數(shù)字化管道綜述

1、數(shù)字化管道本文主要介紹了數(shù)字化管道的含義、 特點以及其在項目建設各個階段的內(nèi)容作用和內(nèi)容， 重點說明了施工過程中的數(shù)據(jù)采集范圍及數(shù)據(jù)采集的資源配置， 并以榆濟管道為例， 介紹了 數(shù)字化管道單位用的重要數(shù)據(jù)采集技術(shù)。1 數(shù)字化管道概念數(shù)字化管道就是信息化的管道，它包括實現(xiàn)全部管道以及周邊地區(qū)資料的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化的過程。有人指出數(shù)字管道可以定義為： “管道的虛擬表示，能夠匯 集管道的自然和人文信息，人們可以對該虛擬體進行探查和互動。 ”具體來說，數(shù)字管道是 應用遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、 業(yè)務管理信息系統(tǒng)、 計算機網(wǎng)絡和多媒體技術(shù)、

2、 現(xiàn)代通信等信息化手段， 對管道資源、 環(huán)境、 社會、經(jīng)濟等各個復雜系統(tǒng)信息實現(xiàn)數(shù)字化、數(shù)字整和、仿真的應用系統(tǒng)，并在可視化的條 件下提供決策支持和服務。2 數(shù)字管道中運用的新技術(shù) 目前，數(shù)字管道建設牽涉到的主要內(nèi)容包括了遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、計算機輔助設 計、大型數(shù)據(jù)庫的應用以及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。2.1 遙感技術(shù) 數(shù)字化管道充分采用國家空間數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)設施數(shù)據(jù)，通過航空攝影測量和衛(wèi)星遙感 影像獲得最新的地形、地質(zhì)、水文等環(huán)境數(shù)據(jù)。與過去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式相比，數(shù)據(jù)內(nèi)容更 豐富，更新速度更快， 數(shù)據(jù)描述更加完整， 數(shù)據(jù)表達也更加直觀。 遙感技術(shù)大大縮短了周期， 降低了成本，提高了精度。2

3、.2 地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)為管道建設提供了地理信息服務。集成管線周圍一定范圍內(nèi)地理、人口、 環(huán)境、植被、經(jīng)濟等各類資源數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能進行疊加分析、緩沖 區(qū)分析、 最短路徑分析等操作。 在整體上進行線路總體規(guī)劃和評估， 為決策和管理提供重要 的依據(jù)。 地理信息系統(tǒng)還為管道風險管理提供指導， 指導系統(tǒng)編制維修計劃， 并采取相應的 補救措施， 當風險指數(shù)達到警戒線時， 自動開啟相應的應急預案， 最大限度地降低管道事故 發(fā)生機率。2.3 計算機輔助設計技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)數(shù)字化管道采用計算機輔助設計技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)， 將管道施工設計圖紙、 施工數(shù)據(jù)、 人 員資料、 管理文檔等信息全

4、部實現(xiàn)數(shù)字化管理， 通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)傳送到數(shù)據(jù)庫中， 將各 個專業(yè)各個單位不同數(shù)據(jù)融為一個整體，有效地消除“信息孤島”現(xiàn)象，實現(xiàn)了信息的共享 和協(xié)同工作。2.4 大型數(shù)據(jù)庫 大型數(shù)據(jù)庫的使用對數(shù)據(jù)的存儲與管理起到了至關(guān)重要的作用。 在管道建設的每個環(huán)節(jié) 都建立相應的數(shù)據(jù)庫， 并保證每個階段的數(shù)據(jù)成果和主數(shù)據(jù)庫相互銜接， 這就形成了可觀的 數(shù)字資源。 空間數(shù)據(jù)中心可以管理、 存儲在數(shù)字管道建設和運營中獲取的所有數(shù)據(jù)， 為管道 的管理、維修以及今后的管道施工提供了重要依據(jù)。2.5 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)實現(xiàn)了管道的全自動控制。 通過主機和微處理器為基礎(chǔ)的遠程 終端裝置輸入或

5、輸出設備的通信收集器來搜集相關(guān)數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)整個數(shù)字管道的監(jiān)測監(jiān)控， 保 證了系統(tǒng)的安全運作和優(yōu)化控制。3 數(shù)字管道的功能和特點1）數(shù)字化管道充分采用國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設施數(shù)據(jù)，并通過航空攝影測量和衛(wèi)星遙感 影像獲得最新的地形、 地質(zhì)、水文、環(huán)境數(shù)據(jù)， 與過去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式相比， 內(nèi)容更豐富， 更新速度更快，數(shù)據(jù)描述更加完整，數(shù)據(jù)表達也更加直觀。遙感技術(shù)大大縮短了周期，降低 了成本，提高了精度。2）GIS系統(tǒng)提供了地理信息服務（ Geo-information Service）。集成管線周圍一定范圍的地理、人口、環(huán)境、植被、經(jīng)濟各類資源數(shù)據(jù)，利用GIS的空間分析功能進行疊加分析、緩沖區(qū)分析、 最

6、短路徑分析等操作， 可以進行線路總體規(guī)劃和評估， 為決策和管理提供重要的 依據(jù)。還可以采用 GIS技術(shù)對管道風險進行管理，指導系統(tǒng)編制維修計劃，并采取相應的補 救措施， 當風險指數(shù)達到警戒線時， 自動啟動相應的應急預案， 盡可能地降低管道事故發(fā)生 率。3）數(shù)字化管道采用 CAD 技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)， 將管道施工設計圖紙、 施工數(shù)據(jù)、 人員資料、 管理文檔等全部實現(xiàn)數(shù)字化管理， 通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)傳送到數(shù)據(jù)庫中， 將各個專業(yè)各個單 位不同數(shù)據(jù)融為一個整體，有效的消除了“信息孤島” ，實現(xiàn)了信息的共享和協(xié)同工作。4）采用大型數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行存儲。空間數(shù)據(jù)中心可以管理、存儲在數(shù)字管道建設和 運營中獲取的

7、所有數(shù)據(jù)。 在管道建設的每個環(huán)節(jié)， 都建立相應的數(shù)據(jù)庫， 并使得每個階段的 數(shù)據(jù)成果和系統(tǒng)相互銜接。5）SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了管道的全自動控制。通過主機和微處理器為基礎(chǔ)的遠程終端裝置 RTU PCL或其他輸入/輸出設備的通信收集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個數(shù)字管道的監(jiān)測監(jiān)控，保證了系 統(tǒng)的安全運作和優(yōu)化控制。6）數(shù)字化管道實現(xiàn)了整個管道的虛擬現(xiàn)實表達，使得數(shù)字化管道能夠在真實、可視的 三維環(huán)境下展示到用戶面前， 用戶通過交互方式對管道的公用信息進行查詢和操作， 對管道 的三維虛擬漫游猶如在真實的三維世界中，充分體現(xiàn)了數(shù)字管道的空間特征。4 數(shù)字管道的研究內(nèi)容4.1 在勘查設計階段數(shù)字管道的主要任務是利用衛(wèi)星遙

8、感與數(shù)字攝影測量技術(shù)進行選線，獲取了管線兩側(cè)各200米范圍內(nèi)的沿線四維數(shù)據(jù)，并應用gis與gps,初步建立起了包括管道沿線地形、環(huán)境、人口、經(jīng)濟等內(nèi)容的管道信息管理系統(tǒng)。數(shù)字管道的建設包括：1）遙感圖像處理系統(tǒng)：該系統(tǒng)能夠處理處理、分析并顯示衛(wèi)星遙感多光譜數(shù)據(jù)、高光 譜數(shù)據(jù)和雷達數(shù)據(jù)。 通過對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的解譯， 獲取管線經(jīng)過區(qū)域內(nèi)可供線路方案比選使 用的自然環(huán)境、地理、地質(zhì)等現(xiàn)勢資料，在宏觀上為管道選線提供科學依據(jù)。數(shù)字攝影測量處理系統(tǒng)： 數(shù)字攝影測量的成果為管道選線工程設計提供了基礎(chǔ)資料。與衛(wèi)星遙感相比，航測數(shù)據(jù)比例尺大，分辨率高，細部表現(xiàn)明顯。在選線中起到了重要作用。2）數(shù)字管道可研系統(tǒng)

9、：集成遙感圖像解譯數(shù)據(jù)和數(shù)字攝影測量的成果數(shù)據(jù)，以及人口 數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、經(jīng)濟等地理信息，通過對各種數(shù)據(jù)的疊加和分析估算項目的經(jīng)濟效益，對線路進行總體規(guī)劃。3）地質(zhì)測量信息系統(tǒng)：為管線選線提供繪制的管道沿線地質(zhì)、測量和水文等圖紙和屬 性數(shù)據(jù)。4）管線設計 cad 系統(tǒng)：選線方案確定后，對管道以及配套設施（如分輸戰(zhàn)、閥門）等 進行施工圖紙設計的系統(tǒng)。5）通信設計系統(tǒng)： scada 系統(tǒng)的通信設施鋪設進行設計。4.2 在工程建設階段數(shù)字管道可提供多種互聯(lián)網(wǎng)信息服務， 如管道建設者可以通過互聯(lián)網(wǎng)查看不同比例管道 及其沿線周邊環(huán)境的直觀信息， 也可查看某一天、 某一道工序環(huán)節(jié)的進度， 甚至每道焊口的

10、焊工信息、無損檢測影像、焊工檔案、焊口的坐標值及埋深等基本信息。數(shù)字管道建設包括：1）gps 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采集全球定位系統(tǒng)采集施工過程中的管道大地坐標數(shù)據(jù)。2）測量管理信息系統(tǒng)：對施工過程中的測量數(shù)據(jù)的采集、計算、圖形繪制和報表輸出。3）勘查施工管理系統(tǒng)：對施工過程中的施工數(shù)據(jù)、永久性數(shù)據(jù)以及資料的采集、生成、 審核、上報與管理。4.3 在項目運營管理階段數(shù)字管道的建設包括：1）生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)：進行企業(yè)人力資源管理、業(yè)務分析，對客戶關(guān)系、市場營銷、 生產(chǎn)調(diào)度等進行管理。2）scada 系統(tǒng)：實現(xiàn)對管道運行全自動控制和調(diào)度作業(yè)。3）設備更新維護系統(tǒng)：對故障設置進行記錄，并對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行更

11、新。4）管道風險管理信息系統(tǒng)：對管道安全進行實時監(jiān)控、預測和報警，對管道安全風險 和腐蝕進行評估。5）企業(yè) erp 系統(tǒng)數(shù)字管道建設的內(nèi)容十分龐大， 集成了很多前沿信息技術(shù)， 存儲了海量數(shù)據(jù)和信息。 冀 寧聯(lián)絡線的數(shù)字管道技術(shù)包括了 cad 技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、 gis 技術(shù)、空間數(shù)據(jù)采集和處 理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、項目管理技術(shù)和 erp 技術(shù)等，其中的很多技術(shù)都是在石 油管道建設中首次采用。 可以說冀寧聯(lián)絡線數(shù)字管道建設具有很大的挑戰(zhàn)性， 可參考的資料 比較少?？梢钥闯鰯?shù)字管道具有相當廣闊的前景。5 數(shù)字化管道系統(tǒng)數(shù)字化管道系統(tǒng)運用SCAD系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集與控制，是數(shù)字化管道的基

12、礎(chǔ)，并應用精確的RTK采集技術(shù)進行坐標數(shù)據(jù)的采集。系統(tǒng)采用的軟件為翰納維科技有限公司開發(fā)的HandleView （SCADA系統(tǒng)）和HandlePCMIS HandlePCMI是專門開發(fā)的一套石油天然氣管道 建設綜合業(yè)務系統(tǒng)，為油氣長輸管道進行可研、勘察、設計、施工、采辦和日常管理提供統(tǒng) 一的綜合平臺。數(shù)據(jù)庫為MSAccess7.0以上版本。系統(tǒng)分為綜合信息管理、工程項目管理、 管道完整性管理、可視化展示、系統(tǒng)管理五個子系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖 l 所示。榆濟晉道4奪址融I烤道背瑋數(shù)字化管道系統(tǒng)框圖6管道數(shù)字化施工管理施工階段是數(shù)字管道建設的一個重要階段，具有周期長、施工隊伍多、工作任務復雜的特點，

13、其上承管道預可研、勘察、設計階段，下啟管道運營管理階段。本階段工作涉及到業(yè) 主、設計、施工、檢測、監(jiān)理、供應等單位，需要參建各方協(xié)調(diào)管理，密切合作、共同推進， 以確保管道數(shù)字化施工管理的順利進行。6.1施工數(shù)據(jù)采集6.1.1采集原則1）采用先進的技術(shù)體系和架構(gòu)，保證數(shù)據(jù)采集的及時性、有效性與準確性。2）以地理信息技術(shù)（Geography information Sys - ten，簡稱GIS為工具，實現(xiàn) GIS技術(shù)、 網(wǎng)絡技術(shù)、管理業(yè)務模型無縫融合，建立先進而實用的施工管理系統(tǒng)。3）軟硬件平臺、開發(fā)運行環(huán)境、采集系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)要適度超前，盡量采用成熟的新技術(shù)、新理論、新方法、新設備、避免重復建設

14、和投資。4）遵循中國石油天然氣股份公司中國石油信息技術(shù)總體規(guī)劃中A系列管道生產(chǎn)系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)等相關(guān)的建設要求和標準，結(jié)合數(shù)字管道項目的具體要求，制定數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)采集模式。5）制定嚴格的數(shù)據(jù)采集、審核流程和技術(shù)規(guī)范，按照規(guī)范、適用、可靠、完備和開放 性原則采集存儲數(shù)據(jù)。6.1.2采集范圍6.1.2.1施工數(shù)據(jù)1）施工過程信息掃線、布管、焊接、檢測、回填等信息；線路相關(guān)的水工保護、地下障礙物、施工開挖 記錄、試壓記錄等相關(guān)信息；站場焊接、補口、建筑施工，各種設備（接地電阻、靜電接地、儀表自控等）相關(guān)信息及安裝記錄。2）施工材料信息直管、彎管、光纜、閥門、儀表設備以及焊材等施工材料的

15、規(guī)格、型號、尺寸、出廠序號、材質(zhì)、防腐等級等信息。3) 施工資料信息 施工有關(guān)的征地文件、施工合同、采購合同、各種收發(fā)函、各種會議紀要、各種施工管 理規(guī)定要求以及施工變更等信息。6.1.2.2 設計數(shù)據(jù)1) 工程有關(guān)的所有平面圖、斷面圖、工藝流程圖、安裝圖、說明書、材料設備表、施工 技術(shù)要求等數(shù)據(jù)。2) 與工程有關(guān)的安評、環(huán)評、地質(zhì)災害評價等報告。6.1.2.3 空間數(shù)據(jù)管道區(qū)域的各種比例的數(shù)字線化圖、 遙感航拍影像。 帶狀地形圖對地物、 地貌的測量應 符合下列要求：1) 中線兩側(cè)各 60 m 以內(nèi)的管道、電力線、通信線、鐵路、公路、大車路、里程碑、 河流、橋涵、獨立樹、房屋等應實測，房屋、居

16、民點、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、廠區(qū)等只測其外廓，宜注明省、 市、縣界。2) 中線兩側(cè)各 60 m 以內(nèi)的居民點、廠礦、道路、各類線路、變電站、易燃易爆危險 品倉庫和 100 In 外設計人員指定的建筑物等宜實測。3) 植被的地類界應按其種類、經(jīng)濟價值和面積大小適當取舍，并注明種類名稱。4) 地貌以等高線表示， 明顯特征地貌如斷崖、 雨裂等以符號表示。 山頂、 鞍部、山脊、 谷底、獨立石、坑穴、陡崖等應測注高程 。6.124管線區(qū)域HSE數(shù)據(jù)1) 管線區(qū)域內(nèi)的房屋、學校、醫(yī)院、城鎮(zhèn)、公安、消防、政府等信息。2) 管道區(qū)域內(nèi)氣象等信息。3) 管道區(qū)域內(nèi)自然保護區(qū)、水源區(qū)等信息。4) 管道區(qū)域內(nèi)道路交通等信息。6.2

17、 應用系統(tǒng)6.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)管道數(shù)字化施工管理系統(tǒng)建立在以施工數(shù)據(jù)為核心，以施工信息門戶網(wǎng)站為通道界面， 以施工數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)為數(shù)據(jù)采集工具， 以施工進度管理系統(tǒng)、 文檔管理系統(tǒng)、 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 等對施工過程進行管理。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖。工J!17T應川Kft管道數(shù)字化施工管理系統(tǒng)架構(gòu)翔T敦抿采集系統(tǒng) 冠眾1L,槍肚，業(yè)理人用濁l;ff押甲杵622施工信息門戶施工信息門戶為工程建設項目部打造信息化門戶，完成信息發(fā)布，施工過程管理等工作，是所有施工管理相關(guān)系統(tǒng)的統(tǒng)一登錄人口，具有權(quán)限控制和授權(quán)訪問的能力。施工信息門戶包括后臺維護和前臺界面以及公共模塊三個部分，前臺欄目信息發(fā)布、 展示以及其他規(guī)章制度

18、等欄目。后臺維護系統(tǒng)能夠動態(tài)維護前臺欄目及其內(nèi)容。公共模塊包括了用戶、權(quán)限、角色管理模塊，統(tǒng)一登錄模塊以及授權(quán)管理模塊，通過授權(quán)系統(tǒng)實現(xiàn)多級授權(quán)管理。6.2.3施工數(shù)據(jù)采集施工數(shù)據(jù)采集包含前臺施工數(shù)據(jù)采集、后臺施工系統(tǒng)配置以及施工數(shù)據(jù)上載三個部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)填報流轉(zhuǎn)、進度管理與查詢統(tǒng)計、系統(tǒng)管理等子模塊。配置系統(tǒng)基于工作流平臺，能滿足錄入、審核、批準發(fā)布、查詢?yōu)g覽等協(xié)同工作需求。系統(tǒng)與文檔管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)建立了接口，數(shù)據(jù)集中存儲、統(tǒng)一質(zhì)量規(guī)范。6.2.4施工進度管理施工進度管理可以對施工單位的施工情況進行有效的跟蹤、分析、統(tǒng)計和可視化展示， 輔助業(yè)主施工信息通報和績效考核管理。

19、統(tǒng)計內(nèi)容包括施工進度、檢測進度、定向鉆工作進度等信息。采用柱狀圖和折線圖進行 施工進度的可視化展示，包括：某工序各標段完成的進度情況統(tǒng)計；某標段各工序完成進度情況統(tǒng)計；某工序各標段完成比例情況統(tǒng)計；某標段各工序完成比例情況統(tǒng)計等?？梢暬故静捎?WebGIS方式展示線路的直觀走向和施工過程信息查詢和展示，具體包括：線路及周 邊環(huán)境的綜合展示；行政區(qū)劃查詢；線路查詢；施工信息查詢和獲取。6.2.5文檔管理文檔資料的整理與歸檔是項目管理過程中一項重要的工作， 建設工程資料記載了建設工 程活動全過程的重要內(nèi)容，它是企業(yè)檔案的重要組成部分，也是工程建設過程的指導文件， 又是對工程進行檢查、驗收、移交、

20、使用、管理、維修、改建和擴建的原始依據(jù)。文檔管理功能包括建立項目的規(guī)范庫、 項目的日常文件往來、 項目的文件收發(fā)、 文檔的 上傳、下載，電子圖紙的管理和控制等。能夠集成內(nèi)部 OA 系統(tǒng)，完成企業(yè)應用系統(tǒng)的集成， 幫助用戶實現(xiàn)信息共享和業(yè)務協(xié)同。6.2.6 視頻監(jiān)控為用戶提供施工現(xiàn)場的重點位置監(jiān)視， 并可根據(jù)需要改變監(jiān)控的角度和焦距， 及時了解 現(xiàn)場施工進度。向用戶提供最高達到720 X 576解析度，25幀/ s的高質(zhì)量監(jiān)視畫面。系統(tǒng)具備雙向語音通訊功能， 通過語音遠程通知施工工地相關(guān)信息。視頻監(jiān)控圖像能供其他需求單位或部門共享使用，提高系統(tǒng)的使用效率和投資收益。視頻通訊具有兩種模式， 在前期

21、尚沒有敷設光纜的情況下，可以租用電信光纜， 該種模式可以提供高分辨率的視頻圖像，同時可以代用低成本的替代模式，即采用CDMA/ GRRS公網(wǎng)線路，以往系統(tǒng)建設經(jīng)驗表明， 該模式可以達到 320 X 240解析度，610楨/ s的畫面， 能夠完全滿足現(xiàn)場監(jiān)控和管理的需要。7 施工過程中現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集7.1 交樁、移樁、測量放線數(shù)據(jù)采集在正式施工前， 設計單位與施工單位在現(xiàn)場進行控制 （轉(zhuǎn)角 ）樁的交接時， 應采集控制 （轉(zhuǎn) 角）樁的樁號、里程、設計三維坐標、實測三維坐標、樁間距、地貌特征、穿跨越情況（應拍攝穿跨越的全景照片 ）、交樁日期等信息。進行測量放線時，應采集樁號、設計和實測的三 維坐標、測

22、距、水平轉(zhuǎn)角、縱向轉(zhuǎn)角、穿跨越情況描述、村鎮(zhèn)名稱、放線寬度并拍攝地貌照 片（管道經(jīng)過特殊地段時，如村莊、保護區(qū)、地震斷裂帶、轉(zhuǎn)角）等。在施工過程中該部分數(shù)據(jù)采集常見的問題主要是村鎮(zhèn)名稱與管道樁號無法統(tǒng)一。問題產(chǎn)生的原因在于測量人員常常只關(guān)注樁號的地理位置， 不關(guān)心行政位置 而外協(xié)人員則剛好相 反。因而管道樁號與其對應的行政位置常常出現(xiàn)差錯。因此，在數(shù)據(jù)采集時需對數(shù)據(jù)采集 人員進行相應的行政區(qū)域地理知識以及責任心培訓。7.2 管溝開挖數(shù)據(jù)采集 進行管溝開挖時，應采集開挖方式、開始位置、結(jié)束位置、溝底深度、溝底長度、溝底寬度、土壤類別、中線偏差、溝底標高、變坡點位移、溝底坡度等信息。當遭遇地下電纜

23、、 地下光纜、地下油管、地下水管等其他地下障礙物時，應及時采集地下障礙物名稱、所屬單 位及聯(lián)系方式，并拍攝地下障礙物照片。7.3 管道材料數(shù)據(jù)采集管道材料的信息數(shù)據(jù)采集是一項多單位參與并且相互制約的工作。該項工作中需人工采集的數(shù)據(jù)量大， 較難處理的問題是第一手數(shù)據(jù)采集的準確性。 以管材編號數(shù)據(jù)采集為例， 鋼 管廠噴制或錄入管號時難免出現(xiàn)噴制錯誤 （現(xiàn)場施工遇到過噴制編碼位數(shù)不足的管材） 或錄 入錯誤； 中轉(zhuǎn)站管材調(diào)撥等信息也難免出現(xiàn)手誤或數(shù)據(jù)錄入滯后現(xiàn)象； 而且現(xiàn)場安裝時采集 的第一手資料由于人為或者客觀原因也存在不少偏差。 以上三方面的錯誤都將導致焊口信息 無法維護，進而影響后續(xù)防腐、檢測、

24、竣工測量等數(shù)據(jù)的維護。數(shù)據(jù)采集中出現(xiàn)的上述問題理論上可通過鋼管廠及中轉(zhuǎn)站數(shù)據(jù)制約下游數(shù)據(jù)的方式予 以解決， 但在實際操作中， 仍會出現(xiàn)問題。 蘭鄭長成品油長輸管道工程采取了上游數(shù)據(jù)制約 下游數(shù)據(jù)的方式， 但在執(zhí)行過程中由于中轉(zhuǎn)站數(shù)據(jù)滯后， 造成全線焊接數(shù)據(jù)大量滯后， 進而 防腐、檢測等后續(xù)數(shù)據(jù)均無法維護，連鎖反應過大，造成數(shù)據(jù)不準確。在陜京三線輸氣管道 工程中， 項目部取消了中轉(zhuǎn)站環(huán)節(jié)對數(shù)據(jù)的制約， 試圖降低連鎖反應， 但現(xiàn)場彎頭編號數(shù)據(jù) 與數(shù)據(jù)庫中編號不符等現(xiàn)象依然制約了焊接數(shù)據(jù)的維護。既要體現(xiàn)上游數(shù)據(jù)制約下游數(shù)據(jù)， 又不導致產(chǎn)生連鎖反應， 可采取將制約改成標注提示 的方式，則不論錯誤與否焊

25、口信息均能進行維護。 僅將存在問題的管材在數(shù)據(jù)庫中標注出來。 這樣問題既在第一時間顯示出來了， 又不會由于任何一方的問題而制約其他數(shù)據(jù)維護。 施工 單位數(shù)據(jù)維護人員也可在第一時間追溯、 核查數(shù)據(jù)問題的來源， 而不至于將問題堆積， 引起 其他問題。7.4 穿越工程數(shù)據(jù)采集1) 穿越工程與線路工程在管道焊接及驗收、 管道防腐和保溫、 管道清管和試壓等階段應 采集的數(shù)據(jù)項相同，可以共用相同的表格。2) 穿越工程施工時應采集出入土點三維坐標、穿越長度、穿越名稱等信息。3) 采用挖溝敷設方法施工的穿越工程， 在管溝開挖時應采集穿越位置、 開口寬度、 溝底 寬度、設計與實測溝底標高、設計與實測溝深、開挖長

26、度等數(shù)據(jù)；在管道下溝就位后應采 集穿越起止位置、設計與實測管頂標高、檢查日期、中心偏移等數(shù)據(jù)。4) 采用定向鉆方法施工的穿越工程， 在穿越管道就位后， 應采集鉆機型號、 出人土點位 置、穿越管道長度、穿越管直徑等數(shù)據(jù)。5) 采用頂管方法施工的穿越工程，在穿越施工時，應采集頂管機型號、起始時間、結(jié)束 時間等數(shù)據(jù)。6) 穿越工程中采用套管作為保護措施時， 需要采集套管起止位置、 套管長度、 套管規(guī)格、 穿越名稱等數(shù)據(jù)；采用漿砌石、混凝土、壓重塊、壓石籠、復壁管灌漿或打樁等穩(wěn)管措施進 行穩(wěn)管時，需要采集起止位置、長度、穩(wěn)管措施名稱、數(shù)量、穿越名稱等數(shù)據(jù)。7.5 陰極保護工程數(shù)據(jù)采集1) 陰極保護管道

27、防腐絕緣數(shù)據(jù)。 在防腐層外觀檢查、 用高壓電火花檢漏儀做漏點檢測和 防腐層地面檢測階段應采集相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)。 穿越工程中 采用鋼套管間設置絕緣支撐進行 電絕緣時，應采集鋼套管位置、穿越名稱等數(shù)據(jù)。2) 陰極保護設備安裝數(shù)據(jù)。 強制電流法陰極保護設備安裝，其輔助陽極安裝時應采集地 床位置、埋深、陽極數(shù)量、 材質(zhì)、所屬恒電位儀編號等數(shù)據(jù)， 測試樁埋設時應采集埋設位置、 埋深、樁體結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)，并拍攝照片。犧牲陽極法陰極保護設備安裝，其犧牲陽極埋設時應 采集埋設位置，犧牲陽極型號、數(shù)量、重量、埋深、填包料量，各接點質(zhì)量及絕緣情況，所 在地點的 X、Y 坐標、地表高程、管道埋深、施工方式、埋設方式等數(shù)據(jù)

28、。7.6 水工保護工程數(shù)據(jù)采集 管道建設中所有防護工程，如截水墻、漿砌等水工保護工程，應采集水工保護類型、起 止位置等數(shù)據(jù)并拍攝照片。7.7 其他數(shù)據(jù)采集 施工過程數(shù)據(jù)采集還包括伴行路數(shù)據(jù)、站場和閥室數(shù)據(jù)、通信工程數(shù)據(jù)等。7.8 竣工測量數(shù)據(jù)及復測數(shù)據(jù)采集竣工測量包括的內(nèi)容很多，其中以焊口坐標測量的數(shù)據(jù)量比例最大。7.8. 1 竣工測量數(shù)據(jù) 焊口坐標測量是管道數(shù)字化建設過程中最重要的環(huán)節(jié)。 焊口坐標不但能表示管道在地理 環(huán)境中的實際位置和走向，而且能夠為管道維護提供準確的定位信息。焊口坐標測量是比較簡單的單點測量工作， 但是由于施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣， 往往導致測量 工作出現(xiàn)偏差?？⒐y量常見問題是

29、坐標“飛點”錯誤，需要采取一定方法進行誤差處理。7.8.2 復測數(shù)據(jù) 復測的目的在于檢查焊口坐標測量的質(zhì)量，不合格的要返工重測。 焊口坐標復測工作 是按照一定的比例抽查若干道焊口， 其中必須測量具有控制意義的且能夠代表管道走向的焊 口的坐標， 即測量管道轉(zhuǎn)折處的焊口坐標， 還要測量穿越段兩端的焊口坐標數(shù)據(jù)， 要跟蹤每 一處穿越的施工計劃，及時測量端點處的焊口坐標。8 管道施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的資源配置8.1 人員配置和要求從事數(shù)據(jù)采集和錄入人員，應有一定的工程實踐經(jīng)驗，具有一定的IT技術(shù)知識，并在施工前接受專業(yè)數(shù)字化培訓。每個機組除了派技術(shù)員或統(tǒng)計員專門負責管道數(shù)據(jù)采集外， 還應派專門的測量人員負

30、責 地理數(shù)據(jù)的采集。測量人員最好按日焊接2 km進行配置。數(shù)據(jù)錄入人員可根據(jù)項目日焊接量配置， 如果日焊接量不超過 5 km ，項目部可配置 1人。8.2 測量工具配置和要求測量工具應包括：手持 GPS經(jīng)緯儀、全站儀等，輔助設施應包括彩旗、花桿、長竹竿 等。全站儀最好用新型的，如徠卡TPS8O0該儀器具有易操作的漢字操作系統(tǒng)。在使用前， 應將GPS勺參考坐標系統(tǒng)和圖紙參考坐標設置一致，并進行校核。經(jīng)緯儀和全站儀應在校核 有效期內(nèi)使用。8.3 數(shù)據(jù)傳輸設備的配置 數(shù)據(jù)傳輸設備是將施工現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，借助計算機和通訊網(wǎng)絡傳輸?shù)巾椖靠刂浦行?，其組成和要求如下：計算機及網(wǎng)絡環(huán)境：CPUP42. 0G以

31、上，內(nèi)存512 M以上，64 M顯卡和VG顯卡支持1 024 X 768以上，10/100 M網(wǎng)卡或ADS調(diào)制解調(diào)器，現(xiàn)場具備寬帶上網(wǎng)條件。不少于 40G的磁盤 剩余空間。操作系統(tǒng)采用WINDOWSCPSP1或更高系統(tǒng)，瀏覽器IE6 . 0,軟件采用Microsoft Office 2000以上，有計劃管理軟件、項目管理軟件和工程繪圖軟件。輔助設備應包括US接口外儲硬盤、打印機、掃描儀、數(shù)碼相機等，用于儲存、輸出、 圖形轉(zhuǎn)換和聲像采集等,以滿足數(shù)字化要求。數(shù)據(jù)采集后，經(jīng)過計算機和網(wǎng)絡通訊等工具，將全站儀和 GP在現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)及時傳 輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺,使業(yè)主、監(jiān)理、施工單位之間形成一個信息聯(lián)絡系統(tǒng)

32、,保證數(shù)字化管道信息 的暢通無阻。9 主要數(shù)據(jù)采集方法9.1 GPS用于數(shù)據(jù)采集GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)點：(1) 全球全天候定位， GPS 衛(wèi)星的數(shù)目較多， 且分布均勻， 保證了地球上任何地方任何時間至少可以同時觀測到4 顆GPS衛(wèi)星，確保實現(xiàn)全球全天候連續(xù)的導航定位服務；(2) 定位精度高，應用實踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50km以內(nèi)可達10-6，100-500km可達10-7， 1000km 可達10-9；(3) 觀測時間短，隨著 GPS 系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前， 20km 以內(nèi)相對靜 態(tài)定位，僅需 15-20 分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在

33、15KM 以內(nèi)時，流動站觀測時間只需 1-2 分鐘；采取實時動態(tài)定位模式時，每站觀測僅需幾秒鐘， 使用 GPS 技術(shù)建立控制網(wǎng)，可以大大提高作業(yè)效率；(4) 測站間無需通視，gp測g量只要求測站上空開闊且沒有大功率無線電的干擾，不要求測站之間互相通視， 因而不再需要建造覘標。 這一優(yōu)點既可大大減少測量工作的經(jīng)費和時間， 同時也使選點工作變得非常靈活，也可省去經(jīng)典測量中的傳算點、過渡點的測量工作；(5) 儀器操作簡便，隨著GPS接收機的不斷改進，GPS測量的自動化程度越來越高，有的已趨于“傻瓜化”。9.2 航空攝影測量用于數(shù)據(jù)采集 通過目前最先進的測量手段和計算機輔助及人機交互手段等，不僅能夠提

34、供豐富多元的4D (通過一系列地理信息系統(tǒng)分析處理得到的數(shù)字線劃地圖(DLG， Digital Line Graphic) 、數(shù)字正射影像圖(DOM , Digital Orthophoto Map)、數(shù)字高程模型(DEM, Digital ElevationModel)和 數(shù)字柵格地圖(DRG, Digital RasterGraphic)等信息產(chǎn)品)產(chǎn)品，而且通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為 設計人員和管理人員提供可視化的三維景觀。 工作中的具體流程為： 采用航空攝影測量技術(shù) 獲取管道中線兩側(cè)地形 DEM和DOM , DEM主要獲取管道周邊地區(qū)的高層信息，DOM主要獲取地形的紋理信息，最后通過 DE

35、M和DOM疊加使所建立的三維模型具有立體化，多角度 可視化的效果。10 管道線路單位主要數(shù)字化技術(shù)簡介(以榆濟管道為例)10.1 RTK技術(shù)以榆濟管道為例, 榆濟管道工程各線路單位測量作業(yè)前, 就根據(jù)設計單位提供的 “管道 中線成果表” 對施工標段內(nèi)的管道固定樁進行踏勘。 針對樁位的分布及精度情況編制測量綱 要,坐標系統(tǒng)及高程系統(tǒng)依據(jù)設計提供的基準確定。由于榆濟輸氣管道工程地形復雜，從測量就開始使用先進的RTK技術(shù)(見下圖)，RTK(基站式GPS)自動化程度高，精確度可達到10 mm、采集范圍可以達到8 9 km,具有操作簡便、 一體化便攜式、抗干擾遮擋等特點。RTK測量主要由3部分構(gòu)成：GP

36、S接收設備；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)。RTK作業(yè)流程示意1）GPS收設備分別安置在基準站和流動站上?；鶞收緫O在測區(qū)內(nèi)地勢較高、視野開 闊、且坐標已知的點上。作業(yè)期間將測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實時地發(fā)送給流動站。2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基站的發(fā)射臺和流動站的接收臺組成，它是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設備。數(shù)據(jù)傳輸設備要充分保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，其頻率和功率的選擇主要取決于流動站與基站間的距離、環(huán)境質(zhì)量及數(shù)據(jù)的傳輸速度。3）軟件系統(tǒng)。測量人員將RTKi準站與手簿（PDA）連接后調(diào)用軟件，向手簿內(nèi)輸入設計提供的已知樁點坐標作為基點，然后手簿與流動站接通，對測定點坐標進行解算校驗，從而得到地理坐標和高程并存儲，所得到的坐標與設計提供的坐標誤差不能>10 mm校驗通過就可在已知點8-9 km的范圍內(nèi)進行流動站的工作，而其他觀測工作如捕獲衛(wèi)星信號、跟蹤觀測等 均由儀器