杨建钦，王炜华

(1.中海油研究总院,北京 100027;2.中海石油气电集团有限责任公司,北京100027)

随着我国海洋石油信息系统项目的迅速开展，对专业数据管理提出了更高的要求。海洋石油专业GIS空间数据主要包括构造、圈闭、测线、油气田、海底管线、平台、井等勘探开发空间对象的位置及基础属性数据。这些数据是海洋石油主营业务工作的基础，在科研生产及专业应用中发挥着重要作用，也是公司重要的资产之一[1]。

在海洋石油信息化建设过程中，不同专业应用系统使用了多个软件厂商的GIS产品，使得GIS空间数据格式具有多样性和保密性的特点，影响了系统之间的数据共享；由于数据格式转换中没有统一的标准，缺乏对空间对象统一的描述方法，因而转换后不能完全准确地表达原数据的信息，空间信息有丢失现象；随着科研生产的不断深入，工作中GIS成果图件的数量趋渐庞大，而存储形式以图幅为主、存储介质复杂、给日后的成果管理带来很大不便,产生信息数据孤岛，如图1所示。

为提高数据的继承性、共享性，有必要结合海洋石油数据特点，建立空间对象数据库，管理各专业的空间及属性数据,保证数据的唯一性、权威性、共享性[2]。 本文引入空间数据库技术，建立空间数据库实现了GIS数据统一存储，并有效支持了勘探开发公共GIS应用平台（简称“公共 GIS平台”）。

图1 GIS空间数据孤岛示意图

1 海洋石油空间数据库技术研究

1.1 海洋石油空间数据库特点

空间数据库是GIS中存储的地理空间数据的总和，是GIS基本且重要的组成部分[3]。空间数据库与一般数据库对比如表1所示。

表1 空间数据库特点比较

GIS空间数据库在海洋石油领域的应用是由海洋石油信息数据自身的特点，即具有其天然的空间性决定的。勘探、开发、工程、油田的主要信息实体：盆地、构造、测线、圈闭、矿区、油气田、平台、电缆、管道等都有其空间地理属性，与GIS空间对象点、线、面类型具有一致性，并在信息系统设计中都有对地理位置的强烈需求；海洋石油空间对象例如圈闭、矿区等有时空跨度大、类型和结构复杂、来源广、数据量大等特点。

1.2 空间数据库总体设计

通过分析ArcGIS及Oracle等空间数据库结构，结合海洋石油空间数据的特殊性,设计适合海洋石油的空间数据库。公共GIS平台针对一个个海洋石油离散的空间对象灵活成图,在空间数据库中，是将每一类空间对象独立描述和存储的，分两张表存储,即主表存放该对象的属性信息，子表存放其经纬度坐标、颜色、线宽度等显示信息。

例如某圈闭空间对象存储的基础信息表和显示信息表，如表2、表3所示,通过ID进行关联。在基础属性表中定义了每一个空间对象的最小矩形，使得在图形显示及空间分析效率方面有了质的提升。

其中空间信息以自定义二进制字节存储在Border-Coord字段中,并制定了数据存储规范。其结构如图2所示。这种存储方式具有结构简单、扩展性强的特点,彻底解决了图形数据格式相互保密的问题，使数据及其存储方式能够共享,并且可以提供公开透明的数据结构，解决了图元的管理和共享问题。

1.3 研究思路及建设步骤

1.3.1 研究思路

通过建立公共GIS空间对象数据库，利用GIS图形展示技术，支持GIS平台，并进行了项目应用开发，利用了SOA面向服务的理念，在不改变现有的石油专业数据库的前提下，以GIS应用平台为基础，通过空间对象与异地异构数据库群挂接，实现各个系统之间物理上的完全独立、逻辑上的完整统一[4]。公共GIS平台架构如图3所示。

表2 属性信息表

表3 显示信息表

图2 BorderCoord二进制字段结构

1.3.2 空间数据需求

首先确定公共GIS平台提供数据支持的石油空间对象的范围。建立海洋石油空间对象数据库的关键是石油对象信息是平台系统的源头数据。例如，圈闭数据库中的圈闭名、圈闭坐标、发现日期、层位、发现单位等不可变的公共属性信息就属于源头数据。数据库表分为普通地理信息表、勘探、开发、环境和描述信息表5类,描述信息表确立空间对象的服务和安全管理体系,如图4所示。

图4 空间数据库的存储方式

1.3.3 空间数据图层管理

图层是GIS在地图上表达地理信息的基本单位，是GIS系统点、线、面图形管理的主干。通过设计空间数据库图层表实现了空间对象分级管理如图5所示，优点有：方便对图层统一编辑，包括GIS前台图形的颜色、符号等地理要素的显示；方便对空间对象的应用服务进行管理[5-6]。

图5 空间对象图层表的管理界面

2 应用效果

公共GIS平台主界面如图6、图7所示。左边是海洋石油四海域GIS底图,右边是空间对象的类别列表，中间是GIS图形主界面。该公共GIS平台在海洋石油领域有了广泛应用：

(1)已作为有限公司勘探信息系统的应用平台，并在四个分公司进行了推广应用，可对地震数据库、分析化验库等勘探信息系统数据库群进行应用服务集成，提高了各系统的使用效率；

(2)该平台被海管完整性管理信息系统选为应用平台，并在海管的完整性查询、动态监测、应急物资管理及海域使用区管理等方面发挥了重要作用，并在分公司进行了推广应用；

(3)平台作为海外勘探数据库系统的综合应用界面，支持了整个系统的应用和服务集成；

(4)GIS平台被纳入总公司“十二五”信息化规划统一推广的信息系统。

图6 公共GIS平台应用界面

图7 空间对象图层表界面

空间数据库技术引入海洋石油领域，是GIS数据管理方式从文件到GIS图形管理方式的飞跃，其重要意义在于：(1)充分分析并管理了勘探开发所有产生数据的源头，为GIS成图和平台对其他专业数据库的综合应用奠定了基础;(2)设计了高效、合理的数据结构及数据组织方式，使快速、任意组成一幅图形应用界面成为现实;(3)数据格式第一次真正掌握在了海洋石油自己的手里，开放透明的数据格式可方便支持其他的软件开发接口及交换数据,使得数据共享成为现实;(4)保证了空间数据的权威性,减少了公共数据的重复建设,节约了企业资金。

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