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摘要：国内油气站场主要设备有静设备、动设备、仪器仪表等，其中静设备有工艺管道、储罐等；动设备有压缩机、泵、加热炉等；仪器仪表有各种压力表、温度表、计量仪表等。由于站场设备数量较多、种类多样，一旦发生故障或泄漏，整个站场发生事故，给人员和财产造成不可估量的损失。因此需要安全可靠的完整性管理技术，识别设备风险因素，并对风险后果有效评估，保障场站设备安全运行。本文主要探讨了三维GIS在油气管道站场管理中的应用，以供相关人员得参考。
关键词：油气站场；三维GIS
1、三维GIS的定义
从不同的角度出发，GIS有三种定义：①基于工具箱的定义，认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；②数据库定义，认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；③基于组织机构的定义，认为GIS是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调对地理数据的各种操作，基于数据库的定义强调用来处理空间数据的数据组织的差异，而基于组织的定义强调机构和人在处理空间信息上的作用，而不是他们需要的工具的作用。
在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义，它与二维GIS中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。在目前二维GIS中已存在的0，1，2维空间要素必须进行三维扩展，在几何表示中增加三维信息，同时增加三维要素来表示体目标。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维GIS，其复杂程度更高。二维GIS对于平面空间的有限-互斥-完整划分是基于面的划分，三维GIS对于三维空间的有限-互斥-完整划分则是基于体的划分，因而，通过分析基于（单一）体划分的三维矢量结构GIS几何成分之间的拓扑关系。三维GIS的可视表现也比二维GIS复杂得多，以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。三维GIS加上时间维方面的处理即为四维GIS。
2、三维GIS用于油气站场管理的优势
三维GIS是计算机技术与数字仿真技术发展的产物，通过DEM数据来描述地质、地貌，重建真实地形，通过三维建模再现建筑、道路、植被等环境因素，将空间地物以虚拟的形式表达。用户通过对场景的操作能够对站场环境及其设备进行查看，从而产生直观的感受和认知。三维GIS在油气站场的建设、施工、运营和维护的各个阶段都有其应用的价值。将三维GIS应用于站场管理中，可以将业务数据、实时数据、空间数据结合，为站场的安全运营做出贡献。三维GIS技术应用于站场管理运营管理具有如下核心优势：第一，展示站场的工艺区的空间分布、站场内设备设施的状况，包括展示埋藏在地下的设施和管线，以及站场周边的自然环境，地理位置等信息等。提供查询设备的属性信息，将设备、工艺、消防、建筑等多种信息统一管理和查询，便于信息的更新和使用。第二，辅助其他功能模块，提供准确的三维地理数据，运用三维虚拟技术展现系统成果；提供相应的三维分析处理工具，为管理者提供分析和决策依据。第三，能够利用空间分析功能，进行管线连通性的实时分析和工艺流程模拟与展示。第四，可以对设备的模型进行交互式的操作，将模型拆分，使操作人员了解其内部结构和组织方式。
第五，可以进行火灾、气体泄漏等事故的影响范围进行预测，为站场的应急演练，消防设施的部署提供依据。
3、三维GIS在油气站场中的应用
3.1、管道数据管理分析
在管道数据模型中，按照相关面向对象设计原理，组织存贮相关的竣工资料、设备设施、中心线、腐蚀控制、内外检测、三穿水工、分析评价和相关周边环境等数据，考虑到比较复杂的组织关系，如在线设施间、中心线的空间拓扑关系等。只有通过隐藏复杂规则的工具平台，才能有效完成数据的分析、收集和整合。管道专业数据管理的主要手段则是基于GIS的基础数据管理平台工具。在此平台中，包括的主要应用功能有：基于二维、三维的线路走向设计、空间和属性数据结构维护、布置在线设备设施、拓扑关系校验、离线设备设施的布置等。
3.2、地质灾害识别
地质灾害是影响管道完整性的重要因素，本系统地质灾害检测服务模块分为应力监测和风险评估两部分。应力监测是通过传感器收集管线附近土质应变趋势，观察地下应力变化幅度，收录常规情况下地质波动状况，经数据库分析计算该地域风险系数，用于风险报告评估。如地质波动异常超出常规范围，则会对系统发出预警信号并进行效能分析。地质灾害识别系统收录了我国长油气输送管道主干线沿线地带全部地质信息，共出台1500份风险评估报告，对近80万平方公里的水域进行资料收集，设立1685个风险点，以保障对西气东输管道的全线覆盖和识别精准度，节约维护成本近亿元。
3.3、管道抗腐蚀管理及巡线管理
土壤环境及人工污染都可能造成管道本体的腐蚀，为改善这一情况，地勤人员依据长输管道腐蚀评价方法及2005年出台的《中华人民共和国油气管道执行标准》中管道完整性评价体系为基础，开发出信息化线路管理模式。对管道及配套设施参数、防腐层数据集、土壤环境数据集、管道腐蚀数据集等信息进行分析，结合土壤环境，管道材质出示外腐蚀评价报告。目前，西气东输主干线已完成管道抗腐蚀管理信息收集，基本掌握侵蚀性土壤分布状况，为后续管道完善及维护提供了技术参考；管道巡线管理是针对第三方破坏及巡线不稳定因素设立的服务模块，包括对沿线地上管道的监控存档、不符合区域规划的违章施工和阴极保护系统运行状况等内容加以管理，安设巡检人员和重点区域监控，利用卫星定位和三维GIS空间数据分析能力进行风险识别与追踪，达到防范人工对管道的破坏及追责作用，自系统投入使用以来，预警响应速度较往常提升78.5%。
总而言之，目前三维GIS在国内的应用越来越广泛，三维GIS用于油气站场管理的呼声也越来也高。运用三维GIS系统将油气站场设备相关的地理信息、管线设备图形信息以及维护监控信息进行一体化管理，强大的数据管理功能和空间分析功能有利于对站内管网进行全方位的监测、高效率的管理和及时的维护。开发三维GIS系统是提高国内油气站场技术水平的有效途径之一，这一技术的应用将使国内油气站场的运行管理进入一个崭新的信息化时代。
参考文献：
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