陳慕君 婁松濤 河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院

三維GIS系統(tǒng)用于遼河油田的勘察測量工程?

陳慕君1婁松濤21河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院2河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院

三維GIS在遼河油田勘察測量中的應(yīng)用包含統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務(wù)技術(shù)的應(yīng)用、三維空間數(shù)據(jù)庫與發(fā)布技術(shù)、平面圖形顯示、三維可視化技術(shù)、信息集成與關(guān)聯(lián)查詢、二維與三維之間的聯(lián)動。借助遙感技術(shù)對地理影像進行處理，將三維GIS所處理的空間信息數(shù)據(jù)、影像信息數(shù)據(jù)和高程信息數(shù)據(jù)相互集成在一起，構(gòu)建出三維空間數(shù)據(jù)庫，完成對多種分辨率、多種格式地理空間信息的一體化存儲。采用Tera Gate發(fā)布數(shù)據(jù)技術(shù)，使用戶可以無障礙地閱讀地理空間信息。用戶可以在三維GIS平臺所提供的接口上進行數(shù)據(jù)查詢，在三維GIS系統(tǒng)設(shè)計的地理突發(fā)事件處理機制下，完成數(shù)據(jù)信息的查詢以及關(guān)聯(lián)查詢。把二維GIS技術(shù)和三維GIS技術(shù)相互結(jié)合，能夠發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，用戶使用更加便捷。

遼河油田；三維GIS；勘測；數(shù)據(jù)庫；可視化

三維GIS用于油田勘察測量主要借助了三維GIS的空間性。油田企業(yè)通過三維GIS可以獲得的信息包含油井、油氣水管線、地面建筑、勘測位置等，這些信息都具有三維空間屬性[1]。三維GIS的工作就是整理用戶所需要的大量空間信息，并且能夠?qū)⑦@些信息客觀、真實地展現(xiàn)給用戶。因此，三維GIS如何滿足油田企業(yè)對地理空間信息的需求，使三維GIS在油田勘測開發(fā)中更好地發(fā)揮作用是本文研究的重點。

1 需求分析

油田勘測是油田企業(yè)工作的核心，勘測工作主要是勘探開發(fā)油田、布置油田工區(qū)等。近年來，油田勘探開發(fā)中油田礦區(qū)主要應(yīng)用的是二維GIS技術(shù)。目前二維GIS技術(shù)在油田勘測中存在的主要問題有以下幾個方面：

（1）設(shè)計勘測地形圖工程量大，由于勘測工作完全依賴于準(zhǔn)確的地理空間信息，需要設(shè)計人員設(shè)計出準(zhǔn)確的地形圖，地理空間的各個模塊之間的數(shù)據(jù)格式要進行大量的整理和轉(zhuǎn)換。

（2）目前勘測的數(shù)據(jù)資料尚未以中心數(shù)據(jù)庫的形式進行存儲，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源共享困難，共享資料的使用率較低。

（3）存儲的數(shù)據(jù)格式混亂，無法保證數(shù)據(jù)的安全。

（4）地理空間信息更新較慢，導(dǎo)致勘測過程中資源的浪費。

（5）二維GIS在地理勘測過程中有許多信息，例如氣壓、溫度等信息，直接影響到勘測過程的準(zhǔn)確性，進而影響油田勘測的效率。

圖1 三維GIS系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

2 三維GIS的平臺建設(shè)

針對上述二維GIS技術(shù)在油田勘測中所存在的問題，推廣三維GIS在現(xiàn)代油田勘測開發(fā)研究中的應(yīng)用已經(jīng)勢在必行。

截至到2014年，GIS的主要用途依然在處理地球表面信息上[2]，即GIS以二維方法來處理三維連續(xù)分布的油田地理空間信息。三維GIS基礎(chǔ)是3D數(shù)據(jù)模型的建立與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。遼河油田資源豐富、勘測地區(qū)較多、勘測范圍比較廣，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的斷塊油田勘測開發(fā)方面具有一定的優(yōu)勢。在勘測油田的地理空間信息過程中，需要借助一個數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。三維GIS系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源包含了油田各個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、油田關(guān)系數(shù)據(jù)庫、檔案數(shù)據(jù)庫、二維地理信息以及地理空間數(shù)據(jù)庫，將這些數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)平臺提供給用戶訪問。虛擬三維漫游系統(tǒng)的設(shè)計主要包含三個方面：勘測信息集成與查詢系統(tǒng)、開發(fā)信息集成與查詢系統(tǒng)以及二維地理信息集成系統(tǒng)。

3 三維GIS技術(shù)應(yīng)用

三維GIS在油田勘察測量中的應(yīng)用包含統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務(wù)技術(shù)的應(yīng)用、三維空間數(shù)據(jù)庫與發(fā)布技術(shù)、平面圖形顯示、三維可視化技術(shù)、信息集成與關(guān)聯(lián)查詢、二維與三維之間的聯(lián)動。

（1）統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。遼河油田的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量非常大，而且數(shù)據(jù)類型繁多，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)整體上可以劃分為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[3]。遼河油田的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要是基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)種類、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、業(yè)務(wù)類別、業(yè)務(wù)量等方面進行處理，三維GIS技術(shù)需要整合遼河油田的歷史數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為上層用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，從而達到分散數(shù)據(jù)統(tǒng)一化管理的目的。

（2）三維空間數(shù)據(jù)庫與發(fā)布。地理空間數(shù)據(jù)主要包括了地理空間位置和相互構(gòu)成關(guān)系的地理數(shù)據(jù)，油田三維空間數(shù)據(jù)包括高程數(shù)據(jù)、三維地理信息、基于遙感技術(shù)的大量影像數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)等。借助遙感技術(shù)對地理影像進行處理，將三維GIS所處理的空間信息數(shù)據(jù)、影像信息數(shù)據(jù)和高程信息數(shù)據(jù)相互集成在一起，構(gòu)建出三維空間數(shù)據(jù)庫，完成對多種分辨率、多種格式地理空間信息的一體化存儲。采用Tera Gate發(fā)布數(shù)據(jù)技術(shù)，使用戶可以無障礙地閱讀地理空間信息。

（3）平面圖形顯示。遼河油田中的眾多應(yīng)用系統(tǒng)都是基于底圖平面圖形，近些年石油勘測的設(shè)計圖中超過一半以上都是二維圖件，這是由于遵循用戶的傳統(tǒng)習(xí)慣所致。而三維GIS技術(shù)不僅可以實現(xiàn)勘探地形、地勢圖等圖件的漫游導(dǎo)航，還能夠進行平面圖形的交互活動，其中包括縮小、拉框放大、漫游等技術(shù)，實現(xiàn)油田區(qū)域、構(gòu)造單元、三維工區(qū)、礦權(quán)等石油勘探元素的存儲，并且將存儲的數(shù)據(jù)用平面圖層進行處理，具有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)查詢功能。

（4）三維可視化展示。三維可視化展示是在勘測過程中將地理三維空間信息以可視化技術(shù)進行呈現(xiàn)。三維GIS可視化展示具有強烈的立體感，操作靈活，可以改變觀察對象的角度和距離，使用戶具有身臨其境的感覺。三維GIS技術(shù)具有勘察測量分析、空間GPS定位等功能，因此可以提供用戶導(dǎo)航以及常用操作的環(huán)境，方便用戶查詢地理空間信息。

（5）信息集成與關(guān)聯(lián)查詢。包括集輸站庫、油田輸油管線、通訊網(wǎng)絡(luò)、供電線路、生產(chǎn)井、油田注水管線以及井場線路等信息都可以集成在三維GIS中。由于集成在三維GIS信息的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量非常大，需要設(shè)計適當(dāng)?shù)牟呗?，將上述信息依?jù)數(shù)據(jù)類別分配到不同的文件中，加載信息迅速，方便用戶的瀏覽信息。用戶可以在三維GIS平臺所提供的接口上進行數(shù)據(jù)查詢，在三維GIS系統(tǒng)設(shè)計的地理突發(fā)事件處理機制下，完成數(shù)據(jù)信息的查詢以及關(guān)聯(lián)查詢。

（6）二維與三維之間的聯(lián)動。把二維GIS技術(shù)和三維GIS技術(shù)相互結(jié)合，能夠發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，用戶使用更加便捷。二維與三維之間的聯(lián)動主要包括以下幾個方面：①漫游導(dǎo)航聯(lián)動，包括放大、縮小、平移等操作導(dǎo)致的漫游移動，需要注意的是在漫游導(dǎo)航實現(xiàn)聯(lián)動時，需要進行同步更新處理；②數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對象管理聯(lián)動，面對油田信息視圖展示過程中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)量發(fā)生改變，二維GIS和三維GIS都需要進行數(shù)據(jù)上的同步，其中包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對象的刪除、可見性控制以及投放控制；③輔助決策聯(lián)動，二維GIS和三維GIS都需要更新接收的數(shù)據(jù)信息，其中包括獲取油田數(shù)據(jù)的點、線、面類數(shù)據(jù)元素，同步數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)地理位置，編輯自定義區(qū)域元素信息，以及標(biāo)注類地理元素的創(chuàng)建過程。

4 結(jié)語

三維GIS技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了油田企業(yè)的整體管理水平，而且還在很大程度上促進了油田整體的可持續(xù)發(fā)展性，這些都是設(shè)計與開發(fā)油田聯(lián)合站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最重要的目的。三維GIS技術(shù)在油田勘測開發(fā)中的成功應(yīng)用，使得油田地理信息數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)上進行實時動態(tài)管理與發(fā)布，同時還減少了整個系統(tǒng)運行過程中所消耗的人力、物力，使得地理空間信息在勘測過程中的準(zhǔn)確性與安全性得到了更大的保障。從長遠來看，三維GIS在現(xiàn)代油田。測中將具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

[1]杜少博．Web GIS技術(shù)在油田地面工程規(guī)劃中的應(yīng)用[J]．油氣田地面工程，2012，31（12）47-48．

[2]景瑞林．基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2014，33（4）：36-37．

[3]吳東勝，陳華軍，劉少華，等．三維可視化技術(shù)在隱蔽油氣藏勘探中的應(yīng)用[J]．石油物探，2005（4）：44-46．

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.022

基金論文：油田地理信息與勘探開發(fā)動靜態(tài)數(shù)據(jù)庫融合先導(dǎo)試（ycsy2013ky-A-04）。