浅谈GIS 技术在燃气管道检验中的应用

计艺帆 王少军 左延田 宋 盼

（上海市特种设备监督检验技术研究院）

工业管道

浅谈GIS 技术在燃气管道检验中的应用

计艺帆*王少军 左延田 宋 盼

（上海市特种设备监督检验技术研究院）

近年来地理信息系统（GIS）技术广泛应用于城市燃气管道的管理、检验和评估中。阐述了GIS技术的现状以及在实际检验过程中的应用，并针对实际操作中遇到的问题，提出了行之有效的应对措施。

地理信息系统 燃气管道 检验 数据整合 风险评估

0 前言

随着城市化进程的不断加快，大中城市的人口不断增加，燃气管网的规划建设也在不断增长。城市燃气管道大多分布在人口较为密集的居住生活区或商业区，这些区域建筑施工频繁、车流密集、轨道交通交织，对其附近的埋地燃气管道影响较大。施工破坏、杂散电流、土壤腐蚀等一系列因素使得燃气管道极易发生泄漏和腐蚀，从而也使附近居民的安全受到极大的威胁。由于天然气的易燃易爆特性，若其在人口高密度区域发生爆炸，会造成极大的人员伤亡和财产损失。据不完全统计，2015年我国共发生燃气爆炸事故658次，造成1 000余人受伤，116人死亡。近年来管道事故频发，因此进一步提高燃气管道的安全性有着十分重要的意义。

为了确保燃气管道的安全运行，按照周期及时进行定期检验是燃气管道管理中特别重要的一个环节。对于一个庞大的城市燃气管道网，如何了解和掌握城市燃气管道的位置分布，如何精确高效合理地进行检验工作，如何正确地评估管网的风险等级，所有这些问题只有有效地运用地理信息系统（GIS）这一平台，才能顺利地获得解决。

1 GIS简介与现状

GIS是一种特定的十分重要的空间信息系统，是由计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组成的、可对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成平台[1-2]。GIS是一种基于计算机的工具，可以对空间信息进行分析和处理，把地图独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

通过GIS，可将现场采集到的各种管道的相关数据整合到一起，将管道特征对应到真实地理坐标上，将管道的各种信息体现到地图中（例如管道长度、直径、压力、材质等），还可将管网的竣工资料存档并进行管理。通过GIS，可将数字化数据转换成更容易理解的图像数据。整合后的数据便于运营者查看发生事件的管道位置，分析管道的潜在威胁，评价管道的完整性，提高决策制定过程中数据的价值，节省人力物力。

随着科技的飞速发展，GIS不但在测绘、制图、资源和环境等领域被成功地应用，而且已经在城市规划、商业策划、文化教育乃至人们的日常生活领域中发挥着独特的作用。在地下管道方面，GIS也愈来愈多地被各种管道相应行业的相关部门所采用，并在地下管道的管理和检验方面起到越来越重要的作用。

GIS系统数据存储主要包括两部分：（1）图形库，主要包括背景地图、管线图、管道附件图等；（2）数据库，主要包括管道信息数据的描述和管道附属设施的数据等。数据库管理员还可以对其中的数据和图形进行输入和编辑，通过不断维护来确保数据库和现场情况保持一致。普通访问者可以对数据库进行查询统计，如对图形进行拖动、放大、缩小，对故障进行分析等。数据库架构如图1所示。

图1 数据库整体架构

2 GIS在燃气管道检验中的应用和拓展

2.1 现场检验

GIS的数据库是以图形为基础的，根据不同的要求使用不同的数据结构。对管道来说，除了地理图和地形图所需的数据外，还包括管道性质、材质类型以及道路、山丘、铁路、水文和电缆等数字化的数据。通过GIS，可以根据使用要求生成不同比例的地图。在GIS中，每一个覆盖地域的数据都可以综合起来，通过对这些数据的处理，可以得到各种数据的影响结果[3]。以某市埋地燃气管道为例，首先得到该市燃气管道的栅格图像，经转换成矢量数据并作适当处理后存入数据库，然后用应用软件作叠加分析，结果如图2所示。

图2 GIS管道评估图

由于城市燃气管道分布比较复杂，分支相对较多，如果事先不对管线数据进行整理，直接进行现场检验，肯定会出现漏检、错检的现象。所以事先将检验区段的管线数据做成列表清单是十分必要的。通过查询GIS系统，结合地图搜寻需要检验的管段，就可将管段表一一列出，最后将GIS图打印出来。有了GIS图和管线清单，将极大提高现场检验检测的效率，在现场不必花费大量时间去寻找管位、阀井和测试桩。

在现场检验的过程中，如果需要管线的数据，也可以及时登录GIS系统进行查询，不必再去档案室翻阅厚重的资料。过去查资料往往一查就是一整天，现在运用GIS系统，几分钟就能查到想要的数据。数字化管理极大地提高了工作效率，也可更方便地获取自己所需要的资料。

2.2 数据整合

现场检验获取的资料需要及时整理并且输入GIS数据库中，比如现场检测的阀井泄漏数值、防腐层的破损位置、管道的占压情况等，都可以输入GIS系统中。及时的数据整理以及反馈可以让管理者更加快速地对管道的安全状况进行评估，并对管道的损坏或者缺陷进行及时的处理。

以往的检验结果汇报只有检测数据，使用单位往往只能通过口头交流才能了解大概情况，对检测的详细情况并不能完全掌握。检测报告也只是一个存档的文件，对实际管理起不到很大的作用。而现在结合了GIS系统和手持式北斗全球定位系统（GPS），检验中存在的问题都能通过GPS进行准确的定位，并结合现场的照片和数据的输入，将现场情况及时准确地反映到GIS系统中。通过GIS系统的资料汇总做出的工作报告能够让管道使用单位管理者更加直观地了解管道的现状，比以往的数据式分析报告更加清晰。

结合GIS系统将检验后得到的信息（如阀井状况、数值、井盖状况、现场照片、防腐层破损位置等）整合在一起，如图3所示，在向使用单位汇报结果时，能更加清晰明确地将现场检验的情况告知用户。同时能够使用户省去大量的时间寻找现场问题管道的位置，更及时地处理存在的隐患。

图3 结合GIS制作的现场检验汇总图

2.3 风险评估

风险评估是指在风险事件发生之前或之后（但还没有结束），对该事件给人们的生活、生命、财产等各个方面造成的影响和损失的可能性进行量化评估的工作。或者说，风险评估就是量化测评某一事件或事物带来的影响或损失的可能程度。

燃气管道的风险评估主要包括第三方破坏、腐蚀、设备及其操作、本质安全这几大类，其中每个大类中又有多个小分类（如图4所示）。结合所有分类的综合性评估，即可判断管道失效的可能性。

图4 管道风险评估失效因素

在管道风险评估中，GIS技术不仅可以收集管理数据，而且可以构建综合性的模型来完成具体工作。因此，可以将风险评估与GIS技术相结合。所有的管道信息都详细地存储在GIS系统中，通过系统分析可以把风险数据显示在管段上。利用GIS的风险评估，能充分发挥GIS的图形空间分析能力，高效地进行评价分析，提高评价的准确性。

2.4 存在的问题

尽管GIS技术带给我们许多便利，但是由于我国GIS技术发展较晚，相比国外较为落后，仍有许多问题需要改进和优化。有相当一部分城市燃气管道因为其年代久远，常常会有资料不齐全等情况，要再补齐资料较为困难，这部分空缺使得GIS系统资料不完整，部分老的管线往往显示资料空缺，对于检验造成很大不便。

由于燃气管网涉及的信息内容较多，日常管理和检验所需资料不能完全输入系统中，地理信息系统兼容性相对欠缺，现在大部分使用GIS系统的燃气单位系统中往往只有管道位置、管道压力、管道尺寸和阀门位置等基本信息。还有很多有价值的资料仍需要完善，比如管道深度、历次检维修资料、杂散电流数值、现场照片等。随着技术的发展和经验的积累，GIS系统将不断地发展和完善，将会不断地便利于管道的日常检验和管理工作。

3 结语

GIS技术的应用表明，该技术具有较强的实用性，操作简单，比传统检验方式更加直观可靠。GIS技术是科技不断进步的产物，将数字化、自动化、智能化、一体化的数据管理方式应用到燃气长输管道的检验和评估中，大大提高了工作效率与风险评估的准确度。使用GIS技术，实现了把管道经过的地形地貌、地理条件、地面设施、检验巡线情况直观地呈现在管理者面前，使管理者对管道所面临的风险能够及时做出正确的判断，确保管道的安全运行。目前，燃气管道的数字化检验和管理已是大势所趋。

[1]刘清泉，许继鹏.基于GIS的城市燃气管道可视化检测与评估[C]//第四届中国管道完整性管理技术大会论文集.2014：938-942.

[2]金龙.基于GIS技术的油气管道安全管理方法 [J].山东工业技术，2015（5）：171.

[3]郭章林，谷洪雁，刘海新，等.GIS在埋地燃气管道风险分析的应用 [J].煤气与热力，2005，25（7）：33-35.

Discussion on Application of GIS Technology in Gas Pipeline Inspection

Ji Yifan Wang Shaojun Zuo Yantian Song Pan

In recent years,GIS technology has been widely used in the management,inspection and evaluation of city gas pipelines.The present situation of the geographic information technology and its application in the actual inspection process are expounded.In view of the problems encountered in practical operation,effective measures are put forward.

Geo-information system;Gas pipeline;Inspection;Data integration;Risk assessment

TQ 055.8+1

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.10.016

*计艺帆，男，1990年生，检验员。上海市，200062。

2016-12-11）