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　　地理信息系統(tǒng)（GIS）是一項以計算機為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實體及相互關(guān)系。通過對多因素的綜合分析，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。隨著大慶油田開發(fā)建設(shè)規(guī)模不斷擴大，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來支持。通過建立集中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的油田地理信息管理與應(yīng)用平臺，進而實現(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)計實現(xiàn)方法。

1.系統(tǒng)體系架構(gòu)

　　大慶油田GIS采用的是美國ESRI公司的GIS產(chǎn)品ArcGIS作為基礎(chǔ)軟件平臺，采用Oracle作為數(shù)據(jù)庫管理平臺。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，以及統(tǒng)一應(yīng)用服務(wù)平臺三個層次。系統(tǒng)總體上采用集中模式，即集中建庫、集中開發(fā)、集中維護。系統(tǒng)運行采用C/S和B/S相結(jié)合的方式。

　　系統(tǒng)通過建設(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)更新維護機制，實現(xiàn)油田專業(yè)數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確地更新入庫，以滿足油田相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用需求；通過建設(shè)集中、共享的油田專業(yè)空間數(shù)據(jù)庫，實現(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)等實現(xiàn)資源自動搜索、資源配置、數(shù)據(jù)更新、信息綜合利用等功能，實現(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，實現(xiàn)與油田設(shè)施相關(guān)的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、維護和發(fā)布，為各層次管理人員提供多種形式的查詢和統(tǒng)計分析；采用權(quán)限控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)等實現(xiàn)多級安全訪問控制，確保平臺的安全穩(wěn)定運行。同時采用服務(wù)器集群部署優(yōu)化技術(shù)，使整個平臺合理高效運行。

2.系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2．1數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫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)庫分為多個邏輯子庫，即基礎(chǔ)地理邏輯子庫、勘探開發(fā)邏輯子庫、地面設(shè)施邏輯子庫、消防衛(wèi)生邏輯子庫、輔助規(guī)劃邏輯子庫、應(yīng)急響應(yīng)邏輯子庫、土地管理邏輯子庫、系統(tǒng)管理邏輯子庫、元數(shù)據(jù)表及Geodatabase系統(tǒng)數(shù)據(jù)表（由ArcCatalog根據(jù)GeoDatabse模型自動創(chuàng)建）等系統(tǒng)邏輯子庫。其中勘探開發(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)用特點進行邏輯建模；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)則遵循國家基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)建庫標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行；與系統(tǒng)管理相關(guān)的用戶、權(quán)限及日志管理主要針對用戶功能操作和數(shù)據(jù)訪問權(quán)限進行設(shè)計；元數(shù)據(jù)則依照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)庫、各邏輯子庫進行描述的相關(guān)內(nèi)容，以XML文件的格式進行描述，最終存放在空間數(shù)據(jù)庫指定的數(shù)據(jù)表中（GDB_USERMETADATA）。其中元數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)庫級元數(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)存儲設(shè)計

　　除基礎(chǔ)地理信息外，油田專業(yè)數(shù)據(jù)分為勘探開發(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)等幾個部分。在數(shù)據(jù)庫模型生成以后，實體、實體屬性項、關(guān)系、值域?qū)�按照ESRI的Geodatabase產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，并存儲到同一個數(shù)據(jù)庫中，由ArcCatalog、ArcSDE等產(chǎn)品進行管理。實施過程中，通過CASE工具生成的數(shù)據(jù)庫物理模型導(dǎo)入ArcCatalog，并在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中生成一個初始化后數(shù)據(jù)庫版本。這個數(shù)據(jù)庫中將存儲所有設(shè)計信息，包括數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)屬性項、關(guān)系、值域等。在此之后，數(shù)據(jù)庫維護人員就可以按照遷移策略，根據(jù)設(shè)計，將外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中實施建庫工作。

2．3空間數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)

　　隨著WebService作為一種被廣泛采用的計算機標(biāo)準(zhǔn)，其接口和綁定通過XML構(gòu)件進行定義、描述和發(fā)現(xiàn)，進一步開拓了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GIS應(yīng)用解決方案的核心的服務(wù)器平臺，擁有強大的、完善的、開放的GIS服務(wù)架構(gòu)，支持高度的、可伸縮性的二次開發(fā)的特點，在構(gòu)建基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)平臺，實現(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)，用戶無須編程，通過其提供的桌面系統(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)心其實際的數(shù)據(jù)格式和存儲模式。

　　基于ArcGISServer的應(yīng)用是通過遠(yuǎn)程方式運行基于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行的ArcObjects對象的宿主�；�于ArcGISServer的ArcObjects可供多個應(yīng)用程序共享。應(yīng)用基于ArcGIS的WebService技術(shù)，很好地實現(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)通過各應(yīng)用權(quán)限組的授權(quán)中心逐級授權(quán)給各用戶組。系統(tǒng)用戶管理和驗證采用Microsoft的域用戶管理機制，與PetroChina現(xiàn)有的域管理體系進行集成。在數(shù)據(jù)共享服務(wù)上，采用ESRI的地圖服務(wù)功能（WebService）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，對基于數(shù)據(jù)共享接口開發(fā)的各應(yīng)用系統(tǒng)實行許可證管理。在影像數(shù)據(jù)管理上，采用MrSID算法進行影像數(shù)據(jù)的壓縮和保密處理，同時對影像增加水印控制。

　　建立入侵檢測機制，制定嚴(yán)格的下載控制策略。當(dāng)Geodatabase被未授權(quán)的應(yīng)用程序訪問時進行約束和檢測。對地理空間數(shù)據(jù)庫訪問限制的實現(xiàn)分為兩個階段：阻止和檢測。阻止階段包括在桌面構(gòu)建一個安全策略，以確保不允許用戶通過商業(yè)上可用的數(shù)據(jù)庫訪問產(chǎn)品，如：OracleSQLPlus等來使用和下載數(shù)據(jù)。檢測階段包括創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫對象用來監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)表，并將應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫的記錄形成日志記錄。文件系統(tǒng)的訪問基于用戶在企業(yè)中的角色進行控制。

3.結(jié)束語

　　大慶油田GIS的實施，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)、勘探開發(fā)地質(zhì)單元等圖形圖像數(shù)據(jù)的工作效率，對油田勘探開發(fā)生產(chǎn)和經(jīng)營管理決策起到了重要的支持作用。