CC BY
38
УДК 528.42 Д.А. Ферулев СГГА, Новосибирск
ТЕХНОЛОГИЯ СЪЕМКИ КРУПНЫХ ОБЪЕКТОВ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
На основании хозяйственно-договорных работ в период с мая по ноябрь 2005 года инженерами и техниками НИС СГГА выполнялась крупномасштабная тахеометрическая съемка объектов нефтепромыслов и газопромыслов электронными тахеометрами, с целью проведения инвентаризации земельных участков.
На каждой станции ведется абрис. Абрисы оформляются с использованием условных знаков (с пояснительными подписями), выдерживая масштаб съемки. Абрис ведется на отдельных для каждой станции листах. При съемке реечные точки без пропусков и равномерно покрывают территорию съемки.
Тахеометрическая съемка подразделяется на съемку незастроенной и застроенной территории.
Съемке подлежат объекты добычи, первичной переработки и подготовки природных ископаемых (нефти, газа) для транспортировки, такие как цеха добычи нефти и газа (ЦДНГ), центральные пункты подготовки нефти (ЦППН), дожимные насосные станции (ДНС), кустовые насосные станции (КНС). К основному участку работ относится большая незастроенная прилегающая территория.
При съемке таких участков электронным тахеометром возникли некоторые проблемы:
- При создании съемочного обоснования для выполнения топографической съемки площадок нефтяных и газовых промыслов и необходимы точки съемочной сети не только внутри территории объекта, но и за ее пределами;
- Необходимо обеспечить видимость между пунктами съемочной сети;
Из-за большой площади прилегающей территории, съемку
необходимо выполнять с нескольких точек съемочного обоснования, что приводит к дополнительным затратам времени;
- Возникают сложности при съемке линейных коммуникаций: трубопроводов, опор линий электропередачи, подъездных автомобильных дорог, так как важно обеспечивать видимость между электронным тахеометром и отражателем.
Вышеизложенные проблемы исчезают, если при съемке незастроенной прилегающей территории пользоваться GPS приемниками. Что и было реализовано во время проведения хозяйственно договорных работ
- Территория вокруг основного участка работ является в большей степени открытой для сигналов спутников, поэтому нет препятствий для применения GPS;
- Исчезла необходимость создания съемочного обоснования на данной территории, так как базовый приемник устанавливается на геодезическом пункте с известными координатами, с которого делалось обоснование для основной части работ, а подвижным приемником выполняется необходимый набор пикетов;
- Приемник GPS является динамичным, что позволяет беспрепятственно выполнять съемку, необходимо лишь следить за возможной потерей сигнала со спутников из-за каких-либо препятствий.
- При съемке GPS необходимо вводить кодирование объектов по тому же классификатору, который используется и при съемке электронным тахеометром [1].
Узким местом при выполнении тахеометрической съемки является составление абриса. В абрисы зарисовывают все пикетные точки.
- Составляя абрис, тратится много времени на зарисовку основных объектов и технологического оборудования из-за большой загруженности.
- Из-за многоэтажности и выступающих частей возникают сложности и опасность с передвижением реечника по установкам сбора и переработки нефти и газа.
- Невозможно получить высотные отметки у всех пикетов, при съемке сложных установок.
- Не все можно снять, нельзя физически добраться до каждого снимаемого пикета.
В итоге при создании абриса и цифровой модели местности возникают сложности отображения из-за наложения верхних объектов и сооружений на нижние.
Применение наземного лазерного сканирования на таких участках наиболее целесообразно. Так как в основе принципа лазерного сканирования применяется метод безотражательного измерения расстояний. Безотражательный режим способствует исчезновению ряда сложных возникающих проблем при использовании электронного тахеометра.
При использовании наземного лазерного сканирования производится фотографирование на цифровой фотоаппарат сложных участков со всех сторон для облегчения обработки полученных данных.
По итогам камеральной работы возможно создание двухмерной и трехмерной цифровой модели местности.
Опыт работ проводимых в 2005 году, дает возможность выполнения топографических съемок крупных объектов нефтяной и газовой промышленности с применением современных средств измерений. [2]
При этом всю работу можно разделить на этапы.
Подготовительные работы.
Перед началом работ необходимо сделать государственную метрологическую сертификацию и аттестацию, а также поверки и юстировки: тахеометра, комплекта GPS аппаратуры, наземного лазерного сканера.
- Создание съемочного обоснования.
На основании утвержденного проекта, о расположении участка работ и схеме существующих геодезических и определяемых съемочных пунктов, производится рекогносцировка пунктов.
Съемочное обоснование создается с целью сгущения геодезической плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение топографической съемки.
Создание съемочного обоснования возможно выполнить с помощью GPS приемников или проложением теодолитных ходов.
- Полевые работы.
Открытая незастроенная территория вокруг основного расположения зданий, сооружений и технологического оборудования снималась GPS-системами 5700 фирмы Trimble.
Сложные участки территории, занятые установками сбора и переработки нефти и газа с большой загруженностью и многоэтажностью снимались трёхмерным наземным лазерным сканером Riegl LMS Z360 фирмы Riegl Laser Measurement Systems GmbH.
Все остальные участки снимали электронным тахеометром GTS-229 фирмы Topcon.
При выполнении топографической съемки одновременно производилась съёмка подземных коммуникаций.
- Камеральная обработка.
После выполнения полевых работ все данные передаются в ПЭВМ.
Для приема данных из электронного тахеометра TOPCON GTS-229 применяется специализированная программа PrinCom. В этой программе они переводятся в формат пригодный для импорта в программу MapInfo.
Для обработки данных, собранных GPS-системами 5700 Surveyor использовалось программное обеспечение Trimble Geomatics Office 1.60.
Полученные после уравнивания координаты при помощи специальной утилиты формируются в текстовый файл заданного оператором формата, для дальнейшей передачи в программу MapInfo.
Для обработки данных трёхмерного лазерного сканера Riegl LMS Z360 применялась программа Cyclone 5.2.
Программный продукт Cyclone 5.2, как показала практическая работа, является мощным средством для обработки результатов наземного лазерного сканирования. Созданные модели являются метрическими, по которым можно выполнять измерения длин, объемов, площадей.
После этого формат векторизованной модели из программы Cyclone 5.2 возможно сохранить в формате, который открывается и дорабатывается в программе MapInfo.
Все собранные данные обрабатываются в программе MapInfo. После объединения данных, приведенных к одному формату, информация разбивается по слоям, при помощи ранее вводимых кодов. Для объектов нефтяной и газовой промышленности используется классификатор,
созданный на основании требований, предъявляемым к системам классификации объектов. [3]
Соединение пикетов происходит от общего к частному, используя абрис. На первом этапе отображаются большие площадные объекты. После этого более мелкие, площадные и линейные. Затем точечным объектам присваиваются необходимые символы.
Таким образом, создается конечный результат топографической съемки -цифровая модель местности.
Составленная цифровая модель проверяется исполнителем на местности путем сравнения и проведением контрольных измерений. Расхождения между расстояниями, взятыми с плана и полученными при контрольных промерах, не должны превышать 0,4 мм в масштабе плана.
Полученные цифровые модели в результате съемки могут служить технологической схемой для предприятий, которые обслуживают объекты нефтяной и газовой промышленности по добычи и первичной переработке в эксплуатационных целях.
Наиболее важным направлением является повышение производительности сбора топографической информации. При этом для полевой топографической съемки необходимо сокращение малоквалифицированного ручного труда, вплоть до полного исключения.
В камеральном производстве оказалась недостаточно эффективной централизованная обработка данных. На существующем уровне формализации в топографии и картографии некоторые этапы обработки в пакетном режиме вызывают большие трудности. Формируемая цифровая модель местности в значительной степени отражает внутренние требования топографии и картографии и мало учитывает специфику использования трехмерных моделей непосредственно при решении народнохозяйственных задач.
Имеются следующие основные направления, в которых в дальнейшем предстоит вводить качественные, количественные изменения в новые разработки:
1. Реализация новых способов сбора полевой топографической информации;
2. Переход к распределенным системам по функциям обработки;
3. Сочетание пакетного и интерактивного режимов обработки;
4. Использование единого формата данных;
5. Введение и использование трехмерных моделей местности;
6. Введение контроля моделирования в реальном времени и функций автоматизированного управления процессами сбора и обработки;
7. Ориентация на принципы гибкой технологии, как в части технических средств, так и в части выпускаемых материалов картографирования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ферулев, Д.А. Исследование существующих методов кодирования / Д.А. Ферулев, В.А. Середович // Вестник СГГА. - 2005.
2. Середович, А.В. Создание крупномасштабных топографических планов сложных технологических объектов средствами наземного лазерного сканирования / А.В. Середович // Сб. тез. конф. «Геопространственные технологии и сферы их применения», 14-17 марта 2006 г., г. Москва - М., 2006. - С. 41-42
3. Ферулев, Д.А. Некоторые проблемы автоматизации обработки результатов геодезических измерений / Д.А. Ферулев, В.А. Середович // "Сборник работ науч. конгр. "Гео-сибирь - 2006".
© Д.А. Ферулев, 2007
