地理信息系統(tǒng)（GIS）是一項(xiàng)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，它可以對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理、對(duì)數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實(shí)體及相互關(guān)系。通過(guò)對(duì)多因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果。隨著
大慶油田開(kāi)發(fā)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，
油氣勘探與生產(chǎn)業(yè)務(wù)迫切需要建設(shè)一套高效、統(tǒng)一的GIS來(lái)支持。通過(guò)建立集中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的油田地理信息管理與應(yīng)用平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油田基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地面工程基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、
勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)單元數(shù)據(jù)等信息的圖形圖像化，為油田勘探、開(kāi)發(fā)、地面工程等專業(yè)應(yīng)用提供基于地理信息空間數(shù)據(jù)的可視化服務(wù)，用以直觀、科學(xué)地指導(dǎo)油田生產(chǎn)。本文系統(tǒng)闡述了大慶油田GIS的架構(gòu)和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。
1.系統(tǒng)體系架構(gòu)
大慶油田GIS采用的是美國(guó)ESRI公司的GIS產(chǎn)品ArcGIS作為基礎(chǔ)軟件平臺(tái)，采用Oracle作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)。系統(tǒng)在功能上主要包括系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能、業(yè)務(wù)應(yīng)用擴(kuò)展功能和與其他系統(tǒng)的接口功能三大功能。系統(tǒng)在邏輯分為數(shù)據(jù)生產(chǎn)與更新、地理信息系統(tǒng)主庫(kù)，以及統(tǒng)一應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)三個(gè)層次。系統(tǒng)總體上采用集中模式，即集中建庫(kù)、集中開(kāi)發(fā)、集中維護(hù)。系統(tǒng)運(yùn)行采用C/S和B/S相結(jié)合的方式。
系統(tǒng)通過(guò)建設(shè)多層次的數(shù)據(jù)采集、審核、發(fā)布的油田專業(yè)數(shù)據(jù)更新維護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)油田專業(yè)數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地更新入庫(kù)，以滿足油田相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用需求；通過(guò)建設(shè)集中、共享的油田專業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的綜合利用；采用數(shù)據(jù)共享與交換技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等實(shí)現(xiàn)資源自動(dòng)搜索、資源配置、數(shù)據(jù)更新、信息綜合利用等功能，實(shí)現(xiàn)輔助決策；采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、圖文關(guān)聯(lián)技術(shù)等建設(shè)空間信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與油田設(shè)施相關(guān)的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、維護(hù)和發(fā)布，為各層次管理人員提供多種形式的查詢和統(tǒng)計(jì)分析；采用權(quán)限控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)等實(shí)現(xiàn)多級(jí)安全訪問(wèn)控制，確保平臺(tái)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)采用服務(wù)器集群部署優(yōu)化技術(shù)，使整個(gè)平臺(tái)合理高效運(yùn)行。
2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2．1數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)在組織上分為三大類數(shù)據(jù)，即基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、油田專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)（包括與油田地面設(shè)施相關(guān)的原油集輸系統(tǒng)、油田氣集輸系統(tǒng)、
注水（入）系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、道路系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、防腐保溫、通訊系統(tǒng)等；與勘探開(kāi)發(fā)有關(guān)的礦權(quán)邊界、油藏邊界、盆地及構(gòu)造邊界等，以及土地、消防、衛(wèi)生等）和元數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫(kù)分為多個(gè)邏輯子庫(kù)，即基礎(chǔ)地理邏輯子庫(kù)、勘探開(kāi)發(fā)邏輯子庫(kù)、地面設(shè)施邏輯子庫(kù)、消防衛(wèi)生邏輯子庫(kù)、輔助規(guī)劃邏輯子庫(kù)、應(yīng)急響應(yīng)邏輯子庫(kù)、土地管理邏輯子庫(kù)、系統(tǒng)管理邏輯子庫(kù)、元數(shù)據(jù)表及Geodatabase系統(tǒng)數(shù)據(jù)表（由ArcCatalog根據(jù)GeoDatabse模型自動(dòng)創(chuàng)建）等系統(tǒng)邏輯子庫(kù)。其中勘探開(kāi)發(fā)、地面設(shè)施、消防衛(wèi)生、輔助規(guī)劃、應(yīng)急響應(yīng)和土地管理專業(yè)數(shù)據(jù)將按照其專業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行邏輯建模；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)則遵循國(guó)家基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行；與系統(tǒng)管理相關(guān)的用戶、權(quán)限及日志管理主要針對(duì)用戶功能操作和數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行設(shè)計(jì)；元數(shù)據(jù)則依照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、各邏輯子庫(kù)進(jìn)行描述的相關(guān)內(nèi)容，以XML文件的格式進(jìn)行描述，最終存放在空間數(shù)據(jù)庫(kù)指定的數(shù)據(jù)表中（GDB_USERMETADATA）。其中元數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)元數(shù)據(jù)、DLG元數(shù)據(jù)、DRG元數(shù)據(jù)、DEM元數(shù)據(jù)、DOM元數(shù)據(jù)和油田專業(yè)應(yīng)用元數(shù)據(jù)。
2．2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)
除基礎(chǔ)地理信息外，油田專業(yè)數(shù)據(jù)分為勘探開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地面設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、土地管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和輔助規(guī)劃數(shù)據(jù)等幾個(gè)部分。在數(shù)據(jù)庫(kù)模型生成以后，實(shí)體、實(shí)體屬性項(xiàng)、關(guān)系、值域?qū)凑誆SRI的Geodatabase產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并存儲(chǔ)到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，由ArcCatalog、ArcSDE等產(chǎn)品進(jìn)行管理。實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)CASE工具生成的數(shù)據(jù)庫(kù)物理模型導(dǎo)入ArcCatalog，并在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中生成一個(gè)初始化后數(shù)據(jù)庫(kù)版本。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中將存儲(chǔ)所有設(shè)計(jì)信息，包括數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)屬性項(xiàng)、關(guān)系、值域等。在此之后，數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)人員就可以按照遷移策略，根據(jù)設(shè)計(jì)，將外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)施建庫(kù)工作。
2．3空間數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)
隨著WebService作為一種被廣泛采用的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，其接口和綁定通過(guò)XML構(gòu)件進(jìn)行定義、描述和發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步開(kāi)拓了WebGIS新的技術(shù)思路。
ArcGISServer是構(gòu)建集中管理、支持多用戶的、企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用解決方案的核心的服務(wù)器平臺(tái)，擁有強(qiáng)大的、完善的、開(kāi)放的GIS服務(wù)架構(gòu)，支持高度的、可伸縮性的
二次開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，在構(gòu)建基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享方面，具有很大的優(yōu)越性。支持WebService服務(wù)，用戶無(wú)須編程，通過(guò)其提供的桌面系統(tǒng)ArcCatalog或服務(wù)器管理軟件ArcGISServerManager直接發(fā)布各類地圖服務(wù)，發(fā)布的GIS服務(wù)支持WebService工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其它應(yīng)用系統(tǒng)可以方便地基于SOAP／XML訪問(wèn)其發(fā)布的地圖，要以在獲取空間數(shù)據(jù)，不必關(guān)心其實(shí)際的數(shù)據(jù)格式和存儲(chǔ)模式。
基于ArcGISServer的應(yīng)用是通過(guò)遠(yuǎn)程方式運(yùn)行基于ArcGISServer服務(wù)器上的ArcObjects的，可以認(rèn)為ArcGISServer作為容器是所有客戶程序的運(yùn)行的ArcObjects對(duì)象的宿主�；贏rcGISServer的ArcObjects可供多個(gè)應(yīng)用程序共享。應(yīng)用基于ArcGIS的WebService技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)了油田地理空間數(shù)據(jù)的共享服務(wù)。
2．4系統(tǒng)安全控制的實(shí)現(xiàn)
由于GIS能夠直觀、精確地反映企業(yè)各類生產(chǎn)設(shè)施的空間位置和拓?fù)潢P(guān)系，因此做好系統(tǒng)安全性控制，防止敏感數(shù)據(jù)丟失和外泄至關(guān)重要。
為了保證系統(tǒng)安全，在用戶管理上，將所有基本操作功能與相關(guān)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，并封裝成一系列的應(yīng)用子系統(tǒng)，這些應(yīng)用子系統(tǒng)通過(guò)各應(yīng)用權(quán)限組的授權(quán)中心逐級(jí)授權(quán)給各用戶組。系統(tǒng)用戶管理和驗(yàn)證采用Microsoft的域用戶管理機(jī)制，與PetroChina現(xiàn)有的域管理體系進(jìn)行集成。在數(shù)據(jù)共享服務(wù)上，采用ESRI的地圖服務(wù)功能（WebService）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，對(duì)基于數(shù)據(jù)共享接口開(kāi)發(fā)的各應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)行許可證管理。在影像數(shù)據(jù)管理上，采用MrSID算法進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的壓縮和保密處理，同時(shí)對(duì)影像增加水印控制。
建立入侵檢測(cè)機(jī)制，制定嚴(yán)格的下載控制策略。當(dāng)Geodatabase被未授權(quán)的應(yīng)用程序訪問(wèn)時(shí)進(jìn)行約束和檢測(cè)。對(duì)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)限制的實(shí)現(xiàn)分為兩個(gè)階段：阻止和檢測(cè)。阻止階段包括在桌面構(gòu)建一個(gè)安全策略，以確保不允許用戶通過(guò)商業(yè)上可用的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)產(chǎn)品，如：OracleSQLPlus等來(lái)使用和下載數(shù)據(jù)。檢測(cè)階段包括創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象用來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)表，并將應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄形成日志記錄。文件系統(tǒng)的訪問(wèn)基于用戶在企業(yè)中的角色進(jìn)行控制。
3.結(jié)束語(yǔ)
大慶油田GIS的實(shí)施，極大地提高了油田地理信息的共享程度，提高了各專業(yè)應(yīng)用油田基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地面工程基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)單元等圖形圖像數(shù)據(jù)的工作效率，對(duì)油田勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理決策起到了重要的支持作用。
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