基于arcgis engine的管道管理系统的设计.pdf

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1、2 01 0 正 第 2期 管 道 技 术 Pi p e l i n e Te c h n i qu e 5 设 备 a n d Eq u i p me n t 2 01 0 No 2 基于 Ar c GI S E n g i n e的管道管理系统的设计 陈 宁。 ， 林鹏 ， 孙百超 ， 关 义 ( 1 中国石油长城钻探公司， 北京1 0 0 1 0 1 ； 2 中国石油东北销售公司， 辽宁沈阳1 1 0 0 1 3； 3 沈阳高速管理局， 辽宁沈阳1 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 以 c # 为编程语言、 A r c G I S E n g i n e为开发工具 ， 设计 了长输 油气

2、管道地理信 息系统。阐述 了 系统的设计思想 、 系统的总体设计 、 功能设计 、 数据库设计 、 系统的功能 实现 ， 实现 了长输油气管道信息 的科学化管理。 关键词： G I S ； 油气管道； A r c G I S E n g i n e 中图分类号 ： T E 8 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 0 7 0 3 De s i g n o f Oi l a n d Ga s P i p e l i n e M a n a g e me n t Ba s e d o n Ar c GI S En g i n

3、e CHEN Ni n g ， LI N Pe ng ， S UN Ba i c h a o ，GUAN Yi 。 ( 1 P e t r o C h i n a Gr e a t Wa l l D r i l l i n g C o mp a n y ， B e i j i n g 1 0 0 1 0 1 ， C h i n a ； 2 Pe t r o Chin a No r t he a s t Ma r k e t i ng Co mp a n y，S h e n y a n g 1 1 0 0 1 3， Ch i n a； 3 Ad mi n i s t r a t i o n o

4、f S h e n y a n g Mo t o r wa y ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e s i g n a n d r e a l i z a t i o n o f l o n g d i s t a n c e o i l a n d g a s p i p e l i n e g e o g r a p h y i n f o r ma t i o n s y s t e m b a s e d o

5、 n C#a n d Ar c G I S E n g i n e T h e d e s i g n o f t h e i n f o r ma t i o n s y s t e m t h e g e n e r a l d e s i gn a n d f u n c t i o n a l d e s i gn o f t h e s y s t e m a n d d a t a b a s e d e s i gn o f t h e s y s t e m a r e d i s c u s s e d T h e s c i e n t i f i c ma n a g e

6、 me n t o f l o n g - d i s t a n c e o i l a n d g a s p i p e l i n e i n f o rm a t i o n i s r e al- i z e d Ke y wo r d s ： GI S ； o i l a n d g a s p i p e l i n e ； Ar c GI S E n g i n e 0 引言 地理信息系统 G I S ( g e o g r a p h i c i n f o r m a t io n s y s t e m) 是随着地理科学、 计算机技术、 遥感技术和信息科学 的发展而发展

7、起来的， 它是以地理空间数据库为基 础 ， 在计算机硬件 、 软件环境支持下 ， 对空间相关数据 进行采集管理 、 操作分析 、 模 拟显示 ， 并采用地理模型 分析方法， 适时提供多种空间和动态的地理信息， 为 地理研究、 综合评价、 管理、 定量分析和决策服务而建 立的一类计算机应用系统 J 。 西气东输管道工 程 、 兰成渝管道 工程 、 忠武 管道 工程及陕京输气管道上均应用 G I S进行选线工作 J，这是长输油气管道管理的一次重大飞跃 。然而 ， 长输油气管道具有层次复杂的特点 ， 如果采用传统的 二维 G I S技术显示 ， 会 出现重叠 、 杂乱等 问题 ， 给决策 带来诸多困

8、难 。而采用三维 G I S技术显示与管理可以 使地下管网的直观性和可操作性得到大大 的改观 ， 使 得本来在二维显示下错综 复杂 的地下 管 网变得更 加 清晰明了、 层 次分 明， 给规划带来很 大方便 。三维 立 体实现所想 即所见 ， 便 于决策 ， 而且使勘测与设计 紧 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 31 0 收修改稿 日期 ： 2 0 0 91 0 0 9 密结合 ， 有助于实现勘 测设计一体 化。因此 ， 进行 了 长输油气管道三维可视化 的研究 ， 并提 出了基于 A r c G I S E n g i n e的长输油气管道三维可视化的方法。 1 地下管网三维可视化设计

9、三维可视化实现 的技术很 多 ， 可 以分为数学类技 术和组件类 技术 。其 中数 学类技术 主要有 O p e n G L 、 D i r e c t 3 D、 J a v a 3 D， 此类技术要求 开发者具有扎实 的数 学基础以及 计算机 图形学 知识。并且该 类技术是一 项底层开发技术， 开发周期较长， 容易产生很难解决 的知识类错误 ， 最关键的是此类技术开发的系统 只是 虚拟现实系统 ， 并不提供支持管理与决策的信息。而 组件类技术是在 已有 的开发组件基 础上进行二次开 发 ， 此类技术将绝大部分复杂 的数学知识封装在 函数 库 中， 开发者只需应用组件 中的函数 即可实现复杂

10、的 三维可视化及分析 功能， 函数 内部 的原理对 开发者是 透明的， 使得开发变得非常迅捷与高效。其中， E S R I 公 司的 A r c G I S E n g i n e最典 型 ， A r c G I S E n g i n e具备丰 富的 G I S分 析 功 能 ， 可 以很 好 地 与 管 理 信 息 系 统 ( M I S ) 和决策支持系统 ( C S S ) 相结合 。 2 A r c GI S E n g i n e简介 A r c G I S是 E S R I ( 美 国环境系统研究所 ) 在继承 已 8 Pi p e l i n e Te c h n i q ue

11、 a nd Eq u i p me n t Ma r 2 01 0 有成熟技术的基础上， 整合了 G I S与数据库、 软件工 程、 人工智能、 网络技术及其他多方面的计算机主流 技术， 开发出的新一代 G I S平台。A r c G I S的策略是给 出一套崭新的应用方式， 构造一个数据模型， 设计一 个完全开放的体系结构， 使被广泛接受的 A R C I N F O 的结构体系和应用得以兼容 。 典型的中间 G I S应 用方式是通过定制应 用访 问 G I S 功能实现， 这种应用介于简单的 We b浏览器和高 端 G I S 桌面之间。例如， 作为嵌人 We b浏览器内的辅 助应用 ；

12、 将 G I S功能嵌入字处理文档和电子表格中； 面 向G I S的应用， 它们与A r c V i e w类似， 但是只支持特定 的部分高级功能( 类似于一个定制 的 A r c V i e w的便捷 版本 ) 。 这些软件要求简单， 具有针对性的用户界面。它 们通过高级的 G I S逻辑执行一些具体 的任务 。例如， 很多组织只需要 简单 的数据 编辑器而不是一个完整 功能的桌面 G I S 客户化的 G I S 应用也要具有高度灵 活的可定制性。用户界面可以使不熟悉G I S的用户更 好地使用 G I S功能。因此 ， 软件开发者需要有 1个可 编程的 G I S工具包 ， 在构建应用时

13、提供常规的 G I S功 能 。 在地理信息系统二 次开发中， 大多数情况下都不 能脱离专业的软件开发环境 ， 用户在使用二次开发软 件时十分不方便。例如， 在 A r c O b j e c t s 环境下的二次 开发要依赖 A r c G I S 这个环境， 用户在使用的时候也要 求有同样的环境， 大大限制了二次开发软件的可使用 性和操作性 。A r c G I S E n g i n e 源于 A r c O b j e c t s ， 但 比 A r - c O b j e c t s 具有更强大的开发功能和独立性。使用 A r c G I S E n g i n e ， 可以使二次开

14、发产品嵌入需要的应用程 序中， 也可以建立独立的G I S 应用程序， 使得二次开发 产品具有更强大的功能 ， 见图 1 。 Ar c GI SDe s l ( t 0 p、 A r c I Ar c GI S En g ine R e ad er l 团圈 C u stom l W eb A p p iic ati0n l B row ser I厂Ar c Ob j e c t s I A rc lM S I A r c G I S S e rv e r l l A r c S D E I 图1 A r c G I S E n n e 在 Ar c G I S中与其他组件的关系 3 系统配置

15、 系统开发的硬件 环境 为 P e n t i u m 以上高档微 机， 中央处理器 1 7 G， 硬盘4 0 G以上， 内存 2 5 6 M以上， 显存 6 4 M以上， 支持 1 0 2 4 7 6 8 分辨率和3 2位真彩 色 图形模式 ， 扫描仪 C o n t e x F S S 8 3 0 0 。 系统开发环境为 Wi n d o w s X P， R 2 V， E S R I A r c V i e w GI S 3 2， ES RI Ar c GI S 9 2 D e s k t o p， E S RI A r c G I S 9 2 E n g i n e以及 V i s u

16、 a l S t u d i o 2 0 0 5 。通 过 E S R I A r c V i e w G I S 3 2 、 R 2 V和 E S R I A r c G I S 9 2 D e s k t o p完成空间 数据的数字化、 整和以及拼接等基础数据录入工作。 空间数据数字 化后 ， 得 到相应 的专题 图， 利用 V i s u a l S t u d i o 2 0 0 5和 E S R I A r c G I S 9 2 E n g i n e显示 、 查 询更 新空间数据和属性数据。 4 系统建立 4 1 数据的搜集与整理 其内容主要包括确定 数据来源、 数据分界 、 数

17、据 质量和专题 数据的组织结构等。这一 步对于空间数 据库的权威性、 可靠性至关重要， 应予以高度重视。 长输油气管道三维区图包括地形图、 乡镇级行政区划 图、 居民点分布图、 泵站图、 道路图、管线图等。 4 2数字化 对于基础数据 ， 采用扫描并矢量 化的方法 ， 扫描 后会产生一定的偏差， 需经过图形处理软件进行几何 变换以及坐标、 投影转换等调整。在数字化的过程 中， 需注意坐标系的统一 以及 投影方式的选择。空间 分析是地理信息系统的一个重要的功能， 也是地学科 常用的分析方法。因此 ， 对于将要存储 于 1个空间数 据库 中的数字化图层 ， 应建立在相 同的公共坐标系基 础上 。长

18、输油气管道管理平台采用 1 9 8 4年 WG S坐标 系及高斯 一 克吕格投影作为公共的坐标系和投影。 4 3 建立专题地 图 将矢量化后的地形图在 E S R I A r c V i e w G I S 3 _ 2软 件中应用 3 D A n al y s t 模块生成 T I N( 不规则三角网) 数 据， 检查并对数据进行修正， 以与真实地貌吻合。完 成数字化和相应的修改工作之后， 在 E S R I A r c G I S 9 2 D e s k t o p环境下应用 A r c S e n c e 软件， 将 T I N数据以及 行政边界、 乡镇级行政区划图、 居民点等要素叠加在

19、一起 ， 并保存为工程文件。 4 4 系统开发 系统的开发主要有3 个模块， 包括工具栏模块、 图 层控制模块 和图形显示模 块 ， 分别 由 T o o l b a r C o n t r o l ， T o c C o n t r o l 和 S c e n e C o n t r o l 提供支持。 第2 期 陈宁等： 基于A r c G I S E n g i n e 的管道管理系统的设计 9 T o o l b a r C o n t r o l 控件主要提供功能按钮来实现对 专题地图的打开、 浏览等操作。T o c C o n t r o l 控件主要 实现对专题地图的分层显示与管

20、理， 并提供图例， 支 持对图例 的修改。S c e n e C o n t r o l 是系统 的核心控件 ， 实 现对专题地图的三维浏览 、 漫游以及控制显示 。控 件之间的相互联系也是实现整个系统功能的关键 ， 由 以下代码完成 ： p r i v a t e v o i d F o r m L o a d ( ) TOC C o n t r o l 1 S e t B u d d y C o n t r o l S c e n e C o n t r o l l ； To o l b a r C o n t r o l 1 S e t Bu d d y C o n t r o l S

21、c e n e Co n t r o l l； m_p T o o l b a r Me n u S e t Ho o k S c e n e Co n t r o l l； T o o l b a r C o n t r o l 提供控制显示按钮 ， 需要初始化并 定制功能按钮 ， 具体代码如下 ： p r i v a t e v o i d C r e a t e C u s t o m i z e D i a l o g ( ) Se t mp C u s t 0 mi z e Di a l o g = n e w C u s t o mi z e D i a l 0 g；Se t m

22、_p C u s t o mi z e Di a l o g EV e n t s = m p C u s t o mi z e Di a l o g； m p Cu s t 0 mi z e Di a l o g Di a l o g T i t l e = ”C u s t o mi z e T o o l b a r C o n t r o l I t e ms ”； mp C u s t o mi z e Di a l o g S h o w Ad d F r o mF i l e = T me；mp C u s t 0 mi z e Di a l o g S e t Do u b l

23、 e C l i c k D e s t i n a t i o n； T o o l b a r Co n t r o l l ； 该系统 的数据 均通过 S c e n e C o n t r o l 显示 出来 ， 如 何引用 A r c G I S E n i n g e 提供的控件来创建地物图例也 是系统的关键 ， 具体代码如下 ： p r i v a t e v o i d C r e a t e O v e r v i e w S y mb o l ( ) p C o l o r As I Rg b C o l o r ； S e t p Co l o r = n e w Rg

24、b C o l o r ； p C o l o r R G B = R G B ( 2 5 5， 0， 0 ) ； p o u t l i n e As I L i n e S y mb o l ； S e t p o u t l i n e = n e w S i mp l e L i n e S y mb o l ； p o u t l i n e W i d t h = 1 5； p o u t l i n e C o l o r p C o l o r ； S e t m_p F i l l S y mb o l = n e w S i mp l e F i l l S y mb o

25、l ； mp F i l l S y mb o 1 o u t l i n e p o u t l i n e； m _p F i l l S y mb o 1 S t y l e = e s r i S F S Ho l l o w； 将开发出的代码编译成可执行文件， 完成整个系 统的开发过程。把 由数据得到的工程文件录入该系 统， 完成系统的建立， 实现系统与数据的结合， 使之成 为有机的整体 ， 让用户能直观了解 长输管道 的整个情 况。图2为系统功能模块 图。 图 2系统功能模块图 整个系统是一个紧密的整体 ， 所有的模块开发 围 绕着图形显示模块进行， 工具栏和图层控制模块接收 工程

26、文件后交 给图形显示模块分析 、 处理并显示 ， 使 用户能感受 长输管道真实地貌和规划情况 ， 用户也可 以对专题地图做出反馈 ， 图层控制模块接 收包括控制 图层显示和图例修改这些反馈 ， 工具栏模块接收包括 放大 、 缩小 、 全局显示等反馈 ， 完成这 些反馈处 理后 ， 再次交给图形显示模块予 以显示 ， 完成一次完整 的人 机交互操作 。如图 3所示 ， 基于 A r c G I S E n g i n e的地下 管 网三维可视化能够方便 、 准确 、 直观 、 形象地表达错 综复杂的地下管网之 间的空间层次关 系， 进一步提高 了人机交互性 ， 给管网管理工作提供便利。 图 3

27、三维长输管道显 示系统图 5 结束语 应用 A r c G I S E n g i n e开发地下管 网系统十分高效 快捷， 不需要繁琐的代码与复杂的数学变换， 是非常 经济的方法之一 。 由于 A r c G I S E n g i n e具有 3 D功能 ，只需接 口声 明 及 函数调用 等简单 的语 句便 可使实 际物体 在计算机 中真实再现， 更由于 A r c G I S E n g i n e对 G I S功能的支 持， 使得复杂的G I S分析功能的实现变得异常简单， 因 此系统具有很好的扩展性。 参考文献： 1 罗云启 ， 罗毅 数字化地理信息系统 M a p l n f o

28、应用大全 北京 ： 北京希望电子出版社， 2 0 0 1 ： 23 2 陈向新 ， 陈韶华 ， 李波 西气东输工程新技术应用 石油工 程建设，2 0 0 4 ， 3 0 ( 1 ) ： 1 5 1 9 ； 6 4 ( 下转第2 1页) - 善 页 目 第 2期 巩艳等 ： 油气管道音波泄漏检测技 术 2 1 场数据采集处理器接收到相应信号后， 当即对信号进 行处理并转换为固定格式的数字信号， 并把数据上传 至 中心数据汇集处 理器。现场 数据采集处 理器 固件 包括信号处理密码 、 通信 以及输入与输 出状 态控制。 通过来 自所有现 场数据采集处 理器输入 的数据来确 定泄漏的发生。一个泄漏

29、是否发生 ， 要取决 于它是否 被两个音波监测装置分别监测到 ， 而且这个泄漏事件 通过处理器的过滤才能最终确认 。 2 2 4 中心数据采集处理器 中心数据采集处理器 与各现场数 据采集处 理器 相互通信 ， 能整合分析来自各现场数据采集处理器的 数据， 并对其进行有序排列。通过检测音波电流数 据， 中心数据采集处理器就会以 R A M 的形式创建出 监测的泄漏文件 ， 然后进行 一系列的计算 ， 判断泄漏 是否发生并确定具体泄漏位置 ， 并将结果进行存储 ， 将泄漏数据传递到人机界面。 2 2 5 系统 中央主机 音波泄漏检测系统控制主机以 P C服务器为数据 处理 中心 ， 包括核心数据

30、处理模 型处理 软件 。庞大的 对比型数据库及其专利算法 ， 构成 了音波测漏系统的 核心。操作者可输A 输出资料， 并打印相关数据信 息。所有现场及远程的参数设定 、 调校均可通过该设 备进行。 2 3 音波泄漏检测系统的特点 ( 1 ) 快速。泄漏监测时间通常可在 6 0 S 内。 ( 2 ) 灵敏度高。泄漏监测孔径在适当条件下可达 0 1寸( 1 寸 = 2 5 4 c m) 内。 ( 3 ) 准确度高。泄漏定位误差在3 0 m内。 ( 4 ) 可信赖度高。系统误报率低 ， 平均 1 年少于 1 次。 ( 5 ) 操作方便。安装、 维护简单， 非专业人员同样 可以操作 。 3结束语 音波

31、泄漏检测技术 检测效率高 ， 可准确地判 断泄 漏的发生， 并能在较短的时间内判断出泄漏点的具体 位置， 可靠地判断泄漏程度， 能对较小量的泄漏做出 判断。检测系统原理简单 ， 易于操作和维护 。 但该技术 目前在国内属新兴技术 ， 其应用尚处 于 起步 阶段 j 。对于已经投产的长输管道 ， 由于设计上 并未考虑安装音波测漏系统， 在后期改造时就会产生 许多不必要的困难， 这主要体现在音波传感器安装点 的选取上。由于在管道干线上没有预留合适监测点， 对于投运的干线管线不便进行动火施工， 只能在旁支 线上利用 已有 引压管安装音波传感器 ， 但 这会使音波 传感器位置难 以达到距离要求 ， 影

32、响了系统检测 的精 度。因此， 建议在建设新的管线时， 要为音波系统预 留合适的检测点， 同时考虑电缆敷设、 通信信道容量、 网络地址分配等问题 。 参考文献： 1 李瑾 音波泄漏检测系统设计 石油化工 自动化 ， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 7 8 8 0 2 李瑾 输气管线泄漏检测系统设计 胜利油田职工大学学 报， 2 0 0 7 ， 2 1 ( 2 ) ： 7 4 7 5 ； 7 8 3 别沁， 郑云萍 ， 付敏 ， 等 国内外油气输送管道泄漏检测技 术及发展趋势 石油工程建设 ， 2 0 0 7， 3 3 ( 3 ) ： 1 92 3 4 陈华敏， 师学明， 张云姝 ， 等 管道泄

33、漏检测技术进展 安 全与环境工程 ， 2 0 0 3 ， 1 0 ( 3 ) ： 5 86 1 5 耿艳峰， 张朝晖 气体长输管线泄漏检测技术 仪器仪表 学报， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 4 ) 增刊： 3 2 8 3 3 0 6 王效东， 黄坤 ， 朱小华， 等 油气管道泄漏检测技术发展现 状 管道技术与设备， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 2 4 2 6 7 牛树伟 音波测漏技术在长输管道上的实现 科技创新导 报， 2 0 0 8 ( 1 5 ) ： 8 4 8 景晓斐 输气管道音波泄漏检测技术研究： 学位论文 沈阳： 沈阳工业大学， 2 0 0 6 9 杨理践 ， 景晓斐 ， 宫

34、照广 输气管道音波泄漏检测技术的 研究 沈阳工业大学学报， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 1 ) ： 7 0 7 3 ； 1 0 2 作者简介： 巩艳( 1 9 8 6 一) ， 在读硕士研究生， 主要从事油气集输 工艺 的研究 。 ( 上接 第9页) 3 胡艳， 丁树柏 ， 邹立群 遥感技术和地理信息技术在管道 选线中的应用 国土资源遥感 ， 2 0 0 4， 6 0 ( 2 ) ： 4 3 4 6 4 吴宏 西 气东输管道工程介绍( 上) 天然气工业， 2 0 0 3 ， 2 3 ( 6 ) ： 1 1 71 2 2； 1 8 5 5 樊涛， 王海山 中国石油管道信息系统建设构想 石油规

35、 划设计， 2 0 0 4 ， 1 5 ( 4 ) ： 81 0； 4 8 6 薛元忠， 宋波 ， 顾斌超 ， 等 海底输油管道掩埋状况调查研 究 海洋工程 ， 2 0 0 0， 1 8 ( 3 ) ： 9 2 9 6 7 党安荣 A r c G I S 8 D e s k t o p 地理信息系统应用指南 北京 ： 清华大学出版社， 2 0 0 3： 5 8 朱凌 A r c G I S 9的特点及其 A r c o b j e c t s C o n t r o l s 版的使用 体会 北京测绘 ， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 1 6 1 8 9 赵万锋， 刘南 基于 A r c o b j e c t s的系统开发技术剖析 计 算机应用研究， 2 0 0 4 ( 3 ) ： 1 3 01 3 2 1 0 吴秀芹 ， 张洪岩， 李瑞改 ， 等 A r c G I S 9地理信息系统应 用与实践 北京： 清华大学出版社 ， 2 0 0 7： 6 作者简介： 陈宁( 1 9 7 4 一) ， 硕士， 从事管理方面的研究工作。