管道检测论文：海底管道检测体系设计思考

本文作者：李广政、唐远彬 单位：中国石化管道储运公司、浙江省河海测绘院

随着相关技术的发展，这些设备在精度和使用方便性上都有了极大提高，能够满足海底管道的检测要求。海底声学探测设备得到的数据是多源异构的原始数据，将其转换为固定格式的检测成果数据，便于本系统接受。外业采集的原始数据经过内业处理得到成果数据。检测数据的主要处理流程为：①对声学设备采集的海底管道的声纳原始图像与相应的定位信息进行预处理；②预处理后的数据转为指定格式的文本数据，主要包括：海底管道状态数据、管道节点数据、地形测点数据、浅层剖面数据等；③对上述数据中的海底管道状态数据与管道节点数据进行一致性检查；④对原始数据分析、处理生成成果数据，包括管道海底状态成果数据、海底管道坐标成果数据、管道节点平面偏差成果数据等。

海底管道检测信息管理系统采用C/S模式，以Oracle9i作为数据服务器、ArcSDE为空间数据库引擎，基于GIS二次开发平台ArcEngine9.3，在.NET环境下使用C#编程语言开发而成。系统分为数据管理模块与成果表达模块：数据管理模块主要包括系统数据建库和维护，同时具有海底管道检测数据入库、成果数据生成、数据查询等功能；三维显示模块可以基于本地或数据库中的检测成果数据，进行海底浅层空间形象、直观的表达，具有三维海底管道模拟、三维管道叠加分析和查询、成果数据查询以及三维模拟飞行等功能。

海底管道检测信息管理系统的数据以Oracle数据库存储为主、本地文件数据为辅的混合策略。在Oracle数据库中，海底管道检测数据分为原始数据库与成果数据库两类。①原始数据库：由海底管道状态数据、管道节点坐标数据以及地形和剖面高程点数据等矢量数据与侧扫声纳数据栅格影像组成，其特点是数据量大、操作较频繁。为了加快数据加载与地图显示，原始数据库采取“纵向分库、横向分层”存储策略：一次检测数据用一个图库进行管理；同一次检测的数据按照类型进行分层存储，用数据集管理矢量分层数据与栅格数据。②成果数据库：由属性数据组成，不包含任何图形数据。管道海底状态成果表、海底管道坐标成果表以及管道节点平面偏差表采用Oracle数据库中普通数据表存储；海底地形图、管道剖面图等AutoCAD数据在Oracle数据库中，以Blob（二进制大对象）字段进行存储。所有海底管道检测成果数据保存在同一个成果数据库，当进行成果数据查询时，可以减少跨表查询的时间消耗。为方便用户之间数据的交流，系统提供对本地数据的支持，包括本地常见矢量格式、栅格影像格式的数据显示；同时支持水下地形高程点数据生成的数字高程模型（TIN）数据三维显示。

海底管道检测信息管理系统分为数据管理模块与成果三维表达模块。数据管理模块主要解决海底管道检测数据的处理、入库、编辑和查询等工作，可概括为数据处理和数据查询两大功能。数据处理包括海底浅层声学探测原始数据和成果数据的入库、一致性检查、数据编辑、成果生成等功能；成果数据入库功能是对系统使用前的成果数据进行管理；数据查询包括对所有成果数据的查询，查询方式包括空间查询和属性查询两种。数据管理模块中原始数据一致性检查是指对原始数据中的海底状态数据和管道节点数据进行一致性检查，对于裸露和悬空状态的管道，管顶应在海床面之上，即管道埋深为正值；而对于埋深状态的管道，管顶应在海床面之下，即管道埋深为非正值。原始数据编辑是指一致性检查后，如果存在不一致的情况，则需要进行数据编辑。数据编辑主要是对海底状态数据和管道节点数据的编辑。成果生成是指基于一致性检查合格的原始数据，生成管道海底状态成果表、海底管道坐标成果表、管道节点平面偏差成果表等成果三维表达模块主要是海底管道检测信息的显示、分析与查询，主要包括海底浅层空间的三维场景创建、海底管道的三维表达与起点距标注、不同检测批次的海底管道数据比较分析、成果数据的查询与显示以及三维场景中沿管道的飞行模拟控制与视频导出功能。其中三维场景创建是指通过地形测点数据建立海底地形DEM、通过管道节点坐标建立三维管道、通过浅地层剖面数据建立三维海床等功能，同时将经过地理编码过的侧扫声纳Tiff图像作为纹理，加入到三维场景中。海底管道使用ESRI的三维线模型进行表达[3]，可以设置管道的直径、颜色；起点距标注内容来自管道节点中某个字段或外部的Txt文件；不同检测时间的海底管道数据以1000m作为采样间隔进行叠加分析比较，按照XY平面坐标偏差或者高程偏差两种方式显示，比较结果数据可以保存为图像文件。三维场景飞行模拟时，同步显示三维管道叠加分析的结果，包括海底管道垂直偏差、平面偏差以及海底管道管顶与海床高度比较。

海底管道检测信息管理系统的关键技术包括：①基于组件式开发，实现系统数据操作与界面分离，便于系统功能扩充及组件重复利用。②通过“纵向分库横向分层”，实现多种海底声学探测设备检测信息的有效管理，提高查询效率。③二维、三维相结合，实现对海底浅层空间的表达。其中，在数据管理模块，使用ArcMap控件显示和编辑数据；在成果三维表达模块，则以ArcScene控件为场景建模，以ArcMap控件显示管道比较数据以及地形剖面数据。④扩展了ArcScene控件的同步显示功能。ArcScene控件只支持同一份数据不同角度的同步显示，无法实现主视图显示三维场景、窗口视图显示管道比较数据功能，而通过底层扩展对飞行时主视图刷新事件的触发，实现了窗口视图的联动刷新，达到了系统需要的同步显示功能。