Применение геоинформационных систем для прокладки трубопроводов (на примере).

Введение

Проектирование и строительство крупных сложных инженерных сооружений, имеющих большую пространственную протяженность, которыми являются нефтепроводы и газопроводы, в современных условиях требует обработки больших объемов разнообразной пространственной информации как фактического, так и прогнозного характера, отражающей природные и хозяйственные условия их создания и эксплуатации. Большой объем и разнообразие обрабатываемой информации, а также высокие требования к скорости получения выходных данных и их качеству, создают необходимость широкого применения в проектировании и строительстве геоинформационных технологий, как наиболее современных программных средств обработки пространственной информации. Особенно востребовано применение геоинформационных технологий при строительстве магистральных нефтепроводов и газопроводов, являющихся наиболее протяженными (от нескольких сотен до нескольких тысяч километров, зачастую, пересекающими границы нескольких субъектов Российской Федерации, множество различных природных зон, а также земли различного функционального назначения, разнообразных форм собственности), крупными и сложными инженерными сооружениями трубопроводного транспорта. Однако, применение геоинформационных технологий, как и любых других программных продуктов (инженерных и научно-технических средств) при проектировании и строительстве нефтепроводов и газопроводов имеет свою специфику. Отработка и совершенствование способов и приемов использования геоинформационных технологий при строительстве нефтепроводов и газопроводов представляется на сегодняшний день одной из актуальных задач применения программного обеспечения для данного вида хозяйственной деятельности.
Целью настоящей работы является анализ методов, проблем и перспектив использования геоинформационных технологий при строительстве магистральных нефте- и газопроводов, на примере строительства магистрального газопровода «Сила Сибири». В процессе работы решаются следующие задачи:
• Осуществляется рассмотрение геоинформационных технологий, как новой формы структурирования пространственной информации и получения знаний о территории;
• Анализируются области и способы применения геоинформационных технологий и геоинформационных систем при проектировании и строительстве нефтепроводов и газопроводов;
• Рассматриваются способы и особенности применения геоинформационных технологий при строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири» на разных этапах и участках строительства;
• Предлагаются пути совершенствования методов применения геоинформационных систем при строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири».
Методы исследования: анализ литературных и статистических источников, проектной документации, картографический.
Объект исследования – геоинформационные технологии в строительстве магистральных нефте- и газопроводов.
Предмет исследования – применение геоинформационных технологий при строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири».

Введение
1. Геоинформационные технологии, как современные системы проектирования и контроля эксплуатации пространственно протяженных сооружений

1.1. Геоинформационный подход к изучению территории и анализу пространственных особенностей свойств объектов
1.2. Геоинформационные системы, как средства реализации и использования геоинформационных технологий
1.3. Применение геоинформационных систем при проектировании, строительстве и эксплуатации пространственно протяженных инженерных сооружений

2. Применение геоинформационных технологий при строительстве трубопроводов

2.1. Строительство трубопровода, как инженерно-техническая задача
2.2. Применение геоинформационных технологий на предпроектном этапе
2.3. Применение геоинформационных технологий на этапе проектирования
2.4. Применение геоинформационных технологий на этапе строительства
3. Использование геоинформационных технологий при строительстве газопровода «Сила Сибири»
3.1. Газопровод «Сила Сибири», как инженерное сооружение: общая техническая характеристика и природные условия прохождения трассы.
3.2. Применение геоинформационных технологий на этапах создания предпроектного обоснования и проектирования газопровода
3.3. Использование геоинформационных технологий при строительстве газопровода
3.4. Предложения по совершенствованию методов применения геоинформационных систем при строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири»
Заключение
Список использованных источников

Заключение

Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов является одним из востребованных видов деятельности в современном транспортном комплексе. Наиболее протяженными и сложными трубопроводами являются магистральные нефте- и газопроводы, предназначенные для транспортировки больших объемов углеводородного сырья от месторождений к потребителям. По сути это – сложные транспортные комплексы, содержащие линейную (транспортирующую) часть и сопутствующую инфраструктуру, а также сопряженные объекты (пункты сдачи газа, резервные хранилища, отводы и т.п.). Их строительство и эксплуатация требует применения современных методов проектирования и контроля выполняемых работ и их последствий для окружающей среды и социальной системы, в том числе и геоинформационных технологий. Использование геоинформационных технологий, позволяющих привязать комплексы инженерных данных и решений к пространственно локализованным объектам местности, позволяет максимально быстро и эффективно выполнять проектирование трубопроводной системы, осуществлять мониторинг и прогноз воздействия внешних факторов на трубопровод в процессе его строительства и эксплуатации, а также самого трубопровода на внешние объекты.
Геоинформационные технологии могут (и должны) применяться на строительстве и при эксплуатации газопроводов на всех стадиях от предпроектного обоснования инвестиций до эксплуатации и демонтажа. Создание сквозной по времени геоинформационной системы трубопровода позволяет максимально эффективно осуществлять ее эксплуатацию. Вместе с тем, на различных этапах создания и использования трубопровода задачи, ставящиеся перед ГИС и ее информационное наполнение существенно различаются. Так, на предпроектном этапе основной задачей, решаемой при помощи геоинформационных технологий является выбор оптимального генерального маршрута прокладки трассы трубопровода, что предполагает широкий территориальный охват при сравнительно малом масштабе отображения местности. Этап проектирования, на котором формируются основные инженерные решения, предполагает создание крупномасштабной цифровой модели местности в узком коридоре вдоль всей трассы трубопровода, а также крупномасштабных моделей местности для разработок проектов вспомогательных объектов, находящихся вне коридора трассы трубопровода. Для строительства, помимо проектных данных и построенной на их основе модели сооружения, актуальной представляется и пространственная информация о положении хозяйственных объектов вблизи трассы трубопровода для формирования логистических схем. На этапе эксплуатации актуальна пространственная информация о зоне землеотвода трубопровода, а также о прилегающих территориях, на которых выявлены негативные природные (преимущественно геоморфологические и геологические) процессы, способные повредить трубопровод.
В качестве примера использования геоинформационных технологий в проектировании и строительстве трубопроводов в настоящей работе рассматривается геоинформационное обеспечение строительства магистрального газопровода «Сила Сибири». Это наиболее протяженный (около 4000 км) на сегодняшний день газопровод, предназначенный для транспортировки газа с месторождений Якутии и Иркутской области в КНР и регионы российского Дальнего Востока. Трасса газопровода пролегает в сложных природных условиях: зоне распространения вечной мерзлоты, по территориям распространения карста, горным участкам с высокой сейсмичностью, заболоченным территориям, пересекает крупные реки (Лену, Амур) и их притоки. Поэтому проектирование и строительство газопровода представляет собой сложную задачу, для решения которой необходимо учитывать большой объем пространственных данных, в том числе и требующих своевременной актуализации. Эта задача осложняется и тем, что маршрут трассы газопровода на значительной своей части проходит по малозаселенным и слабоосвоенным территориям, обновление топографических карт на которые уже давно не проводилось. В связи с этим, в качестве картографических материалов при строительстве газопровода (в том числе и в ГИС) предпочтение отдается данным дистанционного зондирования (аэрофотоснимкам и ортофотопланам, космоснимкам и т.д.).
Для проектирования и строительства газопровода ПАО «ВНИПИгаздобыча»(основным подрядчиком проектировочных работ на магистральном газопроводе «Сила Сибири») с 2011 года разрабатывается ГИС «Восток», включающая информацию по магистральному газопроводу «Сила Сибири» и большому количеству сопутствующих объектов, в том числе,Чаяндинскому и Ковыктинскому месторождениям, газоперерабатывающему комплексу в районе г. Белогорска, заводу по производству сжиженного природного газа в районе г. Владивостока и др. ГИС реализуется в виде трех подсистем: хранилища данных, инструментария наполнения и изменения данных ГИС и публикации данных. Хранилище данных реализуется на основе модуля для хранения пространственных данных Oracle Spatial СУБД Oracle. Инструментарий изменения и наполнения базы данных ГИС выполнен на основе AutoCAD Map 3D и MapInfo Professional, а подсистема публикации данных – на основе Autodesk MapGuide. Выбор данных программных продуктов обусловлен, помимо заложенного в них широкого спектра возможностей, также их достаточно большим распространением, возможностью интеграции созданных с их помощью данных в другие ГИС-системы (например, в ArcViewGIS), дружественным интерфейсом и легкостью освоения. ГИС выполнено в виде клиент-серверного приложения, доступного в режиме редактирования по локальной сети, а в режиме просмотра – в Интернет-браузере. Также созданы локальные версии ГИС, предназначенные для установки на ноутбуки прорабов и инженеров-строителей. Данные в ГИС сгруппированы по модулям, отображающим различные аспекты окружающей среды, необходимые при строительстве газопровода: геологическое строение, распространение многолетнемерзлых пород и т.п. Помимо картографической и табличной (цифровой) информации ГИС содержит большое количество данных дистанционного зондирования и фотографий объектов и (на ряд объектов) трехмерных моделей. В ГИС предусмотрена возможность постоянной актуализации данных, выполняемой различными способами – ручным вводом, обработкой данных дистанционного зондирования и др.
В целом, рекомендации к усовершенствованию связаны, прежде всего, с выявившейся необходимостью более широкого применения в ней 3D-моделей, как более современного средства представления пространственной информации, интуитивно понятного конечному пользователю. Важным дополнением к локальной ГИС, помещаемой на ноутбуки исполнителей строительных работ, должна служить система промежуточного изменения данных ГИС, которая бы позволяла (после соответствующего контроля) вносить изменения в данные о строительстве газопровода в онлайн режиме.
Также способствовать совершенствованию ГИС может расширение полосы отображения хозяйственных объектов и коммуникаций (дорог), а также их актуального состояния и прогноза его изменения.
В целом же указанная система при строительстве газопровода на участке Чаянда – Ленск показала свою высокую эффективность.

Список использованных источников

1. Адрианов В.Ю. Модели данных в ГИС // http:// Сайт ООО «ДАТА »www.dataplus.ru/arcrev/Number_55/5_Models.html
2. Бородавкнн, П.П. Сооружение магистральных трубопроводов [Текст] / П.П. Бородавкнн, В. JI. Березин. - М.: Недра 1977. - 407 с.
3. Введение в геоинформационные системы. Векторные, растровые данные. Портал GISLABhttp://gis-lab.info/docs/giscourse/11-vector-raster.html
4. Геоинформационные системы и технологии. Красноярск, 2007, 150 с.
5. Дубинин М. Космические снимки – еще один инструмент обеспечения прозрачности государства // Портал GIS-Lab Географические информационные системы и дистанционное зондирование [Электронный ресурс] Режим доступа: http://gis-lab.info/qa/open-rs-control.html
6. Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. — Москва: Кудиц-пресс, 2009. — 272 с.
7. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Основы геоинформатики. Книга 2. Учебное пособие / М: «Академия», 2004
8. Каргашин П.Е.Организация базы данных экологического контроля воздействий на природную среду при строительстве магистральных газопроводов // Геоинформатика. 2008. № 1. С. 38-44.
9. Ковыктинское месторождение // Сайт «Вокруг газа» [Электронный ресурс]. Режим доступа:http://www.trubagaz.ru/gkm/kovyktinskoe-gazokondensatnoe-mestorozhdenie/
10. Лютова Т.Е. Ресурсные возможности геоинформационных систем (ГИС) при строительстве и эксплуатации газопроводов / Ползуновский вестник №4-1, 2013, СС. 132 - 134
11. Мухаметшин А.М., Распутин А.Н., Попов А.В., Николаенко А.Ю. К вопросу разработки геоинформационных систем (ГИС) для анализа данных о состоянии магистральных газопроводов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2005, №8, сс. 116- 119
12. НИПИСтройТЭК совместно с ВНИПИгаздобыча выполнил работы для магистрального газопровода Сила Сибири // Сайт Dist-cons.ru [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.dist-cons.ru/PressRelease/PressReleaseShow.asp?id=457772&from=86215
13. Пигин А.П. Цифровые модели местности - основа САПР и ГИС проектов. // «Геопрофи»: — М.:, 2006, № 4.
14. Сайт компании «Кредо-диалог» // http://www.credo-dialogue.com
15. Строкова Л.А., Ермолаева А.В. Природные особенности строительства магистрального газопровода «Сила Сибири» на участке Чаяндинское нефтегазоконденсатное месторождение – Ленск // Известия Томского политехнического университета. 2015. Т. 326. № 4, СС. 41 - 55
16. Трифонов К.Е. Применение ГИС-технологий в процессе оптимизации трассы газопровода // ГЕО-Сибирь-2010. Т. 1. Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия. Ч. 2: сб. матер. VI Междунар. научн. конгресса «ГЕО-Сибирь- 2010», 19–29 апреля 2010 г., Новосибирск. – Новосибирск: СГГА, 2010., СС 220-224
17. Хорошев А.В., Алещенко Г.М. Полимасштабная организация геосистемных взаимодействий // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика. Материалы XI Международной ландшафтной конференции / Ред. коллегия: К.Н. Дьяконов (отв. ред.), Н.С. Касимов и др. – М.: Географический факультет МГУ, 2006 – СС. 58 - 60
18. Чаяндинское месторождение // Сайт «Вокруг газа» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.trubagaz.ru/gkm/chajandinskoe-neftegazokondensatnoe-mestorozhdenie/
19. Черняков О.В., Панкратьев А.С. Опыт применения геоинформационных технологий в ОАО «ВНИПИгаздобыча» // «Инженерные изыскания», №3/2014, сс. 36-38