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        管線在Google Earth上的模擬生成與應(yīng)用

        2014-03-07 14:17:26李云芳賈志強(qiáng)王顯峰
        交通企業(yè)管理 2014年11期
        關(guān)鍵詞:管道工程投標(biāo)管道

        □李云芳 賈志強(qiáng) 王顯峰

        管線在Google Earth上的模擬生成與應(yīng)用

        □李云芳 賈志強(qiáng) 王顯峰

        管道工程;Google Earth;模擬生成;三維地理坐標(biāo);輔助作用

        管道運(yùn)輸以其運(yùn)量大、占地少、成本低、安全性高等優(yōu)勢與公路、鐵路、海運(yùn)、空運(yùn)并稱為五大運(yùn)輸方式。長輸管道距離長,所經(jīng)地區(qū)地貌種類多、地形復(fù)雜,如西氣東輸工程自西向東途經(jīng)11省區(qū)(全長4000公里),沿線途經(jīng)戈壁、沙漠、黃土臺塬、山區(qū)、丘陵、平原和水網(wǎng)等多種地形地貌。針對復(fù)雜的地形地貌,在管道工程施工前,可以利用GoogleEarth的全球定位系統(tǒng)、坐標(biāo)信息系統(tǒng)、計算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù),在地圖上生成模擬管道,將管道沿線環(huán)境、地質(zhì)條件及地形地貌等各方面的數(shù)據(jù)資料、信息在三維地理坐標(biāo)上予以有機(jī)整合,為生產(chǎn)管理人員提供必要的、準(zhǔn)確的、詳細(xì)的、可視化的信息,為管道工程建設(shè)提供決策支持和服務(wù)。

        一、Google Earth地圖軟件概況

        GoogleEarth是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件,2005年正式向全球推出。它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個地球的三維模型上。其使用了公共領(lǐng)域的圖片、受許可的航空照相圖片和很多其他衛(wèi)星所拍攝的城鎮(zhèn)照片。用戶可以通過一個下載到自己電腦上的客戶端軟件,免費(fèi)瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片。

        二、Google Earth在管道工程中的作用

        GoogleEarth作為一款應(yīng)用軟件,以其功能強(qiáng)大、信息豐富、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確而被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的許多領(lǐng)域當(dāng)中。隨著長輸管道施工技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,可將Google Earth逐步應(yīng)用在管道工程建設(shè)當(dāng)中,在管道工程建設(shè)的投標(biāo)、線路優(yōu)化及現(xiàn)場施工方案編制的各個階段都能起到輔助和指導(dǎo)作用。

        1.指導(dǎo)投標(biāo)文件編制

        在一項(xiàng)管道工程投標(biāo)前,建設(shè)單位根據(jù)招標(biāo)投標(biāo)法組織投標(biāo)人踏勘項(xiàng)目現(xiàn)場,旨在讓投標(biāo)人對工程施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境進(jìn)行勘察,以獲取編制投標(biāo)文件和簽署合同的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。但由于異地踏勘時間短,只能對部分特殊地段進(jìn)行粗略的實(shí)地踏勘,對于管道途經(jīng)地形地貌只能形成感性認(rèn)識,缺少具體詳實(shí)的了解,很可能造成施工方案的不確定性和投標(biāo)報價的不準(zhǔn)確性。

        GoogleEarth的衛(wèi)星影像并非單一數(shù)據(jù)來源,而是衛(wèi)星影像與航拍的數(shù)據(jù)整合。如果通過技術(shù)手段將管道坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Google Earth生成模擬管道,即可以查看衛(wèi)星圖像、地圖、各種地形地貌和各種建筑物,在投標(biāo)書的編制過程中,有助于投標(biāo)人了解項(xiàng)目施工現(xiàn)場及周圍的環(huán)境情況,利用Google Earth以獲取有用的信息并據(jù)此幫助做出關(guān)于投標(biāo)策略和投標(biāo)報價的決定,以使投標(biāo)文件更加符合招標(biāo)文件的要求。Google Earth彌補(bǔ)了投標(biāo)書編制階段資料的缺失和踏勘現(xiàn)場工作的不足,保證商務(wù)標(biāo)投標(biāo)報價的合理性與競爭性,技術(shù)標(biāo)施工方案的針對性與可行性,對投標(biāo)業(yè)務(wù)的成功起到了很好的指導(dǎo)作用。

        2.提高線路優(yōu)化效率

        由于管道設(shè)計后在申報審批的過程中有相當(dāng)一部分的管道路由被先行施工的水利、電力、交通及安居設(shè)施占用,還有一部分管道路由原地貌被破壞,影響管道工程的順利施工。為了保證管道的安全,降低工程成本,在施工前技術(shù)人員需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對管道線路進(jìn)行優(yōu)化,以便順利完成施工任務(wù)。但是,由于管道途經(jīng)地形復(fù)雜,在測量放線及作業(yè)帶沒有清理之前,在現(xiàn)場準(zhǔn)確確定線路所經(jīng)的所有障礙物或路由被占用位置非常困難,對全線路進(jìn)行優(yōu)化需要徒步進(jìn)行,不但花費(fèi)時間長、勞動強(qiáng)度大,而且工作準(zhǔn)確性差、工作效率低。

        把管道線路的坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入GoogleEarth,使線路樁點(diǎn)坐標(biāo)地理信息具體化,使空間感加強(qiáng),當(dāng)GoogleEarth視角海拔高度調(diào)整到300米左右時,就足以清晰地觀察到管道經(jīng)過的高原、山地等地形地貌及水利、電力、交通、安居設(shè)施等各種建筑物,需要優(yōu)化的地段一目了然,如圖1中的水塘、房屋,通過Google Earth(視角海拔高度553米)即可以觀察到擬建管道原設(shè)計線路穿越一處面積較大的水塘,為更好地保證管道運(yùn)行安全、便于管道維護(hù),減少征占費(fèi)用、施工成本,降低施工難度,建議對此處線路路由進(jìn)行優(yōu)化。

        圖1 管道線路路由優(yōu)化示例

        另外,Google Earth地圖中的圖片時效性較強(qiáng)、更新快,相比長輸管道工程常用的1∶50 000地形圖,Google Earth與現(xiàn)場情況相符性極高。施工技術(shù)人員可以充分參考GoogleEarth顯示的信息,進(jìn)行線路優(yōu)化,而且可以在Google Earth上生成優(yōu)化后的模擬線路走向,并可直接獲得線路優(yōu)化的線路長度、轉(zhuǎn)角角度、新增樁點(diǎn)的坐標(biāo)等數(shù)據(jù),結(jié)合現(xiàn)場實(shí)地復(fù)測,確定的優(yōu)化線路方案不但準(zhǔn)確、便捷,而且減少了現(xiàn)場的工作量,提高了工作效率。

        3.確定鋼管運(yùn)輸方案

        在施工前制定合理的鋼管運(yùn)輸方案,對于保證工程進(jìn)度、降低工程成本具有非常重要的意義。在沒有地理道路信息的情況下,施工技術(shù)和管理人員需要花較多的時間對工程沿線的國道、省道、鄉(xiāng)道進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研,由于調(diào)研結(jié)果的局限性,所制定的鋼管運(yùn)輸方案適用性不強(qiáng)。

        將Google Earth軟件引入并應(yīng)用于管道施工階段,施工單位技術(shù)和管理人員可以在地圖上搜索特定區(qū)域,放大或縮小虛擬圖片,從而獲得各種等級公路與管道線路伴行或交叉的信息。相比其他地圖,GoogleEarth具有顯示地域范圍廣、地圖更新及時的優(yōu)勢,施工管理人員可以借此尋找最為便捷的設(shè)備進(jìn)場及鋼管運(yùn)輸?shù)缆?,并可根?jù)道路情況制定確實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的鋼管運(yùn)輸方案。

        三、模擬管道在Google Earth中的模擬生成方法

        Google Earth擁有全球范圍的衛(wèi)星影像圖和三維地形數(shù)據(jù),利用它可以為管道工程建設(shè)提供有效的地理信息,但如果要將這些信息應(yīng)用于管道工程建設(shè)中,首先要將管道坐標(biāo)信息導(dǎo)入GoogleEarth,生成一條模擬管道線路后,就可以清晰地顯示管道總體走向及所經(jīng)地形地貌。

        1.最低系統(tǒng)配置

        為確保軟件安裝運(yùn)行順暢、數(shù)據(jù)計算正確快速,Google Earth不能在配備較低的計算機(jī)上使用。下面的數(shù)據(jù)是軟件所需的最低配置:操作系統(tǒng)為Windows 7、 Windows 2000、Windows XP、Vist、Mac OS X(10.4)、Linux(32位);CPU要求在600MHz以上;硬盤剩余空間要求為400 MB;主內(nèi)存不低于128 MB;顯卡內(nèi)存不低于16 MB;屏幕分辨率不低于1 024×768;網(wǎng)絡(luò)不低于128 Kbps(寬帶)。

        2.坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

        坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換是生成模擬管道最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),直接關(guān)系到生成管道的準(zhǔn)確性。一般管道工程設(shè)計采用1980西安坐標(biāo)系統(tǒng),而Google Earth采用的是WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)系統(tǒng),對管道工程使用的坐標(biāo)不能識別,因此,就需要將1980西安坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)。

        (1)軟件轉(zhuǎn)換坐標(biāo)方法。利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。首先下載并安裝坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件Coord,然后利用軟件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,如圖2所示。

        圖2 Coord軟件轉(zhuǎn)換坐標(biāo)

        (2)GPS設(shè)備轉(zhuǎn)換坐標(biāo)方法??梢岳萌蚨ㄎ幌到y(tǒng)(GPS)設(shè)備中的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能將坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將GPS“首部”設(shè)備與電腦相聯(lián),將編輯好的管線樁點(diǎn)坐標(biāo)Microsoft Excel工作表.xls以csv(逗號分隔)(*.csv)格式另存在GPS“首部”中(如圖3所示),轉(zhuǎn)換前后的文件圖標(biāo)形式如圖4所示。將數(shù)據(jù)存入GPS“首部”后,利用GPS“首部”中的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能將1980西安坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)。

        圖3 文件另存格式

        圖4 工作表轉(zhuǎn)換格式圖標(biāo)

        3.坐標(biāo)點(diǎn)的輸入

        將線路樁點(diǎn)及控制點(diǎn)坐標(biāo)完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后,將轉(zhuǎn)換過來的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Google Earth中(如圖5所示),即可在Google Earth中創(chuàng)建一個坐標(biāo)點(diǎn)(線路轉(zhuǎn)角樁點(diǎn)或控制樁點(diǎn)),以此方式將所有樁點(diǎn)的坐標(biāo)都創(chuàng)建在Google Earth中,也可以將一些特殊的位置坐標(biāo)(如機(jī)組營地、項(xiàng)目部駐地及構(gòu)筑物名稱等)輸入其中,可以非常直觀地顯示這些特殊位置與管道的相對位置及距離。

        圖5 新坐標(biāo)點(diǎn)的輸入

        4.模擬管道線路的生成

        將坐標(biāo)點(diǎn)全部輸入Google Earth后,會在其中形成一系列轉(zhuǎn)角樁坐標(biāo)點(diǎn),如圖6所示的AB024、AB024-5、AB025-2等,但還沒有形成一條完整的模擬管道,需要將所有樁點(diǎn)連接起來,才能形成一條完整的模擬管道。利用GoogleEarth自帶的連線功能將相鄰兩個坐標(biāo)點(diǎn)連接起來,即能生成一條模擬管道(如圖7所示)。

        圖6 轉(zhuǎn)角樁點(diǎn)的生成

        圖7 模擬管道線路的生成

        以上介紹的利用GoogleEarth地圖軟件生成模擬管道的方法,在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果,特別是在線路優(yōu)化階段,對管道所經(jīng)障礙物或不安全因素在電腦中顯示的非常清晰、準(zhǔn)確,編制線路優(yōu)化方案操作簡單方便,在實(shí)際施工中具有較強(qiáng)的可操作性,提高了效率,保證了施工質(zhì)量與施工進(jìn)度。實(shí)踐證明,此方法對專業(yè)技術(shù)人員提供了非常好的參考,具有較強(qiáng)的實(shí)用價值。

        (作者單位:中國石油天然氣管道局第三工程分公司)

        10.3963/j.issn.1006-8864.2014.11.011

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