Применение на предприятиях нефтегазовой отрасли геоинформационных систем с использованием данных ДЗЗ и технологии GPS

В дифференциальном способе в приемниках должна быть предусмотрена возможность реализации дифференциального режима. Сущность данного метода заключается в следующем. Один приемник ставится на пункте с заранее известными координатами (например опорном пункте геодезической сети). При этом его называют базовой референц-станцией или контрольно-корректирующей. Другой преемник, подвижный, размещается на определяемой точке. Поскольку координаты базовой станции известны, то их можно использовать для сравнения с вновь определяемыми и находить на этой основе поправки для подвижной станции, которые передаются на подвижную станцию по радиоканалу посредством специального передатчика. Мобильная станция, получив дифференциальные поправки, корректирует свои измеренные координаты, тем самым повышая точность измерения.

Наиболее ощутимые выгоды от внедрения идеи исключения погрешностей достигнуты в способах относительных статических измерений. Как и в дифференциальном режиме, аппаратуру устанавливают на двух станциях, например А и В. В статике по разностям, свободным от многих искажений, вычисляют соединяющий эти станции пространственный вектор D:

D = (XB – XA, YB – YA, ZB – ZA).

Базовая станция  должна иметь точные координаты, чтобы по измеренным приращениям можно было вычислить координаты остальных пунктов геодезической сети с требуемой точностью. Благодаря измерению приращений координат и применению фазового метода погрешности в результатах определения координат пунктов сведены к нескольким сантиметрам. Эти способы являются основными в геодинамических и важнейших геодезических работах.

Использование тех или иных видов GPS-приемников (см. табл.2) и методов измерений зависит от требований к точности определения координат опорных точек. Нет никакого смысла использовать дорогие геодезические приемники и продолжительные по времени методы измерений для получения координат опорной точки в целях привязки, например, снимков КА Landsat с разрешением 15 (30) м. В этом случае достаточно использовать простейшие недорогие навигационные приемники, обеспечивающие приемлемую точность в 5-20 м. Важно подчеркнуть, что точность всех GPS-приемников зависит не только от длительности проведения отдельных измерений и метода измерений, но и от числа видимых спутников над горизонтом, а также характера местности (равнина или застроенная территория), влияющего на переотражение сигнала.

Таблица 2. Технико-экономические характеристики основных GPS-приемников

Необходимо отметить, что в настоящее время наметилась тенденция к тесной интеграции GPS-технологий и методов получения и обработки данных ДЗЗ, проявляющейся в основном в области аэрофотосъемки. Уже достаточно длительное время при съемочных работах используют аэрофотокамеры некоторых производителей, интегрированные с GPS-приемниками (см. фото 2), которые при фотосъемке местности фиксируют пространственные трехмерные координаты центра проекции каждого кадра. Использование данной технологии по оценке специалистов позволяет сократить в 20-30 раз число опорных точек, требуемых для фотограмметрической обработки материалов залета, что существенно повышает производительность работ и снижает суммарную стоимость затрат на получение исходных данных.

Фото 2. Аэрофотокомплекс, интегрированный с GPS-приемником

Примеры применения ГИС

В настоящее время уже находит практическое применение на предприятиях нефтегазового комплекса ГИС-технологий интегрированных с данными ДЗЗ и GPS. Приведем конкретные примеры.

1. Группа Компаний BG Transco (Великобритания) отвечает за обслуживание более чем 10000 км подземных газопроводов. Чтобы избежать утечек газа, очень важно профилактическое обслуживание трубопроводов. Сейчас Transco использует несколько методов инспекции, включающие использование информации получаемой с патрульных вертолетов, аэроснимков, полевых топосъемок, традиционных бумажных карт и измерительных приборов для внутреннего обследования труб (PIG). Эти же методы используются для определения местоположения сооружений, необходимого при оценке потенциально опасных областей вблизи газопровода в случае критических ситуаций.

Для анализа буферных зон в областях с высокой плотностью населения специалисты BG Transco использовали панхроматическое спутниковое изображение с разрешением на местности 1 м. Изображение было привязано по опорным точкам, полученным с помощью GPS-приемника. На изображение была наложена аналитическим методом (по координатам) трасса газопровода и в результате пространственного анализа была вычислена 200-метровая буферная зона потенциального риска и все объекты, находящиеся в ней.

2. РАО “Роснефтегазстрой” планировало постройку магистрального нефтепровода протяженностью 450 км в Ненецком Автономном округе. В рамках проекта решалась задача создания ГИС, обеспечивающей проведение полного пространственного анализа данных при решении как общих, так и частных прикладных задач на всех уровнях – от обоснования инвестиционных затрат до эксплуатации объекта. Использование такой системы позволяло постоянно добавлять новые данные, обновлять и корректировать уже существующие, моделировать и прогнозировать различные производственные процессы, чрезвычайные ситуации и устранение их последствий, отслеживать состояние окружающей среды.

Район исследований является весьма динамичным, там происходят активные эрозионные, склоновые, русловые процессы, развиты термокарстовые явления и абразия морских берегов. Использование данных топографических карт этого региона оказалось невозможным из-за их низкой достоверности, обусловленной существенными вышеназванными изменениями происшедшими с момента издания этих карт. Поэтому в качестве главного источника информации были использованы снимки КА Landsat, позволившие получить наиболее достоверную и оперативную информацию о местности в районе предполагаемой прокладки нефтепровода. На основе цифровой модели рельефа были созданы цифровые модели территории планируемого объекта, выполнены расчеты углов поворота, величины и направления уклонов по трассе нефтепровода.

В целом при проведении технико-экономического обоснования был выполнен следующий комплекс работ:

• Создание базы геоданных на заданную территорию (топография, вектор, ДДЗ);
• Трассирование;
• Согласование проекта и окончательное формирование трассы нефтепровода;
• Лазерное сканирование и формирование на основе полученных данных трехмерной модели местности в целях обеспечения строительства наиболее ответственных участков трубопровода;
• Создание единого информационного поля данных.

В приведенных примерах при создании ГИС применяют комбинированные источники информации: сочетание ДДЗ КА различной детальности, данные GPS-измерений, лазерная и стереосъемка, данные с топокарт и т.п. Все зависит только от требований, предъявляемых к системе. Можно утверждать, что комбинация информации, получаемой с помощью различных средств дистанционного зондирования Земли и данных GPS-измерений позволит получить полную и исчерпывающую информацию о любом объекте наиболее оперативно и достоверно, а также полностью обеспечит все потребности для информационного обеспечения любого проекта, любой системы, любого предприятия.

Устойчивый рост применения геоинформационных технологий на предприятиях нефтегазового комплекса, наметившийся в последнее время, обусловлен не только развитием возможностей самих ГИС, но и тесной интеграцией данных информационных систем с GPS-технологиями и технологиями получения и обработки данных ДЗЗ. Компания “Прайм Груп” применяет комплексный подход к созданию ГИС заказчика, используя все перечисленные методы сбора и обработки информации, осуществляя широкий комплекс услуг по созданию ГИС-решений в областях от экологического мониторинга и проектных работ до применения ГИС в системах управления имуществом и системах по поддержке принятия решений.

Литература

1. Серпинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ИКФ “Каталог”, 2002. – 106 с.
2. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования.  М.:Картгеоцентр – Геоиздат, 2001. – 228 с.
3. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ. М.:Картгеоцентр – Геоиздат, 1996. – 344 с.
4. Географические информационные системы в нефтегазовой промышленности. ООО Дата+. 2002 г.
5. Интернет-статья О.Блинковой. Парадная история ГИС. Статья опубликована по адресу http://www.computer-museum.ru/histsoft/gis_hist.htm