管道設(shè)計論文：管道測驗體系的設(shè)計與實施范文

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作者：李廣政唐遠(yuǎn)彬單位：中石化管道儲運(yùn)公司浙江省河海測繪院

系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

海底管道檢測信息管理系統(tǒng)采用C/S模式，以O(shè)racle9i作為數(shù)據(jù)服務(wù)器、ArcSDE為空間數(shù)據(jù)庫引擎，基于GIS二次開發(fā)平臺ArcEngine9.3，在.NET環(huán)境下使用C#編程語言開發(fā)而成。系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)管理模塊與成果表達(dá)模塊：數(shù)據(jù)管理模塊主要包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)建庫和維護(hù)，同時具有海底管道檢測數(shù)據(jù)入庫、成果數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)查詢等功能；三維顯示模塊可以基于本地或數(shù)據(jù)庫中的檢測成果數(shù)據(jù)，進(jìn)行海底淺層空間形象、直觀的表達(dá)，具有三維海底管道模擬、三維管道疊加分析和查詢、成果數(shù)據(jù)查詢以及三維模擬飛行等功能（圖2）。

2數(shù)據(jù)組織

海底管道檢測信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫存儲為主、本地文件數(shù)據(jù)為輔的混合策略（圖3）。在Oracle數(shù)據(jù)庫中，海底管道檢測數(shù)據(jù)分為原始數(shù)據(jù)庫與成果數(shù)據(jù)庫兩類。①原始數(shù)據(jù)庫：原始數(shù)據(jù)庫由海底管道狀態(tài)數(shù)據(jù)、管道節(jié)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及地形和剖面高程點數(shù)據(jù)等矢量數(shù)據(jù)與側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)柵格影像組成，其特點是數(shù)據(jù)量大、操作比較頻繁。為了加快數(shù)據(jù)加載與地圖顯示，原始數(shù)據(jù)庫采取“縱向分庫、橫向分層”存儲策略：一次檢測數(shù)據(jù)用一個圖庫進(jìn)行管理；同一次檢測的數(shù)據(jù)按照類型分層進(jìn)行存儲，用數(shù)據(jù)集來管理矢量分層數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)。②成果數(shù)據(jù)庫：成果數(shù)據(jù)由屬性數(shù)據(jù)組成，不包含任何圖形數(shù)據(jù)。

管道海底狀態(tài)成果表、海底管道坐標(biāo)成果表以及管道節(jié)點平面偏差表采用Oracle數(shù)據(jù)庫中普通數(shù)據(jù)表存儲；海底地形圖、管道剖面圖等AutoCAD數(shù)據(jù)在oracle數(shù)據(jù)庫中，以Blob（二進(jìn)制大對象）字段進(jìn)行存儲。所有海底管道檢測成果數(shù)據(jù)保存在同一個成果數(shù)據(jù)庫，當(dāng)進(jìn)行成果數(shù)據(jù)查詢時，可以減少跨表查詢的時間消耗。為方便用戶之間數(shù)據(jù)的交流，系統(tǒng)提供對本地數(shù)據(jù)的支持，包括本地常見矢量格式、柵格影像格式的數(shù)據(jù)顯示；同時支持水下地形高程點數(shù)據(jù)生成的數(shù)字高程模型（TIN）數(shù)據(jù)三維顯示。

3系統(tǒng)功能

海底管道檢測信息管理系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)管理模塊與成果三維表達(dá)模塊（圖4）。數(shù)據(jù)管理模塊主要解決海底管道檢測數(shù)據(jù)的處理、入庫、編輯和查詢等工作，可概括為數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)查詢兩大功能。數(shù)據(jù)處理包括海底淺層聲學(xué)探測原始數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)的入庫、一致性檢查、數(shù)據(jù)編輯、成果生成等功能；成果數(shù)據(jù)入庫功能是對系統(tǒng)使用之前的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；數(shù)據(jù)查詢包括了對所有成果數(shù)據(jù)的查詢，查詢方式有空間查詢和屬性查詢兩種。

數(shù)據(jù)管理模塊中原始數(shù)據(jù)一致性檢查是指對原始數(shù)據(jù)中的海底狀態(tài)數(shù)據(jù)和管道節(jié)點數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查，對于裸露和懸空狀態(tài)的管道，管頂應(yīng)在海床面之上，即管道埋深為正值；而對于埋深狀態(tài)的管道，管頂應(yīng)在海床面之下，即管道埋深為非正值。原始數(shù)據(jù)編輯是指一致性檢查后，如果存在不一致的情況，則需要進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯。數(shù)據(jù)編輯主要是對海底狀態(tài)數(shù)據(jù)和管道節(jié)點數(shù)據(jù)的編輯。成果生成是指基于一致性檢查合格的原始數(shù)據(jù)，生成管道海底狀態(tài)成果表、海底管道坐標(biāo)成果表、管道節(jié)點平面偏差成果表等三張成果表。

成果三維表達(dá)模塊主要是海底管道檢測信息的顯示、分析與查詢，主要包括海底淺層空間的三維場景創(chuàng)建、海底管道的三維表達(dá)與起點距標(biāo)注、不同檢測批次的海底管道數(shù)據(jù)比較分析、成果數(shù)據(jù)的查詢與顯示以及三維場景中沿管道的飛行模擬控制與視頻導(dǎo)出功能。其中三維場景創(chuàng)建是指通過地形測點數(shù)據(jù)建立海底地形DEM、通過管道節(jié)點坐標(biāo)建立三維管道、通過淺地層剖面數(shù)據(jù)建立三維海床等功能，同時將經(jīng)過低理編碼過的側(cè)掃聲納TIFF圖像作為紋理，加入到三維場景中。海底管道使用ESRI的三維線模型進(jìn)行表達(dá)，可以設(shè)置管道的直徑、顏色；起點距標(biāo)注內(nèi)容來自管道節(jié)點中某個字段或外部的txt文件；不同檢測時間的海底管道數(shù)據(jù)以1000m作為采樣間隔進(jìn)行疊加分析比較，按照XY平面坐標(biāo)偏差或者高程偏差兩種方式顯示，比較結(jié)果數(shù)據(jù)可以保存為圖像文件。三維場景飛行模擬時，同步顯示三維管道疊加分析的結(jié)果，包括海底管道垂直偏差、平面偏差以及海底管道管頂與海床高度比較。

系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

海底管道檢測信息管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：①基于組件式開發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作與界面分離，便于系統(tǒng)功能擴(kuò)充以及組件重復(fù)利用。②通過“縱向分庫、橫向分層”，實現(xiàn)多種海底聲學(xué)探測設(shè)備檢測信息的有效管理，提高查詢效率。③二維、三維相結(jié)合，實現(xiàn)對海底淺層空間的表達(dá)。其中在數(shù)據(jù)管理模塊，使用ArcMap控件對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示與編輯；在成果三維表達(dá)模塊，則以ArcScene控件為場景建模，以ArcMap控件顯示管道比較數(shù)據(jù)以及地形剖面數(shù)據(jù)。④擴(kuò)展了ArcScene控件的同步顯示功能。ArcScene控件只支持同一份數(shù)據(jù)不同角度的同步顯示，無法實現(xiàn)主視圖顯示三維場景、窗口視圖顯示管道比較數(shù)據(jù)功能，而通過底層擴(kuò)展對飛行時主視圖刷新事件的觸發(fā)，實現(xiàn)了窗口視圖聯(lián)動刷新，達(dá)到了系統(tǒng)需要的同步顯示功能（圖5）。

結(jié)語

海底管道檢測信息管理系統(tǒng)基于ArcEngine二次開發(fā)，實現(xiàn)了海底管道檢測數(shù)據(jù)的信息化管理和三維表達(dá)，解決了傳統(tǒng)管道檢測信息以紙質(zhì)保存、難以維護(hù)多種數(shù)據(jù)的一致性以及顯示表達(dá)不夠直觀等問題。該系統(tǒng)成功應(yīng)用于杭州灣海底管道的檢測數(shù)據(jù)管理，并可為其他海底管道檢測數(shù)據(jù)的信息化建設(shè)提供借鑒。