海底管道檢測體系設計思考論文

隨着相關技術的發展，這些設備在精度和使用方便性上都有了極大提高，能夠滿足海底管道的檢測要求。海底聲學探測設備得到的數據是多源異構的原始數據，將其轉換爲固定格式的檢測成果數據，便於本系統接受。外業採集的原始數據經過內業處理得到成果數據。檢測數據的主要處理流程爲：①對聲學設備採集的海底管道的聲納原始圖像與相應的定位資訊進行預處理；②預處理後的數據轉爲指定格式的文字數據，主要包括：海底管道狀態數據、管道節點數據、地形測點數據、淺層剖面數據等；③對上述數據中的海底管道狀態數據與管道節點數據進行一致性檢查；④對原始數據分析、處理生成成果數據，包括管道海底狀態成果數據、海底管道座標成果數據、管道節點平面偏差成果數據等。

海底管道檢測資訊管理系統採用C/S模式，以Oracle9i作爲數據服務器、ArcSDE爲空間數據庫引擎，基於GIS二次開發平臺ArcEngine9.3，在環境下使用C#編程語言開發而成。系統分爲數據管理模組與成果表達模組：數據管理模組主要包括系統數據建庫和維護，同時具有海底管道檢測數據入庫、成果數據生成、數據查詢等功能；三維顯示模組可以基於本地或數據庫中的檢測成果數據，進行海底淺層空間形象、直觀的表達，具有三維海底管道模擬、三維管道疊加分析和查詢、成果數據查詢以及三維模擬飛行等功能。

海底管道檢測資訊管理系統的數據以Oracle數據庫存儲爲主、本地檔案數據爲輔的混合策略。在Oracle數據庫中，海底管道檢測數據分爲原始數據庫與成果數據庫兩類。①原始數據庫：由海底管道狀態數據、管道節點座標數據以及地形和剖面高程點數據等矢量數據與側掃聲納數據柵格影像組成，其特點是數據量大、操作較頻繁。爲了加快數據加載與地圖顯示，原始數據庫採取“縱向分庫、橫向分層”存儲策略：一次檢測數據用一個圖庫進行管理；同一次檢測的數據按照類型進行分層存儲，用數據集管理矢量分層數據與柵格數據。②成果數據庫：由屬性數據組成，不包含任何圖形數據。管道海底狀態成果表、海底管道座標成果表以及管道節點平面偏差表採用Oracle數據庫中普通數據表存儲；海底地形圖、管道剖面圖等AutoCAD數據在Oracle數據庫中，以Blob（二進制大對象）字段進行存儲。所有海底管道檢測成果數據儲存在同一個成果數據庫，當進行成果數據查詢時，可以減少跨表查詢的時間消耗。爲方便用戶之間數據的交流，系統提供對本地數據的支援，包括本地常見矢量格式、柵格影像格式的數據顯示；同時支援水下地形高程點數據生成的`數字高程模型（TIN）數據三維顯示。

海底管道檢測資訊管理系統分爲數據管理模組與成果三維表達模組。數據管理模組主要解決海底管道檢測數據的處理、入庫、編輯和查詢等工作，可概括爲數據處理和數據查詢兩大功能。數據處理包括海底淺層聲學探測原始數據和成果數據的入庫、一致性檢查、數據編輯、成果生成等功能；成果數據入庫功能是對系統使用前的成果數據進行管理；數據查詢包括對所有成果數據的查詢，查詢方式包括空間查詢和屬性查詢兩種。數據管理模組中原始數據一致性檢查是指對原始數據中的海底狀態數據和管道節點數據進行一致性檢查，對於裸露和懸空狀態的管道，管頂應在海牀面之上，即管道埋深爲正值；而對於埋深狀態的管道，管頂應在海牀面之下，即管道埋深爲非正值。原始數據編輯是指一致性檢查後，如果存在不一致的情況，則需要進行數據編輯。數據編輯主要是對海底狀態數據和管道節點數據的編輯。成果生成是指基於一致性檢查合格的原始數據，生成管道海底狀態成果表、海底管道座標成果表、管道節點平面偏差成果表等成果三維表達模組主要是海底管道檢測資訊的顯示、分析與查詢，主要包括海底淺層空間的三維場景創建、海底管道的三維表達與起點距標註、不同檢測批次的海底管道數據比較分析、成果數據的查詢與顯示以及三維場景中沿管道的飛行模擬控制與視頻匯出功能。其中三維場景創建是指透過地形測點數據建立海底地形DEM、透過管道節點座標建立三維管道、透過淺地層剖面數據建立三維海牀等功能，同時將經過地理編碼過的側掃聲納Tiff圖像作爲紋理，加入到三維場景中。海底管道使用ESRI的三維線模型進行表達[3]，可以設定管道的直徑、顏色；起點距標註內容來自管道節點中某個字段或外部的Txt檔案；不同檢測時間的海底管道數據以1000m作爲採樣間隔進行疊加分析比較，按照XY平面座標偏差或者高程偏差兩種方式顯示，比較結果數據可以儲存爲圖像檔案。三維場景飛行模擬時，同步顯示三維管道疊加分析的結果，包括海底管道垂直偏差、平面偏差以及海底管道管頂與海牀高度比較。

海底管道檢測資訊管理系統的關鍵技術包括：①基於組件式開發，實現系統數據操作與介面分離，便於系統功能擴充及組件重複利用。②透過“縱向分庫橫向分層”，實現多種海底聲學探測設備檢測資訊的有效管理，提高查詢效率。③二維、三維相結合，實現對海底淺層空間的表達。其中，在數據管理模組，使用ArcMap控件顯示和編輯數據；在成果三維表達模組，則以ArcScene控件爲場景建模，以ArcMap控件顯示管道比較數據以及地形剖面數據。④擴展了ArcScene控件的同步顯示功能。ArcScene控件只支援同一份數據不同角度的同步顯示，無法實現主視圖顯示三維場景、視窗視圖顯示管道比較數據功能，而透過底層擴展對飛行時主視圖重新載入事件的觸發，實現了視窗視圖的聯動重新載入，達到了系統需要的同步顯示功能。