -внутритрубная дефектоскопия ЛЧ МГ и КС; —электрометрические обследования ЛЧ МГ; -сезонные замеры электрического потенциала на ЛЧ МГ; -тепловизионная съемка и т.д. Эта информация носит, безусловно, пространственную составляющую, где в каждой точке присвоены, как правило, расстояние от начала газопровода (пространственная составляющая) и полезная характеристика (атрибутивные данные), будь то значение электрического потенциала, сопротивления грунта, повреждение изоляции или наличие коррозионных дефектов на трубе. Систематизировать данные, а так же выявить закономерности и тенденции негативного влияния различных инженерно-геологических факторов на трубу газопровода зачастую под силу только специализированным, комплексным инструментам, которыми и: являются геоинформационные системы, так; как в них органично сочетаются реляционные базы данных (место хранения) и логически;соединенная с ними пространственная составляющая.(координатная привязка).
Для, полноценного анализа необходимо- привлекать ш другую информацию — преимущественно геолого-геофизического?характера; например: -карты четвертичных отложений, так как труба залегает на- глубине от полутора до десяти метров, с указанием типа грунта его генезиса и возраста; -карты тектонических нарушений с характеристиками (региональный разлом, серия трещин, сброс, надвиг и т.д.); -карты магнитного поля с указанием напряженности; -цифровые мод ели.рельефа и местности; -гидрогеологические карты. Кроме использования ГИО для комплексного анализа широкое применение системы нашли в прогнозировании, чрезвычайных ситуаций. В настоящее время ООО «ВНИИГA3» разработан «Комплекс методик по оценке размеров зон поражения, при аварийном разрыве газопроводов; для рабочих органов: КСГЗ дочерних обществ и филиалов» [38]. На базе методик разработана» геоинформационная автоматизированная система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций на объектах ОАО «Газпром» -ГИСАМП «ГАЗ ЧС» [55] (рис. 1.5). Задачи системы: -наличие опасностей геологического характера (оползни, тектоника, карстовые провалы) в районе газопровода; -установить связь между технологической схемой МГ и географическим положением трубы; -найти ближайшие к трубе объекты с высокой степенью опасности, например атомные станции или крупные водохранилища; -расчет зон термического и осколочного поражения при разрыве газопровода; -определение объектов, попавших в зону поражения.
Инженерно-геологические факторы, способствующие развитию коррозии
Однако опыт показывает, что площадное картирование почв на региональном уровне не проводилось. Существуют либо общие- обзорные карты мелких масштабов, либо крупномасштабные карты на незначительные территории. По сложившейся, традиции в эксплуатации газотранспортных систем термин «четвертичные отложения»» мало применяется. Чаще всего окружающие трубу породы определяются как «грунты», которые характеризуются как [52] - «горные породы, расположенные ниже зоны жизнедеятельности большинства микроорганизмов и растений и не подвергаемые выветриванию». Стоит отметить, что Мустафин Ф.М., Кузнецов М.В. и Васильев Г.Г. четкой границы между почвой и грунтом не проводят.
Специалистами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в 2009 году проведена оценка корпоративной статистики об авариях на объектах Единой системы газоснабжения России [14, 13]. Произведен расчет количественных показателей, характеризующих влияние опасных природных процессов на аварийность газопроводов. Кроме того, проанализированы» фактические данные о влиянии на устойчивость Единой системы газоснабжения последствий аварий, вызванных природными процессами различной повторяемости. В целом, авторами была проведена колоссальная работа по статистической обработке на региональном уровне данных о зафиксированных в актах аварий. Таким образом, были определен ряд причин, приводящих к авариям, детальное рассмотрение которых позволит определить механизмы противодействия данным факторам. Среди причины аварийности на линейной части МГ значительную часть (27,6%) занимают стресс-коррозионные дефекты или коррозионное растрескивание магистральных трубопроводов под напряжением (КРН) (рис. 2.4). Коррозионное растрескивание - это разрушение металла вследствие возникновения и развития трещин при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионной среды. Оно характеризуется почти полным отсутствие пластической деформации металла. По данным Ростехнадзора главной причиной катастрофического разрушения ЛЧ МГ является КРН [76, 19].
Причины возникновения подобных неоднородностей однозначно не определены, однако рассмотрены закономерности распределения стресс-коррозионных дефектов на магистральном газопроводе в зависимости от длины участка, от глубины, ширины и длины трещины, от толщины стенки трубы, распределение по периметру трубы, что позволяет сделать ряд предположений о причинах их образования [50, 78, 34, 11].
При рассмотрении зависимости дефектов стресс-коррозии от длины участка, Варламов Д.П., Канайкин В.А. и Матвиенко А.Ф. приходят к выводу, что большой процент повреждений происходит в так называемой «горячей зоне». Это примерно первые 5% трубы после выхода с компрессорной станции. Это объясняется тем, что в этой зоне отмечается повышенная температура газа. Эти данные так же подтверждаются и исследованиями, проводимыми в США [54]. В дальнейшем эти выводы, были еще раз подтверждены исследованиями американских ученых в период с 1965 по 1985 годы. Они показали, что большинство разрушений газопроводов. произошло в области температур до +40С.
Если рассматривать распределение дефектов по периметру трубы [50, 11], то наибольшее количество дефектов скапливается в районе 5-й, 7-часового периметра трубы (рис. 2.5).
Это обусловлено сезонным или постоянным скоплением воды в пленочной изоляции тем самым, образуя так называемые карманы по всей длине обводненного участка трубы. Вместе с тем в [50] показано отсутствие явной зависимости образования дефектов стресс-коррозии от почвенно-климатических условий окружающей среды, а так же не показано влияние грунтов на распределение дефектов общей коррозии, что является предметом для дальнейших исследований. Тем не менее, общими признаками стресс-коррозии, по данным [78, 43] является совокупность нескольких факторов: - горячие участки; -наличие дефектов в изоляции; - изготовление труб из упрочненной стали контролируемой прокаткой; -наличие в стали неметаллических включений; - наличие в трубах остаточных напряжений; - наличие в трубах постоянных циклических и сезонных нагрузок; —усталость металла; - различные виды грунтов. Из перечисленных вероятных факторов видно, что исходные механизмы образования дефектов общей коррозии и стресс-коррозии имеет общую природу. Поэтому целесообразно находить участки газопровода с аналогичными условиями образования коррозионных дефектов и прогнозировать развитие стресс-коррозионных дефектов на данном участке.
Информационная обеспеченность пространственными данными
При всех достоинствах описанного метода геодезической привязки1 есть ряд недостатков. Остановлюсь на некоторых из- них. Аппаратная система БИСОН достаточно сложна и требует постоянных настроек и оптимизации алгоритмов обработки на каждом новом участке проведения ВТД в связи с разностью длины прогона (чем длиннее участок, тем сильнее сказывается кривизна поверхности Земли, что необходимо учитывать). Кроме того, так же влияет и гравитационное поле на чувствительную систему ТИУС, при этом учет влияния поля не производится.
Есть еще одна особенность использования БИСОН в снарядах-дефектоскопах. Технически не всегда есть возможность, установки инерциальной системы на дефектоскопы малых диаметров (менее 720 мм). Соответственно данный объем газопроводов остается без геодезических координат дефектов.
Одним из подготовительных этапов работы с БИСОН необходимо провести геодезическую привязку маркеров с необходимой точностью. Например, в работе [84] предлагается для позиционирования применять приемники Garmin eTrex Vista навигационного класса, обеспечивающие точность 5-7 метров, данный факт, безусловно, вносит значительный вклад в формирование погрешности измерений. Однако при условии использования приемников геодезического или ГИС-класса точность определения положения маркеров повысится до 0,1 м. Кроме того, производитель работ по ВТД должен иметь доступ к уже установленным на трубу маркерным пластинам, а для этого необходимо их провести дополнительные земляные работы, что соответственно приведет к; удорожанию работ. В случае применения только инерциальных навигационных систем затруднена возможностьретроспективного анализа; так; как отсутствуют значения, приращений) при ранее- проведенных . ВТД: и следовательно невозможно рассчитать координаты дефектов , и элементов; обустройства газопровода.. . ...;,
Для повышения точности определения положения ВИС! могут использоваться спутниковые радионавигационные системы. В частности, на основе фильтров Калмана, разработан алгоритм комплексирования данных бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) с данными спутниковых навигационных систем, позволяющий вычислять географические координаты снаряда ВТД с погрешностью не более 1 метра за счет учета погрешностей БИНС и одометра [1].
Для наглядного отображения информации, удобного в обработке, для хранения результатов ВТД в унифицированной форме, а так же для осуществления геодезической привязки автором предложено применять геоинформационные системы. (ГИС) [65, 67, 69]. Это продиктовано удобством дальнейшей работы с информацией, необходимостью совмещения нескольких диагностических обследований в едином координатном пространстве.
По технологии проведения диагностических обследований [9-]!, данные ВТД представляются значениями какого-либо параметра с указанием расстояния по трубе от камеры запуска снаряда (начала измерений). Таким образом, система измерений представляет собой линейные координаты.
Система линейных координат представляет собой способ хранения географических данных с помощью относительных местоположений вдоль уже существующего линейного пространственного объекта. Тем самым предоставляя возможность уникально идентифицировать местоположения на линиях без использования явных координат «X» и «У». Местоположения указываются с помощью заданного линейного пространственного объекта и измерения на нём. [30]. Соответственно для полноценного» использования в геоинформационных системах необходим алгоритм, трансформации линейных координат в геодезические.
Рассмотрим алгоритм преобразования координат. Для« геодезической привязки ВТД необходимы следующие исходные данные: -геодезическая съемка газопровода (линейный объект) масштаба 1:5000, в работе использовались данные кадастровой съемки, при которой ось газопровода определялась с помощью трассоискателя и картировалась в дифференциальном режиме работы навигационных систем (DGPS); -наличие опорных точек привязки (маркеры, тройники, краны, патроны, точечный объект) с координатами привязки, так же определялись по кадастровой съемке; - непосредственно результаты ВТД (табличные данные); -программное обеспечение ArcGis (не ниже версии 9.0), Maplnfo. Необходимость в ГИС Maplnfo продиктовано тем, что все исходные данные кадастровой съемки поставлялись в данном формате. Можно обойтись и без указанного программного обеспечения, например, используя модули Data Interoperability или Tab Reader для ArcGis. Однако это может привести к неверной трактовке содержания карты и идентификации объектов в связи с особенностью проведения и представления кадастровых съемок. В процессе формализации и геодезической привязки, полученных ранее данных ВТД, автором предлагается выделить три основных этапа. Первый этап: подготовительный, в процессе которого из отчетов диагностических организация формируются файлы в формате ТХТ - журнал дефектов, трубный журнал, журнал маркеров, элементы обустройства, раскладка трубопровода. Проводится первичная обработка таблиц: редактируются названия полей, из них удаляются пробелы, знаки пунктуации меняются на знак «нижнее подчеркивание». Затем из текстовых файлов формируется база данных Access или файлы базы данных в формате dBASE IV (рис. 3.4).
Метод прогнозирования вероятных участков образования коррозионных дефектов газопроводов, связанных с инженерно-геологическими факторами
Для этого на основе ArcGis Server реализован WEB-доступ к пространственным данным и результатам диагностических обследований. На протяжении последних трех лет ведется разработка по линейной части магистральных газопроводов. Особое место в реализации модели ОСМД и PODS в геоинформационных системах занимает программное обеспечение (ПО). Необходимо отметить, что выбор ПО, для создания и эксплуатации ГИС, играет очень важную роль. Ведь от этого выбора будет зависеть и качество представления- картографического материала, и интеграция- в единый проект существующих баз данных, и разграничение прав доступа к информации, и возможность аналитической обработки данных. Естественно, что ПО должно обладать возможностью создания собственных специализированных модулей и обеспечивать настройку интерфейса пользователя. Особые требования предъявляются к ПО в плане надежности работы в сетях Интернет/Интранет. Всем этим требованиям удовлетворяют программные продукты фирмы ESRI ArcGis. Кроме того, для программных продуктов ESRI есть адаптированная модель PODS называется APDM - ArcGis Pipeline Data Model. Это позволяет с минимальными трансформациями модели ОСМД организовать хранение, доступ к данным и их систематизацию. Общая структура программного обеспечения ESRI ArcGis показана на Рисунке 4.9.
ArcGIS - это интегрированный набор программных ГИС-продуктов для создания полноценной современной ГИС. Архитектура ArcGIS обеспечивает внедрение ГИС-функциональности в разных прикладных сферах, на разных уровнях организации работы: на персональных компьютерах, на серверах, через Web или в полевых условиях. Поддерживается как работа отдельных пользователей, так и многопользовательский режим обработки и анализа данных. Рассмотрим основные программные модули системы.
Настольные ГИС- продукты (Desktop GIS) - ArcReader, ArcView, ArcEditor, Arclnfo, а также дополнительные модули ArcGIS, представляют масштабированный по решаемым задачам и унифицированный по интерфейсу и общим принципам работы ряд продуктов для создания, обмена, управления, анализа и публикации географической информации. Основные настольные продукты ArcGIS (ArcView, ArcEditor, Arclnfo) имеют общую архитектуру, но различаются по уровню доступной функциональности составляющих их базовых приложений АгсМар и ArcCatalog и числу входящих в них инструментов геообработки, сгруппированных по типам решаемых задач
Серверные ГИС - ArcGIS Server, ArcSDE. Используются для создания-и управления серверными ГИС-приложениями, позволяющими распространять пространственные данные (географическое знание) в пределах крупных организаций или другим пользователям через Интернет. ArcGIS Server — это сервер приложений, содержащий общую коллективно используемую библиотеку программных ГИС-объектов для создания серверных приложений, работающих в корпоративной сети или в Web. ArcIMS - масштабируемый картографический Интернет-сервер для публикации карт, данных и метаданных через открытые Интернет-протоколы, обеспечивает создание ГИС- порталов. ArcSDE-мощный сервер пространственных данных для управления географической информацией, хранящейся во многих коммерческих СУБД.
Мобильные ГИС - пакет ArcPad, установленный на мобильных устройствах с поддержкой GPS, широко используется для целенаправленного сбора данных и другой ГИС-информации, их просмотра и обновления непосредственно в полевых условиях.
ArcGIS для AutoCAD - необходимо для организации доступ к картографическим сервисам ArcGIS Server и позволяет пользователям AutoCAD просматривать и запрашивать данные ГИС из среды AutoCAD. С помощью ArcGIS для AutoCAD пользователи САПР могут определить хистему координат, которую они используют в AutoCAD. При подключении к картографическому сервису ArcGIS Server используемая им система координат будет перепроецирована на лету и привязана к нужному местоположению. Эта возможность помогает значительно облегчить работу, поскольку исключает необходимость предварительной трансформации чертежей САПР или преобразования данных ГИС.
Одним из важных вопросов работы геоинформационной системы является доступность пространственной информации для подразделений предприятия. При этом большинству пользователей не требуется инструментов для редактирования данных и проведения аналитических выкладок. Достаточно инструментов навигации и удобной системы поиска объектов. Для этого на основе ArcGis Server был реализован WEB-доступ к картографической информации. Стартовая страниц представляет собой организацию ссылок на тематические карты, сгруппированные в семь разделов: обзорные карты, геологические карты, технологическая схема, навигационные карты, ВТД, карты ЛПУ и результаты геотехнической диагностики.
