魏宇

西南管道貴陽(yáng)輸油氣分公司

摘要：針對(duì)山區(qū)管道地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的現(xiàn)狀，緊密結(jié)合地災(zāi)防治工作實(shí)際需要，研發(fā)管道沿線地質(zhì)災(zāi)害管理信息系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)整合、在線更新、可視化展示及智能分析決策等實(shí)現(xiàn)管道沿線地質(zhì)災(zāi)害的全周期管理，并為管道數(shù)字化孿生體建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)管道；地質(zhì)災(zāi)害；管理信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)收集；可視化

西南管道貴陽(yáng)輸油氣分公司在總結(jié)提煉管道地質(zhì)災(zāi)害管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研發(fā)山區(qū)管道地質(zhì)災(zāi)害管理信息系統(tǒng)，以在線遙感影像和服務(wù)為基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用坐標(biāo)算法轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)GIS空間數(shù)據(jù)（管道路由、站場(chǎng)閥室、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)等）及常規(guī)數(shù)據(jù)的脫密可視化展示，并提供常規(guī)的地圖操作功能，能夠靈活瀏覽及更新地質(zhì)災(zāi)害及防治相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)多方數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)智能統(tǒng)計(jì)分析，后期可結(jié)合管道數(shù)字孿生體建設(shè)，實(shí)現(xiàn)管道地質(zhì)災(zāi)害防控的智能分析決策。

1  必要性

1.1  特殊的地質(zhì)條件

貴陽(yáng)輸油氣分公司所處貴州境內(nèi)山脈眾多，重巒疊嶂，綿延縱橫，山高谷深[1]。運(yùn)營(yíng)管道沿線地形起伏大，所轄管道90%以上在山區(qū)，管道最大相對(duì)高差約1100 m，最大坡度達(dá)到79.8°，地質(zhì)環(huán)境異常復(fù)雜。同時(shí)，貴州屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，常年雨量充沛，具有降水集中、強(qiáng)度大、降水時(shí)間分布不均勻、局部小氣候明顯的特征，汛期暴雨、大暴雨等極端天氣多發(fā)，滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷[2]、水毀等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，地質(zhì)災(zāi)害防控壓力巨大。

1.2  迫切的管理需求

長(zhǎng)輸油氣管道可靠性設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析及安全評(píng)估大多應(yīng)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析判斷事故發(fā)生的可能性[3]，需要大量的數(shù)據(jù)及樣本分析。公司每年投入大量資金及人力用于汛前地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)排查、地質(zhì)專(zhuān)家駐站、日常排查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、工程治理、汛后地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)復(fù)核、水工項(xiàng)目效果評(píng)估、汛后排查等項(xiàng)工作，形成的信息數(shù)據(jù)往往分散保存，存儲(chǔ)方式落后，存在更新不及時(shí)、展示不直觀、統(tǒng)計(jì)不方便等問(wèn)題，影響深入分析研究。

2  管理目標(biāo)

以綜合應(yīng)用為導(dǎo)向，以動(dòng)態(tài)更新為支撐，實(shí)現(xiàn)管道沿線地質(zhì)災(zāi)害及防治相關(guān)數(shù)據(jù)的深度共享與應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)未來(lái)新增業(yè)務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建和接入，規(guī)范生產(chǎn)業(yè)務(wù)、提升管道沿線數(shù)據(jù)價(jià)值、節(jié)約管理成本。現(xiàn)階段重點(diǎn)是充分收集、整合現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害及防治相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、空間科學(xué)、通信科學(xué)等實(shí)現(xiàn)可視化展示，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理學(xué)，實(shí)現(xiàn)定制化智能統(tǒng)計(jì)和分析。

2.1  數(shù)據(jù)收集及更新

收集基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)包括：點(diǎn)狀分布的地質(zhì)災(zāi)害及其類(lèi)型、分布、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、危害程度等基本信息，段狀劃分的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)段、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，段狀分布的特殊敷設(shè)段。補(bǔ)充高后果區(qū)、焊縫排查、管段附屬設(shè)施等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

后續(xù)更新數(shù)據(jù)包括：新增地災(zāi)點(diǎn)、地災(zāi)點(diǎn)變化情況及工程治理情況、地災(zāi)點(diǎn)銷(xiāo)項(xiàng)等。駐站地質(zhì)專(zhuān)家可作為技術(shù)支持，負(fù)責(zé)指導(dǎo)并審核相關(guān)數(shù)據(jù)更新及上傳。

2.2  可視化展示

以在線地圖和影像服務(wù)為基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用坐標(biāo)算法轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)GIS空間數(shù)據(jù)及常規(guī)數(shù)據(jù)的脫密可視化展示，并提供常規(guī)的地圖操作功能。利用圖層控制及多樣的圖例實(shí)現(xiàn)地災(zāi)點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)段、易發(fā)區(qū)、典型地質(zhì)段、高后果區(qū)、隧道河流、站場(chǎng)閥室等數(shù)據(jù)在影像圖、市政圖、地形圖多種底圖上的綜合展示及查詢(xún)。通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍實(shí)現(xiàn)單一地災(zāi)點(diǎn)的全景展示，清晰掌握地地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育、規(guī)模、周邊依托、道路交通情況等。

2.3  智能分析和決策

以地理、地質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合管道本體和高后果區(qū)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間查詢(xún)和分析，以及快速、準(zhǔn)確進(jìn)行空間定位和疊加分析。根據(jù)實(shí)時(shí)更新的隱患信息，輔助地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判，指導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害防治決策。后期可根據(jù)不斷完善的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、處理，實(shí)現(xiàn)管道地質(zhì)災(zāi)害智能風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與應(yīng)急處置方案相匹配等功能。

3  功能展示

3.1  二維地圖漫游

在二維遙感影像地圖（圖 1）、地形圖（圖 2）、交通位置圖等視圖背景下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和分析，同時(shí)可支持地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)、高后果區(qū)數(shù)據(jù)或在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等接入其他系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)包括管道沿線高清影像地圖顯示、地圖縮放、漫游等常用功能，可以對(duì)地圖窗口進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)縮放，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、分組展示。

圖 1 遙感影像視圖背景界面

圖 2 地形圖視圖背景界面

3.2  數(shù)據(jù)上傳查詢(xún)

提供數(shù)據(jù)上傳下載標(biāo)準(zhǔn)模板，完成數(shù)據(jù)入庫(kù)和發(fā)布、瀏覽查看、數(shù)據(jù)下載等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)及時(shí)更新，保證管線相關(guān)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的時(shí)效性。涵蓋災(zāi)害點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)分段、易發(fā)分區(qū)、測(cè)試樁、站場(chǎng)閥室、隧道、河流穿越、銷(xiāo)號(hào)點(diǎn)、特殊敷設(shè)段、高后果區(qū)等圖層。設(shè)置不同圖例，可以在影像圖、市政圖、地形圖三種底圖上綜合顯示和查詢(xún)（圖 3）。通過(guò)點(diǎn)擊任一數(shù)據(jù)元素，可顯示該數(shù)據(jù)相關(guān)信息，如點(diǎn)擊地災(zāi)點(diǎn)則會(huì)顯示其編號(hào)、管道名稱(chēng)、里程樁號(hào)、管理站場(chǎng)、地理位置、治理規(guī)劃分期、災(zāi)害類(lèi)型、經(jīng)緯度、巡線工姓名、巡檢重點(diǎn)、災(zāi)害點(diǎn)描述、現(xiàn)場(chǎng)圖片、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等內(nèi)容。

圖 3 數(shù)據(jù)綜合查詢(xún)及展示界面

3.3  全景展示

單一地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的全景展示可清晰明了該地災(zāi)點(diǎn)的類(lèi)型、規(guī)模、周邊依托、道路交通情況等，涵蓋管道走向、地災(zāi)范圍、細(xì)節(jié)標(biāo)注。通過(guò)點(diǎn)擊全景圖中的道路開(kāi)裂、道路垮塌、房屋裂縫等細(xì)節(jié)標(biāo)注，可查看具體的細(xì)節(jié)信息和現(xiàn)場(chǎng)照片（圖 4）。

圖 4 全景影像展示界面

3.4  數(shù)據(jù)更新

日常排查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、工程治理、汛后地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)復(fù)核、水工項(xiàng)目效果評(píng)估、汛后排查工作所獲得的地災(zāi)點(diǎn)變化可通過(guò)此功能導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)地災(zāi)點(diǎn)數(shù)據(jù)更新及銷(xiāo)項(xiàng)。涵蓋基本信息、災(zāi)害特征描述、危害方式及程度、風(fēng)險(xiǎn)消減措施、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查照片等數(shù)據(jù)的更新（圖 5）。

圖 5 數(shù)據(jù)更新界面

3.5  統(tǒng)計(jì)分析

現(xiàn)階段可對(duì)地質(zhì)災(zāi)害入庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能統(tǒng)計(jì)分析，涵蓋地災(zāi)類(lèi)型、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、特殊敷設(shè)段、銷(xiāo)號(hào)點(diǎn)、易發(fā)分區(qū)、巡檢更新等統(tǒng)計(jì)分析（圖 6）。

圖 6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析界面

4  結(jié)論

山區(qū)管道地質(zhì)災(zāi)害管理信息系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，在數(shù)據(jù)上傳、查詢(xún)、展示、更新、統(tǒng)計(jì)分析等多個(gè)運(yùn)用場(chǎng)景取得了顯著效果，有效提升了管道地質(zhì)災(zāi)害管理水平。該系統(tǒng)目前仍然有不斷優(yōu)化完善的空間，可進(jìn)一步將水工治理、應(yīng)急響應(yīng)、焊口排查等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入，以此加強(qiáng)對(duì)管道地質(zhì)災(zāi)害的綜合分析和管理，同時(shí)與目前已投用的地災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、高后果區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、氣象預(yù)警系統(tǒng)、聲光預(yù)警系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)管道地質(zhì)災(zāi)害智能風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與應(yīng)急處置方案相匹配等功能，最終實(shí)現(xiàn)管道沿線地質(zhì)災(zāi)害的全周期管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]貴州省水利廳水土保持監(jiān)測(cè)站.做好水土保持，促進(jìn)貴州生態(tài)文明建設(shè)[J].人民珠江，2016，037(003)：99-100.

[2]楊森林，陳革平，裴永煒.貴州地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分區(qū)[J]. 貴州地質(zhì)，2011， 28(2)：5.

[3]張艷梅，黃鋒，鐘靜，等.貴州主汛期極端降水事件及其環(huán)流特征分析[C].中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì).2010.

作者簡(jiǎn)介：魏宇，1993年生，工學(xué)碩士，助理工程師，主要從事管道地質(zhì)災(zāi)害防治相關(guān)工作。聯(lián)系方式：13385116592，weiyu@pipechina.com.cn。