施 冬,何貞銘,吳東勝 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北荊州434023)

地理信息系統(tǒng) (Geography Information System,GIS)是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、測(cè)繪遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興學(xué)科[1]。石油院校資源勘察工程專業(yè)開設(shè)GIS課程可以滿足石油行業(yè)對(duì)GIS人才的急需,同時(shí)改善GIS從業(yè)人員的結(jié)構(gòu),拓展GIS應(yīng)用。GIS具有較強(qiáng)的實(shí)踐性,因此在開設(shè)課程時(shí)既安排了基礎(chǔ)理論學(xué)時(shí),還增加了與課程基礎(chǔ)內(nèi)容同步的實(shí)習(xí)課時(shí)[2],此外,還要考慮與相關(guān)專業(yè)緊密結(jié)合,對(duì)于油氣資源勘查工程的學(xué)生,應(yīng)該以解決其專業(yè)問題為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),在一套油田實(shí)際數(shù)據(jù)支持下,通過GIS的不同實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),解決油田的實(shí)際問題。

SuperMap Deskpro是北京超圖地理信息技術(shù)有限公司基于SuperMap GIS核心技術(shù)研制的通用桌面地理信息處理平臺(tái)和GIS應(yīng)用工具。下面,筆者根據(jù)GIS課程的特點(diǎn)[3],結(jié)合SuperMap Deskpro的功能,采用收集的油田實(shí)際數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)了以下與GIS課程內(nèi)容相匹配5個(gè)實(shí)驗(yàn)?長(zhǎng)江大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目。。

1 數(shù)據(jù)采集和處理 (實(shí)驗(yàn)1)

GIS數(shù)據(jù)包括地理空間數(shù)據(jù)和相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)一般采用手工輸入或軟件自動(dòng)生成 (采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)),地圖數(shù)字化和GPS是空間數(shù)據(jù)采集的2種常用方式。實(shí)驗(yàn)收集了某油田比例尺均為1∶10000的沉積微相平面圖,儲(chǔ)層厚度、孔隙度和滲透率平面等值線圖,將這些圖件作為實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1)實(shí)驗(yàn)方法和步驟 ①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,準(zhǔn)備好需要矢量化的地質(zhì)圖件,確定圖中點(diǎn)、線、面地理實(shí)體及表達(dá),按實(shí)體性質(zhì)的不同分別歸入不同的數(shù)據(jù)集 (見表1),用掃描儀掃描該圖件,保存成柵格圖;②創(chuàng)建數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)集;③圖形導(dǎo)入與配準(zhǔn);④圖形矢量化;⑤數(shù)據(jù)檢查、編輯與處理;⑥屬性賦值與編輯;⑦成果顯示。

2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過地圖掃描矢量化操作,掌握矢量與柵格數(shù)據(jù)集的建立方法,熟悉地圖掃描矢量化的基本流程與方法,掌握空間數(shù)據(jù)的編輯與處理,通過對(duì)數(shù)據(jù)表的操作掌握屬性數(shù)據(jù)處理及連接方式。

表1 要素分類表

2 GIS數(shù)據(jù)庫的建立 (實(shí)驗(yàn)2)

空間數(shù)據(jù)的組織和管理是GIS研究的核心。根據(jù)實(shí)習(xí)要求選擇數(shù)字化要素,進(jìn)行數(shù)字化要素的分層和代碼設(shè)計(jì)、屬性數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)選取油田的實(shí)際鉆井?dāng)?shù)據(jù) (見表2)。

1)實(shí)驗(yàn)步驟 ①根據(jù)所選資料特點(diǎn),創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫;②依據(jù)所給定的屬性數(shù)據(jù)資料,設(shè)計(jì)屬性數(shù)據(jù)庫表格并輸入屬性數(shù)據(jù),建立屬性數(shù)據(jù)庫;③選擇合適的修飾參數(shù),顯示各類圖件。通過該實(shí)驗(yàn),有助于學(xué)生熟悉GIS中數(shù)據(jù)的處理方式和管理方式,掌握空間數(shù)據(jù)庫建立的原理和過程。

表2 鉆井?dāng)?shù)據(jù)表

3 空間查詢與分析 (實(shí)驗(yàn)3)

地理信息系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)大的空間分析功能。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘煜uperMap Deskpro中的空間查詢與分析功能。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為以下幾個(gè)模塊。

1)空間查詢 利用實(shí)驗(yàn)2的成果進(jìn)行圖查屬性、屬性查圖 (SQL查詢)和聯(lián)合查詢:①利用查詢菜單的 “空間查詢”功能,查詢河道分布區(qū)的鉆井,顯示查詢結(jié)果;②利用查詢菜單的 “SQL查詢”功能,設(shè)定參數(shù),查詢油井、油水井和水井;③應(yīng)用給定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)厚度、孔隙度、滲透率進(jìn)行分級(jí)、分類處理,構(gòu)造相應(yīng)的分類數(shù)據(jù)集 (面數(shù)據(jù)集)。

2)緩沖區(qū)分析 緩沖區(qū)分析是根據(jù)指定點(diǎn)的距離在點(diǎn)、線和多邊形實(shí)體周圍自動(dòng)建立一定寬度的區(qū)域范圍的分析方法。比如,在某井位點(diǎn)多少范圍內(nèi)有多少油井?實(shí)驗(yàn)的目的是理解掌握空間信急緩沖區(qū)分析的基本原理和方法,掌握SuperMap Deskpro緩沖區(qū)分析的技術(shù)方法,并能夠利用緩沖區(qū)分析方法解決油田實(shí)際問題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)原理驗(yàn)證分析、緩沖區(qū)分析的實(shí)際問題應(yīng)用。

3)疊加分析 利用分析菜單中的 “疊加分析”功能,應(yīng)用分類數(shù)據(jù)集進(jìn)行疊加分析并顯示處理結(jié)果 (空間和屬性)。實(shí)驗(yàn)的目的是理解疊加分析的基本原理,掌握在SuperMap Deskpro中進(jìn)行疊加分析的操作方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括剪裁運(yùn)算、擦除運(yùn)算、并運(yùn)算、交運(yùn)算、同一運(yùn)算。

4 空間數(shù)據(jù)的可視化分析 (實(shí)驗(yàn)4)

該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦莆誅EM的建立過程,解決油田地下剖面模擬等實(shí)際問題。其內(nèi)容包括不同類型數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換 (TTN與DEM的等轉(zhuǎn)換)、模型的三維可視化操作等。

5 專題圖的制作與地圖排版 (實(shí)驗(yàn)5)

在以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以上述分析成果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以SuperMap Deskpro作為桌面GIS軟件,制作各類專題圖。①采用分級(jí)符號(hào)專題地圖表達(dá)單井產(chǎn)油狀況和厚度、孔隙度、滲透率等值線圖;②采用分級(jí)色彩專題地圖分區(qū)表達(dá)厚度、孔隙度、滲透率等參數(shù)的分級(jí)和分類結(jié)果;③采用統(tǒng)計(jì)專題地圖表達(dá)單井的儲(chǔ)層厚度、孔隙度、滲透率、含油飽和度等特征;最后應(yīng)用地圖布局與排版方法將上述圖形輸出為正規(guī)的地圖。

該實(shí)驗(yàn)是對(duì)前幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和綜合,通過前幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的熟悉和練習(xí),學(xué)生自己親手制作一張專題地圖。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦莆諗?shù)據(jù)的顯示與輸出方法、各類專題圖繪制、正規(guī)圖件排版等。

6 結(jié) 語

根據(jù)地理信息系統(tǒng)課程的主要內(nèi)容和特點(diǎn),設(shè)計(jì)了以SuperMap Deskpro為軟件平臺(tái)、5個(gè)與課程內(nèi)容同步的實(shí)驗(yàn)。通過這些實(shí)驗(yàn),既有助于學(xué)生對(duì)GIS課程內(nèi)容的理解和掌握,又提高了學(xué)生利用GIS解決油田實(shí)際問題的能力。

[1]吳信才.地理信息系統(tǒng)原理與方法 [M].第2版.北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[2]湯國(guó)安,周衛(wèi).“地理信息系統(tǒng)”課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [J].地球信息科學(xué),2005,6(2):65-69.

[3]李強(qiáng).基于ArcView GIS的地理信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)研究[J].陜西教育學(xué)院學(xué)報(bào),2008,6(2):106-109.