■ 汪凱明

（中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210019）

0 引言

信息化已成為當今推進社會發(fā)展的重要科技手段。2019年11月，自然資源部印發(fā)實施《自然資源部信息化建設總體方案》，旨在全面推動新一代信息技術與自然資源管理深度融合，實現(xiàn)自然資源管理數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化，提升國土空間治理能力、優(yōu)化國土空間開發(fā)格局、促進資源節(jié)約利用，全面提升自然資源社會化服務水平。近年來，石油行業(yè)也步入了信息化、數(shù)字化、智能化高速發(fā)展新階段，眾多石油公司將“數(shù)字油田、智能油田、智慧油田”作為創(chuàng)新發(fā)展的重要戰(zhàn)略[1-5]，基于GIS（地理信息系統(tǒng)）的數(shù)字地質(zhì)是計算機技術應用于石油地質(zhì)學綜合研究的發(fā)展方向和趨勢。

近年來，業(yè)內(nèi)利用GIS技術研發(fā)礦產(chǎn)資源信息化管理系統(tǒng)，在礦業(yè)權布局分析、自然保護區(qū)科學化建設與礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用、智能地質(zhì)圖綜合研發(fā)等方面取得了積極進展[6-10]。油氣礦業(yè)權是石油公司的核心資產(chǎn)，面對我國油氣資源管理改革新形勢，深化礦業(yè)權維護管理研究工作，提升礦業(yè)權管理工作的質(zhì)量和效率，為優(yōu)化部署和科學決策提供智力支持，對石油公司高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展尤為重要。為此，本文結(jié)合油氣礦業(yè)權綜合管理研究工作實踐，開展了基于ArcGIS的油氣礦業(yè)權綜合管理研究，以期為石油公司礦業(yè)權管理研究工作的有序、高效開展提供參考借鑒。

1 礦業(yè)權管理現(xiàn)狀及需求分析

油氣礦業(yè)權管理是一項長期、復雜、細致繁瑣的系統(tǒng)性工作，主要涉及探礦權的延續(xù)變更、分立合并、新礦種增列、探礦權轉(zhuǎn)采礦權及礦業(yè)權評價優(yōu)選等內(nèi)容。長期以來，相關部門主要依靠自然資源部信息中心研發(fā)的“油氣勘查開采管理信息系統(tǒng)”開展日常管理工作。該系統(tǒng)是按照油氣登記和區(qū)塊管理工作流程，為國家級油氣勘查、開采登記管理機構和其他相關用戶設計開發(fā)的一套管理信息系統(tǒng)專用軟件，主要利用數(shù)據(jù)庫、GIS等技術實現(xiàn)油氣礦業(yè)權信息的動態(tài)、空間（可視化）管理。該系統(tǒng)設置諸多數(shù)據(jù)管理、檢索查詢、報表統(tǒng)計、礦業(yè)權重疊檢查等功能，為我國油氣礦業(yè)權管理的標準化、規(guī)范化、科學化發(fā)揮重要作用。

實際工作中，由于油氣勘查開采管理信息系統(tǒng)未設計自主拓展功能，如不能自行加載地質(zhì)綜合評價底圖、自然保護區(qū)等禁止勘查開采區(qū)域分布圖等圖形數(shù)據(jù)庫，拐點不能自行拖拽移動，因此在區(qū)塊綜合評價時不能實現(xiàn)圖件地理配準套合后的高效變更調(diào)整，以致在實際工作中必須借助如MapGIS、雙狐、石文、GeoMap、Resform等石油地質(zhì)類軟件。同時，由于相關軟件與油氣勘查開采管理信息系統(tǒng)頻繁切換，數(shù)據(jù)不斷轉(zhuǎn)換，礦業(yè)權拐點坐標反復調(diào)整，導致成圖時間長、工作量大、效率低，坐標在多次轉(zhuǎn)換過程中偏移錯位，數(shù)據(jù)準確性難以保證。

為解決當前礦業(yè)權管理工作中不同平臺、軟件間數(shù)據(jù)和圖件的交換問題，打破傳統(tǒng)“手工+目視”的制圖模式，真正實現(xiàn)“所見即所得”的效果，促進礦業(yè)權管理與地質(zhì)研究人員之間的資源共享和有機協(xié)作，亟需構建一個集成數(shù)據(jù)管理、綜合分析、標準成圖、資源共享等功能的一體化、數(shù)字化應用平臺（圖1），從而減輕礦業(yè)權管理的工作強度，提高工作效率和質(zhì)量。

圖1 礦業(yè)權管理平臺功能定位

圖2 ArcGIS礦業(yè)權管理功能架構

2 基于ArcGIS礦業(yè)權管理功能設計

ArcGIS具有強大的圖形、屬性數(shù)據(jù)管理能力及空間分析等優(yōu)勢。結(jié)合油氣礦業(yè)權日常管理研究工作的需要，本文基于ArcGIS平臺對礦業(yè)權管理功能進行設計，總體架構設計分為數(shù)據(jù)層、應用層和成果層3層結(jié)構（圖1）。數(shù)據(jù)層完成各類專題基礎數(shù)據(jù)的標準化，最終形成空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫；應用層滿足礦業(yè)權日常管理研究工作的需要，具備數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計、不同圖層疊加分析、區(qū)塊變更核減、合并分立等功能；成果層可以根據(jù)不同需要，快速制作各類地理、地質(zhì)等專題圖件，并具有圖例一鍵生成、數(shù)據(jù)快速生成等便捷功能。

2.1 數(shù)據(jù)管理

礦業(yè)權管理數(shù)據(jù)主要包括空間信息數(shù)據(jù)和屬性信息數(shù)據(jù)，具體類別涉及礦業(yè)權基本信息、勘探程度資料、地質(zhì)評價數(shù)據(jù)、儲量數(shù)據(jù)、地理交通、自然保護區(qū)等數(shù)據(jù)（圖3），這些數(shù)據(jù)可能使用不同的軟件，數(shù)據(jù)格式也各異。數(shù)據(jù)管理就是收集相關基礎數(shù)據(jù)，將不同數(shù)據(jù)格式進行標準化處理，整合建立空間信息和屬性信息數(shù)據(jù)庫,最終形成統(tǒng)一的shapefile通用數(shù)據(jù)格式文件，以滿足后續(xù)分析需要?？臻g信息數(shù)據(jù)與屬性信息數(shù)據(jù)之間至少建立一個相同的屬性字段，以便相互連接和關聯(lián)，空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標系。如礦業(yè)權管理的主體數(shù)據(jù)是礦業(yè)權人礦業(yè)權登記數(shù)據(jù)，基于油氣勘查開采管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫形成的Access格式數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括：許可證號、項目名稱、項目類型、申請人、所屬礦業(yè)權人、勘查單位、勘查礦種、總面積、有效期起止日期等屬性信息，以及礦業(yè)權拐點坐標（2000國家大地坐標系）空間數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫可以將這些數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為shapefile格式文件。

圖3 數(shù)據(jù)庫組成與分類

其他用戶數(shù)據(jù)，如構造區(qū)劃圖、勘探程度圖、地質(zhì)圖、地形圖、綜合評價圖、儲量分布圖、勘探部署圖、地理交通圖、行政區(qū)劃圖、水系分布等專題圖件數(shù)據(jù)，均可利用MapGIS中圖形處理的文件轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成shapefile格式文件；柵格文件則可利用ArcGIS投影變換、地理配準功能賦予空間參考信息。

2.2 應用分析

針對礦業(yè)權管理日常工作的實際需要，在ArcGIS礦業(yè)權管理系統(tǒng)中設計了檢索查詢、統(tǒng)計匯總、計算幾何、疊加分析、計算相交、區(qū)塊合并、區(qū)塊分割、區(qū)塊挖空等8項分析功能。

(1)檢索查詢。該功能可以實現(xiàn)圖形和屬性信息之間的交互查詢，有點選查詢、屬性查詢和表達式查詢3種方式。點選查詢是利用鼠標點擊地圖中任一點、線、面要素，系統(tǒng)則彈窗顯示出該要素的屬性數(shù)據(jù)。屬性查詢是輸入某一要素屬性中的任意字段名稱，系統(tǒng)則依次高亮居中顯示符合該名稱的要素圖形。表達式查詢是利用ArcGIS語法設置屬性的自定義查詢，如需查詢項目名稱中包含頁巖氣的所有項目，可輸入表達式“項目名稱” LIKE “%頁巖氣%”，如需查詢區(qū)塊面積小于1000平方千米的項目，可輸入表達式“總面積”＜1000，如需查詢區(qū)塊面積小于1000平方千米的頁巖氣項目，可輸入表達式“總面積”＜1000AND “項目名稱” LIKE “%頁巖氣%”。該查詢方式主要用于指定單項或多項查詢條件，極為靈活方便，在此不一一列舉。

(2)統(tǒng)計匯總。該功能可對要素進行統(tǒng)計及分類匯總等，如統(tǒng)計區(qū)塊面積的最小值、最大值、總和、平均值等，或按照指定的屬性進行分類匯總統(tǒng)計。

(3)計算幾何。該功能可用于求取點要素的坐標，線要素的長度，起點、中點和終點坐標，面要素的面積、周長、質(zhì)心坐標。

(4)疊加分析。該功能可以提供任意兩個圖層間的疊加分析，如區(qū)塊勘探部署圖與自然保護區(qū)圖層間的疊置關系。

(5)計算相交。該功能可計算點要素和面要素、線要素和面要素、面要素和面要素之間的幾何交集，如獲取某一區(qū)內(nèi)所有鉆井信息，或獲取某一區(qū)內(nèi)所有二維地震工作量，或獲取某一區(qū)內(nèi)所有有利區(qū)面積（圖4a），可分別利用上述功能計算求取。

圖4 礦業(yè)權管理功能分析示意圖

(6)區(qū)塊合并。該功能用于礦業(yè)權變更中需要將兩個或多個相鄰區(qū)塊合并為一個區(qū)塊的場景（圖4b），尤其是針對區(qū)塊拐點坐標眾多的情況，十分便捷高效。

(7)區(qū)塊分割。該功能用于礦業(yè)權變更中需要將一個區(qū)塊分立為兩個或多個區(qū)塊，或在探礦權基礎上局部新立采礦區(qū)（圖4c）。

(8)區(qū)塊挖空。如某一區(qū)塊內(nèi)有自然保護區(qū)等禁止勘查開采區(qū)域，在區(qū)塊延續(xù)變更時需要扣減該區(qū)域（圖4d），可利用該功能，具體為ArcGIS中擦除（Erase）工具命令。

2.3 成果輸出

地質(zhì)圖件的規(guī)范性和數(shù)據(jù)的準確性是礦業(yè)權管理工作的關鍵。在上述工作的基礎上，成果層輸出模塊可以將礦業(yè)權管理人員從繁重的“手工+目視”工作中解放出來，極大地簡化重復、機械、繁瑣的工作，大幅提升工作效率和質(zhì)量。

智慧成圖可以實現(xiàn)“數(shù)據(jù)+模板”一鍵成圖。在制定標準地圖模板的基礎上，即提前編制地圖的圖框、比例尺樣式屬性等公共部分，一鍵生成的各類專題圖件，圖幅范圍、顯示元素、組合標注等可以根據(jù)用戶需要任意調(diào)整，而圖框、比例尺、圖例等圖面修飾元素也會隨之自動調(diào)整更新，無需手動重新繪制，可以節(jié)省大量時間和精力。

數(shù)據(jù)生成方便快捷，可輸出各類屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和匯總數(shù)據(jù)，如坐標生成可實現(xiàn)點要素、線要素、面要素坐標的快速輸出，分別利用ArcGIS中添加XY坐標（Add XY Coordinates）、要素轉(zhuǎn)點（Feature To Point）、要素折點轉(zhuǎn)點（Feature Vertices To Points）3個工具命令，然后打開屬性表，即可導出相應的點坐標。

形成的各類專題圖件信息豐富、表現(xiàn)直觀，為環(huán)境敏感區(qū)識別、分析與評估，以及目標評價與優(yōu)選、經(jīng)濟評價、勘探部署、開發(fā)方案和油氣發(fā)展規(guī)劃等提供有力的決策支持，對優(yōu)化勘探戰(zhàn)略和決策部署具有較強的理論指導意義和實際應用價值。

3 應用實例

基于ArcGIS的礦業(yè)權管理系統(tǒng)在實際工作中取得了良好的效果，本文以勘查區(qū)塊變更延續(xù)登記論證進行實例分析。

區(qū)塊變更延續(xù)工作的核心是同盆地區(qū)塊的勘探潛力評價，按照“保優(yōu)退劣”的原則排隊比選、統(tǒng)籌優(yōu)化，優(yōu)先置換退減同一盆地中油氣地質(zhì)條件較差、近中期難以實現(xiàn)商業(yè)突破，或是地上條件受限、無法上鉆的區(qū)塊或區(qū)域，力?？碧綕摿^(qū)。同時，充分利用好《關于推進礦產(chǎn)資源管理改革若干事項的意見（試行）》（自然資規(guī)﹝2019﹞7號）的政策規(guī)定：探礦權申請延續(xù)登記時應扣減首設勘查許可證載明面積（非油氣已提交資源量的范圍/油氣已提交探明地質(zhì)儲量的范圍除外，已設采礦權礦區(qū)范圍垂直投影的上部或深部勘查除外）的25%，其中油氣探礦權可扣減同一盆地的該探礦權人其他區(qū)塊同等面積[11]。此外，上一勘查周期由于自然保護區(qū)等禁止勘查開采區(qū)域退出的面積，可用于該區(qū)塊或者同一盆地的探礦權人的其他區(qū)塊同等面積抵扣。對此，設計了勘查區(qū)塊變更方案論證工作流程（圖5），在開展擬變更區(qū)塊地上地下一體化潛力評價的基礎上，對比分析同盆地其他區(qū)塊的潛力，結(jié)合上一勘查周期核退自然保護區(qū)的歷史記錄，綜合制定區(qū)塊變更方案。

圖5 勘查區(qū)塊變更方案論證工作流程

系統(tǒng)可快速生成區(qū)塊的烴源巖評價圖、儲層評價圖、保存條件評價圖等多種類型的地質(zhì)評價圖件，通過多圖疊加分析功能優(yōu)選勘探有利區(qū)；利用基礎地理、水系分布、衛(wèi)星遙感、地形地貌等大數(shù)據(jù)，綜合開展區(qū)塊地上環(huán)境評價，明確可上鉆區(qū)域；做到地上、地下統(tǒng)籌兼顧，綜合分析確定區(qū)塊的勘探潛力區(qū)，有效提高評價質(zhì)量和效率。

4 結(jié)語

面對我國油氣礦產(chǎn)資源管理改革的新形勢，以及信息化快速發(fā)展的大趨勢，將現(xiàn)代信息技術與礦業(yè)權管理研究業(yè)務深度融合，打造集成高效的一體化、數(shù)字化礦業(yè)權管理研究應用平臺勢在必行。本文基于ArcGIS油氣礦業(yè)權綜合管理的研究嘗試,為解決當前實際工作中存在的問題提供了思路和方案，極大地提升了礦業(yè)權管理研究工作的質(zhì)量和效率，在實踐中取得了較好的應用效果。為更好地服務于我國油氣礦業(yè)權綜合管理研究，應進一步開展創(chuàng)新研究和探索實踐，充分發(fā)揮GIS技術優(yōu)勢，構建更加智能的GIS礦業(yè)權管理系統(tǒng)。