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兰州-郑州-长沙(简称兰郑长)成品油管道工程是目前我国最大的一条成品油管道工程,2009年8月,中石油管道公司规划计划处组织了“兰郑长输油管道地质灾害调查及整治规划”工作,中国地质大学(武汉)承担信阳-长沙段的相关工作。在野外调查中,共查出了183处对管道存在不同程度的直接或间接危害的地质灾害点(线段),随着时间的推移、各种环境条件的改变,其状态也可能会发生改变,这无疑给管道工程以及沿线地区居民的生命和财产构成潜在的威胁。因此这样大量的地质灾害需要业主在管道长期运营中加以管理,如果能够建立地质灾害信息系统,将给地质灾害的长期管理带来莫大的便利。
本文旨在通过建立管道沿线基础地质、地形、管道及地质灾害等空间信息数据库为基础,研制基于WINDOWS操作平台的、面向管道管理及相关技术人员的通用管道地质灾害数据库管理系统,提供易于操作、具有多种检索方式及灾害统计、风险评估等处理功能的专业信息管理系统,为以后的管道地质灾害数据库系统提供参考。
论文首先回顾了地理信息系统下地质灾害空间信息管理的相关技术的研究现状,介绍了兰郑长输油管道信阳-长沙段工程的背景及沿线地质灾害基本特征,在此基础上阐述了地质灾害空间信息管理系统建设的总体设计目标、需要解决的关键问题、地质灾害数据库结构设计过程、管理方式和单体管道地质灾害易发性评价方法,对开发出来的系统功能做出简介和演示,最后对全文进行总结并对系统的后续工作做出展望。
全文由以下几个部分组成:
第一部分介绍了课题的工程背景、选题来源及研究意义、相关技术背景和基于GIS的地质灾害信息系统的国内外研究现状及发展趋势,提出了研究中存在的问题、主要的研究内容和技术路线。
第二部分对兰郑长信阳-长沙段管道沿线区域的自然地理、地形地貌、地层岩性、地质构造、区域稳定性及地震、岩土体工程地质特征等地质环境背景以及地质灾害类型、空间分布、对管道的危害性等管道地质灾害发育特征进行了资料分析与归纳,收集了海量的地质灾害相关信息数据,从而造成数据文件查询和处理的不便,因此该系统的建立目标为方便、高效的管理地质灾害海量数据,并为地质灾害数据库应用模块提供数据资源。
第三部分介绍了本系统设计的基本原则、研制目标及系统的逻辑设计、功能分析等。兰郑长输油管道地质灾害信息系统全面包括反映输油管道所经过的湖北、湖南段管道两侧2公里范围内的地形、地貌、地质环境等诸要素,宏观上着重刻画管道沿线地质灾害特征,包括管线沿线地质体的空间分布结构、水文分布特征、不良地质灾害发育分布概况等,即反映管道沿线地质条件对管道的影响,为管道沿线地质灾害安全性及其对管道的影响和管道的防护工程立项提供准确、直观的依据。系统针对不同的用户群体提供信息,在功能设计上采取多级安全管理,实现把基础空间数据库与用户的查询结果完全分离的安全、实用效果,即用户编辑与处理仅仅只局限于其检索成果,而非整个数据库,以此使信息安全得到极大的保证。
第四部分介绍了数据模型的概念及组成系统数据库的空间数据库和属性数据库两个部分。其中空间数据库主要包括基础地理数据库、地质信息数据库、管道信息数据库、地质灾害数据库等;属性数据库可以分为GIS自带属性、地质灾害相关信息数据库、多媒体数据库及文本资料等专业数据。在解决空间数据库和属性数据库的连接问题上,引用了图元编码技术。目前数据库管理方式主要有四种管理方式:文件管理、文件--关系型数据库管理、全关系数据库管理和全部采用面向对象的数据库管理。不仅如此,地质灾害数据库管理系统还引用了数据字典的思想,以便带给数据库的高效管理。
第五部分对兰郑长沿线较为普遍的坡面水毁地质灾害进行半定量评价,考虑到需要研究的变量关系较多且错综复杂,选用模糊综合评判法,重点探讨了坡面水毁易发性评价指标体系数学模型的构建和评价模型中权重及隶属度的确定方法。
第六部分为兰郑长地质灾害信息管理系统的功能演示。该系统是在Microsoft VisualStudio2008环境下,并基于ARCGIS平台进行二次开发。系统包括对相关数据进行采集输入、存贮、统计、检索、显示和更新、输出,在功能上包括数据管理、图形浏览、信息查询、基本统计、信息提取、风险分析、信息发布、系统维护等。
通过对该管理系统的开发研究,将兰郑长(信阳-长沙段)管道地质灾害相关信息进行管理,并实现快速查询、图形显示、分析统计等功能,不仅有助于管道管理者管理地质灾害、进行抢险或维修决策、预警指挥服务,还有助于地质灾害信息的交流和发布。同时,也发现许多需要进一步深入研究和解决的问题。例如,地质灾害区域稳定性评价分析,建立地质灾害评价专家子系统、地质灾害三维空间视图生成等。
目前,该系统仅仅只是基于兰郑长输油管道工程信阳-长沙段地质灾害资料数据库的系统。通过进一步开发和研究,未来地质灾害空间信息管理系统应向更加大众化的、具有完整实用性的地质灾害评价、地质灾害预测、地质灾害三维模拟等更加专业的应用功能,并同时可以实现网络化、标准化的综合性信息管理系统。