李春生,趙冰冶,栗 磊

（1.東北石油大學計算機學院，黑龍江大慶163318；2東北石油大學教務處，黑龍江大慶163318）

目前，石油行業(yè)在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類繁多，并且在可實施方案的設計中對數(shù)據(jù)有很大依賴性。在企業(yè)決策過程中要求掌握大量現(xiàn)實性強、真實準確的以空間信息為基礎的綜合性信息，并要求隨時對數(shù)據(jù)快速查詢、綜合分析。單純的數(shù)據(jù)報表展示方式枯燥冗長，并不利于數(shù)據(jù)有效利用，所以將數(shù)據(jù)庫中可輔助決策的數(shù)據(jù)項作為單個圖元元素表示，大量的數(shù)據(jù)集構成集成的數(shù)據(jù)圖像，同時將數(shù)據(jù)的各個屬性值以多維數(shù)據(jù)的形式表示，可以從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行更深入的觀察和分析[1]。使人們不再局限于通過關系數(shù)據(jù)表來觀察和分析數(shù)據(jù)信息，還能以更直觀的方式看到數(shù)據(jù)及其結構關系。

目前，在空間數(shù)據(jù)集成中GIS的應用占有著重要的地位，GIS以其良好的直觀性和交互性以及有效合理的空間數(shù)據(jù)組織為用戶提供了獲取地學及相關信息的便利手段，但現(xiàn)今的GIS軟件的數(shù)據(jù)模型都是非時態(tài)的，難以處理復雜多變的動態(tài)數(shù)據(jù)，并且構建GIS開銷較大，相應速度較慢。難以提供實質性的解決方案，對輔助決策不能提供良好的支持[2]。為此采用SVG矢量圖解決空間數(shù)據(jù)的集成問題，具有系統(tǒng)輕便、簡單、傳輸速度快、交互強等特點，并可對變化的數(shù)據(jù)實時響應，克服了傳統(tǒng)GIS的缺點。

油田決策支持系統(tǒng)的基石是各類海量信息，這些信息包括空間地理信息，也包括大量與空間信息密不可分的屬性信息。通過SVG技術可直觀形象的管理和查詢這些信息。通過構建靈活的圖形結構以及圖層，集成管理大量的多專題的空間與屬性數(shù)據(jù)，將開采信息、油水井措施、產(chǎn)液剖面、注入剖面等屬性信息與油水井地理空間位置、層段地貌特征相連，以組成完整的決策信息模型[3]。利用數(shù)值模型計算與數(shù)據(jù)挖掘技術結合，使計算的結果能更形象直觀地表達，從而得出隱含的重要結論，這對于石油生產(chǎn)領域是至關重要的。

1 基于SV G輔助決策模型架構

在空間數(shù)據(jù)集成中，大體上數(shù)據(jù)分為地理空間數(shù)據(jù)和領域屬性數(shù)據(jù)兩類[4]。由于油田數(shù)據(jù)組織復雜、多變、關聯(lián)關系較為密切，并分布在不同的關系數(shù)據(jù)實體中，這給空間數(shù)據(jù)集成造成了一定的困難。針對以上問題，設計基于SVG輔助決策模型架構（圖1），將可支持輔助決策的空間數(shù)據(jù)提取，組成完整的數(shù)據(jù)中間件，并進一步通過解釋器將中間件轉換為可識別的圖像。模型架構分為空間數(shù)據(jù)實體、基礎圖形部件和顯示部件三部分。

圖1 基于SVG輔助決策模型架構Fig.1 The architecture of assistant decision model based on SVG

1.1 空間數(shù)據(jù)實體

空間數(shù)據(jù)實體是模型的基礎，它提供了基本的數(shù)據(jù)支持，是輔助決策的根據(jù)，從大類上劃分為兩部分。其一為表示空間實體的位置、形狀、大小、地貌特征及其分布特征諸多方面信息的空間數(shù)據(jù)，在此稱為地理空間數(shù)據(jù)類；其二為描述空間實體的屬性的數(shù)據(jù)，如油田中油水井的產(chǎn)液、含水、措施、方案等。

另外，在實際生產(chǎn)中，基于以上兩類關系密切的數(shù)據(jù)類，針對實際生產(chǎn)過程，需要利用已有數(shù)據(jù)計算模型或數(shù)據(jù)挖掘方法將產(chǎn)生一類分析結果數(shù)據(jù)，如剩余油分布情況、采收率評估、單元統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，這類數(shù)據(jù)雖然是獨立存在的但是對于決策的制定提供了強大的支持，同時將此類數(shù)據(jù)反映到可視化的圖形上具有著重要的意義。

1.2 基礎圖形部件

在實體數(shù)據(jù)到SVG圖形顯示過程中，單一關系數(shù)據(jù)不能充分的表達實際的圖形模型，對應一種圖形可能由多種關系數(shù)據(jù)實體組成的。所以需要將原有的數(shù)據(jù)抽取后重新組織，得到完整、靈活、可解釋的基礎圖形部件。

基礎圖形部件的作用在于形成物理上分布而邏輯上集中的整體數(shù)據(jù)視圖。從實用角度出發(fā)，建立圖形部件中間件是一種行之有效的空間數(shù)據(jù)集成方法。針對地理信息的特點，參考石油領域開發(fā)規(guī)范，對每一個可提供決策支持的數(shù)據(jù)創(chuàng)建圖形對應關系，使每個分布式關系數(shù)據(jù)節(jié)點形成一個與具體空間數(shù)據(jù)集相對應圖層。根據(jù)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)場地自治的原則，各節(jié)點負責維護本地數(shù)據(jù)庫與抽取數(shù)據(jù)項目的一致性。由基礎圖形部件保存相應原關系數(shù)據(jù)副本，并維持信息的交換。

建立基礎圖形部件層不但可以有效的集成，并具有較強的擴充能力，如果基礎數(shù)據(jù)變化，則對應修改相應的部件或增加新的圖形部件即可將問題解決，而不用將時間花費在數(shù)據(jù)與顯示的對應關系上。

1.3 顯示部件

顯示部件主要對基礎圖形部件進行合理的解釋以及對應SVG文件格式進行轉換并顯示。

對于一些關鍵應用尤其是一些有實時性要求的應用，用戶對系統(tǒng)的響應速度要求較高。而對于一些交互性較強的功能，如果系統(tǒng)構造方式比較松散，模塊內(nèi)部的內(nèi)聚性不強，不利于模塊功能的維護。為此，SVG本身的優(yōu)點，如可擴充性、動態(tài)性、強交互性、網(wǎng)絡傳輸速度快等很好的解決了以上問題。

在顯示部件中，利用SVG技術主要應用在以下幾個方面[5]：

（1）首先，SVG提供了豐富的圖形對象，可以有效的表現(xiàn)空間信息。SVG提供了以下基本圖形元素：直線(＜line＞)、圓(＜circle＞)、圖標(＜symbol＞)、文字(＜text＞)、圖像(＜image＞)等。這些圖形對象可對油田領域中井、層、地質、采出信息等基礎圖形做出完整的描述。

（2）其次，SVG提供了豐富的消息觸發(fā)及事件響應函數(shù)以獲取用戶消息。同樣，SVG也提供豐富的狀態(tài)事件，如數(shù)據(jù)裝載完畢，就可以觸發(fā)Onload事件，作一些初始化的處理。通過SVG提供的消息觸發(fā)及事件相應函數(shù)，能夠很容易地實現(xiàn)與圖像的交互及控制，如圖像的放大、縮小、漫游、查詢、圖層的控制等操作，這些在生產(chǎn)分析中是必不可少的。

（3）再次，由于SVG是基于XML格式的，因此除了內(nèi)置的屬性外，可以對其屬性進行任意擴充，以實現(xiàn)自定義的功能。在SVG圖形中，對象的屬性ID是用來惟一標識對象的編號，可以通過SVG文檔對象的getElementById()方法來獲取指定的對象。屬性的獲取或賦值是通過調用getAttribute及set-Attribute方法。

（4）SVG支持圖像的分層管理。對于實際應用，油田數(shù)據(jù)的復雜多變，并且信息量龐大，將所有信息同時以圖形的形式展示較為混亂，再者不同工作人員關心的數(shù)據(jù)項目也不盡相同。SVG采用基于XML的DOM文檔管理結構，很方便實現(xiàn)圖層管理，其組＜g＞對象就可以將其下面的所有圖形管理起來。節(jié)點中的childNodes屬性可以獲取所有的子節(jié)點的集合，getElementsByTagName()方法可以獲取某種類型對象的列表。通過采用組對象來實現(xiàn)圖層管理功能，不同圖層的對象包含在不同的組中。通過設置組的屬性，就可以實現(xiàn)如可見性、顏色、透明度等設置以及選中、刪除所有對象等操作。

2 油田輔助決策數(shù)據(jù)的組織和提取

數(shù)據(jù)組織問題實際上是構建應用系統(tǒng)的重要問題，在系統(tǒng)設計之前，全面而深入地分析數(shù)據(jù)是必不可少的環(huán)節(jié)，同時要考慮到當前已存在的數(shù)據(jù)源和由其衍生的中間數(shù)據(jù)或統(tǒng)計數(shù)據(jù)。根據(jù)石油行業(yè)空間數(shù)據(jù)的特征，可以把空間數(shù)據(jù)歸納為3類：

（1）屬性數(shù)據(jù):描述空間數(shù)據(jù)屬性特征的數(shù)據(jù)；包括井（采出井、注入井、探測井等）、各類措施方案（壓裂、補孔、堵水、酸化、增注方案等）、開采信息（日產(chǎn)液、日產(chǎn)油、含水率、沉沒度、注水量油壓等）、產(chǎn)液剖面、剩余油分析結果等，以及與之相關的各類專業(yè)屬性數(shù)據(jù)。這類點數(shù)據(jù)屬于關系數(shù)據(jù)實體，有通用的模型規(guī)范（A2數(shù)據(jù)模型、開發(fā)數(shù)據(jù)庫邏輯模型），具有較強的關聯(lián)，所以可以直接采用關系數(shù)據(jù)提取方法，通過井ID信息做為主鍵提取并形成對應圖形部件。

（2）地理數(shù)據(jù):描述空間數(shù)據(jù)空間位置和特征的數(shù)據(jù)。地理類矢量數(shù)據(jù)包括：井位坐標、層段構造、層段連通關系解釋、區(qū)域地質構造圖、斷層分布圖和各類等值圖等。地理類的矢量數(shù)據(jù)采用針對空間和類別兩種方法分別組織提取，即在同一平面空間分別組織各專題數(shù)據(jù)，在每類專題圖幅中以圖層為單位來組織管理圖元數(shù)據(jù)。采用這種組織方式，系統(tǒng)易于針對地圖數(shù)據(jù)庫管理的特殊性，易于實現(xiàn)對跨圖幅圖元進行整體查詢和歸并檢索輸出，同時保證系統(tǒng)的快速高效性能。

各類地理數(shù)據(jù)除特殊數(shù)據(jù)項外，同時包含基礎數(shù)據(jù)項目為：｛項目名稱、井區(qū)、層段信息、區(qū)域范圍、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)信息｝。

項目名稱：圖像名稱，用以區(qū)分各類不同圖幅；

井區(qū)：以區(qū)塊為單位，描述圖幅的歸屬；

層段信息：層段信息包含油層組、小層號和細分層號，說明圖幅所代表的地理深度；

區(qū)域范圍：以經(jīng)緯度為基礎，說描述圖幅跨度的區(qū)域范圍；

數(shù)據(jù)描述：對數(shù)據(jù)的描述，說名數(shù)據(jù)的可用性以及完整性或數(shù)據(jù)項目和其他屬性數(shù)據(jù)的關聯(lián)關系；

數(shù)據(jù)關聯(lián)信息：根據(jù)圖幅類型的不同，數(shù)據(jù)信息表達方式也不同，多數(shù)情況建立子表或數(shù)據(jù)流文件。例如剩余油等值線則指向對應的流文件，層段構造信息則指向新建子表，在子表中具體描述數(shù)據(jù)的類型以及數(shù)據(jù)組織方法。

地理類數(shù)據(jù)需建立新的關系數(shù)據(jù)實體，并和原有數(shù)據(jù)源相關聯(lián)來保證數(shù)據(jù)的一致性。

（3）計算結果類數(shù)據(jù)。在原有的石油領域軟件中，根據(jù)數(shù)模計算或數(shù)據(jù)挖掘方法會產(chǎn)生一部分結果類數(shù)據(jù)文件，主要以文檔形式和圖幅文件形式存儲。如各類已有的各種工程勘察報告、含油飽和度計算結果、開采曲線等。它們多是以一個整體位對象，采用二進制形式存儲于數(shù)據(jù)庫中，并采用外掛屬性的形式與相關的其它屬性數(shù)據(jù)相關聯(lián)。利用SVG可交互的特點，調入對應的數(shù)據(jù)文件。

3 圖形部件的設計與解釋

SVG中是以基本的圖形元素構成的，在生產(chǎn)中單一的圖形文件不足以表達實際的圖形模型，所以將多種SVG圖形元素組合，形成完整的展示形式。這就要求各個圖形元素中的屬性要建立與關系數(shù)據(jù)的對應關系，圖形元素的數(shù)量決定了構成完整信息的難易程度，在此構建一種完整的中間文件，用以更好的完成信息的集成以及增強系統(tǒng)的擴充能力。

圖形部件選用XML文件格式，利用XML擴展性、靈活性、結構性更好的建立中間數(shù)據(jù)文件，XML定義結構形式化描述如下。

在上述結構中，對于由多圖形元素構成的圖像分別圖像名稱做以區(qū)分。圖層控制表示圖像所屬的不同層次，并對需要提取的空間數(shù)據(jù)字段建立與關系數(shù)據(jù)的對應關系，值類型的利用類樣式控制。在空間數(shù)據(jù)賦值時，出于效率考慮，將涉及數(shù)據(jù)同時提取到數(shù)據(jù)集中后再分別處理。

使用圖形部件層，對于復雜多變的石油生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使得空間數(shù)據(jù)的集成更加靈活，如果數(shù)據(jù)變化可對應修改圖形部件的格式即可。

針對圖形部件，按照部件的不同進行分組，將其解釋成SVG可識別圖像。并根據(jù)需要，加入圖像控制腳本如圖形的定量縮放、圖層顯示控制、圖形區(qū)域事件控制等，形成SVG文件格式形式如下。

4 實例分析

研究大慶油田中A2數(shù)據(jù)模型，開發(fā)數(shù)據(jù)庫邏輯模型。針對可輔助決策生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提取地理類數(shù)據(jù)10余種：井位坐標、斷層信息、砂體分布信息、層段信息、層段連通關系、剩余油等值線數(shù)據(jù)等。屬性類信息20余種：油井開采信息、水井開采信息、單井靜態(tài)信息、小層靜態(tài)信息、油水井生產(chǎn)剖面、油水井方案措施記錄、油水累計統(tǒng)計數(shù)據(jù)、井筒信息、功圖數(shù)據(jù)等。

根據(jù)實際需要，定義了15大類圖形中間件，其中重點類如下表列出（表1）。

表1 圖形部件列表Table 1 The list ofgraphics parts

解釋成SVG格式圖幅中，按照不同部件分層管理，有效的控制圖層的顯示。對于統(tǒng)計類數(shù)據(jù)，定義了一種特殊的圖形統(tǒng)計部件，包括餅圖、柱狀圖、曲線等多種統(tǒng)計形式。

除SVG圖形自帶放大、縮小、圖像品質調整功能外，利用java腳本提供了圖像定量縮放、定位區(qū)域、圖形編輯處理等功能。并利用事件觸發(fā)機制，快捷的鏈入已有文檔和圖幅，增加了系統(tǒng)的可用性和輔助決策的能力。

5 結 論

基于SVG技術，針對可用于輔助決策的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)集成模型。提取關系數(shù)據(jù)實體，并利用XML文件格式形成中間圖形部件，將中間圖形文件合理的解釋最終形成綜合信息顯示圖幅。工作人員可根據(jù)具體工作需要，選擇針對性較強的圖幅顯示，輔助生產(chǎn)決策。數(shù)據(jù)的可視化顯示可直觀的表現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)，并可進行綜合的數(shù)據(jù)分析，從而較高的提高了工作效率。

[1]陸西寧,王紅芳.基于GIS的空間決策支持系統(tǒng)的研究[J].微電子學與計算機，2009，26(4).

[2]烏倫,劉瑜,張晶,等.地理信息系統(tǒng)原理、方法和應用[M].北京:科學出版社,2001.

[3]劉嘯,畢永年.基于XML的SVG應用指南[M].北京:北京科海集團公司,2001.

[4]徐鋒.基于SVG的空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡發(fā)布[J].技術與創(chuàng)新管理,2009, 30(2):237～239.

[5] W3C.Scalable VectorGraphics(SVG )1.1Specification. http://www.w3.org/TR/2003/REC-SVG11-20030114/,2003-01-14.