摘要：随着我国油气长输管道建设规模的不断扩大，油气站场的增多，油站场管理日益成为管道运营企业日常工作的重中之重。油气站场运营过程中出现的安全问题逐渐成为行业内部乃至整个国家和社会所关注的焦点。利用ArcGIS结合Sketchup建模实现三维可视化。分析了三维GIs技术在油站场及长输管线信息系统的应用状况。
关键词：三维；信息系统；石油管线
1三维GIS平台简介
目前，三维GIS展示系统有Skyline TerraSuite、VirtualEarth、WorldWindlEsriArcGlobe／ArcSence、EV—Globe、GeoGlobe、MapGIS等。总体而言，国内三维GIS平台虽起步较晚、产品结构框架不太完整，在海量数据处理能力、三维建模、三维分析、跨平台通信、二次开发支持等方面相比国外软件也有一定的差距，目前正处在一个快速发展的阶段。本次研发主要基于EV—Globe平台，其集成了最新的地理信息和三维软件技术，具有大范围、海量、多源数据一体化管理和快速三维实时漫游功能，支持三维空间查询、分析和运算，可与常规GIS软件集成，提供全球范围基础影像资料，方便快速构建三维空间信息服务系统，亦可加速完成二维GIS系统向三维的扩展，是新一代的大型空间信息服务平台。
2三维GIS用于油站场管理的优势
三维GIS系统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，对站场的科学管理，安全运营做出贡献。原因如下：三维GIS不但能够将设备等空间地物的位置信息与属性信息联系在一起，而且三维GIS突破了二维平面的局限，表达了设备管线的平面关系和垂向关系；三维GIS不但可以将设备的名称、型号、报废日期等固有信息与维修记录使用状况做关联，作为设备运行状态的参考，也可以将埋地设备管道与周边土壤类型、湿度等信息综合起来，作为设备管道外腐蚀预测的重要依据；三维GIS是虚拟信息平台，表达的是虚拟的空间，可以将我们难以直接观测的信息方便的展现出来。三维GIS与SCADA系统结合，可以将SCADA系统中实时数据在三维场景中展示，给人直观的感受。
3系统的构建流程
3.1数据的获取
系统中的数据来源分为两个部分:（1）输油站场的实测数据。利用全站仪对输油站场进行实地测量，将测量得到的北京54坐标系统的点数据导入ArcMap中，根据实测得到的点图层数据绘制出站场内建筑及设施的二维底面图层，并保存在Geodatabase中，从而还原输油站场内建筑及设施的真实地理位置。（2）长输管线的纸质地图文件。利用清华山维Epscan2008扫描矢量化软件对纸质地形图进行矢量化处理，得到数字化的长输管道和地形等高线数据，并录入长输管道沿途穿越点、阴极保护点、维修线段等信息。
3.2三维场景制作
（1）输油站场将由实测散点数据绘制的二维站场底图导入ArcScene，将面图层拉伸为体，并将体转为Multipatch格式模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆Multipatch是ESRI公司在1997年开发的地理信息系统行业标准三维数据格式，可直接用于ArcGIS的三维模型格式，可以设置属性，因此可以参与地理处理操作，实现GIS的查询分析功能。将体模型导入Sketchup进行贴图调整，可得到更贴近现实情况的三维模型。
（2）管线及地形。①长输管线的三维符号化。将已完成矢量化并拼接好的整条长输管线利用Epscan2008工具中的VBScript脚本语言转换为Shapefile文件。Shapefile文件是ESRI研制的GIS系统格式文件，是工业标准的矢量数据文件，能够直接在ArcScene中进行编辑操作。利用ArcScene中的符号编辑器将管线设置为3D管状符号，对管线进行三维符号化。②沿线地形的三维可视化。将从地形图中矢量化并已转换完格式的等高线进行平滑抽稀等处理，利用Arctoolbox工具由等高线创建TIN。TIN是一种能够模拟地形表面的不规则三角网，它能以不同层次的分辨率来描述地形表面，能够精确合理地表达地表形态，因此利用TIN来模拟长输管道的沿线地形起伏高低变化。
3.3主要功能的实现
（1）场景显示。利用ArcGISEngine提供的工具栏模块、图层控制模块和图形显示模块（二维MapControl或三维SceneControl）搭建起基本的GIS应用程序框架。在工具栏模块中加载已封装好的工具分别用于MapControl和SceneControl，可实现打开、平移、放大、缩小、导航等场景浏览功能。图层控制模块可以控制图层的插入、移除，调整图层的压盖关系等，实现对地图的分层显示与管理。二维地图与三维场景同步显示的前提是二者使用统一的坐标系统，进行场景浏览操作时由OnExtentUpdated事件的响应将二维MapControl中的坐标位置转换为地图坐标，然后在三维SceneControl控件中将视角转换到该坐标上，通过坐标的对应关系实现二三维的联动。（2）信息查询。①查询站场设施属性。激活查询工具后点选设施模型，在响应事件中通过LocateMultiple方法获取三维地理实体的Feature，并传递给属性显示窗体，显示选中设施的名称、型号、维修记录、使用状况等属性信息查询界面。②自定义条件查询。可按坐标查询，获取输入的X、Y坐标值，在二维地图中由CenterAt方法将输入坐标设置为视窗中心点，在三维场景中按获取的值设置观察点。可按长输管线距首站距离查询，通过录入的管道拐点坐标计算出相应距离处的管道坐标，然后按坐标设置视窗。可基于图层属性表查询，通过SQL语言自定义组合（如市域、穿越点类型、级别等），利用IQueryFilter接口筛选查询结果，并显示查询结果。③查询统计并显示。通过SQL语言对输油站场、长输管线、穿越点、固定装置等属性值按自定义条件进行统计，其统计结果由IBarChartSymbol接口实现柱状图显示，通过设置BarChartSymbol-Class的Width等属性可改变柱状图的形状。饼状图显示则由IPieChartSymbol接口实现。柱状图和饼状图的引入实现了统计结果的直观显示。④查询三维坐标。在三维场景中，通过LocateMultiple方法获取查询点Feature，保存在pHit3DSet中，再传递给信息提示窗体，实现对管线点、拐点、穿越点和站场设施的三维坐标查询。
结语
目前我国石油管线众多，信息化管理非常必要。本系统就是基于石油管线信息化管理理念，利用三维GIS等技术，结合遥感数据及管线等数据，立体展示及管理石油管线。
参考文献：
[1] 晏伟.三维可视地理信息系统在城市规划中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2018（01）:15.
[2] 沈伟刚，王晓星，向峰云，傅瑾珺，赵启阳.GIS在石油勘探领域的应用与研究[J].石油工业计算机应用，2017，25（04）:25-26.
论文作者:宋春燕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
标签：管线论文; 数据论文; 坐标论文; 地形论文; 图层论文; 管道论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第2期论文;