Применение геоинформационных систем для прокладки трубопроводов (на примере)

. Пространственное размещение залежей углеводородов в вендском и кембрийском комплексах контролируется литологическими особенностями пород (фациальными замещениями и, как следствие, изменением коллекторских свойств), что значительно осложняет процесс поиска новых залежей углеводородов.

Месторожденияв настоящее время находятся в стадии подготовки к эксплуатации. Предварительный срок запуска в эксплуатацию Чаяндинского месторождения — 2018 год, остальных — несколько позже. Фактически, запуск месторождений в промышленную разработку должен совпасть по срокам с окончанием строительства газопровода, поскольку это сопряженные инвестиционные проекты.

Территория, к которой приурочены месторождения Ленско-Тунгусской НГП, предназначенные для заполнения газопровода, характеризуется сложными условиями проживания и хозяйственного освоения. Негативными природными факторами для антропогенного освоения территории являются резко континентальный климат с жарким летом и холодной зимой, обширное распространение многолетнемерзлых грунтов, высокая заболоченность и частая подверженность долины Лены крупным наводнениям во время весеннего ледохода. Также негативными для освоения месторождений и строительства и эксплуатации газопровода на данной территории факторами являются слабая заселенность территории, ее удаленность от крупных экономических и социальных центров, магистральных транспортных путей и генерирующих мощностей железные дороги на данной территории отсутствуют, сеть автодорог развита слабо, качество дорог низкое (многие — просто грунтовые и лесовозные). Основной транспортной артерией служит река Лена, по которой сообщение осуществляется водным транспортом (в теплый сезон), а в холодный сезон (после замерзания) организуется зимник для автотранспорта. Кроме того, транспортное сообщение здесь осуществляется авиацией (преимущественно вертолетами и самолетами малых габаритов и грузоподъемности).

К положительной с точки зрения строительства газопровода, особенности территории следует отнести прохождение большей части (от города Ленск) его трассы в интегрированном транспортном коридоре смагистральным нефтепроводом"Восточная Сибирь — Тихий океан". Возможность совмещенного проложения трубопроводов существенно снижает объемы затрат на строительство, поскольку вспомогательная инфраструктура, созданная при прокладке магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь — Тихий океан», а также для его эксплуатации может быть использована и при строительстве и эксплуатации газопровода. Кроме того, существенно снижается стоимость необходимыхдля постройки газопровода предпроектных и проектных изысканий: топографо-геодезических, геологических и др.

Участок газопровода от Чаяндинского месторождения до Сковородино также располагается на территории со сложными природными и хозяйственными условиями строительства и эксплуатации. К вышеперечисленным для группы месторождений Ленско-Тунгусской НГТ неблагоприятным факторам добавляются гористый рельеф территории прокладки трубопровода и ее высокая сейсмичность. Однако, существенным положительным фактором для прокладки газопровода по данному маршруту является то, что около 2/3 его на этом участке будет проходить вдоль трасы магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь — Тихий океан».

. Применение геоинформационных технологий на этапах создания предпроектного обоснования и проектированиямагистрального газопровода.

Предпроектное обоснование и проектирование газопровода «Сила Сибири» представляет собой сложную задачу, поскольку создание такого протяженного линейного инженерно-технического сооружения в столь сложных природных условиях требует анализа и обобщения большого количества данных разнообразного характера. Идеальным техническим решением для выполнения проекта в этом случае выступает геоинформационная система, в которой различного рода данные, необходимые для расчета параметров газопровода, привязываются к пространственно распределенным объектам и затем интегрируются в единую систему для расчета конечных параметров газопровода и определения режимов его эксплуатации. С 2011 года ПАО «ВНИПИгаздобыча"(основным подрядчиком проектных работ на магистральномгазопроводе «Сила Сибири»)разрабатывается геоинформационная система «Восток», включающая информацию по Чаяндинскому и Ковыктинскому месторождениям, магистральному газопроводу «Сила Сибири» длиной более 4 тыс. км, газоперерабатывающему комплексу в районе г. Свободного, заводу по производству сжиженного природного газа в районе г. Владивостока и большому количеству сопутствующих объектов. Созданная геоинформационная системаимеет возможность постоянногонаполнения новыми данными, отражающими текущее состояние объекта. Важным фактором при этом является то, что ПАО «ВНИПИгаздобыча» выступает генеральным проектировщиком указанных объектов, благодаря чему обладает наиболее полным объемом данных по ним.

Основой для разрабатываемой ГИС служат материалы инженерных изысканий, что обеспечивает беспрецедентную детальность и точность отображения объектов. Источниками информации выступают также проектные данные, кадастровые планы территорий, материалы аэрои космической съемки и многое-многое другое.

Система имеет клиент-серверную архитектуру, доступ к ней осуществляется с любых рабочих мест в пределах локальной сети при помощи специализированных ГИС-программ (в режиме редактирования) либо посредством обычного веб-браузера (в режиме просмотра). Серверная часть состоит из нескольких относительно независимых, хотя и тесно связанных, модулей, содержащих данные и специализированные инструменты, которые могут быть добавлены или исключены по желанию заказчика. Вот примеры таких модулей:

«Менеджер проекта»;

«Обзорная карта»;

«Топографическая съемка»;

«Геокриология»;

«Геология»;

«Экология».

Модуль «Менеджер проекта» помогает в решении проблем, связанных с инвентаризацией исходных данных. Он обеспечивает хранение всего массива исходных файлов, сгруппированных по комплектам и шифрам и связанных с объектами проектирования. Сами эти объекты сведены в иерархическую структуру, упрощающую ориентирование в данных о проекте.

Связь модуля с картой осуществляется двумя путями:

Топографические планы отображаются в виде полигонов, покрывающих соответствующую площадь съемки;

На карте в виде линий и площадей отображаются проектируемые объекты.

При наполнении данными модуля «Топографическая съемка"задача обеспечения качества результатов инженерных изысканий проявляется наиболее остро. С самых первых реализованных проектов в отделе геоинформационных систем ПАО «ВНИПИгаздобыча» сводятся воедино материалы разных лет, полученные различными исполнителями, с целью создания единой непротиворечивой картины. При объединении данных выявляются как малозначительные (вроде неверно указанных на планах древесных пород), так и весьма существенные (например, связанные с пересечениями трасс и коммуникаций) ошибки. Об этом уведомляются исполнители, которые принимают меры по своевременному устранению ошибок.

Исправление нестыковок в уже выпущенных данных — это лишь полдела. Важно создать условия для уменьшения количества возникающих ошибок на самых ранних этапах. Для этого в порядке эксперимента в полевом сезоне 2013 года на ноутбуке одной из полевых партий была развернута автономная версия ГИС. Наличие такой системы в поле дает массу преимуществ — от упрощения ориентирования на местности благодаря подключаемым космическим, аэрои наземным снимкам до быстрого доступа к работам прошлых лет и возможности проверки получаемых результатов прямо на месте, сразу после съемки. Проведенный эксперимент был признан успешным, поэтому в дальнейшем возможно снабжение и других полевых подразделений ПАО «ВНИПИгаздобыча», включая геологические, гидрологические, геофизические партии, такой «карманной» ГИС, а также ее использование при проведении технического надзора.

На предполевых, этапах изысканий использование геоинформационных систем также дает определенные преимущества. Одна из задач предполевого периода — сбор информации об объектах, пересекаемых трассой (площадкой) сооружения, чтобы можно было принять решение о согласовании пересечения или изменения положения этого сооружения до закрепления его трассы в поле. Применение ГИС для решения этой задачи позволяет:

Сформировать перечень кадастровых кварталов, по которым требуется запросить выписки из Росреестра;

Обработать и внести в ГИС при помощи специализированных инструментов выписки, получаемые из Росреестра в виде XML-файлов определенной структуры;

Наложить на общую карту границы объектов (например, лицензионного участка недр или заказника), информация о которых присылается из различных органов в виде каталогов координат. Это дает возможность оперативного определения пересечений с ними проектируемых линейных сооружений и принять решение о необходимости перетрассировки.

Другая задача, актуальная как на этапах инженерных изысканий, так и (особенно) в процессе эксплуатации сооружения, состоит в выявлении и мониторинге опасных природных процессов. В этом направлении ГИС предоставляют специалистам для анализа целый ряд инструментов:

Аэрои космическая съемка помогает в выявлении эрозии, оползней, осыпей и других экзогенных процессов;

Сведение в базу данных большого массива данных по изыскательским скважинам избавляет от необходимости изучения большого количества отчетов разных лет (это особенно актуально, учитывая, что геологические данные мало устаревают за 5−10 лет, но вот найти их в архиве по мере накопления информации становится все сложнее);

Скважины можно визуализировать различными способами, чтобы отразить наличие вскрытых грунтов с «опасными» характеристиками (льдистых, пучинистых, засоленных и др.), что помогает в выявлении потенциально опасных участков, на которых следует применять специальные проектные решения либо особенно внимательно проводить мониторинг состояния фундаментов;

Возможность быстрого переключения между картами различной тематики и, соответственно, получения дополнительной информации о районах возможного развития опасных процессов.

При разработке ГИС «Восток» широко использовался опыт разработки ГИС Бованенковского месторождения. Он показал эффективность формирования геоинформационной системы, состоящей из трех компонентов: хранилища данных, инструментальной ГИС и системы публикации данных.

Актуальность специализированного хранилища данных обусловлено тем, что при большом объеме исследовательских и проектировочных работ хранение данных (чертежей, схем, текстовых документов, электронных таблиц и т. д.) в виде файлов перестает быть эффективным: их объемы постоянно увеличиваются, появляется необходимость смешанных запросов, совместной обработки разнородных данных (как пространственных, так и атрибутивных) и одновременного доступа к ним нескольких пользователей. Решением проблемы является хранение данных в единой базе. При разработке ГИС выбор пал на СУБД компании Oracle, создавшей модуль для хранения пространственных данных Oracle Spatial. Это одна из немногих промышленных СУБД, предоставляющая интегрированные в ядро базы данных возможности по работе с пространственными данными. Модуль разрабатывался совместно с компаниями Autodesk, MapInfo, ESRI, Intergraph, программные продукты которых поддерживают работу с Oracle Spatial. Это позволяет избежать зависимости от одного производителя программного обеспечения. Концептуальная схема построения ГИС представлена на рис. 5.

Рисунок 5. Концептуальная схема построения ГИС «Восток».

Для наполнения и редактирования базы данных используются такие инструменты, как AutoCAD Map 3D и MapInfo Professional. Выбор обусловлен тем, что данные программы наиболее распространены в ПАО «ВНИПИгаздобыча».Программа AutoCAD, на базе которой создана AutoCAD Map 3D, является стандартом де-факто в проектно-изыскательских организациях и базовой платформой в ПАО «ВНИПИгаздобыча». Каждое подразделение будет использовать то программное обеспечение, которое является для них базовым. Это позволит уменьшить материальные затраты на закупку данных программ и сэкономить время на обучении персонала. Выбор AutoCAD Map 3D и MapInfo Professional обусловлен также тем, что основная масса документов хранится в форматах этих программ (DWG и TAB), использование которых не исключает возможность применения программных продуктов других фирм, например ArcGIS (ESRI) и GeoMedia (Intergraph).

Однако, большинству пользователей непосредственно на объектах строительства нет необходимости наполнять и редактировать базу данных ГИС. Они имеют возможность:

Просматривать имеющиеся данные;

На основании полученных данных осуществлять анализ и производить расчеты;

Составлять, оформлять и распечатывать схему или карту.

При этом, программа должна быть простой в использовании, не сложной в установке, предоставлять доступ к базе данных, как по локальной сети, так и через Интернет.

В качестве такой программы предполагается использовать MapGuide фирмы Autodesk. Это мощная платформа для работы с картографическими данными в локальных сетях и сетях Интернет, позволяющая в короткие сроки разрабатывать и внедрять собственные приложения.

К основным возможностям Autodesk MapGuide относятся:

Подключение к серверам СУБД Oracle, Microsoft SQL Server и MySQL;

Создание специализированных программ с использованием PHP, ASP.NET и Java/JSP;

Встроенная модель безопасности доступа, предоставляющая доступ к данным и приложениям только авторизованным пользователям.

Учитывая, что многие топографические карты не обновлялись уже двадцать и более лет, на первый план в качестве картографической основы данной ГИС выходят космические снимки высокого разрешения (например, со спутников QuickBird, IKONOS) и материалы аэрофотосъемки крупных масштабов.

Для контроля созданного картографического обеспечения и анализа возможностей применения данных дистанционного зондирования при проектировании трассы трубопровода ООО «НИПИСтрой.

ТЭК" выполнило обобщение данных инженерных изысканий магистрального газопровода «Сила Сибири» на участке Чаянда — Ленск, км 0 — км 208. В составе комплекса работ Институт провел воздушное лазерное сканирование, цифровую аэрофотосъемку, тепловизионную съемку коридора шириной в 1 кмпо оси спроектированного газопровода и совместил полученные данные с материалами инженерно-геологических изысканий генерального проектировщика — ПАО «ВНИПИгаздобыча». Вместе с изыскателями генпроектировщика были проанализированы полнота и достоверность инженерно-геологического районирования территории по тепловизионным снимкам, совмещенным с аэрофотоснимками, сопоставлены точности построения профилей.

По результатам обобщения материалов изысканий, выполненных традиционными методами, и изысканий, выполненных с применением средств дистанционного зондирования (комплексной лазерной локации, тепловизионной съемки и цветной многозональной аэрофотосъемки, далее — комплексная лазерная и многозональная съемка, или КЛМС) были сделаны следующие выводы:

Комплексное применение дистанционных и традиционных методов изысканий технически и экономически эффективно и существенно расширяет объем и повышает качество исходных данных для проектирования. Особенно заметен эффект на линейно-протяженных объектах. Точность дистанционных методов соответствует действующим требованиям и нормативам, производительность высока, что позволяет создать качественную, высокодетальную и недорогую основу для наземных изыскательских работ;

Совместный анализ материалов, в том числе тепловизионной съемки, эффективен для оптимизации планов работ по бурению, для выполнения предварительного инженерно-геологического районирования территории, для локализации на местности зон развития опасных инженерно-геологических процессов (включая темокарст, карст, обвально-осыпные процессы) и зоны повышенной обводненности. При наличии всего комплекса материалов дистанционных и традиционных изысканий возможен правильный учет морфоструктурных особенностей территории прокладки трубопровода и нахождение оптимальных решений;

Предлагается широко применять методы лазерного сканирования и тепловизионной съемки для выполнения работ на всех этапах проектирования и строительства — от обоснования инвестиций до передачи построенного объекта в эксплуатацию. Применение указанных методов позволит снизить затраты на объект, повысить достоверность исходных данных, снизить сроки проектирования.

Помимо решения задач, непосредственно связанных со строительством газопровода, проведение дистанционного зондирования его трассы позволило также решить ряд вопросов информационного обеспечения экологических мероприятий на строительстве, которые обычно остаются за рамками проектных исследований. Это позволило сформировать основу экологического блока ГИС.

Использование геоинформационных технологий при строительстве газопровода.

Процесс строительства магистрального газопровода предусматривает одновременное решение задач и принятие технических и управленческих решений на различных пространственных уровнях — от отдельного строительного участка до трассы газопровода в целом. Решение задач разного уровня требует и использования данных различного уровня пространственного разрешения, информационного содержания и скорости обновления. Пространственно-распределенная информация (территориальное расположение), в связи с большой протяжённостью газопроводов, становится всё более востребованной. Знание точного положения объектов необходимо для решения многих комплексных вопросов. Суть системы состоит в привязке множества несвязанных интересующих данных к определённой точке на местности. Но накопление данных становится бесполезным, если доступ к интересующей информации невозможен или затруднён избыточностью или неупорядоченностью данных.

Важными особенностями строительства газопровода, как сложного линейного сооружения являются:

Проведение непосредственно строительных и сопряженных со строительством (землеотвод, межевание, подготовка трассы и т. п.) работ различных видов одновременно на нескольких, зачастую, значительно удаленных друг от друга пространственно участках;

Быстрое перемещение значительной части строительных бригад (и связанных с ними материально-технических средств) в процессе строительства;

Разноскоростной характер выполнения работ и потребления материальных средств на различных участках строительства.

Низовым уровнем принятия решений при строительстве газопровода является конкретный объект строительства (участок прокладки трассы газопровода или линейного инфраструктурного сооружения, строительства точечного инфраструктурного объекта и т. п.). Применение ГИС непосредственно на объектах строительства подразумевает использование прорабами и инженерами-строителями широкого круга возможностей геоинформационных технологий в повседневной деятельности, сопряженной с выполнением строительных работ, осуществлением контроля качества выполненных работ, планированием и проведением сопутствующих работ, таких, как подвоз материалов, перемещение техники и т. п. При этом, непосредственно на объекте решается сравнительно суженный круг задач пространственного характера, обусловленных использованием территории строительного отвода в пределах запланированного участка работ. Для решения этого круга задач требуется использование крупномасштабных топографических и специализированных (геологических, землеустроительных и др.) карт и планов или иных картографических материалов, в том числе цифровых трехмерных моделей реальной местности и спроектированных объектов.

Для использования ГИС на объектах строительства на ноутбуки инженеров-строителей вносилась ее локальная версия с возможностями публикации и использования в расчетах данных, однако, без возможности их изменения. Данные ГИС позволяли осуществлять оперативное планирование строительных работ и контроль их качества, в том числе по результатам совмещения отметок в контрольных точках с проектными. Все это существенно ускоряет процесс выполнения работ.

Помимо применения в планировании и контроле самих строительных работ, ГИС активно использовалась и при выполнении ряда логистических операций, прежде всего, переброски между объектами строительства специальных технических средств. При выборе вариантов подвоза грузов и подъезда техники важным является не только выбор кратчайшего маршрута, но и сама физическая возможность проехать под эстакадами или между сооружениями. В этом помогает не только карта, на которой отображаются высоты арочных переходов, проводов линий электропередачи (ЛЭП) и пр., но и фотографии, спозиционированные и сориентированные в соответствии с точкой и направлением съемки. Помимо фотографий в ГИС внесены тысячи файлов с разрезами эстакад, эскизами опор ЛЭП, карточками закладки реперов и др. — все это особенно актуально на плотно застроенных территориях промыслов и промбаз.

Следующим уровнем решения пространственных задач является участок строительства, объединяющий территориально сближенные объекты непосредственно трассы трубопровода и сопутствующей инфраструктуры. Круг задач, требующих применения геоинформационной системы на этом уровне, связан с сопряжением скоростей строительства различных объектов на участке, организацией перемещения материально-технических средств между объектами строительства и поставок на стройку материалов и комплектующих. Также на данном уровне решения задач строительства все большее значение приобретает и контроль экологического состояния участка строительства, в том числе накопления и перемещения строительных отходов и процесса рекультивации земель. Для решения этих задач требуются комплекты цифровых крупномасштабных (1:10 000; 1:25 000, реже — 1:50 000) карт, охватывающих всю территорию участка строительства, а также отдельные прилегающие территории (места расположения промбаз и других значимых для строительства объектов, транспортной инфраструктуры, прилегающей к участку строительства и т. д.). ГИС такого участка должна обладать возможностью ежедневного обновления по материалам данных, полученных с версий ГИС, установленных на ноутбуках работников с конкретных объектов. Такое обновление требует не только осуществления механической передачи пространственных (картографических и табличных) данных на уровень участка, но и их генерализации. Поэтому версия ГИС, устанавливаемая на участке, имеет встроенный блок автоматической генерализации поступающей информации, а также архивирования данных за различные периоды. Также в версию ГИС участка периодически загружаются обработанные материалы дистанционного зондирования, характеризующие общее состояние территории участка строительства, что позволяет выполнять объективный контроль точности обновления картографической информации по оперативным материалам ГИС объектов, а также восполнять пробелы в информационном обновлении данных о ситуации на территориях, не относимых к конкретным объектам строительства. Кроме того, система содержит и резервные копии крупномасштабных картографических материалов, предоставляемых на конкретные объекты, которые необходимы, как для планирования и контроля работ на самих объектах, так и для возможности оперативного восстановления материалов в случае их утраты на объектах.

Более высокий уровень — это укрупненный участок (очередь) строительства, объединяющий территориально разделенные участки строительства, расположенные на расстоянии десятков, а, иногда и сотен километров друг от друга. К задачам, решаемым с использованием геоинформационных технологий на данном уровне относятся:

Согласование характера и темпов проведения подготовительных, строительных и сопутствующих работ в пределах очереди строительства, запуск новых участков строительства, приемка законченных объектов/участков, консервация (при необходимости) строящихся;

Оперативное обследование участка, выделенного под строительство газопровода, фиксация изменений его характера, при необходимости — оперативное изменение проектных решений;

Взаимодействие с органами государственной власти местного и регионального уровней по вопросам обеспечения отвода земель под строительство газопровода и сопутствующих инфраструктурных объектов, транспортно-логистического обеспечения строительства, обеспечения безопасности жизнедеятельности, рекультивации земель и восстановления нарушаемых инфраструктурных объектов, охраны природы и др.;

Взаимодействие с местными организациями — потенциальными подрядчиками, которые могут быть привлечены к выполнению определенных работ и поставкам тех или иных материалов.

Решаемый круг задач предполагает использование довольно широкого спектра картографических материалов преимущественно с масштабами 1:50 000 и мельче, охватывающих не только сам укрупненный участок строительства, но и полосу в несколько десятков километров от нее. В то же время достаточно высока и потребность в крупномасштабных картах, прежде всего, для загрузки версий ГИС для участков и отдельных объектов, кроме того, крупномасштабные карты и планы используются в работах по землеотводу и для участков, на которых требуется выполнить оперативное перепроектирование из-за значительных изменений характера местности или условий прокладки газопровода.

На уровне очереди строительства ГИС газопровода пополняется разнообразными материалами как картографического, так и некартографического характера, источниками которых служат, помимо подразделений строительства, проектных и исследовательских организаций также органы государственной власти и хозяйствующие субъекты территории строительства. Разнообразие, как самих используемых и получаемых данных, так и их пространственного разрешения и качества требует применения на данном уровне организации ГИС сложной системы управления данными, способной решать задачи их интеграции, генерализации, архивирования, анализа на определенных пространственных уровнях (в том числе и установления степени достоверности и достаточности для принятия того или иного управленческого решения). Фактически, на уровне очереди строительства формируются материалы ГИС-систем, используемых на участках и отдельных объектах.

Большой объем и высокое разнообразие обрабатываемых данных создает высокие требования к аппаратному обеспечению работы ГИС на уровне очереди строительства. Работа системы здесь осуществляется на локальных серверах, связанных с головным сервером ГИС газопровода.

Наиболее высоким пространственным уровнем для принятия решений является трасса газопровода в целом. Здесь принимаются решения о крупных (стратегических) изменениях в конструкции газопровода, сроках и технологиях строительства, используемых материальныхресурсах и привлекаемых крупных подрядчиках и т. п. Картографическим обеспечением принятия решений на данном уровне служат обзорные карты, территориальный охват которых составляет миллионы км2, а в административном отношении включающие несколько федеральных округов. Однако, на уровне газопровода в целом в ГИС используется вся линейка масштабов картографических материалов, применяемых на строительстве, поскольку здесь концентрируется и обрабатывается вся информация по территории строительства. Схема информационных потоков в ГИС между различными уровнями строительства представлена на рис. 6.

Рисунок 6. Схема информационных потоков при принятии решений различных уровне в ГИС строительства магистрального газопровода «Сила Сибири».

3.

4. Предложения по совершенствованию методов применения геоинформационных систем при строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири».

Наиболее сложными по своей структуре и значительными по объемам обрабатываемых данных и кругу решаемых задач из геоинформационных систем трубопроводов являются ГИС магистральных трубопроводов. Особенно это существенно для трубопроводов, имеющих протяженность в тысячи километров, пересекающих границы природных зон и проходящих по территориям с контрастным рельефом. Одним из таких трубопроводов является строящийся в настоящее время магистральный газопровод «Сила Сибири». Применяемая в настоящее время на строительстве газопровода ГИС «Восток» представляет собой развивающуюся систему, адаптируемую к потребностям проектирования и строительства магистрального газопровода на различных участках, а также к решению сопряженных задач и способную быть легко адаптированной к последующей эксплуатации газопровода.

В целом в настоящее время на строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири» на участке Чаяндинское месторождение — Ленск разработанная геоинформационная система показала себя, как работоспособный инструмент проектирования, планирования и контроля качества исполнения строительных и сопутствующих работ. Вместе с тем, сформировался и определенный блок пожеланий и рекомендаций к усовершенствованию системы. Рекомендации к усовершенствованию связаны, прежде всего, с выявившейся необходимостью более широкого применения в системе 3D-моделей, как более современного средства представления пространственной информации, интуитивно понятного конечному пользователю. Использование 3D-моделей способствует лучшему визуальному контролю характера местности и качества выполненных работ, экономит время, затрачиваемое на чтение карты. В среде MapInfo, на которой реализована ГИС строительства газопровода, создание 3D-моделей можно выполнить в специальном модуле Vertical, использование которого позволяет не только получить трехмерный вид моделируемой местности, но и сохранить возможность выполнять картометрические операции непосредственно по изображению. Для малых объектов трехмерные модели могут быть получены в специализированных CAD и 3D-графических приложениях и затем импортированы в ГИС. Полезным представляется и реализация возможности экспорта отдельных 3D-моделей в приложения для мобильных устройств, позволяющие работникам (например, водителям) лучше ориентироваться на объектах при перемещении с объекта на объект.

Важным дополнением к локальной ГИС, помещаемой на ноутбуки исполнителей строительных работ, должна служить система промежуточного изменения данных ГИС, которая бы позволяла выполнять оперативное моделирование ряда принимаемых на местестроительных решений. Это позволит не только оперативно контролировать и корректировать ход ведения строительных работ, но и может оказаться полезным на стадии эксплуатации, например, при планировании технического осмотра или обслуживания, а также проведении ремонтных работ и выявлении причин аварий. При этом, вносимые изменения не должны затрагивать само «тело» проекта.

Также важным пожеланием к совершенствованию ГИС является расширение полосы отображения хозяйственных объектов и коммуникаций (дорог), их актуального состояния и прогноза изменения состояния. В малонаселенной и слабоосвоенной местности между Чаяндинским месторождением, Ленском и Алданом такое дополнение не очень актуально с точки зрения улучшения логистики, однако, существенно повышает уровень безопасности работ, осуществляемых в сложных природных условиях. На участке от Алдана расширение коридора отражения хозяйственных объектов существенно повысит эффективность логистических схем на строительстве, а также уровень экологического контроля качества строительных работ и эксплуатации газопровода.

Заключение

.

Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов является одним из востребованных видов деятельности в современном транспортном комплексе. Наиболее протяженными и сложными трубопроводами являются магистральные нефтеи 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

.

Адрианов В. Ю. Модели данных в ГИС //.

http:// Сайт ООО «ДАТА+"www.dataplus.ru/arcrev/Number₅₅/5_Models.html.

Бородавкнн, П. П. Сооружение магистральных трубопроводов [Текст] / П. П. Бородавкнн, В. JI. Березин. — М.: Недра 1977. — 407 с.

Введение

в геоинформационные системы. Векторные, растровые данные. Портал GISLAB.

http://gis-lab.info/docs/giscourse/11-vector-raster.html.

Геоинформационные системы и технологии. Красноярск, 2007, 150 с.

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.

Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. — Москва: Кудиц-пресс, 2009. — 272 с.

Капралов Е.Г., Кошкарев А. В., Тикунов В. С. и др. Основы геоинформатики. Книга 2. Учебное пособие / М: «Академия», 2004.

Каргашин П. Е. Организация базы данных экологического контроля воздействий на природную среду при строительстве магистральных газопроводов // Геоинформатика. 2008. № 1. С. 38−44.

Ковыктинское месторождение // Сайт «Вокруг газа» [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.trubagaz.ru/gkm/kovyktinskoe-gazokondensatnoe-mestorozhdenie/.

Лютова Т. Е. Ресурсные возможности геоинформационных систем (ГИС) при строительстве и эксплуатации газопроводов / Ползуновский вестник № 4−1, 2013, СС. 132 — 134.

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.

НИПИСтрой.

ТЭК 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=457 772&from=86 215.

Пигин А. П. Цифровые модели местности — основа САПР и ГИС проектов. // «Геопрофи»: — М., 2006, № 4.

Сайт компании «Кредо-диалог» //.

http://www.credo-dialogue.com.

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.

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 &# 171;ГЕО-Сибирь- 2010″, 19−29 апреля 2010 г., Новосибирск. — Новосибирск: СГГА, 2010., СС 220−224.

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.

Чаяндинское месторождение // Сайт «Вокруг газа» [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.trubagaz.ru/gkm/chajandinskoe-neftegazokondensatnoe-mestorozhdenie/.

Черняков О.В., Панкратьев А. С. Опыт применения геоинформационных технологий в ОАО «ВНИПИгаздобыча» // «Инженерные изыскания», № 3/2014, сс. 36−38.

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.

Капралов Е.Г., Кошкарев А. В., Тикунов В. С. и др. Основы геоинформатики. Книга 2. Учебное пособие / М: «Академия», 2004.

Лютова Т. Е. Ресурсные возможности геоинформационных систем (ГИС) при строительстве и эксплуатации газопроводов / Ползуновский вестник № 4−1, 2013, СС. 132 — 134.

Геоинформационные системы и технологии. Красноярск, 2007, 150 с.

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.

Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. — Москва: Кудиц-пресс, 2009. — 272 с.

Введение

в геоинформационные системы. Векторные, растровые данные. Портал GISLAB.

http://gis-lab.info/docs/giscourse/11-vector-raster.html.

Пигин А. П. Цифровые модели местности — основа САПР и ГИС проектов. // «Геопрофи»: — М.: 2006, № 4.

Адрианов В. Ю. Модели данных в ГИС //.

http:// Сайт ООО «ДАТА+» www.dataplus.ru/arcrev/Number₅₅/5_Models.html.

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.

Бородавкнн, П. П. Сооружение магистральных трубопроводов [Текст] / П. П. Бородавкнн, В. JI. Березпн. — М.: Недра 1977. — 407 с.

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 &# 171;ГЕО-Сибирь- 2010″, 19−29 апреля 2010 г., Новосибирск. — Новосибирск: СГГА, 2010., СС 220−224.

Сайт компании «Кредо-диалог» //.

http://www.credo-dialogue.com.

Лютова Т. Е. Ресурсные возможности геоинформационных систем (ГИС) при строительстве и эксплуатации газопроводов / Ползуновский вестник № 4−1, 2013, СС. 132 — 134.

Чаяндинское месторождение // Сайт «Вокруг газа» [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.trubagaz.ru/gkm/chajandinskoe-neftegazokondensatnoe-mestorozhdenie/.

inskoe-gazokondensatnoe-mestorozhdenie/.

Черняков О.В., Панкратьев А. С. Опыт применения геоинформационных технологий в ОАО «ВНИПИгаздобыча» // «Инженерные изыскания», № 3/2014, сс. 36−38.

НИПИСтрой.

ТЭК совместно с ВНИПИгаздобыча выполнил работы для магистрального газопровода Сила Сибири // [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.dist-cons.ru/PressRelease/PressReleaseShow.asp?id=457 772&from=86 215.

Каргашин П. Е. Организация базы данных экологического контроля воздействий на природную среду при строительстве магистральных газопроводов // Геоинформатика. 2008. № 1. С. 38−44.

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.

Черняков О.В., Панкратьев А. С. Опыт применения геоинформационных технологий в ОАО «ВНИПИгаздобыча» // «Инженерные изыскания», № 3/2014, сс. 36−38.