楊建欽，王煒華

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司,北京100027)

隨著我國(guó)海洋石油信息系統(tǒng)項(xiàng)目的迅速開展，對(duì)專業(yè)數(shù)據(jù)管理提出了更高的要求。海洋石油專業(yè)GIS空間數(shù)據(jù)主要包括構(gòu)造、圈閉、測(cè)線、油氣田、海底管線、平臺(tái)、井等勘探開發(fā)空間對(duì)象的位置及基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是海洋石油主營(yíng)業(yè)務(wù)工作的基礎(chǔ)，在科研生產(chǎn)及專業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，也是公司重要的資產(chǎn)之一[1]。

在海洋石油信息化建設(shè)過程中，不同專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)使用了多個(gè)軟件廠商的GIS產(chǎn)品，使得GIS空間數(shù)據(jù)格式具有多樣性和保密性的特點(diǎn)，影響了系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享；由于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換中沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對(duì)空間對(duì)象統(tǒng)一的描述方法，因而轉(zhuǎn)換后不能完全準(zhǔn)確地表達(dá)原數(shù)據(jù)的信息，空間信息有丟失現(xiàn)象；隨著科研生產(chǎn)的不斷深入，工作中GIS成果圖件的數(shù)量趨漸龐大，而存儲(chǔ)形式以圖幅為主、存儲(chǔ)介質(zhì)復(fù)雜、給日后的成果管理帶來很大不便,產(chǎn)生信息數(shù)據(jù)孤島，如圖1所示。

為提高數(shù)據(jù)的繼承性、共享性，有必要結(jié)合海洋石油數(shù)據(jù)特點(diǎn)，建立空間對(duì)象數(shù)據(jù)庫，管理各專業(yè)的空間及屬性數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的唯一性、權(quán)威性、共享性[2]。 本文引入空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立空間數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了GIS數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，并有效支持了勘探開發(fā)公共GIS應(yīng)用平臺(tái)（簡(jiǎn)稱“公共 GIS平臺(tái)”）。

圖1 GIS空間數(shù)據(jù)孤島示意圖

1 海洋石油空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究

1.1 海洋石油空間數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)

空間數(shù)據(jù)庫是GIS中存儲(chǔ)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，是GIS基本且重要的組成部分[3]?？臻g數(shù)據(jù)庫與一般數(shù)據(jù)庫對(duì)比如表1所示。

表1 空間數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)比較

GIS空間數(shù)據(jù)庫在海洋石油領(lǐng)域的應(yīng)用是由海洋石油信息數(shù)據(jù)自身的特點(diǎn)，即具有其天然的空間性決定的。勘探、開發(fā)、工程、油田的主要信息實(shí)體：盆地、構(gòu)造、測(cè)線、圈閉、礦區(qū)、油氣田、平臺(tái)、電纜、管道等都有其空間地理屬性，與GIS空間對(duì)象點(diǎn)、線、面類型具有一致性，并在信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都有對(duì)地理位置的強(qiáng)烈需求；海洋石油空間對(duì)象例如圈閉、礦區(qū)等有時(shí)空跨度大、類型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、來源廣、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)。

1.2 空間數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)

通過分析ArcGIS及Oracle等空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，結(jié)合海洋石油空間數(shù)據(jù)的特殊性,設(shè)計(jì)適合海洋石油的空間數(shù)據(jù)庫。公共GIS平臺(tái)針對(duì)一個(gè)個(gè)海洋石油離散的空間對(duì)象靈活成圖,在空間數(shù)據(jù)庫中，是將每一類空間對(duì)象獨(dú)立描述和存儲(chǔ)的，分兩張表存儲(chǔ),即主表存放該對(duì)象的屬性信息，子表存放其經(jīng)緯度坐標(biāo)、顏色、線寬度等顯示信息。

例如某圈閉空間對(duì)象存儲(chǔ)的基礎(chǔ)信息表和顯示信息表，如表2、表3所示,通過ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在基礎(chǔ)屬性表中定義了每一個(gè)空間對(duì)象的最小矩形，使得在圖形顯示及空間分析效率方面有了質(zhì)的提升。

其中空間信息以自定義二進(jìn)制字節(jié)存儲(chǔ)在Border-Coord字段中,并制定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。這種存儲(chǔ)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn),徹底解決了圖形數(shù)據(jù)格式相互保密的問題，使數(shù)據(jù)及其存儲(chǔ)方式能夠共享,并且可以提供公開透明的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，解決了圖元的管理和共享問題。

1.3 研究思路及建設(shè)步驟

1.3.1 研究思路

通過建立公共GIS空間對(duì)象數(shù)據(jù)庫，利用GIS圖形展示技術(shù)，支持GIS平臺(tái)，并進(jìn)行了項(xiàng)目應(yīng)用開發(fā)，利用了SOA面向服務(wù)的理念，在不改變現(xiàn)有的石油專業(yè)數(shù)據(jù)庫的前提下，以GIS應(yīng)用平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過空間對(duì)象與異地異構(gòu)數(shù)據(jù)庫群掛接，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)之間物理上的完全獨(dú)立、邏輯上的完整統(tǒng)一[4]。公共GIS平臺(tái)架構(gòu)如圖3所示。

表2 屬性信息表

表3 顯示信息表

圖2 BorderCoord二進(jìn)制字段結(jié)構(gòu)

1.3.2 空間數(shù)據(jù)需求

首先確定公共GIS平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支持的石油空間對(duì)象的范圍。建立海洋石油空間對(duì)象數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵是石油對(duì)象信息是平臺(tái)系統(tǒng)的源頭數(shù)據(jù)。例如，圈閉數(shù)據(jù)庫中的圈閉名、圈閉坐標(biāo)、發(fā)現(xiàn)日期、層位、發(fā)現(xiàn)單位等不可變的公共屬性信息就屬于源頭數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫表分為普通地理信息表、勘探、開發(fā)、環(huán)境和描述信息表5類,描述信息表確立空間對(duì)象的服務(wù)和安全管理體系,如圖4所示。

圖4 空間數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)方式

1.3.3 空間數(shù)據(jù)圖層管理

圖層是GIS在地圖上表達(dá)地理信息的基本單位，是GIS系統(tǒng)點(diǎn)、線、面圖形管理的主干。通過設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫圖層表實(shí)現(xiàn)了空間對(duì)象分級(jí)管理如圖5所示，優(yōu)點(diǎn)有：方便對(duì)圖層統(tǒng)一編輯，包括GIS前臺(tái)圖形的顏色、符號(hào)等地理要素的顯示；方便對(duì)空間對(duì)象的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行管理[5-6]。

圖5 空間對(duì)象圖層表的管理界面

2 應(yīng)用效果

公共GIS平臺(tái)主界面如圖6、圖7所示。左邊是海洋石油四海域GIS底圖,右邊是空間對(duì)象的類別列表，中間是GIS圖形主界面。該公共GIS平臺(tái)在海洋石油領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用：

(1)已作為有限公司勘探信息系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)，并在四個(gè)分公司進(jìn)行了推廣應(yīng)用，可對(duì)地震數(shù)據(jù)庫、分析化驗(yàn)庫等勘探信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫群進(jìn)行應(yīng)用服務(wù)集成，提高了各系統(tǒng)的使用效率；

(2)該平臺(tái)被海管完整性管理信息系統(tǒng)選為應(yīng)用平臺(tái)，并在海管的完整性查詢、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急物資管理及海域使用區(qū)管理等方面發(fā)揮了重要作用，并在分公司進(jìn)行了推廣應(yīng)用；

(3)平臺(tái)作為海外勘探數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的綜合應(yīng)用界面，支持了整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用和服務(wù)集成；

(4)GIS平臺(tái)被納入總公司“十二五”信息化規(guī)劃統(tǒng)一推廣的信息系統(tǒng)。

圖6 公共GIS平臺(tái)應(yīng)用界面

圖7 空間對(duì)象圖層表界面

空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)引入海洋石油領(lǐng)域，是GIS數(shù)據(jù)管理方式從文件到GIS圖形管理方式的飛躍，其重要意義在于：(1)充分分析并管理了勘探開發(fā)所有產(chǎn)生數(shù)據(jù)的源頭，為GIS成圖和平臺(tái)對(duì)其他專業(yè)數(shù)據(jù)庫的綜合應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);(2)設(shè)計(jì)了高效、合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)組織方式，使快速、任意組成一幅圖形應(yīng)用界面成為現(xiàn)實(shí);(3)數(shù)據(jù)格式第一次真正掌握在了海洋石油自己的手里，開放透明的數(shù)據(jù)格式可方便支持其他的軟件開發(fā)接口及交換數(shù)據(jù),使得數(shù)據(jù)共享成為現(xiàn)實(shí);(4)保證了空間數(shù)據(jù)的權(quán)威性,減少了公共數(shù)據(jù)的重復(fù)建設(shè),節(jié)約了企業(yè)資金。

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