CN109409719A

CN109409719A - 一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法

Info

Publication number: CN109409719A
Application number: CN201811208911.8A
Authority: CN
Inventors: 熊俊楠; 孙铭; 曹依帆; 孙明远; 刘姗
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: CN109409719B

Abstract

本发明公开了一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，包括以下步骤：对研究区目标管道进行评价单元划分、建立管道滑坡易损性评价的指标体系、基于熵权法的管道滑坡易损性评价的熵权计算、管道滑坡易损性评价，本发明利用基于GIS的综合分段法对研究区管道进行管段划分，综合利用了传统的随机分段、Kent法分段、逐级分段等方法的优势。不仅考虑到了管道沿线环境情况的变化，更为数据的收集和处理减少了工作量，降低了评价的成本；采用熵权法赋值理论建立的适用管道滑坡易损性评价模型，克服了传统权重赋值法不考虑各评价指标指标值差异性、赋值过程中人为影响因素过大的弊端。

Description

一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法

技术领域

本发明涉及工程安全领域，具体的涉及一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法。

背景技术

易损性是针对承灾体而言的，它是指承灾体遭受地质灾害破坏的机会的大小与被损毁的难易程度。管道滑坡易损性指管道遭受滑坡破坏的概率，其概率值称为易损性指数，也称易损度。用易损度来表示输油管道的易损性，是一种定量的表示方法。管道滑坡易损性评价是针对目标管道的不同区段，以评价指标为基础，建立评价模型并进行易损性评价。我国滑坡灾害具有危害大、分布广的特点，严重威胁各段管道的运营安全，制约着滑坡灾害多发区的经济发展。因此，对于管道滑坡进行易损性评价，能够有效的减少滑坡灾害对管道的损毁。而合理的评价单元是这一切的基础，评价单元是管道滑坡易损性评价的基本单位，也是研究对象，其划分结果直接影响评价效果。

管道易损性评价的评价单元，即管道区段的划分可以归纳为以下四种方法：随机分段、Kent法分段、逐级分段法、综合分段法。随机分段法仅参考管道沿线设施就能轻松完成对管道区段的划分，该方法简单、易操作，但并未考虑管道沿线环境情况的变化。所以，实际应用价值不高。Kent法分段的分段依据为管道沿线状况的变化，如：土壤状况、人口密度、管道使用年限、包覆层状况等。该法分段依据多，详细的区段划分依据在提高管道易损性评价的准确性的同时，也增加了评价的成本。逐级分级法就是根据不同的管段划分规则，依次划分管段，最终划分好的管段满足每一条划分规则。这种精细的区段划分极大地提高了数据收集、处理的成本，对于长输管道不一定可取。综合分段法就是针对一条管道上不同区域的特征差异性，采取两种或几种不同的分段方法相结合的方式进行管道分段，提高后续管道易损性评价的准确性，这种方法不仅有管段的划分，也可以有管段的合并，以达到更好地分段结果。因此，选择基于GIS的综合分段法对研究区管道进行管段划分。选取地形变化点、管道穿跨越点等管段划分点逐级划分管段，可使评价结果更切合实际。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，针对传统管道区段划分很少考虑管道沿线环境情况的变化，而且数据收集、处理的成本高等缺点。传统管道易损性评价指标几乎都只包含管道本体类指标，而很少考虑管道与滑坡空间关系类指标。传统权重赋值法不考虑各评价指标值差异性、赋值过程中人为影响因素过大等缺陷。提供根据研究区管道中线坐标、管道缺陷密度、管道壁厚、管道埋深、管道位置、管道与滑坡夹角等数据用于管道易损性评价的方法，该方法能够实现对研究区各评价单元的易损度的计算以及易损性分区。采用熵权法赋值理论建立适用管道滑坡易损性评价模型，很好地克服了现有技术评价方法中主观因素过多这一缺点。

本发明采用下述的技术方案：

一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，包括以下步骤：

S1、对研究区目标管道进行评价单元划分：将目标管道线图层与研究区斜坡单元面图层叠加，切分管段，并导出叠加后的管段图层数据，使每个管段都处于独立的斜坡单元内，然后在导出的管段图层上加载预处理后的高分一号遥感影像图层；

S2、建立管道滑坡易损性评价的指标体系：依次建立一级评价指标体系和二级评价指标体系，获取各管段初始指标量化值，求得管道滑坡易损性评价初始矩阵B，将矩阵B和矩阵B的转置矩阵做各指标相关性分析，得到初始指标两两之间的相关系数ρ；

S3、基于熵权法的管道滑坡易损性评价的熵权计算：将原始数据进行归一化处理，获得第j个评价单元在第i个评价指标上的归一化值r_ij,r_ij∈[0,1]，根据公式，定义第i个评价指标的熵e_i，计算第i个评价指标的熵权w_i,0≤w_i≤1；

S4、管道滑坡易损性评价：将管道滑坡易损性评价的评价原始矩阵B进行归一化处理得到，计算管道滑坡易损性值，将各条管段的易损性值植入到管段图层，得到研究区管道滑坡易损性分区结果。

优选的，所述步骤S1中，在加载预处理后的高分一号遥感影像的管段图层中，将管道穿越或跨越河流、居民区、高速公路、场站处插入划分点，把管段再次划分，并对不合理处手动修改，并将划分结果导出。

优选的，所述步骤S2中，一级评价指标体系包括管道本体类指标和管道与滑坡空间关系类指标。

优选的，所述管道本体类指标包括：管道缺陷密度、管道壁厚、内压、管材、管径、输送介质；管道与滑坡空间关系类指标包括：管道埋深、管道位置、管道与滑坡夹角。

优选的，所述步骤S4中，将研究区管道滑坡易损性分区结果采用等间距法分为四个等级。

本发明的有益效果是：

利用基于GIS的综合分段法对研究区管道进行管段划分，综合利用了传统的随机分段、Kent法分段、逐级分段等方法的优势。不仅考虑到了管道沿线环境情况的变化，更为数据的收集和处理减少了工作量，降低了评价的成本；采用熵权法赋值理论建立的适用管道滑坡易损性评价模型，克服了传统权重赋值法不考虑各评价指标指标值差异性、赋值过程中人为影响因素过大的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明的技术方案线路图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

S1、对研究区目标管道进行评价单元划分：

(1)、利用软件ArcGIS 10.2的Intersect工具，将目标管道线图层与研究区斜坡单元面图层叠加，切分管段，并导出叠加后的管段图层数据，使每个管段都处于独立的斜坡单元内；

(2)、使用软件ArcGIS 10.2，将导出的管段图层上加载预处理后的高分一号遥感影像图层；在管道穿越或跨越河流、居民区、高速公路、场站处插入划分点，同样利用Intersect工具将管段再次划分，并将划分结果导出；

(3)、对上一步骤中的输出结果进行检查，并对不合理处手动修改，包括对碎裂管段、划分错误管段的合并等。

S2、建立管道滑坡易损性评价的指标体系：

①、建立一级评价指标体系，包括管道本体类指标和管道与滑坡空间关系类指标两大类；

②、在一级指标体系下，进一步细化，建立二级评价指标体系，其中，管道本体包括：管道缺陷密度、管道壁厚、内压、管材、管径、输送介质；管道与滑坡空间关系类包括：管道埋深、管道位置、管道与滑坡夹角；

③、在软件ArcGIS 10.2中，根据各管道滑坡易损性初始评价指标的标准指标值获取方法，获取各管段初始指标的量化值，求得管道滑坡易损性评价初始矩阵B；

④、根据评价指标体系建立原则之一的指标间相对独立原则，将矩阵B的转置矩阵导入软件SPSS 21.0做各指标相关性分析，得到初始指标两两之间的相关系数ρ；

S3、基于熵权法的管道滑坡易损性评价的熵权计算：

a、将原始数据进行归一化处理，获得第j个评价单元在第i个评价指标上的归一化值r_ij,r_ij∈[0,1]；

b、根据公式，定义第个i评价指标的熵e_i；

c、计算第个i评价指标的熵权w_i,0≤w_i≤1；

S4、管道滑坡易损性评价：

Ⅰ、根据归一化处理方法，将管道滑坡易损性评价的评价原始矩阵B进行归一化处理得到通过软件MATLAB 2014计算管道滑坡易损性值；

Ⅱ、在软件ArcGIS 10.2平台上，将各条管段的易损性值植入到管段图层，得到研究区管道滑坡易损性分区结果；

Ⅲ、采取等间距法分四个等级对管道易损性级别进行划分。管道滑坡易损性综合评价值在0～0.25范围内对应的易损性等级为Ⅰ级，0.25～0.5范围内对应的易损性等级为Ⅱ级，0.5～0.75范围内对应的易损性等级为Ⅲ级，0.75～1.0范围内对应的易损性等级为Ⅳ级。

Ⅳ、易损性分析与验证：通过统计分析，得出各等级易损性管段个数、个数百分比、长度、长度百分比统计表，通过随机选取研究区部分管段进行对比，验证评价结果是否符合事实。

实施例

以对兰成渝成品油输油管道K558-K642里程段(广元段)可能产生影响的斜坡的范围为研究区，用本发明方法对该研究区进行管道易损性评价。

为了对研究区进行管道滑坡易损性评价，采用本发明对研究区进行方法验证，步骤如下：

第一步，基础数据的获取:

首先，利用地下管线探测仪(RD8000)采用直连法进行长输管道探测，进而获取管道中线的位置及埋深数据，并记录。然后，利用网络RTK(Real-time kinematic)测量仪对管道中线坐标、管道附属设施(测试桩、里程桩、里程碑等)的坐标进行采集。以便求取内检测数据的三维坐标。由于长输管道的中线坐标数据的保密性，已对各坐标点的平面坐标做了必要的处理，部分管道中线及附属设施坐标如表1所示。

表1部分管道中线及附属设施坐标

第二步，评价单元的划分：

首先，在软件ArcGIS 10.2中，将管道图层与研究区斜坡单元面图层做叠加分析，利用软件ArcGIS 10.2中的Intersect工具，对管道进行第一次划分，并导出一次划分管段数据，使每个管段都处于独立的斜坡单元内。然后，加载预处理后的高分一号遥感影像，同样利用Intersect工具将第一次划分后的管段图层进行第二次划分，在管道穿越或跨越河流、居民区、高速公路、场站处插入划分点，并将第二次划分结果导出。最后，对二次划分后的管段结果进行检查，并将不合理处手动修改，包括对碎裂管段、划分错误管段的合并等。根据上述步骤，研究区共划分出180条管段，最长的一条长度约1.7km，最短的一条长度仅约10m。

第三步，初始指标体系的建立：

根据研究对象属于多年运行的陈旧管道、位于山区等特点确定了以下9项初始评价指标，如表2所示。

表2管道滑坡易损性评价初始指标

鉴于研究区管道皆为高压管道、管材皆为钢管、管径皆为610mm、输送介质皆为成品油，根据熵权法赋值理论，在本段管道评价中，不将内压(Pressure)、管材(Materials)、管径(Diameter)、输送介质(Media)四项指标纳入管道滑坡易损性最终评价体系中。

(1)、管道缺陷密度(Defect Density)：

兰成渝长输管道建成于2002年，运行已达10余年，管道多处都存在缺陷，管道缺陷密度这项评价指标在以前的研究中几乎从未被纳入管道易损性评价指标体系，本实施例将其纳入管道滑坡易损性指标体系。

管道缺陷可通过管道内检测数据获取。管道内检测是通过在管道内部放入一种特殊的金属球的方法，金属球以背压(水、气、油等介质)作为动力，也可采用其他辅助方式。在发球点和管道上方有多处参考点，当金属球运动到管道某处并检测到管道某点有缺陷、管径变化、壁厚变化、弯头、附着物等需要记录的特征，金属球便会记录这些点到最近参考点和起始参考点的距离，直到检测球到达收球点。

内检测数据都是里程数据，即只包含每个缺陷点或者特征点到距离参考点的距离及自身信息。若要将内检测数据应用到GIS中，必须将其里程数据转换为二维或三维空间坐标数据，管道敷设不可能在一个水平面，所以内检测数据中的距离为三维空间距离，因此，需要将里程数据转换为三维空间坐标数据。本实施例结合内检测里程数据与管道中线坐标数据，通过C#编程，完成了缺陷点里程数据转三维坐标。内检测数据来自中国石油管道兰成渝输油分公司，部分内检测数据如表3所示。

编号	管节编号	距离(m)	特征类型	备注	长度(mm)	参考壁厚(mm)
							1	10	6.408	管节	螺旋焊缝	652	11.1
2	20	7.060	管节	--	1178	--
							3	20	7.648	定标点	阀门中心线	--	--
4	20	7.650	阀门	中心线	--	--
							5	30	8.238	管节	螺旋焊缝	768	11.1
6	40	9.006	管节	--	2184	--
							7	40	10.100	球状三通	中心线	--	--
8	50	11.190	管节	螺旋焊缝	1700	11.1
							9	50	11.445	凹陷	--	548	11.1
10	60	12.890	管节	直焊缝	2342	13.6
							11	60	12.890	壁厚变化	从11.1mm到13.6mm	--	--
13	70	15.232	管节	螺旋焊缝	1999	11.1
							14	70	15.232	壁厚变化	从13.6mm到11.1mm	--	--
15	80	17.231	管节	直焊缝	2352	13.4
							16	80	17.231	壁厚变化	从11.1mm到13.4mm	--	--
18	90	19.583	管节	螺旋焊缝	11557	11.1
							19	90	19.583	壁厚变化	从13.4mm到11.1mm	--	--
20	90	28.060	附着物	--	598	11.1
							21	100	31.140	管节	--	991	--
22	100	31.580	法兰	中心线	--	--
							23	110	32.131	管节	螺旋焊缝	11660	11.1
24	120	43.791	管节	螺旋焊缝	5536	11.1
							25	130	49.327	管节	直焊缝	2213	16.2
26	130	49.327	壁厚变化	从11.1mm到16.2mm	--	--
							28	140	51.540	管节	螺旋焊缝	5608	11.1
29	140	51.540	壁厚变化	从16.2mm到11.1mm	--	--
							30	150	57.148	管节	螺旋焊缝	9432	11.1

表3部分内检测数据

缺陷点里程数据转三维坐标算法简介：

①平差

内检测里程长度可以近似认为是管道的曲线长度，而管道中线测量坐标点连接而成的管线则是曲线，而且两种不同方法计算出来的管线长度总是存在差异的，因此，对二者数据的平差处理是必要的。为提高坐标计算精度，采取分段平差的方式进行平差，平差方法选取常用的按距离分配误差法。

②计算缺陷点坐标

假设内检测缺陷点个数为n，管道中线测量坐标点个数为m，以内检测缺陷点P序号i为循环结构外层循环变量，以管道中线测量坐标点Q序号j为循环结构内层循环变量。

当i＝1时，比较缺陷点P₁到起算点Q₁的距离L_1,1与中线测量坐标点Q₂到起算点Q₁的距离l_1,2。

若L_1,1＜l_1,2，则P₁位于Q₁和Q₂之间，根据Q₁和Q₂的坐标值、L_1,1和l_1,2比值，计算P₁坐标。

若L_1,1＞l_1,2，则P₁位于Q₂与Q_j(此时j＞2)之间，计算缺陷点P₁到中线测量坐标点Q₂的距离L_1,2＝L_1,1-l_1,2，比较L_1,2与中线测量坐标点Q₃到起算点Q₂的距离l_2,3的大小。

若L_1,2＜l_2,3，则P₁位于Q₂和Q₃之间，根据Q₂和Q₃的坐标值、L_1,2和l_2,3比值，计算P₁坐标。

若L_1,2＞l_2,3，则P₁位于Q₃与Q_j(此时j＞3)之间，继续计算缺陷点P₁到中线测量坐标点Q₃的距离L_1,3＝L_1,2-l_2,3，继续比较L_1,3与中线测量坐标点Q₄到起算点Q₃的距离l_3,4的大小，以此类推，直到找到P₁位于Q_j与Q_j+1之间，然后根据Q_j和Q_j+1的坐标值、L_1,j和l_j,j+1比值，计算P₁坐标。

以此类推，直到i＝n时，所有缺陷点坐标计算完毕。

在软件MicrosoftVisual Studio 2012上运用C#编程语言实现上述算法，计算结果经野外验证，误差小于5m，满足管道滑坡易损性评价要求。缺陷点坐标计算完成后，将所有缺陷点数据导入软件ArcGIS 10.2，将缺陷点图层与管段线图层叠加，可计算得到每个管段的缺陷长度，并根据管段长度进而计算每个管段的管道缺陷密度。

(2)、管道壁厚(Thickness)

管道壁厚是管道安全运行的一个重要参考指标，也是计算管道剩余寿命的一个参考因素，故将其纳入管道滑坡易损性评价指标体系。管道壁厚值可通过内检测数据获得，内检测数据会记录管道壁厚变化的特征点位置及壁厚变化情况，如表3所示。

根据缺陷点里程数据转三维坐标程序可计算出壁厚变化点的三维坐标，再将其导入软件ArcGIS中，并插入到管道线图层，得到管道壁厚变化线图层，然后将管道壁厚变化线图层与管段线图层做叠加分析，可计算得到每个管段的平均壁厚值。

由于管道壁厚越小，管道易损性越高。故将各管段的管道壁厚作倒置变换，以得到管道易损性评价矩阵中管道壁厚指标值。

Ψ_i′＝max(Ψ)+min(Ψ)-Ψ_i 3-1

公式3-1中Ψ_i′—管道易损性评价矩阵中第i条管段的管道壁厚指标值；

Ψ_i—第i条管段的管道壁厚实际值；

max(Ψ)—所有管段实际壁厚值的最大值；

min(Ψ)—所有管段实际壁厚值的最小值。

(3)、管道埋深(Depth)

管道为线型埋地工程，一定的覆土保护层是保障其安全的最为重要屏障。通常，覆盖土层越厚，管道越安全，管道埋深越小，管道易损性越高。

故将各管段的管道埋深作倒置变换，以得到管道易损性评价矩阵中管道埋深指标值。

d_i′＝max(d)+min(d)-d_i 3-2

公式3-2中d_i′—管道易损性评价矩阵中第i条管段的管道埋深指标值；

d_i—第i条管段的管道埋深实际值；

max(d)—所有管段实际埋深值的最大值；

min(d)—所有管段实际埋深值的最小值。

管道埋深数据在管道中线位置探查时，使用RD8000管线探测仪获取。

(4)管道位置(Position)

管道位置是指管道位于灾害影响范围内的空间位置，这里指位于斜坡内的空间位置，多管段的管道易损性分析不同于单体管道易损性分析，在基于GIS的管道滑坡易损性评价中以管道距离斜坡几何中心的最小距离表示这一指标。不同的位置对于管道的易损性的影响差别很大。管道位于斜坡变形体或滑坡体中还是位于前后缘中，两种情况下的滑坡灾害对管道产生的影响明显不同，前一种对管道的危害程度明显高于后一种，顾及到模型的简化，实施例不考虑管道分别位于斜坡前后缘的差别。故管道距斜坡中心最小距离越小，管道易损性越高。

同样，将各管段的管道距斜坡中心最小距离作倒置变换，以得到管道易损性评价矩阵中管道位置指标值。

l_i′＝max(l)+min(l)-l_i 3-3

公式3-3中l_i′—管道易损性评价矩阵中第i条管段的管道位置指标值；

l_i—第i条管段的管道距斜坡中心最小距离；

max(l)—所有管段的管道距斜坡中心最小距离的最大值；

min(l)—所有管段的管道距斜坡中心最小距离的最小值。

各管段的管道距斜坡中心最小距离，是基于软件ArcGIS 10.2，首先求出每个斜坡单元的几何中心(内部)，将斜坡单元几何中心的点图层与管段的线图层做邻域分析，求得每个管段的管道距斜坡中心最小距离值。

(5)管道与滑坡夹角(Angle)

管道敷设方向与滑坡主滑方向的夹角不同，滑坡对管道的影响和破坏后果也不同。总体上，横穿滑坡的管道滑坡易损性高于斜穿滑坡的管道滑坡易损性，斜穿滑坡的管道滑坡易损性高于纵穿滑坡的管道滑坡易损性。

由于评价管段个数众多，大量滑坡的主滑方向数据很难准确获取。故本实施例以斜坡坡向代替滑坡的主滑方向，不考虑滑坡的主滑方向与斜坡坡向不一致的少数情形，以管道与斜坡夹角表示管道与滑坡夹角。

本实施例通过软件ArcGIS 10.2，利用坡向数据提取斜坡坡向，利用各管段线型矢量数据提取管段坐标方位角，并通过数学方法求出管道与斜坡夹角。求各管段的坐标方位角的算法如下：

公式3-4中α_A,B为点A到点B的坐标方位角；

x_A—A点的横坐标；

x_B—B点的横坐标；

S_A,B—点A到点B的距离(平面距离)；

Δx_A,B—点A到点B横坐标增量。

当点A到点B纵坐标增量Δy_A,B＞0时，α_A,B位于第1、2象限，即0°＜α_A,B＜180°，此时α_A,B为点A到点B的真坐标方位角。

当点A到点B纵坐标增量Δy_A,B＜0时，点A到点B的真坐标方位角应位于第3、4象限，而计算得到的方位角0°＜α_A,B＜180°，此时α_A,B为点A到点B的假坐标方位角，应通过换算得到真坐标方位角，真坐标方位角的换算公式为360°-α_A,B。

根据软件ArcGIS 10.2的二次开发功能，利用VB语言实现上述算法。Atn是VB反正切函数，由于VB不提供其他反三角函数，用以下公式导出：

基于软件ArcGIS 10.2的VB语言实现上述算法的核心语句为：

Dx＝[X0]-[X1]；

Dy＝[Y0]-[Y1]；

X＝Dy/[L_2D]；

If Dx>0Then

a＝((Atn(-X/Sqr(-X*X+1))+2*Atn(1))*180/(4*Atn(1))；

Else if Dx<0Then

a＝((2*pi-(Atn(-X/Sqr(-X*X+1))+2*Atn(1))*180/(4*Atn(1))；

else

a＝0；

end if

管段方位角与斜坡坡向角的差值为管道与斜坡的夹角值，为了探究管道与斜坡夹角值和管道易损度的关系，使管道与斜坡的夹角在整个值域内具有单调性。管段方位角与斜坡坡向角的差值的范围为[0,360]，对其进行标准化处理，方法如下：

A：当时，当时，

B：当α_i∈[0,90]时，θ_i＝α_i。当α_i∈(90,180]时，θ_i＝180°-α_i。

其中，为第i条管段穿越方向与相关斜坡坡向的夹角，α_i为第i条管段穿越方向与相关斜坡坡向的过渡夹角，α_i∈[0,180]，θ_i为第i条管段穿越方向与相关斜坡坡向的标准化夹角，θ_i∈[0,90]。在θ_i∈[0,90]区间，管道易损性递增。

第四步，指标体系的建立

基于软件ArcGIS 10.2，根据各管道滑坡易损性初始评价指标的标准指标值获取方法，获取各管段5个初始指标的量化值，求得管道滑坡易损性评价初始矩阵B_180×5。根据评价指标体系建立原则之一的指标间相对独立原则，将矩阵B_180×5的转置矩阵导入软件SPSS 21.0做各指标相关性分析，得到5个初始指标两两之间的相关系数ρ。表4表示的是基于初始指标矩阵统计的5个初始指标两两之间的相关系数。

表4易损性评价初始指标间相关系数

由表4可知，5个初始指标两两之间都呈弱相关性，故本实施例的管道滑坡易损性评价指标体系共包含Depth(管道埋深)、Angle(管道与滑坡夹角)、Defect Density(管道缺陷密度)、Thickness(管道壁厚)、Position(管道位置)5个指标。

第五步，熵权的确定：

(1)原始数据归一化

设有m个评价指标，n个评价单元，原始矩阵为：

对矩阵X进行归一化处理，可得：

共式5-2中r_ij为j个评价单元在第i个评价指标上的归一化值，r_ij∈[0,1]。

对于收益性指标而言，有：

对成本性指标而言，有：

(2)定义熵

在有m个评价指标，n个评价单元的易损性评价问题中，第i个评价指标的熵定义为：

公式5-5中，

(3)定义熵权

设w_i为第i个评价指标的熵权，则有：

公式5-6中，0≤w_i≤1，

根据上述步骤，在软件MATLAB 2014中通过编程实现各评价指标的熵权计算。管道滑坡易损性评价的5个评价指标的熵权计算结果如表5所示。

表5评价指标的熵权计算结果

第六步，管道滑坡易损度值计算

根据归一化处理方法，如式(5-1)、式(5-2)所示，将管道滑坡易损性评价的评价原始矩阵B_5×180进行归一化处理得到按照式(5-7)计算管道滑坡易损度值，通过软件MATLAB 2014实现。

公式5-7中H_j—第j条管段的滑坡易损性评价值；

w_i—第i个评价指标的权重(熵权)；

r_ij—第j条管段在第i个评价指标上的归一化值。

在软件ArcGIS 10.2平台上，将180条管段的易损性值连接到管段图层，得到研究区管道滑坡易损性。

第七步，易损性评价结果分析与验证。

采取等间距法分四个等级对管道易损性级别进行划分。管道滑坡易损性综合评价值在0～0.25范围内对应的易损性等级为Ⅰ级，0.25～0.5范围内对应的易损性等级为Ⅱ级，0.5～0.75范围内对应的易损性等级为Ⅲ级，0.75～1.0范围内对应的易损性等级为Ⅳ级。通过统计分析，得出各等级易损性管段个数、个数百分比、长度、长度百分比统计表，如表6所示。

表6各等级易损性管段个数及长度统计

由表6可知，处于高易损区(Ⅲ)、极高易损区(IV)管段个数与长度都约占总数的12％。这一结果与研究区管道多为低、中易损性事实相吻合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S4、管道滑坡易损性评价：将管道滑坡易损性评价的评价原始矩阵B进行归一化处理得到计算管道滑坡易损性值，将各条管段的易损性值植入到管段图层，得到研究区管道滑坡易损性分区结果。

2.根据权利要求1所述的一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，其特征在于，所述步骤S1中，在加载预处理后的高分一号遥感影像的管段图层中，将管道穿越或跨越河流、居民区、高速公路、场站处插入划分点，把管段再次划分，并对不合理处手动修改，并将划分结果导出。

3.根据权利要求1所述的一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，其特征在于，所述步骤S2中，一级评价指标体系包括管道本体类指标和管道与滑坡空间关系类指标。

4.根据权利要求3所述的一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，其特征在于，所述管道本体类指标包括：管道缺陷密度、管道壁厚、内压、管材、管径、输送介质；管道与滑坡空间关系类指标包括：管道埋深、管道位置、管道与滑坡夹角。

5.根据权利要求1所述的一种滑坡作用下长输油气管道易损性评价方法，其特征在于，所述步骤S4中，将研究区管道滑坡易损性分区结果采用等间距法分为四个等级。