管道檢測(cè)論文：海底管道檢測(cè)體系設(shè)計(jì)思考

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本文作者：李廣政、唐遠(yuǎn)彬 單位：中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司、浙江省河海測(cè)繪院

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，這些設(shè)備在精度和使用方便性上都有了極大提高，能夠滿足海底管道的檢測(cè)要求。海底聲學(xué)探測(cè)設(shè)備得到的數(shù)據(jù)是多源異構(gòu)的原始數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為固定格式的檢測(cè)成果數(shù)據(jù)，便于本系統(tǒng)接受。外業(yè)采集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)處理得到成果數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)的主要處理流程為：①對(duì)聲學(xué)設(shè)備采集的海底管道的聲納原始圖像與相應(yīng)的定位信息進(jìn)行預(yù)處理；②預(yù)處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為指定格式的文本數(shù)據(jù)，主要包括：海底管道狀態(tài)數(shù)據(jù)、管道節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、地形測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)、淺層剖面數(shù)據(jù)等；③對(duì)上述數(shù)據(jù)中的海底管道狀態(tài)數(shù)據(jù)與管道節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查；④對(duì)原始數(shù)據(jù)分析、處理生成成果數(shù)據(jù)，包括管道海底狀態(tài)成果數(shù)據(jù)、海底管道坐標(biāo)成果數(shù)據(jù)、管道節(jié)點(diǎn)平面偏差成果數(shù)據(jù)等。

海底管道檢測(cè)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(kù)引擎，基于GIS二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)ArcEngine9.3，在.NET環(huán)境下使用C#編程語(yǔ)言開(kāi)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(kù)和維護(hù)，同時(shí)具有海底管道檢測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)、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(kù)中的檢測(cè)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。

海底管道檢測(cè)信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)為主、本地文件數(shù)據(jù)為輔的混合策略。在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，海底管道檢測(cè)數(shù)據(jù)分為原始數(shù)據(jù)庫(kù)與成果數(shù)據(jù)庫(kù)兩類(lèi)。①原始數(shù)據(jù)庫(kù)：由海底管道狀態(tài)數(shù)據(jù)、管道節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及地形和剖面高程點(diǎn)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(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、操作較頻繁。為了加快數(shù)據(jù)加載與地圖顯示，原始數(shù)據(jù)庫(kù)采取“縱向分庫(kù)、橫向分層”存儲(chǔ)策略：一次檢測(cè)數(shù)據(jù)用一個(gè)圖庫(kù)進(jìn)行管理；同一次檢測(cè)的數(shù)據(jù)按照類(lèi)型進(jìn)行分層存儲(chǔ)，用數(shù)據(jù)集管理矢量分層數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)。②成果數(shù)據(jù)庫(kù)：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(diǎn)平面偏差表采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中普通數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)；海底地形圖、管道剖面圖等AutoCAD數(shù)據(jù)在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，以Blob（二進(jìn)制大對(duì)象）字段進(jìn)行存儲(chǔ)。所有海底管道檢測(cè)成果數(shù)據(jù)保存在同一個(gè)成果數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)進(jìn)行成果數(shù)據(jù)查詢時(shí)，可以減少跨表查詢的時(shí)間消耗。為方便用戶之間數(shù)據(jù)的交流，系統(tǒng)提供對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)的支持，包括本地常見(jiàn)矢量格式、柵格影像格式的數(shù)據(jù)顯示；同時(shí)支持水下地形高程點(diǎn)數(shù)據(jù)生成的數(shù)字高程模型（TIN）數(shù)據(jù)三維顯示。

海底管道檢測(cè)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。數(shù)據(jù)管理模塊主要解決海底管道檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理、入庫(kù)、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(cè)原始數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)的入庫(kù)、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(kù)功能是對(duì)系統(tǒng)使用前的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；數(shù)據(jù)查詢包括對(duì)所有成果數(shù)據(jù)的查詢，查詢方式包括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(duì)原始數(shù)據(jù)中的海底狀態(tài)數(shù)據(jù)和管道節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查，對(duì)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(duì)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(duì)海底狀態(tài)數(shù)據(jù)和管道節(jié)點(diǎn)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(diǎn)平面偏差成果表等成果三維表達(dá)模塊主要是海底管道檢測(cè)信息的顯示、分析與查詢，主要包括海底淺層空間的三維場(chǎng)景創(chuàng)建、海底管道的三維表達(dá)與起點(diǎn)距標(biāo)注、不同檢測(cè)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(chǎng)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(chǎng)景創(chuàng)建是指通過(guò)地形測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)建立海底地形DEM、通過(guò)管道節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)建立三維管道、通過(guò)淺地層剖面數(shù)據(jù)建立三維海床等功能，同時(shí)將經(jīng)過(guò)地理編碼過(guò)的側(cè)掃聲納Tiff圖像作為紋理，加入到三維場(chǎng)景中。海底管道使用ESRI的三維線模型進(jìn)行表達(dá)[3]，可以設(shè)置管道的直徑、顏色；起點(diǎn)距標(biāo)注內(nèi)容來(lái)自管道節(jié)點(diǎn)中某個(gè)字段或外部的Txt文件；不同檢測(cè)時(shí)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(chǎng)景飛行模擬時(shí)，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。

海底管道檢測(cè)信息管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：①基于組件式開(kāi)發(fā)，實(shí)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)充及組件重復(fù)利用。②通過(guò)“縱向分庫(kù)橫向分層”，實(shí)現(xiàn)多種海底聲學(xué)探測(cè)設(shè)備檢測(cè)信息的有效管理，提高查詢效率。③二維、三維相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)海底淺層空間的表達(dá)。其中，在數(shù)據(jù)管理模塊，使用ArcMap控件顯示和編輯數(shù)據(jù)；在成果三維表達(dá)模塊，則以ArcScene控件為場(chǎng)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(wú)法實(shí)現(xiàn)主視圖顯示三維場(chǎng)景、窗口視圖顯示管道比較數(shù)據(jù)功能，而通過(guò)底層擴(kuò)展對(duì)飛行時(shí)主視圖刷新事件的觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)了窗口視圖的聯(lián)動(dòng)刷新，達(dá)到了系統(tǒng)需要的同步顯示功能。