摘　要：利用GIS對(duì)管道安全運(yùn)行進(jìn)行管理，具有實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、投資小、可靠性高、先進(jìn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它具有集系統(tǒng)性、適用性、兼容性為一體的優(yōu)勢(shì)，可以便捷、可靠、安全地對(duì)管道沿線情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理。數(shù)字化管網(wǎng)GIS系統(tǒng)是面向管網(wǎng)管理的龐大的信息系統(tǒng)，并且是基于GIS平臺(tái)進(jìn)行的，而國(guó)內(nèi)外又有許多不同類(lèi)型和特點(diǎn)的GIS軟件，如何從管道系統(tǒng)全局出發(fā)，選擇成熟的GIS平臺(tái)以保證數(shù)字管道系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，是數(shù)字管道系統(tǒng)建設(shè)需要解決的首要問(wèn)題。結(jié)合天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn)，探討了管網(wǎng)系統(tǒng)GIS平臺(tái)選型的依據(jù)和條件，通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外幾種主流GIS平臺(tái)的特點(diǎn)進(jìn)行比較和分析，總結(jié)出了各個(gè)GIS平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及ArgGIS平臺(tái)與其他幾種GIS平臺(tái)相比具有的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果表明，ArcGIS平臺(tái)是進(jìn)行數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的理想選擇。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化  管網(wǎng)  GIS平臺(tái)  選型  依據(jù)  探討

1、引言

天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)在近幾年高速發(fā)展，面對(duì)越來(lái)越密集的管網(wǎng)、復(fù)雜的管道設(shè)備、時(shí)刻變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息、管道周邊的應(yīng)急資源及不斷提高的安全運(yùn)營(yíng)管理需求，傳統(tǒng)的建設(shè)理念、手段和方式越來(lái)越難以適應(yīng)管網(wǎng)建設(shè)及安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要。為了提高長(zhǎng)輸管道的科學(xué)管理水平、保證管道的運(yùn)營(yíng)安全、滿(mǎn)足管道完整性管理的需求，需要將現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)和GIS技術(shù)應(yīng)用于管道管理，將地圖、設(shè)備信息、環(huán)境信息等統(tǒng)一管理，并實(shí)現(xiàn)信息共享。利用GIS對(duì)管道安全運(yùn)行進(jìn)行管理，具有實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、投資小、可靠性高、先進(jìn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它具有集系統(tǒng)性、適用性、兼容性為一體的優(yōu)勢(shì)，可以便捷、可靠、安全地對(duì)管道沿線情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理^[1]。

數(shù)字化管網(wǎng)GIS開(kāi)發(fā)是基于GIS平臺(tái)進(jìn)行的，而國(guó)內(nèi)外又有許多不同類(lèi)型和特點(diǎn)的GIS軟件，如何從管道系統(tǒng)全局出發(fā)，選擇成熟的GIS平臺(tái)以保證數(shù)字管道系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，是數(shù)字管道系統(tǒng)建設(shè)需要解決的首要問(wèn)題。

2、GIS平臺(tái)選型依據(jù)和條件

數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)的GIS應(yīng)用是與管道運(yùn)行管理業(yè)務(wù)密切聯(lián)系的，與純地理學(xué)上的GIS具有很大的差別。數(shù)字化管網(wǎng)GIS系統(tǒng)是面向管網(wǎng)管理的龐大的信息系統(tǒng)，使用GIS技術(shù)的基本目的是對(duì)管道設(shè)備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理、查詢(xún)以及統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為管道運(yùn)營(yíng)、應(yīng)急處理等提供決策支持。在天然氣管網(wǎng)管理過(guò)程中，GIS將管道沿線的地理環(huán)境、地面設(shè)施、交通、人文景觀、地質(zhì)條件、各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害和自然災(zāi)害等影響管道安全運(yùn)營(yíng)的主客觀因素和技術(shù)數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)庫(kù)，在地理坐標(biāo)上得到有機(jī)整合，構(gòu)筑起數(shù)字管網(wǎng)，為管道可研、勘察設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理提供一個(gè)高效率的數(shù)據(jù)采集與處理平臺(tái)和管理與決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享，保證數(shù)據(jù)的完整性^[2]。

根據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇平臺(tái)時(shí)要考慮到界面友好、強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)能力、良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治瞿芰σ约拜^強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力。平臺(tái)要滿(mǎn)足開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境、開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)和引用組件技術(shù)等條件。還要充分考慮管網(wǎng)企業(yè)的管理模式和發(fā)展來(lái)構(gòu)建GIS系統(tǒng)。要考慮到能夠滿(mǎn)足實(shí)際需要，在構(gòu)建GIS系統(tǒng)時(shí)充分考慮數(shù)據(jù)共享和重復(fù)使用問(wèn)題，避免將來(lái)重新投資開(kāi)發(fā)適合新要求的數(shù)據(jù)共享接口。更要避免就功能而功能，或者求大求全，造成資金的浪費(fèi)^[3]。以下是進(jìn)行平臺(tái)選型的主要依據(jù)^[4]：

1)系統(tǒng)的可伸縮性。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和環(huán)境日趨成熟完善，在管網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)遵循“統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實(shí)施”的原則。平臺(tái)的“可伸縮性”可以保證系統(tǒng)的分步實(shí)施不會(huì)因?yàn)槠脚_(tái)的提升和系統(tǒng)規(guī)模及功能需求的擴(kuò)展而陷入進(jìn)退兩難的境地。

2)系統(tǒng)的可集成性。管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中，根據(jù)用戶(hù)多方面的業(yè)務(wù)需求一般需要建設(shè)多個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間如何協(xié)同工作，如何與用戶(hù)已建的其他信息系統(tǒng)協(xié)同工作，這就對(duì)管網(wǎng)信息系統(tǒng)的集成能力提出了更高的要求，例如與SCADA、EAM以及EDMS系統(tǒng)的接口建設(shè)。所以，選擇的GIS平臺(tái)應(yīng)能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)集成功能的需求，全面考慮GIS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成，避免出現(xiàn)“信息孤島”現(xiàn)象。

3)系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)的安全性應(yīng)具有三個(gè)方面的意義：一是系統(tǒng)自身的堅(jiān)固性，即系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)不同類(lèi)型和規(guī)模的數(shù)據(jù)和使用對(duì)象都不能崩潰的特質(zhì)，以及靈活而強(qiáng)有力的恢復(fù)機(jī)制；二是系統(tǒng)應(yīng)具備完善的權(quán)限控制機(jī)制以保障系統(tǒng)不被有意或無(wú)意地破壞；三是系統(tǒng)應(yīng)具備在并發(fā)響應(yīng)和交互操作的環(huán)境下保障數(shù)據(jù)安全和一致性。

4)多操作系統(tǒng)支持。GIS平臺(tái)應(yīng)支持Windows、Unix、Linux操作系統(tǒng)。

5)多數(shù)據(jù)庫(kù)支持。GIS平臺(tái)應(yīng)支持Oracle、SQLServer等大型數(shù)據(jù)庫(kù)。

6)管網(wǎng)模型。管網(wǎng)模型是管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)向更高技術(shù)水平發(fā)展的基礎(chǔ)，是GIS應(yīng)用向縱深發(fā)展的交匯點(diǎn)。管網(wǎng)模型可以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量、提高系統(tǒng)建設(shè)效率，因此需要考慮所選GIS平臺(tái)是否具有優(yōu)秀的管網(wǎng)模型。

7)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ堋＞W(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ軐?duì)于管網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行管理非常重要，可以利用網(wǎng)絡(luò)連通關(guān)系、父子關(guān)系進(jìn)行最短路徑分析、上下游追蹤分析，同時(shí)拓?fù)潢P(guān)系的建立可以提高管線編輯的工作效率，例如當(dāng)管點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，與該管點(diǎn)相連的管線會(huì)自動(dòng)跟隨移動(dòng)。

8)二次開(kāi)發(fā)功能。管網(wǎng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需在GIS功能的基礎(chǔ)上疊加大量管道運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，如SCADA系統(tǒng)接口、應(yīng)急管理等，這些應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，因此要求所選用的GIS平臺(tái)必須具有強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)能力，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要。

9)平臺(tái)組件的完備性。平臺(tái)組件包含編輯平臺(tái)、Web發(fā)布平臺(tái)、三維顯示平臺(tái)、PDA支持平臺(tái)。用戶(hù)不僅能夠完成基本的編輯操作、地圖發(fā)布，而且可以進(jìn)行深層次的應(yīng)用擴(kuò)展，如三維顯示、PDA瀏覽等應(yīng)用。

10)市場(chǎng)占有率。數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)投資大、功能復(fù)雜、管理海量數(shù)據(jù)的龐大系統(tǒng)。需要選擇一個(gè)安全穩(wěn)定的GIS平臺(tái)。市場(chǎng)占有率在一定程度上代表著GIS平臺(tái)的成熟度。選擇市場(chǎng)占有率高的平臺(tái)，可以降低投資風(fēng)險(xiǎn)，并且其完備的技術(shù)資料和高質(zhì)量的售后服務(wù)也將保證系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行。

11)性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。管網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要選擇性?xún)r(jià)比高的產(chǎn)品。投資小，開(kāi)發(fā)效率高，系統(tǒng)穩(wěn)定，廠商能夠提供優(yōu)質(zhì)技術(shù)支持服務(wù)。以較小的投入成本獲得最大的收益。

3、GIS平臺(tái)選型

3．1國(guó)內(nèi)外主流GIS平臺(tái)對(duì)比分析

目前，國(guó)內(nèi)外的GIS平臺(tái)縱多，詳見(jiàn)表l和表2。

國(guó)外GIS技術(shù)發(fā)展較早，形成了一系列具有代表性的、成熟的GIS平臺(tái)產(chǎn)品，如：ArcGIS平臺(tái)、Maplnfo平臺(tái)、G／Technology平臺(tái)。國(guó)內(nèi)GIS產(chǎn)業(yè)起步較晚，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)GIS平臺(tái)也逐步發(fā)展起來(lái)，2006年，中國(guó)企業(yè)自主研發(fā)的GIS軟件在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)30％。其中，SuperMap平臺(tái)和MapGIS平臺(tái)是比較成熟的平臺(tái)。以上幾個(gè)GIS平臺(tái)都是比較優(yōu)秀的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有較大份額，它們以其自身的特點(diǎn)，適用于不同的行業(yè)領(lǐng)域，擁有不同的客戶(hù)群。

各個(gè)GIS平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn)以及與選型依據(jù)的對(duì)比如表3：

通過(guò)幾個(gè)國(guó)、內(nèi)外主流GIS平臺(tái)的對(duì)比分析^[7]發(fā)現(xiàn)：

1)MapInfo不支持多操作系統(tǒng)，不直接支持多數(shù)據(jù)庫(kù)，且不具有管網(wǎng)模型，而且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ茌^弱，因此只適用于中小型系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，故不采用；

2)G／Technology雖然具有長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)模型，以設(shè)施為管理對(duì)象，具有專(zhuān)用管網(wǎng)模型，能夠大大提高開(kāi)發(fā)效率，使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)趨向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和專(zhuān)業(yè)化，并且方便系統(tǒng)后續(xù)的升級(jí)和維護(hù)。但是G／Technology具有許多局限性，它只適用于Windows平臺(tái)和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)的可集成性不高，并且平臺(tái)的開(kāi)放性較低，因此不采用；

3)SuperMap平臺(tái)近幾年發(fā)展迅速，甚至在日本的大量GIS產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用，但是由于系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，在多用戶(hù)并發(fā)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)同步、底層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等存在較為突出的問(wèn)題，而且沒(méi)有長(zhǎng)輸管道數(shù)據(jù)模型，市場(chǎng)占有率與ArcGIS相比差距還很大，因此也暫時(shí)不采用；

4)MapGIS平臺(tái)最大的優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)處理與制圖，在國(guó)內(nèi)地質(zhì)行業(yè)應(yīng)用最廣。但也存在系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問(wèn)題，而且只支持Windows操作系統(tǒng)，而且沒(méi)有長(zhǎng)輸管道數(shù)據(jù)模型，市場(chǎng)占有率也有ArcGIS無(wú)法相比，故不采用。

3．2 ArgGIS平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

ArcGIS與以上幾種平臺(tái)相比，具有更多的優(yōu)勢(shì)：

1)產(chǎn)品類(lèi)型豐富，個(gè)性化定制功能強(qiáng)，可以滿(mǎn)足管網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的多方位的個(gè)性化需求；

2)支持全系列的操作系統(tǒng)，適用于多種數(shù)據(jù)庫(kù)；

3)集成性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)的管網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與其他信息系統(tǒng)無(wú)縫集成；

4)ArcGIS具有可伸縮性，靈活的組件式平臺(tái)不僅滿(mǎn)足了根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行組合式開(kāi)發(fā)的需要，而且保證了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)可分步實(shí)施；

5)ArcGIS產(chǎn)品性能穩(wěn)定，售后服務(wù)優(yōu)良，具有很高的市場(chǎng)占有率，這將是管網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)順利進(jìn)行的有力保障。

ArcGIS的不足之處在于構(gòu)建系統(tǒng)投資成本較大，但是管網(wǎng)系統(tǒng)作為一個(gè)高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)用性強(qiáng)的信息系統(tǒng)，必須具有良好的延伸性、集成和安全性，具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、高效并發(fā)訪問(wèn)的能力，ArcGIS開(kāi)發(fā)前期投入大的缺點(diǎn)完全可以忽略。其強(qiáng)大的功能性也決定了它的復(fù)雜性，所以開(kāi)發(fā)難度大，對(duì)設(shè)備要求高也是必然的。基于以上幾方面的分析可知，ArcGIS平臺(tái)是進(jìn)行數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的理想選擇。

4、結(jié)束語(yǔ)

GIS應(yīng)用于管道安全管理，是現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在提高管道安全管理水平上一種新的嘗試。選擇合適的GIS平臺(tái)并應(yīng)用到天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中，能夠及時(shí)、直觀、形象地對(duì)影響管道安全的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)對(duì)影響管道安全的重大管道事故隱患及重大危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)控，以及發(fā)生事故后提供救援決策，有利于管理部門(mén)及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握管道發(fā)生重大事故的可能性以及最大限度地減少事故造成的各項(xiàng)損失。利用GIS進(jìn)行管道管理，不僅提高了效率，而且節(jié)約了人力和物力，同時(shí)也使管道安全的管理趨于規(guī)范化和科學(xué)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙忠剛，姚安林，趙學(xué)芬．GIS技術(shù)在油氣管道安全管理中的應(yīng)用[J]．管道技術(shù)與設(shè)備，2006，(1)：15-l8

[2]王衛(wèi)強(qiáng)，王勇，吳明，吳玉國(guó)，王東冬．GIS在長(zhǎng)輸油氣管道的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2007，26(7)：1-5

[3]馮錦霞．供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)平臺(tái)的選型與開(kāi)發(fā)探討[J]．城鎮(zhèn)供水，2012，(1)：49-51

[4]《天然氣管網(wǎng)及LNG接收站系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究》報(bào)告

[5]羅靈軍，張遠(yuǎn)，周平，蔣揚(yáng)德．常用GIS基礎(chǔ)軟件對(duì)比研究[J]．城市勘測(cè)，2001，(1)：29-34

[6]鄭江玲．地理信息系統(tǒng)(GIS)應(yīng)用軟件性能分析與比較[J]．東北測(cè)繪，2001，24(4)：l7-20

[7]陳舒怡．GIS軟件平臺(tái)對(duì)比分析[J]．今日湖北(下半月)，2011，(12)：80-81

本文作者：劉毓

作者單位：中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司