GIS工程實踐生產(chǎn)實習實習報告

1、 成績： gis工程實踐生產(chǎn)實習 實習報告基于gis在石油天然氣長輸管道中的應(yīng)用專 業(yè)： 地理信息系統(tǒng) 班 級： 地信1201班 姓 名： 指導(dǎo)教師： 隋剛 蘇巧梅 二一五年一月1目錄一、實習目的2 二、實習題目描述和要求2三、實習報告內(nèi)容2 1、地理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計2 2、 地理信息系統(tǒng)平臺選型4四、 實驗總結(jié)11五、參考書12基于gis在石油天然氣長輸管道中的應(yīng)用一、實習目的gis工程實踐生產(chǎn)實習是配合“gis設(shè)計與實現(xiàn)”課程教學而開設(shè)的實踐環(huán)節(jié)，目的是讓學生深入理解gis設(shè)計與實現(xiàn)課程中講述的內(nèi)容，熟悉gis工程的基本內(nèi)容和實施gis應(yīng)用工程的一般過程；提高學生應(yīng)用gis工具分析問題

2、、解決問題的能力。二、實習題目描述和要求通過對某一gis行業(yè)應(yīng)用進行系統(tǒng)分析，確定基本需求；根據(jù)需求分析的結(jié)果設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，進行行業(yè)應(yīng)用模型分析，描述相應(yīng)功能實現(xiàn)的方法； 按著規(guī)定的格式書寫課程設(shè)計報告隨著天然氣管道運輸和成品油管道建設(shè)的高速發(fā)展，管道輸送已經(jīng)發(fā)展成為石油天然氣運輸?shù)闹饕绞?。管道運輸迅速發(fā)展使管道管理的復(fù)雜性加大，因此，需要采取更加有力的措施保證優(yōu)化運行、降低成本及提高效率，保障管道的安全運行。實踐證明，將gis（地理信息系統(tǒng)）應(yīng)用于長輸管道設(shè)計、運營管理、設(shè)備管理及維搶修業(yè)務(wù)，可以極大地提高設(shè)計效率與設(shè)計的質(zhì)量，為運營管理提供有力的技術(shù)支持。 地理信息系統(tǒng)（gis）是一

3、種利用計算機技術(shù)實現(xiàn)采集、處理、存儲、管理、查詢、分析和描述地球表面與空間地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。是一門涉及測繪學科，環(huán)境科學、計算機技術(shù)等多學科的交叉學科。地理信息系統(tǒng)具有：地理信息數(shù)據(jù)的管理、地圖制圖、空間分析、圖形的可視化、空間數(shù)據(jù)查詢和分析等功能。 目前國內(nèi)外已有許多成熟的商業(yè)化gis 軟件工具，這些產(chǎn)品可以將復(fù)雜的地理學模型用計算機實現(xiàn)，形成了操作效率高、功 能強大、易于擴充的平臺產(chǎn)品。利用gis軟件可以提高建立應(yīng)用系統(tǒng)的速度，降低風險，提高應(yīng)用系統(tǒng)的質(zhì)量，使用戶可以更專注于研究其專業(yè)問題。在國際市場上，占據(jù)市場主導(dǎo)地位的國外gis軟件有arcgis、geomedia、map

4、info、smallworld、mge、microstation等，國內(nèi)的gis軟件有mapgis、supermap、geostar等。三、實習報告內(nèi)容1、地理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計由于管道業(yè)務(wù)和地理信息系統(tǒng)的特點，管道地理信息系統(tǒng)同其他信息系統(tǒng)存在著聯(lián)系。地理信息系統(tǒng)為管道運營管理相關(guān)的信息系統(tǒng)提供地理信息服務(wù)功能。管道地理信息系統(tǒng)可以分為5個邏輯層次。 （1） 物理數(shù)據(jù)層 利用成熟的數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)存儲管道地理信息系統(tǒng)中的圖形和屬性數(shù)據(jù)。物理數(shù)據(jù)層可以支持海量的數(shù)據(jù)存儲功能。 （2） 專題數(shù)據(jù)層 根據(jù)數(shù)據(jù)的來源、維護方式和類型等不同將數(shù)據(jù)分為幾種專題數(shù)據(jù)，對相同類別的數(shù)據(jù)進行集中管理。專題數(shù)據(jù)

5、主要有基礎(chǔ) 地理空間數(shù)據(jù)庫（基礎(chǔ)地理、道路、河流、人文、氣象等）；管道空間信息數(shù)據(jù)庫（各種管網(wǎng)圖、油庫、地下儲氣庫地理信息等）；圖形屬性信息數(shù)據(jù)庫等。 （3） 數(shù)據(jù)提供層 主要功能是提供各種地理空間數(shù)據(jù)讀取、編輯、刪除、輸出等操作。數(shù)據(jù)提供層的作用是在圖形物理存儲與用戶使用之間提供數(shù)據(jù)操作通道，同時為各種應(yīng)用提供相應(yīng)格式的圖形數(shù)據(jù)。（4） 系統(tǒng)平臺層 系統(tǒng)平臺層提供完整的地理信息系統(tǒng)功能，包括采集、存儲、管理、分析及顯示地理信息系統(tǒng)平臺。 （5） 系統(tǒng)應(yīng)用層 系統(tǒng)應(yīng)用層將地理信息系統(tǒng)和具體的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合使用，為其他系統(tǒng)提供地理空間服務(wù)，同 時可以將其他信息中產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 在地理圖形中展示。 2、

6、 地理信息系統(tǒng)平臺選型 地理信息系統(tǒng)的支撐平臺選擇是建設(shè)地理信息系統(tǒng)一項重要內(nèi)容。平臺的選擇必須滿足海量數(shù)據(jù)的存儲、高效的并發(fā)訪問等要求。由于管道業(yè)務(wù)的特點，結(jié)合目前gis技術(shù)的發(fā)展，管道地理信息系統(tǒng)平臺的選型應(yīng)該考慮的內(nèi)容：一是系統(tǒng)的可伸縮性、系統(tǒng)的安全性和系統(tǒng)的開放性；二是支撐面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和組建化的gis軟件技術(shù)；三是支持長事務(wù)處理、版本及海量數(shù)據(jù)管理；四是能夠提供全方位的企業(yè)級解決方案。 （1）地理空間數(shù)據(jù)的組織和管理 由于地理信息數(shù)據(jù)的特點，對地理空間數(shù)據(jù)應(yīng)該分類進行管理，保證地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性和時效性。管道地理信息的管理主要包括：一是基礎(chǔ)地理信息，包括各管道和相關(guān)設(shè)施所在

7、地的行政區(qū)劃、基礎(chǔ)地理、人文及氣象等；二是地面建設(shè)信息，包括各管道和相關(guān)設(shè)施所在地的道路、庫房、樹木及電力設(shè)施等；三是各種管網(wǎng)圖、管道的地上地下信息、油庫、地下儲氣庫地理信息及技術(shù)參數(shù)和運行參數(shù)；四是業(yè)務(wù)覆蓋地區(qū)的用戶信息，包括全國各地區(qū)各個級別的行政區(qū)劃信息，用戶的分布，用戶的產(chǎn)品品種需求及用量等。 （2） 地圖的顯示輸出功能 系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要靈活地在地圖上顯示需要的信息，可以將敏感的地理要素組合，生成各種專題圖。管道地理信息系統(tǒng)提供強大的制圖輸出功能，用戶可以根據(jù)需要將同一種地理要素以不同圖像輸出到地圖中，可以根據(jù)需要在地圖上動態(tài)添加需要的地理要素、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和圖表等。地圖的制圖輸出功能

8、可以為管道日常管理、管道工程建設(shè)規(guī)劃和施工生成綜合圖、專業(yè)圖等。（3） 地理空間信息查詢和分析 gis數(shù)據(jù)描述的是位置、屬性和時間3個方面空間信息。在gis應(yīng)用中，使用最廣泛的是空間數(shù)據(jù)查詢。利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能可以對某一地區(qū)進行管道設(shè)備信息、運行狀態(tài)及維修計劃等查詢；建立具有拓撲結(jié)構(gòu)的管道庫，實現(xiàn)最短路徑分析、連通性分析、爆管分析及緩沖區(qū)分析等功能；量測點間距離、點線距離、線與線間距離及折線長度等。使用先進的三維gis技術(shù)可以真實再現(xiàn)管道空間位置情況。利用管道地理信息系統(tǒng)強大的地圖顯示功能，可以制定計劃、 編寫報告時提供相應(yīng)的地圖，為計劃和報告提供地理信息。（4）油氣勘探利用現(xiàn)代

9、gis 技術(shù)建立石油勘探綜合管理信息系統(tǒng)，包括利用 gis 制作出區(qū)域油氣勘探 綜合部署圖、勘探工程進度圖和勘探成果圖；也可以運用 gis 的地圖分層技術(shù)按照部門、專 業(yè)等的分類分別建立空間圖形數(shù)據(jù)庫；還可以通過 gis 的地理編碼功能將原有數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù) 與地理圖形相連接，從而實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的管理。管理人員可以隨時選擇、查詢數(shù)據(jù)庫中最 新的有關(guān)信息并利用 gis 的數(shù)據(jù)表達功能得到數(shù)據(jù)表格、圖形和專題分析圖、綜合對比分析 圖等方面的內(nèi)容，及時、準確、形象、直觀地了解有關(guān)形象并進行綜合分析對比，從而準確、 合理、迅速地進行勘探工作部署。 地質(zhì)勘探單位可以利用 gis 建立地質(zhì)、地層、構(gòu)造、巖相古

10、地理、沉積模式、古生物特 征等不同專業(yè)的有關(guān)數(shù)據(jù)庫，利用它們在圖形符號、線型、填充模式、顏色、陰影等方面的 變化，在平面圖形上建立區(qū)域地質(zhì)模型，以提高對調(diào)查地區(qū)地質(zhì)內(nèi)容的綜合了解，提高地質(zhì) 勘探工作的工作效率和成功率。物探和鉆探單位可以利用 gis 建立包括地震解釋資料、測井 解釋資料或鉆探資料及其它勘探測試數(shù)據(jù)在內(nèi)的綜合空間線型數(shù)據(jù)庫，并將地震剖面資料、 單井測井資料、鉆井資料及其它勘探測試資料與平面地理、地質(zhì)資料有機地結(jié)合起來，從而 實現(xiàn)對地質(zhì)地層、區(qū)域構(gòu)造及油藏儲層進行三維空間的模擬。（5） 油氣開發(fā)管理gis 對于合理、高效地開發(fā)地下的油氣資源也有很大價值，開發(fā)管理部門利用 gis 可

11、以 及時、準確、直觀地了解油氣資源的空間分布及其特征、油氣開發(fā)的進展情況以及油井和油 氣管線的維護狀況及其維修進度，從而正確地部署開發(fā)工作。 利用 gis 把許多不同類型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)綜合到一起，并將它們放到地圖上來進行綜合分 析，使得采油生產(chǎn)單位利用它不僅可以精確的確定油氣井的位置，還可以在一張地圖上了解 到所有有關(guān)生產(chǎn)井的產(chǎn)量及其變化趨勢、工作狀況以及在油井管理、維護狀況等方面的信息， 因此可以用于準確的預(yù)測產(chǎn)量、管理生產(chǎn)。對于深埋于地下的輸油管線的空間分布、輸油能 力、工作狀況等方面內(nèi)容的管理，如果運用現(xiàn)代 gis 技術(shù)作為管理前臺，管理人員可以合理 的布線，充分地利用現(xiàn)有的輸油管線，以便

12、更好的控制成本。在管線出現(xiàn)故障時，通過分析 地理位置和故障類型以及管線結(jié)構(gòu)等因素，維修人員能夠迅速找出故障點并加以解決。其他諸如修井、固井、井下作業(yè)等方面的油氣開發(fā)綜合服務(wù)單位，也同樣在管理生產(chǎn)和 其它專業(yè)應(yīng)用方面使用現(xiàn)代 gis 技術(shù)。（6）管道管理 石油天然氣管道的管理是各個石油石化企業(yè)普遍關(guān)心的問題。傳統(tǒng)模式下,種類繁多數(shù)量 巨大的管網(wǎng)信息全部標注在圖紙上,不僅裝訂存放不便,而且經(jīng)過多次翻閱折疊后圖紙破損,很 容易造成數(shù)據(jù)丟失。緊急情況下的應(yīng)變能力差，如發(fā)生爆管時，需要迅速提供應(yīng)關(guān)閉的閘門 和因此影響到的管網(wǎng)范圍。傳統(tǒng)管理方式在業(yè)務(wù)量逐漸增長的情況下，已經(jīng)逐漸暴露出它的 不適應(yīng)性：耗費大

13、量人力物力、數(shù)據(jù)準確性不高以及緊急情況下迅速反應(yīng)能力差等等。因此， 必須盡快以先進的計算機技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管理方式。 由于管道信息中有大量的地理屬性數(shù)據(jù)， 并且所有的信息只有通過地圖才能表述出來，所以一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所無法完成的。而 gis 的 信息可視化技術(shù)可以顯示、存儲和處理地圖數(shù)據(jù)，并將各種屬性數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)有機地結(jié)合 起來，特別適合石油天然氣管道信息的管理。（7）地面工程管理 對于一個石化廠和生活基地來說，其占地面積足以與中小城市相媲美，而在廠區(qū)地上和 地下有廠房、重要設(shè)備、電力、通信、水網(wǎng)、氣網(wǎng)、輸油管、儲油罐、公路、鐵路等設(shè)施， 其復(fù)雜程度甚至超過一般城市的市政設(shè)施。利用 gis 可以

14、解決以下問題： 1） 幫助管理人員掌握廠區(qū)設(shè)備檔案情況，為各種設(shè)施及管網(wǎng)的巡檢維護提供完整直觀 的信息支持； 2） 幫助規(guī)劃設(shè)計人員掌握廠區(qū)設(shè)施設(shè)備與各種管網(wǎng)的分布情況。結(jié)合地理背景進行的 模擬查勘和初步設(shè)計，有效地減輕了人員工作量，提高了規(guī)劃設(shè)計的效率和科學性； 3） 幫助管理人員方便及時地掌握廠區(qū)建設(shè)、 重要設(shè)施設(shè)備分布和設(shè)備運行的完整情況， 為科學管理與決策提供及時可靠的依據(jù)。油田地面工程包括油水井系統(tǒng)、油氣集輸系統(tǒng)、供水、注水污水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、道路系統(tǒng)等。 a. 油水井系統(tǒng) 油水井系統(tǒng)主要反映油田開發(fā)生產(chǎn)中的各種井所處地理位置，表現(xiàn)在二維管理系統(tǒng)中為各類點符號標記，空間數(shù)

15、據(jù)屬性字段包括基本屬性信息，可以井號為紐帶關(guān)聯(lián)其相關(guān)靜態(tài)、動態(tài)開發(fā)數(shù)據(jù)庫。 字段名稱字段類型字段長度約束設(shè)置油水井編號字符型12primary key坐標數(shù)值型14具體位置字符型12油水井類型字符型10排水體制字符型12地面標高數(shù)值型12井深數(shù)值型12井底標高數(shù)值型10施工時間日期型8unique形狀字符型14規(guī)格字符型14施工單位字符型12b. 油氣集輸系統(tǒng) 油氣集輸系統(tǒng)是一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可分為輸油網(wǎng)絡(luò)和輸氣網(wǎng)絡(luò)，具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的一般特性，基本構(gòu)成包括節(jié)點、弧段和附件（管網(wǎng)的附屬設(shè)施）。油氣集輸管網(wǎng)大部分固定埋藏于地下，因此可以對數(shù)據(jù)模型進行適當簡化，不考慮面狀拓撲關(guān)系，去掉多邊形信息，減少數(shù)據(jù)

16、量。此外，油氣集輸管網(wǎng)屬于壓力管網(wǎng)，多采用多源環(huán)型設(shè)計，目的為了盡可能減少意外事故所造成的影響。c. 供水、注水系統(tǒng) 供水、注水系統(tǒng)也屬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)準備基本和油氣集輸系統(tǒng)相同，不同的只是在構(gòu)建幾何網(wǎng)絡(luò)模型時油氣集輸系統(tǒng)是由多個源（source）流向一個匯（sink），而供水、注水系統(tǒng)是由一個源（source）流向多個匯(sink )。 d. 供配電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng) 供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)多位于地表，無需構(gòu)建幾何網(wǎng)絡(luò)模型，采用數(shù)據(jù)分層采集的方式采集相關(guān)線路和站點添加到系統(tǒng)中，按線路名稱、站點編號連接起屬性數(shù)據(jù)。e. 道路系統(tǒng) 油田專用道路可數(shù)字化為線文件，屬性表內(nèi)容可包括道路起點、終點、長度、路面

17、類型、車道特征等，可單獨作為一層也可并入基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。 f. 油田站場各類站場是油田地面設(shè)施中的重要部分，表現(xiàn)在二維管理系統(tǒng)中為各類點符號標記，屬性字段包括基本屬性信息，可以站場名稱為紐帶關(guān)聯(lián)其相關(guān)靜態(tài)、動態(tài)開發(fā)數(shù)據(jù)庫。數(shù)字化為點文件后按照類別分別加入相應(yīng)的幾何網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。（8）油氣田綜合生產(chǎn)管理及服務(wù)管利用油田現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并結(jié)合 gis 來建立油田的地理圖形綜合信息管理系統(tǒng)，有關(guān) 管理部門可以在圖形的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對油田的生產(chǎn)調(diào)度、統(tǒng)籌計劃、物資管理、技術(shù)監(jiān)督、事 故處理、綜合經(jīng)營、市場規(guī)劃、油田基建、安全環(huán)保、郵電通訊、交通運輸、社會服務(wù)等方 面的可視化管理。 運用 gis 強大的信息查詢

18、系統(tǒng)，管理人員就能在電子地圖上迅速地了解到與其相關(guān)的各 級部門的有關(guān)信息，通過運用各種專題直觀圖的方式進行綜合分析后，就可以迅速、正確地 對生產(chǎn)部署、資金統(tǒng)籌、物資調(diào)配等進行綜合管理。在生產(chǎn)一線出現(xiàn)緊急事件時，gis 能夠 幫助有關(guān)管理人員對事件現(xiàn)場及有關(guān)部門的應(yīng)急措施進行迅速、正確的安排。在使用 gis 對 一個地區(qū)的人口數(shù)量和結(jié)構(gòu)、住房狀況、公共設(shè)施、水電供應(yīng)及下水管道設(shè)施等因素進行綜 合的可視化分析后，市政規(guī)劃和基建等有關(guān)部門就會對工作部署進行正確的判斷。（9）石化企業(yè)安全防范 石化企業(yè)安全防范主要為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、緊急報警、污染物擴散模擬、預(yù)制處理方案、廠區(qū)危險設(shè)備和預(yù)防設(shè)施的

19、管理、石化企業(yè)安全指標宏觀管理等重要環(huán)節(jié)，利用 gis 結(jié)合石化設(shè)施設(shè)備的大量信息與空間地理環(huán)境有著密切聯(lián)系的特點，可開發(fā)出一套基于 空間地理信息的石化企業(yè)安全防范管理系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)石化廠區(qū)設(shè)施設(shè)備管理、污染物擴散模 擬、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)、緊急報警處理、石化危險管線的管理、應(yīng)付危險情況的 預(yù)制方案的管理、石化企業(yè)安全信息宏觀管理、重要設(shè)備雷擊預(yù)防與應(yīng)急維護信息定位等。（10） 管道工程建設(shè)輔助規(guī)劃 管道工程輔助規(guī)劃的主要內(nèi)容：一是新建管道的規(guī)劃設(shè)計。在進行新的輸油氣管道規(guī)劃設(shè)計中，利用遙感數(shù)據(jù)和地理信息建立管道線路的最小費用模型，模型可根據(jù)管道長度并充分考慮地表特征、地理狀況、地面覆蓋

20、等因素，進行管道的最少費用分析，優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計方案；二是將施工進程中的各類設(shè)施數(shù)據(jù)信息及地理空間位置坐標輸出到其他的管理信息系統(tǒng)中進行設(shè)備維護和運營管理。 （11） 設(shè)備管理 通過管道地理信息系統(tǒng)可以迅速了解資產(chǎn)的地理分布，可以使人員和設(shè)備配置更加合理，提高維護效率。當發(fā)生緊急事故時可以科學準確地做出應(yīng)急措施。 （12） 管道運行的實時監(jiān)控 將地理信息系統(tǒng)和scada系統(tǒng)相結(jié)合，可以對油氣管網(wǎng)和關(guān)鍵站進行監(jiān)控，并將管道的狀態(tài)信息顯示到gis圖形中。保證管道的安全平穩(wěn)運營，提高管網(wǎng)系統(tǒng)整體運行的可靠性。（13） 風險管理在地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行的風險管理，可以評估管道沿線某段發(fā)生管道破裂的概率和后

21、果，對管道風險進行半定量的管理；可以進行敏感性分析，對防止管道破裂而進行的維護項目效果進行評估；為潛在發(fā)生管道破裂的地點設(shè)計模擬情景，使用地理信息系統(tǒng)制定和評估補救計劃；將管道分段，建立每段獨立的管道評估和風險檔案。利用風險評估數(shù)據(jù)作為故障管理的基礎(chǔ)，為故障分析建模，加強風險評估和維護程序；構(gòu)建突發(fā)情況響應(yīng)、緩解和補救計劃的場景等。 （14） 管道完整性管理 管道完整性管理涉及管道本體、防腐、地質(zhì)災(zāi)害和站場設(shè)施等諸多方面。利用地理信息系統(tǒng)，可以根據(jù)管道管理部門的指導(dǎo)方針和操作規(guī)程創(chuàng)建完整性管理和檢修計劃。 （15） 市場情況分析 根據(jù)地理空間信息中的行政區(qū)劃、人口分布、交通、歷史情況等，利用gis分析功能，可以輔助制定銷售計劃，調(diào)整管網(wǎng)運營狀態(tài)。四、實驗總結(jié)(1)需要進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測與查錯機制的研究。數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞直接影響到系統(tǒng)運行結(jié)果的準確程度，而在實際應(yīng)用系統(tǒng)的建立過程中，不可避免地會由于數(shù)據(jù)采集方式和精度，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換方式，信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力等原因造成數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊。因此，有必要在信息系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)差錯機制，從數(shù)據(jù)準確度方面保證系統(tǒng)的性能。