周永濤 董秦龍 中石油北京天然氣管道有限公司

李城 蔡翊 西安煤航信息產業有限公司

1. 引言

WebGIS是利用Web技術來擴展和完善地理信息系統的一項技術。它是基于網絡的客戶機/ 服務器系統；利用因特網來進行客戶端和服務器之間的信息交換，它是一個分布式系統，用戶和服務器可以分布在不同的地點和不同的計算機平臺上。WebGIS主要作用是進行空間數據發布、空間查詢與檢索、空間模型服務、Web資源的組織等。隨著專業管道公司面對不斷變化的因素， 需要對油氣管道運行中面臨的風險因素進行識別和評價，通過監測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專業管理相結合的管道完整性的信息，制定相應的風險控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運行的風險水平控制在合理的、可接受的范圍內，最終達到持續改進、減少和預防管道事故發生、經濟合理地保證管道安全運行的目的，為了實現這一目標，與GIS技術的結合就成為了管道完整性發展的必經之路。

基于GIS平臺的水工保護數據管理系統，不僅提高了管道數據的利用率，建立了數據可視化平臺，同時還為管道完整性管理提供可靠的決策分析依據。

2. 基于Flex的WebGIS開發框架

2.1.富客服端技術

RIA（Rich Internet Application，富互聯網） 是一種網絡的應用程序，它通過桌面應用程序交互的用戶體驗與傳統Web 應用的部署靈活性相結合，加之聲音、視頻和實時對話等綜合通信技術的結合， RIA 具有了前所未有的網絡用戶體驗。目前出現的幾種RIA 客戶端開發技術中，以Adobe 公司的Flex 較為成熟，用戶直接基于XML 的MXML 來定義豐富的用戶界面，并由Flex 服務器翻譯成SWF 格式的客戶端應用程序，最終在Flash Player 中運行。Flex 技術框架主要有XML 語言、ActionScript 語言、Flex 類庫以及Flex 框架模型組成，并提供了三種Flash Player 與服務器端通信方式供用戶選擇，它們分別基于HttpService，Web Service 和RemoteObject。由于Flex 和Flash 都以ActionScript 作為其核心的編程語言，并被編譯成.swf 文件運行在Flash Player 虛擬機上，所以Flex 也繼承了Flash 在表示層上的美感，除了視覺上的舒適感之外，還具備方便的矢量圖形、動畫以及媒體處理接口。在瀏覽器中，Flash Player 已得到廣泛應用，客戶端無需下載額外的GIS 插件。

2.2.空間數據引擎ArcSDE

ArcSDE（SDE即Spatial Database Engine， 空間數據庫引擎）是ArcGIS與關系數據庫之間的GIS通道。它允許用戶在多種數據管理系統中管理地理信息，并使所有的ArcGIS應用程序都能夠使用這些數據。 　ArcSDE是多用戶ArcGIS系統的一個關鍵部件。它為DBMS提供了一個開放的接口，允許ArcGIS在多種數據庫平臺上管理地理信息。這些平臺包括Oracle，Oracle with Spatial/ Locator，Microsoft SQL Server, IBM DB2，和Informix。如果構建的程序需要使用一個可以被大量用戶同步訪問并編輯的大型數據庫， ArcSDE可以提供必要的功能。通過ArcSDE用戶構建的GIS應用程序可以在DBMS中輕而易舉地管理一個共享的、多用戶的空間數據庫。

3. 系統總體設計

3.1.總體設計目標和系統總體架構

水工保護數據管理系統的設計與實現的主要目標是水工保護數據的統一管理；水保工程相關的費用信息、評估信息的及時獲取和發布；充分發揮信息化在管道附屬工程建設中的作用；解決水工保護數據以往混亂無序的管理現狀。系統建成后，可以實現對水保數據的實時錄入和發布，實現水工保護數據的多角度、多樣化的統計與分析。

水工保護數據管理系統采用Flex技術作為表現層，通過BlazeDS框架實現前后臺的數據通信，以JBPM工作流引擎為基礎實現水工數據的錄入審核，通過Oracle和ArcSDE管理屬性數據空間數據，系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體框架

3.2.系統數據庫設計

為實現水工數據的管理與分析，根據專項分析需求，建立水工保護專項要素表和水工保護現場照片索引表。

3.2.1 水工保護要素類

空間數據是地理信息系統的重要組成部分，在GIS系統中處于核心地位。對本系統來說水工保護數據在系統中以線狀地物的形式存儲，表結構如表1所示。

3.2.2 水工保護現場照片索引表

為了直觀的展示水保工程的實施情況，水工保護數據管理系統提供了工程照片的查看功能，支持在瀏覽器中直接打開水工數據對應的現場照片，因此需要在數據庫中建立數據照片的索引表。

4. 系統詳細設計及功能實現

4.1.水工保護數據審核錄入

系統以JBPM引擎為基礎實現了水工保護數據的用戶錄入、主管人員審核以及屬性數據生成空間圖形的完整工作流程。數據錄入、審核、入庫的工作流程如圖2所示。

圖2水工數據審核流程

系統提供在線單條數據錄入和離線批量數據錄入兩種方式,如圖3、圖4所示。

1) 在線單條數據錄入是由用戶在GIS系統中填寫所屬管線、起止樁號、預算費用和結算費用等信息審核后上傳至系統中。

2) 離線批量數據錄入是用戶根據錄入模板在本地計算機完成數據填寫后上傳至系統中。

圖3水工數據在線單條上傳

圖4水工數據離線批量上傳

4.2.水工保護數據查詢

模塊以單位和管網為查詢方式，以水保類型、水保材料、竣工日期、樁號位置、春季/汛期水工為查詢條件，以表格和統計圖為展示形式，快速準確、直觀、多角度的展示水工保護工程實施情況，進行多樣化的信息統計分析。

水工保護數據查詢模塊實現了多源化的數據整合與管理、查詢水工保護詳細信息并支持空間定位至要素所在地圖區域，查看遙感航拍影像和水工保護現場照片。為管道完整性管理提供可靠的決策分析依據。圖5為水工數據查詢結果展示界面。

圖5以表格、圖表展示查詢結果

4.3.水工保護費用趨勢分析

該模塊以管理單位、管線為分析依據， 展示水工保護費用歷年的投入情況，同時統計管線1公里、10公里、50公里、100公里的平均水保工程造價，如圖6所示。

圖6水工費用趨勢分析結果

4.4.水工保護重復段分析

由于人為或自然原因，會造成在管線某一處重復投入修建水保工程。為避免人力、物力、財力等資源的浪費，系統提供了水保點重復段分析功能，能自動分析官道上水工保護工程的重復段，并對歷次修建的費用投入信息進行統計分析。圖7為水工保護工程重復段示意圖。

圖7水工保護重復段示意圖

5. 總結

本文根據長輸油氣管道的水工保護數據管理分析的應用需求，采用基于富客戶端技術的FlewViewer框架開發水工保護數據管理GIS系統。以管道完整性數據模型為基礎將用戶提交的水保數據錄入至數據庫中，并生成水工保護空間圖形，建立水保工程現場照片與相應數據之間的關聯關系，實現了水工保護數據的規范錄入和科學管理。同時開發了水工保護數據查詢與分析模塊，以表格和統計圖的形式快速準確、直觀、多角度的展示水工保護數據的空間分布和費用投入情況， 并實現了對歷史數據的多樣化信息統計與分析，為合理調配資源、科學管理工程實施、避免資源浪費提供了輔助決策信息。◢

參考文獻

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作者簡介：周永濤，男，1980年7月生，工作于中石油北京天然氣管道有限公司。主要從事地理信息系統建設、完整性管理及科技管理工作，獲中國石油天然氣集團公司技術創新獎2項，國家能源局等獎勵2 項，編制了行業、企業技術標準15部，獲國家發明、實用新型專利5項，發表學術論文10余篇。

《管道保護》2015年第1期（總第20期）