close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную часть магистрального нефтепровода.

код для вставкиСкачать
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
УДК 004.492.2
ЛИНЕЙНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА
НА ЛИНЕЙНУЮ ЧАСТЬ МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА
Кукало Иван Анатольевич,
аспирант каф. радиоэлектроники и защиты информации Томского
государственного университета систем управления и радиоэлектроники,
Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Email: [email protected]
Гривцов Сергей Николаевич,
ведущ. специалист отдела координации охранной деятельности Службы
безопасности АО «Транснефть – Центральная Сибирь», Россия, 634050,
г. Томск, ул. Набережная р. Ушайки, д. 24. Email: [email protected]
Необходимость динамического управления большим количеством трудовых и производственных ресурсов при проведении
строительных, ремонтных и профилактических мероприятий на магистральных нефтепроводах делает актуальной задачу «при
вязки» географических координат подвижных объектов к линейной части магистрального нефтепровода.
Цель работы: создание методики линейного отображения географических координат подвижного объекта к линейной части
магистрального нефтепровода на основе данных о дискретном наборе его отдельных географических координат.
Методы исследования: векторная алгебра, геометрия земного сфероида, погрешности арифметических операций, эвристиче
ские методы прямого поиска, методы сжатия информации, линейная интерполяция функций.
Результаты. Сформулирована задача линейного отображения координат подвижного объекта к линейной части магистрально
го нефтепровода. Приведено описание методики решения поставленной задачи на основе данных о дискретном наборе геогра
фических координат километровых участков линейной части магистрального нефтепровода. Представлены результаты исполь
зования методики для преобразования данных аэровизуального наблюдения участка линейной части магистрального нефте
провода «Александровское – АнжероСудженск», рассмотрены интерполяционные свойства методики при недостатке сведений
о географических координатах километровых участков линейной части магистрального нефтепровода. Произведена оценка по
грешности алгоритмов методики с учетом указанного допущения, которое не учитывает эллипсоидную форму земли при расче
те расстояний между двумя точками на земной поверхности. Дана оценка погрешности для данных аэровизуального наблюде
ния участка линейной части магистрального нефтепровода «Александровское – АнжероСудженск». Для заданной конфигура
ции охранных зон магистральных трубопроводов предложен способ обработки информации о множестве географических ко
ординат подвижного объекта с учетом предельной величины удаленности объекта от оси трубопровода. Показано, что совме
стное использование разработанной методики линейного отображения и способа обработки данных дает возможность сжатия
данных о траектории перемещения подвижного объекта после их преобразования во множество обследованных участков ли
нейной части магистрального нефтепровода.
Ключевые слова:
Магистральный нефтепровод, линейное отображение, географические координаты, аэровизуальное наблюдение, сжатие дан
ных с потерями.
Современная транспортировка нефти может осу
ществляться различными видами транспорта – тру
бопроводным, железнодорожным, водным, автомо
бильным, воздушным, однако транспортировку бо
лее 92 % добываемой в России нефти обеспечивает
государственная трубопроводная компания ОАО
«АК «Транснефть» [1]. Она располагает крупнейшей
в мире системой магистральных нефтепроводов,
длина которой составляет свыше 70 тыс. км [1].
Необходимость динамического управления
большим количеством трудовых и производствен
ных ресурсов при проведении строительных, ре
монтных и профилактических мероприятий на ли
нейной части магистрального нефтепровода (ЛЧ
МН) делает актуальной задачу «привязки» геогра
фических координат подвижного объекта к «соб
ственным координатам», ассоциированными с ЛЧ
МН, которая характеризуется весьма протяжен
ной структурой. Задача такого рода линейного ото
бражения рассматривалась в наиболее распростра
ненных геоинформационных системах [2] и систе
мах управления базами данных [3], однако описа
ние реализованных алгоритмов разработчиками
систем не приводится, поскольку указанные про
граммные продукты являются проприетарными.
В то же время реализация методики линейного
отображения является ключевым требованием
международных стандартов хранения данных в
области трубопроводного транспорта [4], универ
сальных геоинформационных систем управления
трубопроводами [5], национальных систем карто
графирования трубопроводов [6].
Основная цель данной статьи – описание разра
ботанной методики линейного отображения гео
графических координат подвижного объекта на
структуру ЛЧ МН (далее методики линейного ото
бражения) с учетом данных о дискретном наборе ее
отдельных географических координат [7].
Постановка задачи
Оперативное позиционирование на местности
осуществляется, как правило, с использованием
устройств глобальной системы позиционирования,
т. е. GPS/ГЛОНАСС навигаторов. Современные на
вигаторы предоставляют информацию о широте,
долготе и геодезической высоте объекта со средним
31
Кукало И.А., Гривцов С.Н. Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную … С. 31–43
значением погрешности около 5 м [8], в географи
ческих системах координат ПЗ90.11 [9], WGS84
[10], где за основу модели земного шара взят элли
псоид с параметрами, представленными в табл. 1.
Параметры Земли
1990 г. (ПЗ90.11)
Parameters of the Earth
World Geodetic System
1984 г. (WGS 84)
Сжатие эллипсоида
Ellipsoid compression
Малая полуось
(полярная), м
Minor semi axis
(polar), m
Наименование систе
мы координат
Coordinate system
Большая полуось
(экваториальная), м
Major semi axis
(equatorial), m
Таблица 1. Параметры географических систем координат
Table 1.
Parameters of geographical coordinate systems
6378136
6356751,3618 1/298,25784
6378137
6356752,3142 1/298,25722
где si – точка ЛЧ МН; slat – широта точки; slng – дол
гота точки; sh – геодезическая высота точки; skm –
удаленность участка ЛЧ МН от его начала.
Учитывая технические характеристики ЛЧ
МН, установим следующие ограничения для лома
ной линии S – она может быть вырожденной, не
может содержать пересечений и соответствует
кратчайшему маршруту между первой и послед
ней точками ломаной с учетом незначительных от
клонений.
С учетом введенных обозначений, искомая ме
тодика отображения сводится к операции:
O t  ( sOt , hOt ), Ot sOt  min(Ot sj ),
(1)
s S
j
t
t
t
Расчет значения sOt km будем осуществлять в два
этапа модернизированным методом линейного по
иска с оптимизированным алгоритмом поиска ин
тервала неопределенности, основанным на имею
щих исходных данных:
1) определение первичного интервала неопреде
ленности – поиск вершины ломаной линии simin,
расстояние от которой до объекта Ot минималь
но, то есть
O t simin  min(Osi );
si S
2) уточнение минимального значения функции –
поиск на прилегающих звеньях ломаной линии
точки xO, расстояние от которой до объекта Ot
минимально, то есть
min
O t sOt  min(Ot si ), s ([ si min
]  [ si min , si min
1 , si
1 ]).
s
Учтивая вышеизложенные входные параме
тры, представим подвижный объект в виде дис
t
кретного множества O={Ot}, Ot=(O latt ,O lng
,Oht), где
t
{O } – множество точек траектории объекта; t – вре
мя фиксации координат объекта; Olatt – широта
t
объекта; O lng
– долгота объекта; Oht – геодезическая
высота объекта. В то же время модель ЛЧ МН S
представим в виде ломаной линии:
i
i
S  {s1 ,… , si ,… , sn }, si  ( slati , slng
, shi , skm
),
t
Описание методики линейного отображения
t
где sO=(sO lat,sO lng,sO h,sO km), то есть преобразование ко
ординаты объекта из географической системы ко
ординат в линейную систему координат ЛЧ МН;
hOt – выходной параметр методики, определяющий
удаленность объекта от участка ЛЧ МН sOt , к кото
рому была осуществлена привязка.
Алгоритм решения соотношения (1) предста
вим структурной схемой (рис. 1).
Ɇɟɬɨɞɢɤɚ ɥɢɧɟɣɧɨɝɨ
ɨɬɨɛɪɚɠɟɧɢɹ
Linear mapping technique
Для решения первой части задачи введем поня
тие функции удаленности координаты объекта Ot
от вершины ломаной линии – f(si)=Otsi. Известно,
что расчет расстояний между двумя точками на по
верхности эллипсоида можно производить как в
геодезической системе координат, так и в прямоу
гольной пространственной. Расчеты в прямоуголь
ной системе координат являются менее требова
тельными к вычислительным ресурсам, поскольку
они проводятся по формулам векторной алгебры
[11], в то время как в геодезической системе коор
динат требуется использование более сложных
формул сферической геометрии [12]. С учетом вы
шеизложенного, воспользуемся прямоугольной
системой координат.
Для перехода из геодезической системы коор
динат в прямоугольную воспользуемся стандарт
ными формулами [13]:
t
xo  ( N (Olatt )  Oht ) cos Olatt cos Olng
;
t
yo  ( N (Olatt )  Oht ) cos Olatt sin Olng
;
zo  ( N (Olatt )(1  e 2 )  Oht ) sin Olatt ,
где xo, yo, zo – прямоугольные пространственные
координаты объекта; N (O latt ) – радиус кривизны
первого вертикала; e2=2–2 – эксцентриситет эл
липсоида;  – сжатие эллипсоида; a – большая по
луось эллипсоида.
Радиус кривизны первого вертикала рассчиты
вается по формуле:
a
t
)
,
N (Olat
2
t
1  e sin 2 Olat
где xo, yo, zo – прямоугольные пространственные
координаты объекта; xs, ys, zs – прямоугольные
пространственные координаты точки на ЛЧ МН.
Тогда значение f(si) в декартовых координатах
будет:
f ( si )  ( xo  xs ) 2  ( yo  ys ) 2  ( zo  zs ) 2 . (2)
Рис. 1.
Структурная схема методики линейного отображения
Fig. 1.
Block diagram of the linear mapping technique
32
Рассчитаем далее значение функции f(si) для
всех siS. Учитывая введенные ограничения на
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
характеристику ломаной линии S, установим в ка
честве допущения, что функция f(si) является не
прерывной и унимодальной. Тогда задача поиска
simin сводится к решению задачи одномерной опти
мизации функции f(si).
Поскольку значение функции не представлено
аналитически для поиска simin, воспользуемся эври
стическими методами прямого поиска для умень
шения интервала неопределенности, например,
методом золотого сечения. Учитывая, что значе
ние функции f(si) определено через различные дис
кретные интервалы, воспользуемся приемом вло
жения дискретной функции в непрерывную [14].
i
i
Вход: S={s1,…,si,…,sn}, si=(s lat
, slng
, shi), начальные
границы sfirst=s1, slast=sn,  – количество требуемых
дискретных значений si в интервале сужения.
Выход: интервал неопределенности (s'iитог…s"iитог).
Шаг 1. Рассчитаем точки деления:
s  s fisrt
s  sfisrt
s   slast  last
, s   sfirst  last
,


1 5
где  
– пропорция золотого сечения.
2
Шаг 2. Если q(s',s")>, переходим к шагу 3,
иначе Выход, s'iитог=si', s"iитог=s",
где q – количество
i
дискретных значений si на интервале (s',s"),
si'=[s'], si"=]s"[, [s] – наибольшее целое, не превос
ходящее число s, ]s[ – наименьшее целое, которое
не меньше числа s.
Шаг 3. Рассчитаем значения функции f(si'),
f(s").
i
Шаг 4. Если f(si')f(s"),
то sfirst=si', иначе slast=s",
i
i
переход к шагу 1.
Итоговое значение минимума функции после
уменьшения интервала неопределенности опреде
лим методом линейного поиска stmin=min(s'iитог…s"iитог).
Далее поиск интервала неопределенности бу
дем осуществлять по упрощенной формуле:
Решение второй части поставленной задачи
предполагает построение отрезков минимальной
длины, то есть перпендикуляров OtsO', OtsO" к отрез
min
min
кам [si–1
,simin] и [simin,si–1
]. Очевидно, что перпенди
куляры могут располагаться как на звене ломаной
линии – отрезок OtsO' на рис. 2, так и за ее предела
ми – отрезок Ots".
O
Определим множество возможных вариантов
расположения перпендикуляров и соответствую
щие им значения OtsOt:
min
1) если sO [ simin
]  sO [simin , simin
1 , si
1 ],
то O t sOt  O t simin ;
min
2) если sO [ simin
]  sO [ simin , simin
1 , si
1 ],
то O t sOt  min(Ot sO ; Ot sO);
min
3) если sO [ simin
]  sO [simin , simin
1 , si
1 ],
то O t sOt  O t sO ;
min
4) если sO [ simin
]  sO [simin , simin
1 , si
1 ],
то O t sOt  O t sO.
Рассмотрим алгоритм расчета OtsO' для отрезка
[si–1 ,simin]. Алгоритм расчета Ots"O будет осущест
вляться аналогичным образом. Расчет величины
перпендикуляра OtsO' произведем по формулам век
торной алгебры, положения которой часто исполь
зуются для решения задач геодезии [11]. Для удоб
min
min
ства записи заменим O tsi–1
на вектор a–, [si–1
,simin] на
–b, Ots min на –c , Ots ’ на h–. Очевидно,
что вектор h– мо
i
O
–
жет как пересекать, так и не пересекать вектор b в
трехмерном пространстве. Варианты расположе
ния вектора h– отображены на рис. 3.
min
siитог  simin  Vmax tk1 ;
siитог  simin  Vmax tk1 ,
где k11 – поправочный коэффициент для учета по
грешности средств определения географических ко
ординат; Vmin – максимальная скорость подвижного
объекта; t – время, прошедшее с момента последне
го определения интервала неопределенности.
2
1
Рис. 3. Варианты расположения векторов
Fig. 3.
Positions of vectors
Очевидно, что при a–b–0 угол между векторами
–
либо острый, либо прямой, и вектор h– пересекает b
в точке sO', что соответствует случаю 1 на рис. 3, в
то время как при a–b–>0 точка sO' лежит за предела
ми –b и соответствует случаю
– 2 на рис. 3.
Определим векторы a–, b по двум точкам в трех
мерном пространстве, тогда значение величины h
можно рассчитать по формуле расстояния между
линией и точкой в трехмерном пространстве [15]:
h h 
Рис. 2. Варианты расположения перпендикуляров к приле
гающим звеньям ломаной
Fig. 2.
Positions of perpendicular lines to the adjacent segments
of a broken line
a b
b
,
–
где a–b – операция векторного произведения; ||x–|| –
длина вектора x–;
33
Кукало И.А., Гривцов С.Н. Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную … С. 31–43
a  (( xO t  xs min ),( yO t  ys min ),( zO t  zs min ));
i 1
i 1
i 1
b  (( xs min  xs min ),( ys min  ys min ),( zs min  zs min )).
i 1
i
i 1
i
i
i 1
Значение bn определим по формуле вычисления
проекции вектора на плоскость в трехмерном про
странстве [16]:
bh  bh 
a b
b
2
b ,
где s'O ellipse=(s'O lat,s'O lng,s'O h) – геодезические координа
ты точки sO'; G5.1.2 – итеративный метод преобразо
вания координат из прямоугольной системы коор
динат в геодезическую [13].
Погрешностью метода G5.1.2 можно пренебречь,
поскольку она составляет не более 0,003 м [13],
что значительно ниже погрешности GPS/ГЛО
НАСС навигаторов.
Объединяя результаты формул (3) и (4), полу
чим итоговое значение sOt=(stO lat,stO lng,stO h,stO km).
500
400
300
200
100
0
Ɇɇ «Ⱥɥɟɤɫɚɧɞɪɨɜɫɤɨɟ – Ⱥɧɠɟɪɨ-ɋɭɞɠɟɧɫɤ», ɤɦ
MP «Aleksandrovskoe – Anzhero-Sudzhensk», km
Рис. 4. Результаты расчета hOt
Results of hOt calculation
790
740
690
640
590
540
490
440
390
0
6
13
19
25
32
38
44
51
57
63
70
76
82
88
95
101
107
114
120
126
133
139
145
152
158
Ɇɇ «Ⱥɥɟɤɫɚɧɞɪɨɜɫɤɨɟ – Ⱥɧɠɟɪɨɋɭɞɠɟɧɫɤ», ɤɦ
MP «Aleksandrovskoe – AnzheroSudzhensk», km
Fig. 4.
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ, ɦɢɧ./Inflight time, min.
Рис. 5. Результаты расчета stO km
Fig. 5.
34
Results of stO km calculation

b ,

где s'O xyz – прямоугольные пространственные коор
динаты точки sOt.
Для перехода из прямоугольной системы коор
динат в геодезическую воспользуемся стандарт
ным методом [13]:
sO ellipse  G5.1.2 ( sO xyz ),
(4)
393
405
420
436
452
468
485
501
518
534
551
568
584
601
617
624
641
658
675
692
709
726
742
758
775
790
806
Ɋɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɨɛɴɟɤɬɚ ɨɬ ɨɫɢ Ɇɇ, ɦ
Distance of the object from the axis of
the main pipelines (MP), m
–
где a–b – операция скалярного произведения век
торов.
Итоговое значение s'O km рассчитаем по формуле:
bh min
(3)
( si km  simin
sO km  simin
1 km 
1km ).
b
Определим значение географической координа
ты точки stO xyz в прямоугольных пространственных
координатах:

a b
a b
a b
sO xyz   xs min 
2 b , ys imin 
2 b , zs imin 
2
i

b
b
b
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
Апробация методики линейного отображения
Красной линией на графике представлено зна
чение функции simin
km(t), которое определяет значе
ние ближайшего к подвижному объекту дискрет
ного километрового участка ЛЧ МН. Синей лини
ей на графике представлено значение функции
sOt km(t), которое определяет значение километрово
го участка ЛЧ МН после привязки подвижного
объекта с помощью разработанной методики.
Погрешность методики отображения
Дадим оценку погрешности алгоритма [17] пре
образования O t  sOt , Ot sOt  min(Ot s j ), связанную
s j S
с переходом к прямоугольным пространственным
координатам, которые не учитывают эллипсо
идную форму Земли.
Прежде всего определим погрешность, возни
кающую при вычислении единичного расстояния
790
740
690
640
590
540
490
440
390
0
6
13
19
25
32
38
44
51
57
63
70
76
82
88
95
101
107
114
120
126
133
139
145
152
158
Ɇɇ «Ⱥɥɟɤɫɚɧɞɪɨɜɫɤɨɟ – Ⱥɧɠɟɪɨɋɭɞɠɟɧɫɤ», ɤɦ
MP «Aleksandrovskoe – AnzheroSudzhensk», km
Рассмотрим пример практического примене
ния изложенной методики для поиска значения
hOt=OtsOt=min(OsO';OsO";Osimin) и отображения
OtsOt(simin,sO',sO") для данных аэровизуального
наблюдения МН «Александровское – АнжероСу
дженск», проводимого эксплуатационными по
дразделениями АО «Транснефть – Центральная
Сибирь». На рис. 4, 5 представлены графики соот
ветствующих значений hOt и stO km.
Для оценки интерполяционных характеристик
методики при недостатке сведений о географиче
ских координатах километровых участков ЛЧ МН
(например, в труднодоступной, болотистой местно
сти) на рис. 6 приведен график значений s Ot km и simin
km
для данных аэровизуального наблюдения участка
ЛЧ МН «Александровское – АнжероСудженск»
580–650 км.
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ, ɦɢɧ./Inflight time, min.
Ɇɇ «Ⱥɥɟɤɫɚɧɞɪɨɜɫɤɨɟ – Ⱥɧɠɟɪɨɋɭɞɠɟɧɫɤ», ɤɦ
MP «Aleksandrovskoe – AnzheroSudzhensk», km
650
640
630
620
610
600
590
72
73
74
75
76
77
78
79
80
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
93
94
95
96
97
98
99
580
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ , ɦɢɧ./Inflight time, min.
Рис. 6. Интерполяция координаты подвижного объекта к ЛЧ МН
Fig. 6.
Interpolation of the mobile object coordinate to the LP MP
35
Кукало И.А., Гривцов С.Н. Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную … С. 31–43
Ⱥɛɫɨɥɸɬɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ
ǻ(p1,p2), ɦ
Absolute error ǻ(p1,p2), m
в прямоугольных пространственных координатах
dxyz по известной широте, долготе и высоте объек
та. Для определения истинного значения расстоя
ния dellipse, относительно которого будет рассчиты
ваться погрешность, воспользуемся формулой Т.
Висенти [12]:
4 1
d ellipse ( p1 , p2 )  Vinverse
( p1 , p2 ),
1
1
2
p1  ( plat
, plng
), p2  ( plat2 , plng
),
где p1, p2 – координаты точек, между которыми опре
4–1
деляется расстояние; Vinverse
– формула определения
10
8
6
4
2
0
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
Ɋɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɦɟɠɞɭ p1 ɢ p2, ɤɦ/Distance between p1 and p2, km
250,0
100,0
150,0
250,0
Рис. 7. Зависимость (p1,p2) от dellipse(p1,p2)
Dependence of (p1,p2) on dellipse(p1,p2)
Ⱥɛɫɨɥɸɬɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ
ǻ(p1,p2), ɦ
Absolute error ǻ(p1,p2), m
Fig. 7.
10
8
6
4
2
0
0,0
50,0
200,0
Ɋɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɦɟɠɞɭ p1 ɢ p2, ɤɦ/Distance between p1 and p2, km
Ɉɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ
į(p1,p2), %
Nominal error, į(p1,p2), %
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
0
200
400
600
Ɋɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɦɟɠɞɭ p1 ɢ p2, ɤɦ/Distance between p1 and p2, km
Рис. 8. Зависимость (p1,p2) от dellipse(p1,p2)
Fig. 8.
36
Dependence of (p1,p2) on dellipse(p1,p2)
800
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
расстояния между двумя точками на эллипсоиде с
заданными географическими координатами [12].
4–1
Погрешностью формулы Vinverse
можно прене
бречь, поскольку она составляет 0,5 мм [12], что
значительно ниже погрешности GPS/ГЛОНАСС
навигаторов, которые определяют входные пара
метры методики.
Очевидно, что расстояние между двумя точками
в прямоугольных пространственных координатах
dxyz будет приближенным значением по недостатку
к истинному значению dellipse, то есть dxyz<dellipse, по
скольку прямая линия определяет кратчайшее
расстояние между двумя точками в прямоуголь
ных координатах и тем самым «срезает» поверх
ность земного эллипсоида.
Тогда значение абсолютной погрешности
(p1,p2) рассчитаем по формуле [18]:
 ( p1 , p2 ) 
 (d ellipse ( p1 , p2 )  dxyz ( p1 , p2 )), ( p1, p2 )  0, (5)
 ( p1 , p2 ) 
 ( p1 , p2 )
, d ellipse ( p1, p2 )  0,
d ellipse ( p1 , p2 )
(6)
Очевидно, что величины значений (p1,p2) и
(p1,p2) зависят в большей степени от удаленности
точек на поверхности эллипсоида и в меньшей сте
пени – от широты/долготы точек, поскольку раз
ное положение точек на эллипсоиде определяет ду
ги разной длины изза различной величины полуо
сей эллипсоида. Для наглядной оценки возника
ющей погрешности на рис. 7, 8 представлены гра
фики зависимости величин (p1,p2) и (p1,p2) от сте
пени удаленности точек на поверхности эллипсо
ида, расположенных вдоль оси МН «Александров
ское – АнжероСудженск».
Таким образом, возникающая погрешность ста
новится соразмерной погрешности GPS/ГЛОНАСС
навигаторов при расчете расстояний величиной бо
лее 200 км.
Далее рассчитаем значения h, h по формулам
(5), (6):
0,003
0,003
0,002
0,002
0,001
0,001
0,000
1
7
13
19
25
31
38
44
50
56
62
68
75
81
87
93
99
105
112
118
124
130
136
142
149
155
Ⱥɛɫɨɥɸɬɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ h, ɦ
Absolute error h, ɦ
где dxyz(p1,p2) – расстояние в прямоугольных про
странственных координатах, рассчитывается по
формуле (2).
Соответственно, относительную погрешность
(p1,p2) рассчитаем по формуле [18]:
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ , ɦɢɧ./Inflight time, min.
Рис. 9. Результаты расчета погрешности h
Fig. 9.
Results of the error h calculation
2,00E-05
1,50E-05
1,00E-05
5,00E-06
0,00E+00
1
7
13
20
26
33
39
45
52
58
65
71
77
84
90
97
103
109
116
122
129
135
141
148
154
Ɉɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ h, %
Relative error h, %
2,50E-05
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ , ɦɢɧ./Inflight time, min.
Рис. 10. Результаты расчета погрешности h
Fig. 10. Results of the error h calculation
37
Кукало И.А., Гривцов С.Н. Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную … С. 31–43
h  ( d ellipse ( sOt ellipse , O t )  dxyz ( sOt xyz , Ot ));
h 
h
.
d ellipse ( sOt ellipse , O t )
И значения sOt, sOt по аналогичным формулам:
sOt  (d ellipse ( sOt ellipse , simin )  dxyz ( sOt xyz , si min ));
 sOt 
sOt
.
d ellipse ( sOt ellipse , simin )
Использование разработанной методики для
решения задачи отображения географических ко
ординат позволяет обеспечить выделение инфор
мативных данных из множества географических
координат подвижного объекта. При этом крите
рием отбора выбираем значение предельной вели
чины удаленности объекта от оси ЛЧ МН hhmax.
hmax  k 2  H ,
На рис. 9–12 представлены графики значения по
грешностей h, h, sOt, sOt для данных типового аэ
ровизуального наблюдения участка ЛЧ МН «Алек
сандровское – АнжероСудженск» (393–818 км).
Учитывая, что полученные значения h, h,
sOt, sOt много меньше погрешности GPS/ГЛО
НАСС навигаторов, можно пренебречь погрешно
стью, связанной с переходом к прямоугольной си
стеме координат.
где k21 – поправочный коэффициент типа прово
димого мероприятия для учета максимального от
клонения объекта от оси ЛЧ МН; H – ширина ох
ранной зоны линейного объекта.
Значения охранных зон магистральных трубо
проводов (в том числе МН) устанавливаются в спе
циальных документах Федеральной службой по
экологическому, технологическому и атомному
надзору (Ростехнадзор) [19]. Значения H для ос
0,003
0,003
0,002
0,002
0,001
0,001
0,000
1
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
78
84
90
95
101
107
113
119
125
131
137
143
149
155
Ⱥɛɫɨɥɸɬɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ stO, ɦ
Absolute error stO, ɦ
Обработка данных обследования линейной части
магистрального нефтепровода
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ , ɦɢɧ./Inflight time, min.
Рис. 11. Результаты расчета погрешности sO
t
1,40E-06
1,20E-06
1,00E-06
8,00E-07
6,00E-07
4,00E-07
2,00E-07
0,00E+00
1
7
13
19
25
31
37
43
49
55
61
67
73
79
85
91
97
103
109
115
121
127
133
139
145
151
Ɉɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ ɩɨɝɪɟɲɧɨɫɬɶ stO, %
Relative error stO, %
Fig. 11. Results of the error sOt calculation
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ , ɦɢɧ./Inflight time, min.
Рис. 12. Результаты расчета погрешности sO
t
Fig. 12. Results of the error sOt calculation
38
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
Тип объекта
Object type
Совокупная ширина
охранной зоны, м
Overall width of the
protected zone, m
Трассы трубопроводов, транспортирую
щих нефть, природный газ, нефтепродук
ты, нефтяной и искусственный углеводо
родные газы
Pipeline routes, transporting oil, natural gas,
oil products, oil and synthetic hydrocarbon
gases
50
Трассы трубопроводов, транспортирую
щих сжиженные углеводородные газы,
нестабильные бензин и конденсат
Pipeline routes, transporting liquefied hydro
carbon gases, wild gasoline and unstable
condensate
Подводные переходы трубопроводов
Submerged crossing
Технологические установки подготовки
продукции к транспорту, головные и про
межуточные перекачивающие и наливные
насосные станции, резервуарные парки,
компрессорные и газораспределительные
станции, узлы измерения продукции, на
ливные и сливные эстакады, станции под
земного хранения газа, пункты подогрева
нефти, нефтепродуктов
Technological units for preparing products
for transporting, main and intermediate
transfer and bulk pump stations, tank batte
ries, compression and gasdistribution sta
tions, product metering units, loading and
discharge racks, stations of gas underground
storage, oil and oil product heating stations
Планируемый участок облета, км
Proposed flyover area, km
Таблица 2. Ширина охранной зоны магистральных трубо
проводов
Table 2.
Width of the protected zone of the main pipelines
200
200
200
Для оценки качества обработки входных дан
ных авторами были проанализированы данные аэ
ровизуального наблюдения участка ЛЧ МН «Алек
сандровское – АнжероСудженск» при hmax=200 м.
Результаты анализа представлены в табл. 3.
На основе полученных результатов можно оце
нить фактически осмотренную долю ЛЧ МН, кото
рая колеблется от 80 до 90 % от запланированных
показателей для представленных данных аэрови
зуального наблюдения. Следует также отметить,
что использование такого подхода позволяет от
бросить от 20 до 30 % неинформативных данных,
учитывая достаточно большое среднее значение
удаленности подвижного объекта от оси ЛЧ МН.
Алгоритм сжатия данных обследования линейной
части магистрального нефтепровода
Рассмотрим возможность сжатия информатив
ных данных, полученных в результате преобразо
вания географических координат подвижных
объектов по описанной выше методике. Учитывая,
что эти данные представляют собой значения ши
393–0
393–818
393–818
393–0
393–0
393–0
393–818
393–818
Среднее
отклонение
Average
deviation
Медиана
отклонения
Deviation
median
Доля координат в охранной зоне МН
Part of coordinate in the protected zone of the MP
Доля фактически осмотренной ЛЧ МН
Part of the really examined LP MP
Таблица 3. Характеристики выделения информативных данных
Table 3.
Characteristics of citing data selecting
Фактически осмотренный участок ЛЧ МН, км
Really examined area of LP MP, km
новных типов магистральных трубопроводов в РФ
приведены в табл. 2.
от оси МН для всех
координат/для координат
в охранной зоне, м
from the MP axis for all
coordinates/for coordinates
in the protected zone, m
1011,78/38,74
47,14/45,13
359,6
237,84/46,61
51,58/56,66 341,240
271,35/58,46
61,42/47,99 336,401
438,11/45,72
49,6/39,39 358,872
272,11/55,17
51,93/44,63 343,042
1117,02/47,11
47,54/41,44 358,841
383,02/57,15
70,60/43,36 341,16
270,49/54,56 53,83/45,36 346,838
%
74
78
74
70
75
72
65
70
91
80
79
91
87
91
80
81
роты, долготы и высоты объекта stO ellipse, зафиксиро
ванные через дискретные промежутки времени 
от начальной точки отсчета O, сформулируем за
дачу преобразования уравнением:
( SOt , HOt , TOt )  ( SOt , TOt ),
где SOt={s 1O ellipse,…,sOt ellipse,…,sOnellipse} – множество геогра
фических координат подвижного объекта;
HOt={hO1,…,hOt,…,hOn} – множество значений удаленно
сти объекта от оси ЛЧ МН; TOt=(O1,{tO1,…,tOt,…tOn}) –
множество отметок времени, для которых определя
лась координата подвижного объекта;
1
t
n 
SO t  {( sO1km , sOkm
),…,( sOtkm , sOkm
), …,( sOnkm , sOkm
)}
– множество обследованных участков ЛЧ МН;
TO t  {(tO1 , tO1 ),…,( tOt , tOt ), …,( tOn , tOn  )}
– множество соответствующих им промежутков
времени затраченных на обследование.
Определим алгоритм преобразования SOtSO't.
Вход:
SOt  {sO1 ellipse … sOn ellipse }, TOt  (O1 ,{tO1 … tOn }),
H Ot  {hO1 … hOn }, hmax .
Выход:
1
n
SO t  {( sO1km , sOkm
)… ( sOnkm , sOkm
)},
TO t  {( tO1, tO1 ) … ( tOn , tOn  )}.
39
Кукало И.А., Гривцов С.Н. Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную … С. 31–43
Шаг 1. Если stO km=s1O km, то hOt–1=hmax+1, s'Ot km=sO1 km,
tO' =O1.
Шаг 2. Если
(( hOt  hmax )  ( hOt 1  hmax ))  ( sOt km  sOn km ),
t
t
t+1
то, переход на Шаг 3, иначе sO km=sO km.
Шаг 3.
SO t  SOt  ( sOt , sOt ), TOt  TOt  (tOt , tOt ),
если sOt kms On km, то s'Ot km=sOt km, t'Ot=tOt, переход на Шаг 2,
иначе Выход.
Объем данных для хранения информации об об
следовании ЛЧ МН определим по формулам:
Q ( SOt , H Ot , TOt )  Q(datetime) 
 n (3  Q (float)  Q(float)  Q(int));
Q ( S  , TO )  n (2  Q (float)  2  Q(datetime)),
t
(7)
где Q(x) – количество информации в байтах для
хранения величины x; n – количество точек на
блюдения подвижного объекта; n' – количество ос
мотренных участков ЛЧ МН.
Тогда эффективность сжатия информативных
данных составит:
Q ( SOt , H Ot , TOt ) 5 n
k arch 
  .
Q ( SO t , TOt )
6 n
Восстановление сжатых данных о положении
объекта sOt*km в момент времени t производится с по
мощью линейного уравнения:
(t  t  t )
t
sOt*km  sO tkm  ( sOkm
 sO tkm ) t O t , tO t  t  tO t , (8)
(tO  tO )
где st*O km – расчетное значение s Ot km, восстановленное
из сжатой информации об осмотренных участках.
Значение географической координаты точки
sOt*xyz в прямоугольных координатах:
sOt*xyz 

s t*  s 
st *  s 
st *  s  
  xsi  O km i s , y s  O km i s , zs  O km i s  ,
k
k
si si
si si
si  si  

где sOt* xyz – прямоугольные пространственные коор
динаты точки sOt*; si', s"i – прилегающие к sOt* верши
ны ломаной S, такие, что si'<sOt*<si",
–s =((x –x ),(y –y ),(z –z )).
si"
si'
si"
si'
si"
si'
sOt*ellipse=(sOt* lat, st*O lng, sOt*h) рассчитаем по формуле (4)
и, объединяя полученное значение с полученным
по формуле (8) значением sOt*km, определим итоговую
величину sOt*=(sOt*lat,sOt*lng,st*O h,sOt*km).
Апробация алгоритма сжатия данных
В качестве хранилища, на основе которого про
водилось сравнение объемов размещения данных,
использовался сервер баз данных Microsoft SQL
Server 2012 Express. Для хранения целых чисел
использовался тип int (4 байта), чисел с плаваю
щей запятой – тип данных float (4 байта), для хра
нения даты и времени – тип данных datetime
40
Q ( SO t , TOt )  24  n .
Результаты применения разработанного алго
ритма сжатия для набора аэровизуальных наблю
дении ЛЧ МН «Александровское – АнжероСу
дженск» в сентябре–ноябре 2014 г. представлены
в табл. 4.
t
sOkm
 sOt km , tOt  O1  (tOt   ),
t
O
(8 байт). Объем данных для указанного хранили
ща рассчитаем по формуле (7):
Q ( SOt , H Ot , TOt )  20  n;
Таблица 4. Сравнение различных форм представления данных
Table 4.
Comparison of different forms of data introduction
Планируемый участок
облета, км
n
Proposed flyover area, km
393–0
11842
9844
393–818
5740
10343
393–0
10560
3714
13024
393–818
13389
n'
27
23
23
24
26
20
23
32
Q(SOt,HOt,TOt) Q(SO't,TO't)
Кбайт/Kbyte
236,84
0,648
196,88
0,552
114,8
0,552
206,86
0,576
211,2
0,624
74,28
0,48
260,48
0,552
267,78
0,768
karch
365
356
207
359
338
154
471
348
Из приведенных данных можно сделать вывод
о том, что при отсутствии необходимости определе
ния координаты количество информации для хра
нения данных передвижения подвижного объекта
может быть уменьшено в несколько сотен раз и
объем преобразованных данных составит менее од
ного процента от исходного.
На рис. 13 представлены результаты расчета
погрешности интерполяции траектории мероприя
тия |sOt km–sOt*km|, то есть отклонения расчетной коорди
наты на ЛЧ МН от реального положения объекта.
В табл. 5 отражена информация о положении
объекта в виде элементов сжатого множества So't,
To't, рассчитанного на основе данных аэровизуаль
ного наблюдения участка ЛЧ МН «Александров
ское – АнжероСудженск» 396–613 км, использо
ванного ранее для построения графика на рис. 13.
Для каждого осмотренного участка также была
рассчитана средняя скорость перемещения по
движного объекта Vot.
Таблица 5. Результаты расчета So't, To't, Vot
Table 5.
Results of So't, To't, Vot calculation
so't
so"t
км/km
396,611
454
464,996
469,65
470,563
486,877
500,416
502,4
503,292
517,199
525,292
538,788
548,78
550,499
550,907
585,557
587,36
613,265
to't
to"t
Vot, км/ч
(km/h)
26
31
38
44
49
57
61
74
84
153,9496
140,7933
165,4377
166,1023
163,6118
160,8795
176,8114
162,6336
159,6884
мин/min
3
29
32
43
44
52
61
61
75
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
5
11
18
24
30
36
43
49
55
61
68
74
80
86
93
99
105
111
118
124
130
137
143
149
155
Ɉɬɤɥɨɧɟɧɢɟ ɨɬ ɪɟɚɥɶɧɨɝɨ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɧɚ Ʌɑ
Ɇɇ, ɤɦ
Deviation from real location on LP MP, km
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
ȼɪɟɦɹ ɩɨɥɟɬɚ , ɦɢɧ./Inflight time, min.
t
t*
Рис. 13. Результаты расчета |sO km–sO km|
Fig. 13. Results of |stO km–sOt* km| calculation
Описанная выше методика и алгоритмы выде
ления и сжатия информативных данных в на
стоящее время проходят апробацию в АО «Тран
снефть – Центральная Сибирь» в виде автоматизи
рованной системы учета и анализа мероприятий по
охране ЛЧ МН [20]. С ее помощью решена задача
преобразования GPSтреков, полученных в резуль
тате проведения мероприятий на ЛЧ МН, во мно
жество обследованных участков, а также реализо
ваны функции отображения информации об обсле
дованных участках на свободно распространяемых
географических картах [21].
Выводы
Сформулирована задача линейного отображе
ния координат подвижного объекта к ЛЧ МН.
Приведено описание методики для решения поста
вленной задачи на основе данных о дискретном на
боре географических координат километровых
участков ЛЧ МН. Предложенная методика реали
зует модифицированный метод линейного поиска
точки ломаной линии до точки расположения по
движного объекта.
Представлены результаты использования дан
ной методики для преобразования данных аэрови
зуального наблюдения участка ЛЧ МН «Алексан
дровское – АнжероСудженск», рассмотрены ин
терполяционные характеристики методики при
недостатке сведений о географических координа
тах километровых участков ЛЧ МН.
Дана оценка погрешности алгоритмов методи
ки, связанных с приближенным учетом эллипсо
идной формы Земли при расчете расстояний меж
ду двумя точками на ее поверхности. Показано,
что возникающая погрешность становится сораз
мерной погрешности GPS/ГЛОНАСС навигаторов
при расчете расстояний величиной более 200 км.
Приведены результаты значения погрешности для
данных аэровизуального наблюдения участка ЛЧ
МН «Александровское – АнжероСудженск».
На основе значений охранных зон магистраль
ных трубопроводов предложен способ выделения
информативных данных из множества географи
ческих координат подвижного объекта с учетом
предельной величины удаленности объекта от оси
ЛЧ МН. Применение указанного способа для ана
лиза набора данных об аэровизуальном наблюде
нии ЛЧ МН «Александровское – АнжероСу
дженск» позволило выявить и отбросить около
30 % неинформативных данных. Также с его по
мощью удалось оценить фактически осмотренную
долю ЛЧ МН, которая составила около 80 % от
плановых показателей.
Показано, что дополнительным преимуще
ством совместного использования разработанной
методики линейного отображения и способа выде
ления информативных данных является возмож
ность сжатия информативных данных после их
преобразования во множество обследованных
участков ЛЧ МН и множество соответствующих
им промежутков времени. Определена формула
эффективности сжатия данных, которое достига
ется за счет линейной интерполяции координаты
объекта. Рассмотрены результаты расчета откло
нения смоделированного положения объекта от ре
ального для данных аэровизуального наблюдения
ЛЧ МН «Александровское – АнжероСудженск».
Предложенная выше методика и алгоритмы ре
ализованы в виде компоненты автоматизирован
ной системы учета и анализа мероприятий по охра
не ЛЧ МН в АО «Транснефть – Центральная Си
бирь».
41
Кукало И.А., Гривцов С.Н. Линейное отображение географических координат подвижного объекта на линейную … С. 31–43
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анализ финансового состояния и результатов деятельности
группы ОАО «АК «Транснефть». URL: http://www.tran
sneft.ru/investors/257/ (дата обращения: 28.05.2015).
2. Utilizing ArcGIS Location Referencing for Pipelines (ALRP).
URL: http://www.pods.org/wpcontent/uploads/2015/10/2015
UCArcGISforPODS.pdf (дата обращения: 28.05.2015).
3. Oracle Database Online Documentation. Linear Referencing Sy
stem. URL: http://docs.oracle.com/cd/B28359_01/appdev.111/
b28400/sdo_lrs_concepts.htm (дата обращения: 28.05.2015).
4. Pipeline Open Data Standards. PODS Pipeline Data Model. URL:
http://www.pods.org/podsmodel/whatisthepodspipelineda
tamodel/ (дата обращения: 28.05.2015).
5. Allen J. I have seen the future of pipeline GIS. URL:
http://www.esri.com/~/media/files/pdfs/industries/pipeli
ne/pdfs/haveseenthefuturepipelinegis.pdf (дата обращения:
28.05.2015).
6. U.S. Department of Transportation. Pipeline and Hazardous Ma
terials Safety Administration. National Pipeline Mapping Sy
stem. URL: https://www.npms.phmsa.dot.gov/About.aspx (дата
обращения: 28.05.2015).
7. Кукало И.А. Привязка географических координат подвижно
го объекта к участку линейной части магистрального нефте
провода // Трубопроводный транспорт2015: матер. X Между
нар. учебнонаучнопракт. конф. – Уфа, 2015. – С. 136–138.
8. Дворкин В.В., Карутин С.Н., Куршин В.В. Методика монито
ринга глобальной навигационной спутниковой системы ГЛО
НАСС с помощью системы дифференциальной коррекции и
мониторинга // Измерительная техника. – 2012. – № 3. –
С. 32–37.
9. ПЗ90.11. Параметры Земли 1990 года. Справочный доку
мент. – М.: 27 ЦНИИ, 2014. – 52 с.
10. National geospatialintelligence agency (NGA) standardization
document. World Geodetic System 1984. Version 1.0.0.
2014–07–08. URL: http://earthinfo.nga.mil/GandG/publica
tions/NGA_STND_0036_1_0_0_WGS84/NGA.STND.0036_1.0.
0_WGS84.pdf (дата обращения: 28.05.2015).
11. Borre K., Strang G. Linear algebra, geodesy, and GPS. – USA:
WellesleyCambrdige Press, 1997. – 624 p.
12. Vincenty T. Direct and Inverse Solutions of Geodesics on the Elli
psoid with application of nested equations. URL:
http://www.ngs.noaa.gov/PUBS_LIB/inverse.pdf (дата обра
щения: 28.05.2015).
13. ГОСТ 32453–2013. Глобальная навигационная спутниковая
система. Системы координат. Методы преобразований коорди
нат определяемых точек. – М.: Стандартинформ, 2014. – 20 с.
14. Перепелица В.А., Тебуева Ф.Б. Дискретная оптимизация и мо
делирование в условиях неопределенности данных: моногра
фия. – М.: Академия естествознания, 2007. – 152 с.
15. Weisstein E.W. PointLine Distance 3Dimensional. MathWorld A Wolfram Web Resource. URL: http://mathworld.wol
fram.com/PointLineDistance3Dimensional.html (дата обраще
ния: 28.05.2015).
16. Maplesoft Online. Projection of a Vector onto a Plane. URL:
http://www.maplesoft.com/support/help/Maple/view.aspx?
path=MathApps%2FProjectionOfVectorOntoPlane (дата обра
щения: 28.05.2015).
17. Михеев С.Е. Численные методы. URL: http://www.ap
math.spbu.ru/ru/staff/mikheev/files/numet6.pdf (дата обра
щения: 28.05.2015).
18. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные ме
тоды. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012. – 635 с.
19. Госгортехнадзор России. Правила охраны магистральных тру
бопроводов // Библиотека стандартов, технических норматив
ноправовых актов, действующих на территории РФ. URL:
http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_norma
tiv/2/2984/ (дата обращения: 28.05.2015).
20. Кукало И.А., Гривцов С.Н. Оценка рисков физической безо
пасности линейной части магистрального нефтепровода // Из
вестия Томского политехнического университета. – 2014. –
Т. 324. – № 5. – С. 30–42.
21. OpenStreetMap – некоммерческий вебкартографический про
ект по созданию подробной свободной и бесплатной географи
ческой карты мира. URL: https://www.openstreetmap.org (да
та обращения: 28.05.2015).
Поступила 29.06.2015 г.
UDC 004.492.2
LINEAR REFERENCING OF MOVING OBJECT GEOCOORDINATES
TO THE LINEAR PART OF THE MAIN OIL PIPELINES
Ivan А. Kukalo,
Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics,
40, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia. Email: [email protected]
Sergey N. Grivtsov,
JSC «Transneft – Central Siberia», 24, Naberezhnaya Ushayki street, Tomsk,
634050, Russia,. Email: [email protected]
The necessity of dynamic management of a large number of equipment and personnel performing the construction, repair, prevention
and screening measures on pipelines makes the task of «snap» of moving object geographical coordinates to the linear part of the main
pipeline urgent.
The main aim of the study is to develop the linear mapping technique of the moving object geographical coordinates to the linear part
of the main pipeline, based on the data on a discrete set of its specific geographical origin.
The methods used in the study: vector algebra, geometry of the Earth spheroid, arithmetic error, heuristic methods of direct search
methods of data compression, linear interpolation functions.
42
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11
The results. The authors have stated the problem of linear mapping coordinates of a moving object to the linear part of the main pipe
line. The paper describes the methods of solving this problem based on the data on a discrete set of geographical coordinates of kilome
ter stretch of the linear part of the main pipeline and introduces the results of using the method for converting the data of aerovisual
observation of the site of the linear part of the main pipeline «Aleksandrovsky – AnzheroSudzhensk»; considers the interpolation pro
perties of the technique with a lack of information on the geographical coordinates of kilometer stretch of the linear part of the main
pipeline. The authors estimated the error of the method based on these assumptions, which does not take into account the elliptical sha
pe of the earth in the calculation of the distance between two points on the earth’s surface. The estimation error for the data of aerovi
sual observation site of the linear part of the main pipeline «Aleksandrovsky – AnzheroSudzhensk» was calculated. The authors propo
sed the method for processing information on a set of geographical coordinates of the mobile object based on the limit value of the ob
ject distance from the axis of the linear part of the main pipeline for the given configuration of pipelines security zones. It is shown that
the sharing of the developed technique of linear mappings and data processing method makes it possible to compress the data on the
trajectory of the moving object after converting them into a variety of areas surveyed of the linear part of the main pipeline.
Key words:
Oil pipeline, linear referencing system, geographical coordinates, aerial surveillance, data compression with losses.
REFERENCES
1. Analiz finansovogo sostoyaniya i rezultatov deyatelnosti gruppy
OAO «AK «Transneft» [Analysis of financial condition and res
ults of operations of OJSC «AK «Transneft»] Available at:
http://www.transneft.ru/investors/257/ (accessed 28 May
2015).
2. Utilizing ArcGIS Location Referencing for Pipelines (ALRP).
Available at: http://www.pods.org/wpcontent/uploads/2015/
10/2015UCArcGISforPODS.pdf (accessed 28 May 2015).
3. Oracle Database Online Documentation. Linear Referencing Sy
stem. Available at: http://docs.oracle.com/cd/B28359_01/
appdev.111/b28400/sdo_lrs_concepts.htm (accessed 28 May
2015).
4. Pipeline Open Data Standards. PODS Pipeline Data Model. Avai
lable at: http://www.pods.org/podsmodel/whatisthepodspi
pelinedatamodel/ (accessed 28 May 2015).
5. Allen J. I have seen the future of pipeline GIS. Available at:
http://www.esri.com/~/media/files/pdfs/industries/pipeli
ne/pdfs/haveseenthefuturepipelinegis.pdf (accessed 28 May
2015).
6. U.S. Department of Transportation. Pipeline and Hazardous Ma
terials Safety Administration. National Pipeline Mapping Sy
stem. Available at: https://www.npms.phmsa.dot.gov/
About.aspx (accessed 28 May 2015).
7. Kukalo I.A. Privyazka geograficheskikh koordinat podvizhnogo
obekta k uchastku lineynoy chasti magistralnogo nefteprovoda
[Binding of geographical coordinates of the movable object to the
linear part of the main pipeline]. Materialy X Mezhdunarodnoy
uchebnonauchnoprakticheskoy konferentsii «Truboprovodny
transport2015» [Pipeline transport2015. Proc. 10th Int. educa
tional and scientificpractical Conf.]. Ufa, 2015. pp. 136–138.
8. Dvorkin V.V., Karutin S.N., Kurshin V.V. Metodika monitoringa
globalnoy navigatsionnoy sputnikovoy sistemy GLONASS s po
moshchyu sistemy differentsialnoy korrektsii i monitoringa
[Method for monitoring the GLONASS global navigation satellite
system by means of a differential correction and monitoring sy
stem]. Мeasurement Techniques, 2012, no. 3, pp. 32–37.
9. PZ90.11. Parametry Zemli 1990 goda. Spravochny document
[The parameters of the Earth in 1990. Background paper]. Mos
cow, 27 TsNII, 2014. 52 p.
10. National geospatialintelligence agency (NGA) standardization
document. World Geodetic System 1984. Version 1.0.0.
2014–07–08. Available at: http://earthinfo.nga.mil/GandG/
publications/NGA_STND_0036_1_0_0_WGS84/
NGA.STND.0036_1.0.0_WGS84.pdf (accessed 28 May 2015).
11. Borre K., Strang G. Linear algebra, geodesy, and GPS. Wellesley
Cambridge Press, 1997. 624 p.
12. Vincenty T. Direct and Inverse Solutions of Geodesics on the Elli
psoid with application of nested equations. Available at:
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
http://www.ngs.noaa.gov/PUBS_LIB/inverse.pdf (accessed
28 May 2015).
GOST 32453–2013. Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya si
stema. Sistemy koordinat. Metody preobrazovaniy koordinat opre
delyaemykh tochek [State Standard 32453–2013. Global Naviga
tion Satellite System. Coordinate system. Methods of coordinate
transformations defined by points]. Moscow, Standartinform,
2014. 20 p.
Perepelitsa V.A., Tebueva F.B. Diskretnaya optimizatsiya i mode
lirovanie v usloviyakh neopredelennosti dannykh [Discrete opti
mization and modeling in conditions of uncertainty of data]. Mos
cow, The Academy of Natural Science Publ., 2007. 152 p.
Weisstein E.W. PointLine Distance 3Dimensional. MathWorld A Wolfram Web Resource. Available at: http://mathworld.wol
fram.com/PointLineDistance3Dimensional.html (accessed
28 May 2015).
Maplesoft Online. Projection of a Vector onto a Plane. Available
at: http://www.maplesoft.com/support/help/Maple/view.aspx?
path=MathApps%2FProjectionOfVectorOntoPlane (accessed
28 May 2015).
Mikheev S.E. Chislennye metody [Numerical methods]. Available
at: http://www.apmath.spbu.ru/ru/staff/mikheev/files/nu
met6.pdf (accessed 28 May 2015).
Bakhvalov N.S., Zhidkov N.P., Kobelkov G.M. Chislennye meto
dy [Numerical methods]. Moscow, Binom. Laboratoriya znaniy
Publ., 2012. 635 p.
Gosgortekhnadzor Rossii. Pravila okhrany magistralnykh trubo
provodov [Gosgortechnadzor Russia. Regulations for protection
of pipelines]. Biblioteka standartov, tekhnicheskikh normativno
pravovykh aktov, deystvuyushchikh na territorii RF [Library of
standards, technical regulations and regulations in force in the
territory of the Russian Federation]. Available at: http://ohrana
truda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2984/ (accessed
28 May 2015).
Kukalo I.A., Grivtsov S.N. Otsenka riskov fizicheskoy bezopas
nosti lineynoy chasti magistralnogo nefteprovoda [Risk asses
sment of linear part physical safety in the main oil pipeline]. Bul
letin of the Tomsk Polytechnic University, 2014, vol. 324, no. 5,
pp. 30–42.
OpenStreetMap – nekommercheskiy vebkartograficheskiy proekt
po sozdaniyu podrobnoy svobodnoy i besplatnoy geograficheskoy
karty mira [OpenStreetMap – a nonprofit webmapping project
to create a more free and a free map of the world]. Available at:
https://www.openstreetmap.org (accessed 28 May 2015).
Received: 29 June 2015.
43
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа