Технологические решения в области обеспечения геопространственной информации о магистральных трубопроводах и объектах их инфраструктуры

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время в Российской Федерации для целей обслуживания добычи и разработки полезных ископаемых необходимо выполнять съемочные и геодезические работы, по результатам которых формируются массивы геопространственных данных, которые являются основой для проектирования и обустройства нефтяных и газовых месторождений и являются исходной информацией для трехмерного моделирования земной поверхности, геологических структур месторождений и инфраструктуры трубопроводных систем. Кроме того, геопространственные данные необходимы для подготовки документов при постановке на государственный кадастровый учет и оформления прав землепользования. На основании этого в статье поставлена научно-техническая задача: проанализировать возможности применения различных способов обеспечения геопространственной информацией ГИС трубопроводных систем данными для 3D моделирования исследуемых месторождений и трубопроводов. Корпоративные ГИС наполняют данными о состоянии трубопроводного транспорта, используя информацию с космических съемочных систем с высоким и средним пространственным разрешением, а также материалы съемки с беспилотных летательных аппаратов и воздушного лазерного сканирования. Мониторинг трубопроводных систем осуществляют также с использованием данных наземных геодезических съемок. Одним из распространенных видов современного геодезического оборудования являются высокоточные и точные электронные тахеометры, позволяющие получать геопространственную информацию о местности и антропогенных объектах как в плане, так и по высоте. Высотная составляющая определяется в результате выполнения тригонометрического нивелирования. Применение способа тригонометрического нивелирования особенно актуально при работе в пересеченной местности и неблагоприятных условиях, к которым в частности относятся районы Крайнего Севера. Цель: проанализировать возможности применения различных способов обеспечения геопространственной информацией ГИС трубопроводных систем: космических съемок с различным пространственным разрешением, данных беспилотных летательных аппаратов и воздушного лазерного сканирования, тригонометрического нивелирования III и IV классов с применением высокоточных электронных тахеометров при формировании массивов геопространственных данных систем мониторинга магистральных трубопроводов. Методы: дешифрирование аэрокосмических изображений, экспериментальные исследования в полевых условиях с материалами космических съемок, данными беспилотных летательных аппаратов и воздушного лазерного сканирования, использование высокоточных нивелиров и электронных тахеометров для тригонометрического нивелирования, геоинформационные технологии. Результаты. Выполнена оценка качества геопространственной информации для ГИС-мониторинга трубопроводных систем. Работа показала, что данные дистанционного зондирования Земли с различными пространственными разрешениями, беспилотных летательных аппаратов и воздушного лазерного сканирования позволяют сформировать массивы геопространственных данных, необходимых для служб, эксплуатирующих трубопроводные системы, обеспечивающих плановую привязку с достаточной точностью; при создании высотного геодезического обоснования, когда точность необходимо повысить до III и IV классов, вместо трудоемкого геометрического нивелирования целесообразно дополнять массивы информацией, полученной методом тригонометрического нивелирования с использованием высокоточных электронных тахеометров.

Relevance of the research is caused by the fact that currently in the Russian Federation, for servicing mining and development of minerals, it is necessary to perform survey and geodetic works, by the results of which arrays of geospatial data are formed. They are the basis for the design and arrangement of oil and gas fields and are the source information for three-dimensional modeling of the earth's surface, geological structures of deposits and infrastructure of pipeline systems. Besides, geospatial data is necessary for preparation of documents for state cadastral registration and registration of land use rights. Based on this, the article sets scientific and technical task: analyze the possibilities of using various methods of providing geospatial information GIS pipeline systems with data for 3D modeling of the studied fields and pipelines. Corporate GIS is filled with data on the state of pipeline transport, using information from space survey systems with high and medium spatial resolution, as well as shooting materials from unmanned aerial vehicles and aerial laser scanning. Monitoring of pipeline systems is carried out as well using ground-based geodetic survey data. One of the most common types of modern geodetic equipment is high-precision and accurate electronic total stations that allow obtaining geospatial information on terrain and anthropogenic objects both in terms of plan and height. The height component is determined as result of performing trigonometric leveling. The use of the trigonometric leveling method is especially relevant when working in rough terrain and adverse conditions, in particular in regions of the Extreme North. The aim of the research is to analyze the possibilities of using various methods of providing geospatial information for GIS pipeline systems: satellite surveys with different spatial resolutions, unmanned aerial vehicles and aerial laser scanning data, trigonometric leveling of classes III and IV with the use of high-precision electronic total stations in the formation of geospatial data arrays of main pipeline monitoring systems. Methods: decoding of aerospace images, experimental research in field with space survey materials, unmanned aerial vehicles and aerial laser scanning data, use of high-precision levels and electronic total stations for trigonometric leveling, geoinformation technologies Results. Quality of geospatial information for GIS monitoring of pipeline systems was evaluated. The work shown that the data from remote sensing of the Earth with different spatial resolutions, unmanned aerial vehicles and aerial laser scanning allow forming arrays of geospatial data necessary for services operating pipeline systems, providing planned linking with sufficient accuracy; when creating highaltitude geodetic justification, when accuracy needs be increased to class III and IV, instead of time-consuming geometric leveling, it is advisable to supplement arrays with information, obtained by trigonometric leveling using high-precision electronic tacheometers.