三維可視化技術在四川盆地油氣勘探信息管理中的應用研究

唐先明1，2　曲壽利1　雷新華2

成都網(wǎng)站建設、做網(wǎng)站服務團隊是一支充滿著熱情的團隊，執(zhí)著、敏銳、追求更好，是創(chuàng)新互聯(lián)的標準與要求，同時竭誠為客戶提供服務是我們的理念。創(chuàng)新互聯(lián)公司把每個網(wǎng)站當做一個產(chǎn)品來開發(fā)，精雕細琢，追求一名工匠心中的細致，我們更用心！

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國地質(zhì)大學（北京），北京100083）

摘要 在分析目前石油領域三維可視化技術應用局限性的基礎上，給出了全球三維可視化系統(tǒng)構建流程和數(shù)據(jù)組織管理模式。以ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎，利用Oracle 10g建立四川盆地油氣勘探海量空間數(shù)據(jù)庫，基于三維可視化軟件平臺Skyline TerraSuite，利用功能強大的三維可視化開發(fā)平臺TerraDeveloper，設計、開發(fā)基于全球三維模型的油氣勘探信息集成管理平臺。通過集成基礎地理數(shù)據(jù)庫、區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、地面工程數(shù)據(jù)庫、遙感影像庫、地層數(shù)據(jù)庫、斷層數(shù)據(jù)和測井數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)不僅提供了強大的油氣勘探基礎數(shù)據(jù)管理、三維地形建模以及模型的可視化功能，還為專業(yè)技術人員提供了一個可視化的分析、設計平臺。

關鍵詞 四川盆地 三維可視化 三維地理信息系統(tǒng) 油氣勘探 全球?qū)Ш?/p>

Application and Research of 3D Visualization Technique to Petroleum Exploration Information Management in Sichuan Basin

TANG Xian-ming1，2，QU Shou-li1，LEI Xin-hua2

（1.Exploration ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083；2.China University of Geosciences，Beijing100083）

Abstract Based on the analysis of the current shortcomings of 3D visualization application in the fields of petroleum，the paper introduces the construction process and data structure of global 3D visualization system.By using ArcSDE as engine of spatial data and Oracle 10g，“Petroleum exploration geodatabase of Sichuan Basin”is established.Based on Skyline Terra Developer，the software system“3D petroleum exploration data management and integration platform based on 3D global model”is designed and established.By integrating geographical database，areal geology database，surface engineering database，remote sensing image database，stratigraphical database，fault data，logging database with 3D terrain modeling，the system realize such functions as data management for petroleum exploration，3D terrain modeling and the visualization of 3D geological model.It is a visualization platform that assists the design and analysis for the geologists and the technologists.

Key words Sichuan basin 3D visualization 3D geographic information system petroleum explorationglobal navigation

隨著計算機圖形圖像軟硬件技術的迅猛發(fā)展，三維地形可視化技術在越來越多的領域得到了廣泛的應用，構建一個為多種專業(yè)人員提供共同工作、研究與交流的三維實時交互的虛擬全球地理環(huán)境逐漸由夢想成為現(xiàn)實。三維可視化技術在石油工業(yè)中已得到高度重視和普及應用，它充分利用了三維地震信息和地震屬性，以人們易于感知的三維圖形對各種復雜數(shù)據(jù)場和數(shù)據(jù)關系進行描述。

油氣勘探是通過采用不同的技術手段采集各種野外原始地質(zhì)資料，并經(jīng)處理、解釋形成成果資料，進而采用各種科學方法進行盆地評價、圈閉評價和油氣儲藏評價，開展勘探規(guī)劃部署、井位設計和地質(zhì)綜合研究工作，完成勘探科研和生產(chǎn)任務。在油氣勘探過程中，各油田企業(yè)積累了海量的、異構的、多源的地理數(shù)據(jù)、勘探基礎數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)，這些信息的綜合應用對指導油田生產(chǎn)具有很重要的意義。利用三維GIS技術，基于“數(shù)字地球”將地表地理信息與地下地質(zhì)信息一體化管理，構建一個分析、決策、規(guī)劃及實施油氣勘探開發(fā)研究的三維實時交互共享工作平臺，能夠有效地評估潛在的石油資源，及時、準確、直觀地定位油氣資源的空間分布及其特征，正確有效地開展部署勘探開發(fā)工作。

1 三維可視化技術的應用現(xiàn)狀

迄今為止，三維地形的可視化技術分為兩種，一種是面繪制技術，另一種是體繪制技術。在地質(zhì)研究工作中，主要是采用體繪制技術。三維地學模擬主要包括兩大部分內(nèi)容，即三維地質(zhì)建模和可視化，其中前者是后者的基礎，后者是前者的表現(xiàn)［1］。目前，在三維地震數(shù)據(jù)的可視化方面，已有多種成熟的商業(yè)軟件系統(tǒng)推出，國外的有 EarthCube，Geoviz，gOcad，VoleGeo等，國內(nèi)的有石油物探局的3DV和雙狐公司的三維地震微機解釋系統(tǒng)等。這些軟件涉及地質(zhì)建模、地震勘探、開采評估、礦床模擬、規(guī)劃設計和生產(chǎn)管理等領域，在功能上各有千秋，很難說哪一個更先進［2，3］。但是，它們主要是面向地質(zhì)領域的專用系統(tǒng)，基于局部區(qū)域而非全球區(qū)域，對海量基礎地理數(shù)據(jù)與遙感影像數(shù)據(jù)等的支持也較弱?；谶@種情況，本文采用面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)語言Visual C＃，基于優(yōu)秀的國外三維可視化軟件平臺Skyline，設計并開發(fā)基于全球三維模型的空間數(shù)據(jù)管理平臺，集成管理四川盆地區(qū)域內(nèi)海量的、異構的、多源、多尺度的基礎地理數(shù)據(jù)、油氣勘探基礎數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)、遙感影像，實現(xiàn)流暢的油氣勘探的三維地形展示和地質(zhì)分析。

2 系統(tǒng)開發(fā)技術背景與基本流程

隨著地學應用的深入，人們越來越多地要求基于全球角度和真三維空間來認知世界和處理問題。但三維空間是復雜的，包含的信息是海量的，需要集成三維可視化與三維空間對象管理功能，同時由于三維應用的巨大差異，必須采用開放體系結構，實現(xiàn)用戶定制功能。基于這種認識，Skyline TerraSuite在提供一般三維空間數(shù)據(jù)模型及其管理功能的基礎上，允許針對特定應用領域動態(tài)擴展建模及分析功能插件，以適應特定的三維應用。整個TerraSuite軟件體系如圖1所示。

系統(tǒng)的實現(xiàn)分為4部分：地球三維場景構建、中心數(shù)據(jù)庫建立、定制三維可視化環(huán)境和場景驅(qū)動與應用定制。

圖1 Skyline TerraSuite軟件體系

2.1 地球三維場景構建

場景構建是將要模擬的場景和對象通過數(shù)學方法表達成存儲在計算機內(nèi)的三維圖形對象的集合。場景構建分為以下步驟：

（1）DEM數(shù)據(jù)采集：收集工作區(qū)的各級比例尺等高線數(shù)據(jù)或各種分辨率的航空航天遙感影像立體像對，建立地域的數(shù)字高程模型（DEM）。

（2）DOM數(shù)據(jù)生成：利用地面控制點和DEM數(shù)據(jù)，對工作區(qū)的低、中、高分辨率遙感影像進行嚴密的精糾正后生成數(shù)字正射影像圖（DOM）。

（3）DLG數(shù)據(jù)采集：收集工作區(qū)的各級比例尺地形圖、野外數(shù)據(jù)采集，建立工作區(qū)的各級比例尺線劃圖（DLG）。

（4）GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將數(shù)據(jù)采集階段獲得的DLG數(shù)據(jù)通過GIS工具轉(zhuǎn)換為TerraBuilder能夠接受的數(shù)據(jù)格式。

（5）數(shù)據(jù)建模：對一些油田地面建筑物、地標、油井或其他油田設備在3D MAX或MultiGen或TerraBuilder中進行建模。

（6）地球三維場景構建：將以上各種數(shù)據(jù)，導入到TerraBuilder中，創(chuàng)建一個現(xiàn)實影像的、地理的、精確的地球三維模型（MPT文件）。

2.2 中心數(shù)據(jù)庫建立

基于全球三維模型的油氣勘探信息集成管理平臺是一個高度集成的應用系統(tǒng)，系統(tǒng)建設過程中必須充分考慮系統(tǒng)涉及的多專業(yè)圖形、屬性、影像、文字資料數(shù)據(jù)的一體化集成、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)軟件功能的集成以及系統(tǒng)與網(wǎng)絡環(huán)境的集成等關鍵問題。為實現(xiàn)功能的集成與擴展，考慮石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的區(qū)域性、多維性、時序性、海量和異構的特點，擬采用大型商用關系數(shù)據(jù)庫Oracle10g和空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE集中管理這些海量數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)中心，易于解決數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡化集成、并發(fā)控制、跨平臺運行及數(shù)據(jù)安全恢復機制等方面的難題。

2.3 定制三維可視化環(huán)境

在全球三維場景的基礎上，可以疊加自己關心的專題信息，通過與數(shù)據(jù)庫的接口，還能集成中心數(shù)據(jù)庫存放的地表、地下多維、動態(tài)空間信息，從而創(chuàng)建一個令人激動的交互式三維可視化環(huán)境，來突出一個地區(qū)的特征，顯示其功能、相互關系以及從一個獨特的視點展示該地區(qū)。

2.4 場景驅(qū)動與應用定制

（1）三維可視化程序：通過API接口直接調(diào)用所建立的三維可視化環(huán)境，也可以根據(jù)三維場景的參數(shù)生成實時場景，動態(tài)加載圖層，有助于對空間數(shù)據(jù)相互關系的直觀理解。

（2）三維空間查詢與交互：直接在三維可視化環(huán)境下，對存放在中心數(shù)據(jù)庫的各種數(shù)據(jù)和場景實體提供交互式查詢等操作，以提供一個動態(tài)的環(huán)境，為進一步空間決策服務。

（3）應用定制：利用TerraDeveloper軟件開發(fā)包提供的各種ActiveX控件，可以構建自己的面向三維的應用程序，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的應用集成［4］。

3 系統(tǒng)總體設計

3.1 系統(tǒng)體系結構

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)在技術上要求具有業(yè)務變化的適應性、高度的安全性和大容量數(shù)據(jù)存儲處理等特點，因而在系統(tǒng)的技術框架中采用了3 層B（C）/AS/DS結構。與此同時，考慮到系統(tǒng)與其他專業(yè)系統(tǒng)之間的集成，擬采用基于SOA（面向服務架構）和Web Services（Web服務）技術的應用集成技術，構建基于“數(shù)字地球”的地表地理信息與地下地質(zhì)信息一體化管理服務平臺。整個系統(tǒng)的體系結構如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織形式

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織形式是可視化系統(tǒng)的關鍵，其優(yōu)劣將直接影響到場景繪制的效率。在基于全球三維模型的空間數(shù)據(jù)管理平臺中，主要包括3部分數(shù)據(jù)：①場景數(shù)據(jù)，即場景環(huán)境包含的地形信息，通過影像圖片處理而成，包含在.mpt文件中；②對象圖形數(shù)據(jù)，即油氣勘探對象圖形信息，是由3D MAX等三維圖像處理軟件處理而成的三維模型；③對象屬性數(shù)據(jù)，即油氣勘探屬性信息。所有關于對象的信息包含在.fly文件中，采用基于層（Layer）的面向?qū)ο蟮膱鼍皵?shù)據(jù)組織形式。目前，系統(tǒng)集成的四川盆地區(qū)域的數(shù)據(jù)層主要有：

（1）DLG——數(shù)字線劃圖：全區(qū)不同比例尺土地覆蓋狀況、植被、道路、水系、居民地等圖層。

圖2 基于全球三維模型的油氣勘探數(shù)據(jù)管理平臺系統(tǒng)結構

（2）DEM——數(shù)字高程模型：全區(qū)不同比例尺數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。

（3）DOM——數(shù)字正射影像：全區(qū)不同比例尺、不同分辨率的彩色正射影像。

（4）DRG——數(shù)字柵格圖：全區(qū)不同比例尺地形圖柵格數(shù)據(jù)。

（5）全國地名數(shù)據(jù)。

（6）1：200000地質(zhì)圖。

（7）勘探基礎數(shù)據(jù)：測網(wǎng)、礦井、三維探區(qū)。

（8）勘探成果數(shù)據(jù)：地震異常、一類進積、二類進積、礁體、生物礁、灘和相帶等。

（9）構造數(shù)據(jù)：斷層、等值線等（宣漢、通南巴）。

（10）井位數(shù)據(jù)。

（11）地面工程數(shù)據(jù)：天然氣管道、道路。

3.3 系統(tǒng)功能模塊

基于全球三維模型的油氣勘探信息管理與集成系統(tǒng)分為石油勘探數(shù)據(jù)管理、三維基本操作、三維GIS導航查詢、三維分析等模塊。系統(tǒng)主界面如圖3所示。

各個模塊的具體功能如下：

（1）石油勘探數(shù)據(jù)管理：系統(tǒng)利用GIS技術、XML技術、空間數(shù)據(jù)庫等技術對多尺度基礎地理信息、勘探基礎數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)、多分辨率遙感影像、各種圖表和文字報告等地表地下信息進行一體化的存儲和管理。實現(xiàn)了對地理底圖、油氣地質(zhì)勘查所獲取的資料和成果的錄（導）入、轉(zhuǎn)換、編輯及查詢等功能。另外，系統(tǒng)還提供了目標實體超鏈接及關聯(lián)服務，如與鉆孔相關的試驗表類屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)的關聯(lián)存儲管理功能，提供與鉆孔相關的各種基本信息及試驗結果等屬性信息的查詢等功能。

圖3 基于全球三維模型的油氣勘探數(shù)據(jù)管理平臺系統(tǒng)界面

（2）三維基本操作功能：在全球三維場景中，實現(xiàn)以下功能：

放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)等三維基本功能；

選擇對象、使物體居中、環(huán)繞瀏覽對象；

飛行或者跳轉(zhuǎn)到指定對象；

獲得場景中任何一點的經(jīng)緯度坐標和高程值；

場景的點對象、線對象，可以實現(xiàn)不依賴試圖比例縮放；

提供場景的快照和打印輸出功能。

（3）三維GIS導航查詢：在全球坐標系統(tǒng)上實現(xiàn)基礎地理信息、地質(zhì)數(shù)據(jù)及勘探數(shù)據(jù)的立體定位導航分析。

全球任意點定位和導航；

二維三維聯(lián)動功能；

測距、求積、高程和剖面生成；

地表實體三維建模及多種屬性管理；

可定制飛行路徑和視角的三維瀏覽功能?？勺约褐贫w行的路線或選擇預定義飛行路線進行三維飛行（圖4）。

（4）三維分析功能：

圖4 基于全球三維模型的油氣勘探數(shù)據(jù)管理平臺設置飛行路徑

測量功能：測量距離（水平、垂直和隨地形起伏3種方式）、面積；

區(qū)域?qū)ο筮x擇：可以進行多邊形框選進行對象選擇，并可獲得選中區(qū)域內(nèi)的對象集，可統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)的實體數(shù)并形成分類列表；

剖面觀察：對所選地區(qū)場景進行剖面觀察，可分析出地表起伏狀況；

等高線繪制：用矩形框選出指定范圍，可以顯示出該范圍等高線示意圖，并可隨意設定等高線顯示方式；

最佳路徑分析：根據(jù)給定的參數(shù)，如放樣間隔、上升的最大坡度、下降的最大坡度、允許的放樣寬度等信息，依據(jù)地形的走勢，自動解算出最佳的放樣線路；

視線分析：根據(jù)地面拾取兩點系統(tǒng)可以自動計算兩點間的通視情況；

視域分析：在場景中任選一點和視角范圍可以進行視域可見分析；

空間分析：突發(fā)事件的地點，選擇一定半徑，利用分析工具可以作出整個目標點的空間范圍，以提供決策。

4 系統(tǒng)應用擴展

基于全球三維模型的油氣勘探信息管理與集成系統(tǒng)由于采用了組件技術、基于SOA（面向服務架構）和Web Services（Web服務）等技術，不僅提供了強大的地表與地下油氣勘探信息數(shù)據(jù)管理、三維建模與模型的可視化、全球定位導航等功能，還可以進行系統(tǒng)擴展和專業(yè)系統(tǒng)集成，實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)的深度應用，如野外地質(zhì)踏勘路徑優(yōu)選和工作安排、地震資料采集觀測系統(tǒng)設計和優(yōu)化、探井地面井場位置優(yōu)選及工程測算、開發(fā)井位部署規(guī)劃及鉆前工程分析、油氣集輸?shù)孛婀こ淘O計及方案優(yōu)化、目標區(qū)塊水電路訊規(guī)劃設計及優(yōu)化、全球定位系統(tǒng)集成和油田現(xiàn)場服務等。

5 結論

三維可視化技術在國內(nèi)、外已經(jīng)趨于成熟，但基于全球三維模型的三維地理信息系統(tǒng)（GIS）剛剛起步，尤其是缺少針對地表與地下油氣勘探信息三維一體化管理的經(jīng)典模式和成熟經(jīng)驗。本文基于Skyline TerraDeveloper所設計、開發(fā)的全球三維油氣勘探信息管理與集成系統(tǒng)，就是一個成功的實踐，重點研究了虛擬現(xiàn)實環(huán)境下交互式地表地下油氣勘探信息管理系統(tǒng)，給出了一種交互式虛擬現(xiàn)實全球?qū)Ш狡脚_的系統(tǒng)構成方案和原型系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可靠性好、易于移植、便于維護，并具有很強的空間分析功能。結合三維地質(zhì)建模及可視化系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、相關技術的發(fā)展走向以及實際工程實踐的應用需求，筆者認為，需要進一步探索、研究并解決以下問題：

（1）研究并實現(xiàn)現(xiàn)有的基于全球三維模型的空間數(shù)據(jù)集成管理平臺的地上和地下三維一體化無縫集成與可視化功能。

（2）不斷豐富與其他地震三維分析軟件的接口。

（3）研究并開發(fā)基于VRML/X3D技術的網(wǎng)絡三維可視化系統(tǒng)，能夠為社會大眾、專業(yè)技術人員和地質(zhì)科學家提供更加普遍的支持和服務奠定基礎。

參考文獻

［1］Simon W Houlding.3D Geoscience Modeling：Computer Techniques for Geological Characterization［M］.Berlin：Springer-Verlag，1994.

［2］朱良峰，潘信，吳信才.三維地質(zhì)建模及可視化系統(tǒng)的設計與開發(fā)［J］.巖土力學，2006，27（5）：828～832.

［3］姜素華，莊博，劉玉琴等.三維可視化技術在地震資料解釋中的應用［J］.中國海洋大學學報（自然科學版），2004，34（1）：147～152.

［4］Skyline Software System Inc.TerraDeveloper paper［EB/OL］.［2007-6-1］.

國內(nèi)外石油和地質(zhì)部門常用軟件簡介

(一)石油和地理信息系統(tǒng)常用軟件

國內(nèi)外石油和地理信息系統(tǒng)現(xiàn)有的相關軟件如表8-1所示。其中,Geo Map適用于制作各種地質(zhì)平面圖、剖面圖、統(tǒng)計圖、三角圖、地理圖和工程平面圖,是廣泛應用于石油勘探與開發(fā)、地質(zhì)、煤炭、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域的CAD軟件之一;MapGIS是工具型地理信息系統(tǒng)軟件,可對數(shù)字、文字、地圖遙感圖像等多源地學數(shù)據(jù)進行采集、管理、綜合空間分析及可視化表示,可制作具有出版精度的復雜地質(zhì)圖,進行海量無縫地圖數(shù)據(jù)庫管理,具有強大的圖形編輯功能;SDI CGM Editor是CGM繪圖工具,包括圖形轉(zhuǎn)換及拼圖;SDI CGM Office是顯示、轉(zhuǎn)換CGM文件格式、復制/粘貼CGM圖形到 Microsoft Office、批量和交互進行各種圖形格式間相互轉(zhuǎn)化的功能軟件;Larson CGM Studio是強有力的CGM制作、編輯、組合工具;CARBON包括Intell Explore(井分析工具)和BendLinkEx(油藏分析工具)兩部分;Surfer是一個十分流行的功能強大的基于 Windows的三維繪圖軟件;蘭德馬克(LandMark)屬于大型地震綜合解釋軟件;Discovery是基于 Windows,方便研究人員桌面使用的一體化油藏描述、解釋軟件;EarthVision是當今用途廣泛的三維地質(zhì)建模及三維可視化軟件系統(tǒng)。

表8-1 國內(nèi)外石油和地理信息系統(tǒng)現(xiàn)有的相關軟件及其功能

續(xù)表

(二)服務于地質(zhì)鉆探設計計算的軟件現(xiàn)狀

20世紀80年代以來,隨著計算機技術的迅猛發(fā)展,國外首先開發(fā)的鉆探設計計算軟件是為定向井設計、計算提供輔助分析手段的軟件。我國也于1982年初,由地質(zhì)礦產(chǎn)部組織勘探技術研究所、探礦工程研究所、探礦工藝研究所、無錫鉆探工具廠和電子工業(yè)部49所以及重點地質(zhì)隊(安徽省地礦局337隊、江西省地礦局912隊)對重點項目“螺桿鉆受控定向配套器具與施工工藝”開展攻關研究。經(jīng)3年多的努力,在鉆孔彎曲規(guī)律與防治,定向鉆孔設計、計算、微機應用、造斜工具、定向儀器、造斜金剛石鉆頭,以及一整套施工工藝等方面都取得了突破性進展和多項科研成果,使受控定向鉆探進入實用階段。當前,我國地質(zhì)定向鉆探技術水平已進入先進國家行列。在定向井設計、計算軟件研發(fā)方面也取得了顯著進展。其中北京怡恒陽光科技發(fā)展有限公司研發(fā)的“Navigator定向井水平井軌跡設計及計算分析軟件”在國內(nèi)石油鉆井工程中應用廣泛,它可以幫助定向井工程師合理地設計井眼軌道,并可在鉆井施工過程中進行實鉆計算和軌跡分析,其主界面如圖8-1。

圖8-1 Navigator定向井水平井軌跡設計及計算分析軟件主界面

煤炭科學研究總院西安研究院與北京合康公司合作研發(fā)了一套適合水平孔設計計算的隨鉆測量軟件系統(tǒng),其主界面如圖8-2。

圖8-2 煤炭科學研究總院西安研究院與北京合康公司研發(fā)的隨鉆測量系統(tǒng)軟件主界面

考慮到國內(nèi)外現(xiàn)有的定向井設計計算軟件絕大多數(shù)是根據(jù)石油行業(yè)規(guī)范進行研發(fā)的,石油鉆井設計原則及方法與地質(zhì)鉆孔設計有著顯著差異,在地礦行業(yè)難以直接推廣應用。而西安煤炭研究院與北京合康公司合作研發(fā)的軟件只有軌跡計算功能,沒有涉及自然彎曲規(guī)律分析、柱狀圖的生成以及受控定向軌跡的設計等問題,因此該軟件的應用有一定的局限性。安徽省地礦局313地質(zhì)隊根據(jù)國內(nèi)地礦行業(yè)的自身特點及定向鉆探施工工藝,與中國地質(zhì)大學(武漢)合作研發(fā)了適合我國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)的鉆孔設計與軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),使計算機軟件技術更好地為深部鉆探優(yōu)化設計、鉆孔軌跡動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、鉆孔質(zhì)量控制和鉆探資料檔案管理服務,為探礦工作者提供技術支持。

海洋油氣資源調(diào)查與評價數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王剛龍　李紹榮　陳泓君　曾繁彩

（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州，510760）

第一作者簡介：王剛龍，男，1971年生，物探工程師，1995年畢業(yè)于長春地質(zhì)學院電子儀器系電子儀器與測量專業(yè)，主要從事信息管理及信息研究工作。

摘要　“海洋油氣資源調(diào)查與評價數(shù)據(jù)庫”是以海洋油氣資源調(diào)查工作為基礎，匯集大量海洋地質(zhì)調(diào)查和油氣資源評價成果資料，綜合利用計算機、地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)上發(fā)布等技術建設而成的，是一個為國家海洋礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略決策、為海洋經(jīng)濟建設、為今后的海洋地質(zhì)調(diào)查和科研項目及可持續(xù)發(fā)展提供全面、準確基礎資料和決策依據(jù)的專業(yè)化信息管理系統(tǒng)。文中重點介紹了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設及系統(tǒng)功能的開發(fā)的思路。

關鍵詞　油氣資源　GIS　海洋勘查　數(shù)據(jù)庫　網(wǎng)上發(fā)布

1　意義

我國海域蘊藏著豐富的油氣資源。數(shù)十年來，我國在海域油氣資源調(diào)查方面，取得了大量的海洋地質(zhì)調(diào)查成果資料和油氣資源評價資料，這些資料凝結著廣大科技工作者的勞動結晶。以尋找海洋油氣資源為目的的海洋地質(zhì)調(diào)查工作投入高昂，從海上資料和數(shù)據(jù)采集到陸上資料處理、解釋、研究，直至編寫成果報告、編制成果圖件，各個環(huán)節(jié)都要投入大量人力、物力、設備和資金。應用先進的信息技術建立海上油氣地質(zhì)調(diào)查資料與資源評價數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將會提高我國的海洋地質(zhì)調(diào)查資料管理和服務水平，使海洋地質(zhì)調(diào)查和資源評價資料更好地為國家海洋礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略決策、為國家經(jīng)濟建設、為今后的海洋地質(zhì)調(diào)查和科研項目服務。

2　系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)的目標是應用數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術、地理信息系統(tǒng)技術開發(fā)一套技術上較先進的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，將油氣資源及評價相關的數(shù)據(jù)和調(diào)查資料進行管理，綜合應用多項技術，實現(xiàn)資料全文、電子圖件、各種媒體資料的網(wǎng)上瀏覽、查詢和統(tǒng)計分析。滿足海洋油氣地質(zhì)調(diào)查資料和資源評價數(shù)據(jù)管理的需要和從事海洋油氣地質(zhì)調(diào)查和科研人員利用資料的需要。

2.1　數(shù)據(jù)庫設計及建設

針對海洋油氣地質(zhì)調(diào)查成果的資料形式，建立一個適用于海洋地質(zhì)資料管理和利用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。建庫工作包括數(shù)據(jù)庫設計、資料檔案目錄數(shù)據(jù)、成果報告全文電子文件、成果報告附圖掃描圖片電子文件、資源評價數(shù)據(jù)的整理、錄入。

2.2　應用軟件開發(fā)

要實現(xiàn)的系統(tǒng)基本功能包括：資料目錄數(shù)據(jù)和全文內(nèi)容電子文件的錄入、編輯修改、資料歸檔管理、資料借閱管理、資料目錄報表輸出、目錄輸出、圖像顯示和輸出、電子版圖件和文字資料下載、遠程資料查詢和傳送、網(wǎng)絡環(huán)境下客戶端瀏覽器的電子地圖、全文、聲像文件的顯示/播放和操作、數(shù)據(jù)庫文件備份等。

軟件開發(fā)工作包括三套應用軟件：①“地質(zhì)資料管理系統(tǒng)”，使用者為資料管理人員；②“資源評價數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，使用者為油氣資源評價數(shù)據(jù)收集和錄入人員；③“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”，供普通科技人員通過Intranet/Internet網(wǎng)瀏覽查詢資料全文、電子圖件和目錄數(shù)據(jù)內(nèi)容。以上三個應用系統(tǒng)均使用同一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，前二者對數(shù)據(jù)維護，后者從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)。

2.3　系統(tǒng)集成工作

實現(xiàn)服務器和客戶機的連接和組網(wǎng)；后臺數(shù)據(jù)庫服務器與客戶端的連接；原有資料目錄數(shù)據(jù)導入處理；新數(shù)據(jù)錄入加載；WEB站點的建立；MapGis-IMS互聯(lián)網(wǎng)地圖服務器的安裝建立和矢量圖形數(shù)據(jù)的整理加載，信息系統(tǒng)開發(fā)的三個應用軟件與上述各系統(tǒng)的整合。

3　系統(tǒng)總體結構

從邏輯上看，整個系統(tǒng)由“地質(zhì)資料管理系統(tǒng)”、“資源評價數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”、“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”三個應用系統(tǒng)和后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4個部分組成（圖1），其中“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”又由WEB服務器、MapGis-IMS互聯(lián)網(wǎng)地圖服務服務器、服務器端腳本程序以及0040數(shù)據(jù)庫接口、ODBC數(shù)據(jù)庫接口、MapGis數(shù)據(jù)庫引擎等多個軟件部件組成。

3.1　C/S結構應用軟件

“地質(zhì)資料管理系統(tǒng)”和“資源評價數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，僅限于資料管理員和數(shù)據(jù)維護人員使用，為提高系統(tǒng)安全，采用C/S結構。選用Power Builder集成開發(fā)環(huán)境作為C/S應用軟件的開發(fā)工具。Power Builder是專用于開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用軟件的工具，具備支持ORACLE等大型數(shù)據(jù)庫平臺的接口，提供特色的數(shù)據(jù)窗口控件，把常用的數(shù)據(jù)庫操作封裝在數(shù)據(jù)窗口控件中，提供開發(fā)語言Power Script，是開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用軟件的高產(chǎn)開發(fā)工具。

3.2　B/S結構應用軟件

“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”面向所有普通用戶，要求不需要學習就能讓用戶使用，因此該應用軟件結構采用B/S結構。“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”涉及幾項工作，分別選用的如下：

（1）微軟公司的IIS5.0（Internet Information Server），在WEB服務器上建立網(wǎng)站。

（2）WEB應用軟件，由于WEB應用軟件的開發(fā)工具非常多，在應用軟件開發(fā)中使用了多種技術和方法，包括：①語言：HTML、ASP、VB Script、Jscript、Action Script等；②數(shù)據(jù)接口：（）DBC接口，004（）接口；③開發(fā)工具：InterDev、Flash等。

（3）我國中地公司的MapGis-IMS互聯(lián)網(wǎng)地圖服務器實現(xiàn)電子地圖瀏覽。

圖1　系統(tǒng)總體結構

Fig.1　System construction chart

4　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要是地質(zhì)資料，包括地勘項目或科研項目完成后以成果報告和圖件形式提交的資料，及在項目進行中產(chǎn)生的各種文件材料以及與資料或檔案材料內(nèi)容一致的電子文件。

4.1　從應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理來看，三個應用系統(tǒng)分別管理三類數(shù)據(jù)

（1）地質(zhì)資料數(shù)據(jù)

由“地質(zhì)資料管理系統(tǒng)”維護的資料目錄、報告全文以及各種多媒體的電子文件數(shù)據(jù)。

1）目錄數(shù)據(jù)：成果報告、檔案、圖件等實體的目錄數(shù)據(jù)，是描述這些實體屬性特征的數(shù)據(jù)。例如成果報告的名稱、編者、提交單位等。

2）文字材料的全文：成果報告、審核類文字材料（如評審意見書）的內(nèi)容，在計算機中以電子文件形式存儲，按照“國土資源部成果地質(zhì)資料電子文件匯交格式（SZ1999002-2001）”的規(guī)定，要以WORD軟件的.DOC文件格式存儲。

3）多媒體資料的電子文件：包括聲音、圖像、視頻、動畫、幻燈片等電子文件。

（2）油氣資源評價數(shù)據(jù)

與油氣資源評價相關事物的屬性數(shù)據(jù)，包括調(diào)查活動、構造、油氣田、油氣探井等。

（3）電子圖件數(shù)據(jù)

由MapGis-IMS軟件維護的矢量型圖形數(shù)據(jù)，分別屬于“成果地質(zhì)資料電子文件匯交格式（SZ1999002-2001）”標準規(guī)定的第一類附圖和第二類附圖的電子文件格式，可由“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”讀取顯示在瀏覽器中的數(shù)據(jù)。其在數(shù)據(jù)庫中存儲結構是MapGis-IMS開發(fā)者設計的。

4.2　地質(zhì)資料各實體關系

本信息系統(tǒng)工作重點是地質(zhì)資料的管理和查詢服務，主要是對地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫設計和數(shù)據(jù)庫集成和應用開發(fā)。

地質(zhì)資料各實體關系如圖2。

圖2　地質(zhì)資料數(shù)據(jù)E-R模型

Fig.2　Geological data structure E-R model chart

需要說明的是，一份成果報告，有多個全文電子文件。一份報告的全文按照報告章節(jié)分成多個電子文件，是一對多的關系，而不是一對一。這是考慮避免用戶在網(wǎng)上閱讀報告全文時，每次都要從數(shù)據(jù)庫取出整個報告的全文內(nèi)容傳送到本地瀏覽器中，從而增加網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸量和數(shù)據(jù)庫服務器的負擔，造成等待而使用戶感覺應用軟件運行速度過慢。

根據(jù)資料數(shù)據(jù)模型、現(xiàn)行的資料管理辦法和資料著錄標準，確定各數(shù)據(jù)庫結構及定義，共設計了3類17個數(shù)據(jù)表組成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。電子地圖數(shù)據(jù)表則由商品化軟件設計管理。

（1）地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫表

包括報告基本信息表、報告附圖信息表、檔案總目錄信息表、檔案明細信息表、圖件資料信息表、資料電子文件信息表等。

（2）資料管理事務庫表

包括成果資料移交信息表、成果資料報送信息表、資料借還信息表、資料訪問日志信息表、用戶基本信息表等。

（3）油氣評價數(shù)據(jù)庫表

包括局部構造信息表、圈閉信息表、調(diào)查工作量信息表、油氣田信息表、油氣資源評價信息表、油氣探井信息表等。

在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務器端，用PL/SQL語言編寫建立庫數(shù)據(jù)表、表空間、序列、觸發(fā)器等的命令代碼文件，可在ORACLE的SQL-PLUS環(huán)境下自動執(zhí)行完成相應對象的建立。

4.3　服務器端的后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

采用ORACLE數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用PL/SQL語言編寫命令文件，在SQL-PLUS環(huán)境中執(zhí)行，完成各種建庫和維護操作，使建庫、建立序列、建立觸發(fā)器、數(shù)據(jù)導入程序化執(zhí)行。直接利用DBA STUDIO可視化數(shù)據(jù)庫管理工具，進行數(shù)據(jù)庫表、用戶賬號密碼、各種權限、序列、觸發(fā)器等的維護和管理。用ORACLE提供的BLOB二進制大對象數(shù)據(jù)塊字段類型，實現(xiàn)成果報告全文、圖件資料的縮略圖等電子文件的入庫管理。

5　系統(tǒng)功能實現(xiàn)

“地質(zhì)資料管理系統(tǒng)”（GDMS）和“資源評價數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，開發(fā)采用Power Builder軟件的Power Script語言開發(fā)，與后臺數(shù)據(jù)庫連接采用Power Builder提供的ORACLE專用接口實現(xiàn)。軟件結構采用客戶機/服務器（C/S）結構。

5.1　地質(zhì)資料管理系統(tǒng)

根據(jù)用戶對地質(zhì)資料檔案管理過程的需求，該系統(tǒng)需基本具備對數(shù)據(jù)的輸入、維護、查詢、統(tǒng)計、借閱、輸出、備份等模塊。為了保證數(shù)據(jù)的安全性，增加了憑密碼、賬號登錄功能及用戶管理，設置了系統(tǒng)管理員、資料管理員和普通用戶三種權限，防止非法用戶訪問資料。普通用戶只能對資料進行查詢，不能對資料進行添加或修改等操作，資料管理員有權對資料進行添加、修改、查詢等操作，而系統(tǒng)管理員則權限最大，增加了對用戶管理表和系統(tǒng)日志信息表進行維護的權限。為了使用戶更好地掌握本系統(tǒng)，還必須建立聯(lián)機幫助模塊。本系統(tǒng)各個主要模塊之間的關系如圖3所示。

圖3　地質(zhì)資料管理系統(tǒng)主要模塊關系示意圖

Fig.3　Geological data management system module chart

5.2　資源評價數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

“資源評價數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”管理對象是與油氣資源評價有關的構造、油氣資源、油氣田、油氣探井、資源評價數(shù)據(jù)的信息，功能上主要側(cè)重于油氣評價數(shù)據(jù)的維護。如錄入新數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢與修改、數(shù)據(jù)備份/恢復和在線幫助。數(shù)據(jù)的安全性采用與地質(zhì)資料管理系統(tǒng)相同的安全機制?？紤]到PowerBuilder程序編制的特點，采用如圖4所示的系統(tǒng)功能模塊圖。

5.3　地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)

“地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)”實際是一個WEB應用軟件系統(tǒng)，由網(wǎng)頁組成的，這與傳統(tǒng)的結構化應用程序不同，也與可視化集成環(huán)境下開發(fā)的窗體應用軟件結構不同。傳統(tǒng)的應用程序，結構明顯，由各模塊組成，模塊之間通過參數(shù)傳遞實現(xiàn)模塊間的聯(lián)系，模塊通過調(diào)用執(zhí)行?？梢暬森h(huán)境下開發(fā)的窗體應用軟件，是由各種窗體、表單、模塊、各種對象組成，代碼執(zhí)行是通過消息和事件驅(qū)動的?！暗刭|(zhì)資料查詢系統(tǒng)”則由許多網(wǎng)頁組成，網(wǎng)頁中嵌入了可執(zhí)行的腳本程序、Java小程序、控件等，必須在WEB服務器上建立網(wǎng)站運行，與WEB服務器上的各種應用服務一起實現(xiàn)特定的應用功能。

圖4　系統(tǒng)功能模塊圖

Fig.4　Evaluation data management System module chart

WEB服務器采用的是微軟公司的IIS5.0（Internet Information Server），實現(xiàn)網(wǎng)站建立和管理。圖件資料電子地圖的發(fā)布查詢?yōu)g覽功能采用中地公司的MapGis-IMS互聯(lián)網(wǎng)地圖服務器，電子地圖的圖形數(shù)據(jù)文件存放在服務器上的數(shù)據(jù)庫中或磁盤上，應用程序可通過數(shù)據(jù)庫引擎讀取圖形數(shù)據(jù)，電子地圖的目錄數(shù)據(jù)則放在ORACLE數(shù)據(jù)庫中。對ORACLE數(shù)據(jù)庫中的以BLOB二進制大對象數(shù)據(jù)塊存儲的成果報告全文和圖件縮略圖等電子文件的讀取，是通過ORACLE提供的0040數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)。應用程序編程語言包括ASP、HTML、VB Script、Jscript、Action Script等，在Visual InterDev6.0集成開發(fā)平臺完成開發(fā)工作。

圖5的系統(tǒng)結構圖中列出了地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)的菜單和網(wǎng)頁功能及其調(diào)用順序。

6　結束語

項目開發(fā)的系統(tǒng)是一個網(wǎng)絡化的信息系統(tǒng)，分成前臺應用軟件和后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兩部分。本系統(tǒng)采取的技術路線是：采用商用大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件在后臺對數(shù)據(jù)管理和維護，前臺應用軟件采用針對數(shù)據(jù)庫應用軟件開發(fā)的可視化集成開發(fā)環(huán)境（工具）進行開發(fā)工作。這樣，數(shù)據(jù)庫的物理結構設計及實現(xiàn)、數(shù)據(jù)維護管理、數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡連接接口等問題交由后臺的商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)去完成，減少了系統(tǒng)開發(fā)難度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應用實例已完成開發(fā)和在工作中運行，建成的系統(tǒng)具有如下特點：①實用性強；②系統(tǒng)的用戶群體廣；③系統(tǒng)功能滿足了日常工作中的資料管理和資料查閱的需求，系統(tǒng)建成后能夠繼續(xù)得到日常維護；④系統(tǒng)提供的資料內(nèi)容多樣化，有全文資料和電子地圖；⑤實現(xiàn)Intranet/Internet網(wǎng)絡化服務，系統(tǒng)易使用和操作，適用于地質(zhì)資料的社會化服務；⑥與當前國家關于地質(zhì)資料信息化要求及相關標準相吻合。

圖5　地質(zhì)資料查詢系統(tǒng)功能結構圖

Fig.5　Geological data retrieval system module chart

參考文獻及資料

地礦部北京計算中心和石油地質(zhì)研究所，1990.油氣資源普查勘探數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研制報告（地礦部科技發(fā)展項目86166）

胡存生.2001.Powerbuilder 7.0高級開發(fā)實例與技巧.北京：電子工業(yè)出版社

王慶瑞.1998.數(shù)據(jù)結構，北京出版社

武漢中地信息工程有限公司.MAPGIS Internet Map Server開發(fā)手冊

張文新.1999.Internet程序設計java＆HTML.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社

Kevin Loney.2000.Oracle 8i DBA Handbook.北京：機械工業(yè)出版社

Designing and Implememtation of Petroleum and Gas Resources Survey＆Evaluation DBMS of Ocean

Wang Ganglong Li Shaorong Chen Hongjun Zeng Fancai

（Guangzhou Marine Geology Survey,Guangzhou,510760）

Abstract:Based on the data from petroleum and gas resources survey,as well as from marine geological survey,evaluation and material,petroleum and gas resources survey＆evalu-ation DBMS（Pgrs＆eDBMS）is formed by using computer,GIS,database and WEB development technology.Pgrs＆eDBMS is a professional information management system for providing comprehensive and actual data as well as dicision-making basis for marine mineral resources survey,marine economic construction,science research and sustainable marine development.This paper focuses on introducing the establishment of database of Pgrs＆eDBMS and the development of its function.

Key Word:Petroleum resources　GIS　Marine survey　Database　Online distribution.

功能設計

5.2.1.1 系統(tǒng)總體功能結構

本系統(tǒng)以海外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中涉及的各種風險為研究對象，在各種風險評估模型與評價體系的基礎上，實現(xiàn)開發(fā)利用過程中的風險評價、可視化展示，輔助國家與企業(yè)實現(xiàn)“走出去”戰(zhàn)略，為進行海外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用提供戰(zhàn)略決策依據(jù)。系統(tǒng)結合W ebGIS技術、風險評價技術、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫技術，構建基于.net框架下B/S模式的國外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用風險管理系統(tǒng)。

整個國外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用風險管理系統(tǒng)包括6大功能模塊，分別是國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險、需求風險和系統(tǒng)維護（圖5.1）。其中國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險、需求風險5個模塊提供前臺展示功能，系統(tǒng)維護模塊主要提供系統(tǒng)管理功能。

圖5.1 系統(tǒng)功能結構圖

系統(tǒng)前臺展示功能面向普通公共用戶。針對5個風險模塊，通過可視化技術，以多種方式展示相關的風險評估等級以及評價對象基本信息，可為用戶提供直觀、全面的風險評估信息，進而支持用戶進行更有效的風險決策。

系統(tǒng)管理功能面向管理員用戶，提供指標數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)、界面屬性等數(shù)據(jù)的相關維護，用戶權限、口令等系統(tǒng)參數(shù)的修改，以及數(shù)據(jù)備份和恢復管理等功能的實現(xiàn)（左美云等，2006），為國外油氣與固體礦產(chǎn)開發(fā)利用風險管理系統(tǒng)提供比較穩(wěn)定的后臺支持。

整個系統(tǒng)基于B/S架構，根據(jù)WebGIS系統(tǒng)的特點與需求（周秋平，2003），上述6大功能模塊在邏輯結構上按用戶服務層、業(yè)務服務層、數(shù)據(jù)庫服務層的3層結構構建（圖5.2）。

圖5.2 系統(tǒng)總體邏輯結構圖

其中，用戶服務層是用戶在終端瀏覽器瀏覽的用戶界面，主要提供國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險、需求風險的相關風險可視化展示功能，以及評價對象的基本信息展示功能；業(yè)務服務層是在服務器端采用基于ASP.net框架構建的各種Web服務程序，如地圖服務器、模型請求服務器等，用以處理用戶終端的請求；數(shù)據(jù)庫服務層存儲并管理空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、評價指標數(shù)據(jù)、模型和圖形等基礎數(shù)據(jù)，挖掘有用信息，響應服務層的連接交互請求等。

5.2.1.2 國家風險模塊

作為世界第二大石油消費國，我國石油進口的50%左右來自政治經(jīng)濟不穩(wěn)定的中東、海灣地區(qū)，因此必須考慮獲得可靠石油資源和與油氣輸出國密切相關的各種風險因素。本模塊旨在通過全面分析世界各地區(qū)特別是油氣輸出國家敏感的政治、經(jīng)濟和地緣等的風險信息，構建國家風險評價指標體系，建立評價模型，并將最終結果一目了然地呈現(xiàn)在用戶面前，為用戶是否選擇其作為石油進口來源提供科學依據(jù)（毛小苓等，2003）。

國家風險模塊分國家風險可視化和國家風險基本信息兩個子模塊，其結構如圖5.3所示。

（1）國家風險可視化

該模塊包括能源安全視角、企業(yè)投資視角和恐怖襲擊的風險可視化3個部分，除顯示世界各地區(qū)特別是油氣輸出敏感地區(qū)的國家綜合風險外，還以GIS專題圖來直觀地展示國家地區(qū)的政治、經(jīng)濟、地緣風險等級。

（2）國家風險基本信息

該模塊包括國家基本信息、評價指標體系、風險因素分析和風險評價結果，它們之間以逐層深入、遞進的方式為用戶呈現(xiàn)國家風險基本信息。

圖5.3 國家風險功能結構圖

5.2.1.3 市場風險模塊

石油市場風險模塊旨在評價國際石油市場綜合風險，分析國際石油市場風險的趨勢；同時，實時動態(tài)地進行國際油價趨勢以及油價風險分析；然后，進行石油市場風險的預測，從宏觀角度為石油企業(yè)和政府提供決策支持。

市場風險模塊包括5個子模塊（圖5.4）：石油市場系統(tǒng)風險評價、國際石油市場價格抓取、國際石油價格預測、石油市場風險預測與石油價格多維分析。石油市場系統(tǒng)風險評價將全球石油市場視為一個整體，評價石油市場的整體風險，并對比分析歷次評價的風險；國際石油市場價格抓取模型選擇美國能源部、華爾街日報、中國石油集團等網(wǎng)站定期公布的石油價格數(shù)據(jù)為對象，采取在線自動抓取的形式獲得實時的國際石油價格數(shù)據(jù)，供其他風險模塊調(diào)用分析；國際石油價格預測結合國際石油價格數(shù)據(jù)和國際石油價格事件等，構建相應的預測模型來預測其價格的趨勢；石油市場風險預測采取VaR方法，對不同時間間隔的油氣價格風險進行預測；石油價格多維分析模塊則根據(jù)石油市場、油品、價格類型等多個維度對石油價格進行分析，并將石油價格數(shù)據(jù)導出供進一步分析使用。

圖5.4 市場風險模塊功能結構圖

市場風險模塊涉及大量的基礎數(shù)據(jù)的收集和應用，包括匯率、石油價格、油價時間等；并具有和多個模塊的接口，包括國際石油價格預測、石油市場風險預測、石油價格多維分析等模型程序。市場風險模塊的數(shù)據(jù)獲取和應用具有多種不同的方式，并具有多種模型接口處理方式，從而導致了市場風險模塊的復雜性和重要性。

（1）石油市場系統(tǒng)風險評價

石油市場系統(tǒng)風險評價功能包括石油市場基礎數(shù)據(jù)、石油市場系統(tǒng)風險評價方案及石油市場評價結果等管理（圖5.5）。其中，石油市場基礎數(shù)據(jù)管理包括國際石油交易所、石油市場資源鏈接、國際油價事件和市場數(shù)據(jù)的信息收集、分類、整理及展示。

圖5.5 石油市場系統(tǒng)風險評價功能結構圖

1）基礎數(shù)據(jù)管理。

A.國際石油交易所。國際石油交易所提供全球主要的5個石油交易所信息，包括交易所簡介和地理分布。主要交易所包括美國紐約商品交易所、倫敦國際石油交易所、東京工業(yè)品交易所、新加坡交易所和上海期貨交易所。

B.石油市場資源鏈接。石油市場資源鏈接提供了互聯(lián)網(wǎng)上和石油市場研究相關的豐富資源鏈接，這些資源如表5.1所示。

表5.1 石油市場資源鏈接

C.國際油價事件。國際油價事件提供國際已經(jīng)發(fā)生過的對油價有重大影響的事件，包含消息來源、事件時間、事件類型及事件概況。這些事件一方面供系統(tǒng)用戶直接查詢；另一方面可以在國際石油價格預測中作為油價的影響因素直接供油價預測模型調(diào)用。表5.2列出油價事件的典型來源，表5.3列出系統(tǒng)中所提供的油價事件類型。

表5.2 油價事件的來源

表5.3 油價事件類型

D.市場數(shù)據(jù)。市場數(shù)據(jù)提供包括外匯匯率、國際石油價格和油價的多維分析等在內(nèi)的市場基礎數(shù)據(jù)。

外匯匯率包括下面幾種匯率數(shù)據(jù)：美元綜合指數(shù)、歐元對美元現(xiàn)貨交易匯率數(shù)據(jù)和美元對盧布匯率數(shù)據(jù)。

石油價格包括多個石油交易市場、多個石油品種、多種現(xiàn)貨和期貨價格類型和價格單位，各項數(shù)據(jù)屬性的范圍見表5.4。

表5.4 石油市場相關數(shù)據(jù)

除此之外，還有來自美國期貨管理委員會（CFTC）的交易數(shù)據(jù)，用于評價紐約商品交易所（NYMEX）的油氣交易系統(tǒng)風險狀況。

2）評價方案管理。

評價方案管理主要對影響石油市場系統(tǒng)風險的評價體系和評價方法進行管理，其評價體系包括國際石油期貨市場投機程度、典型石油價格結算貨幣的匯率波動程度、石油市場需求風險、石油供應風險。

3）風險評價結果管理。

風險評價結果管理是基于指標方案對整個石油市場系統(tǒng)風險評價結果的管理。為了對比分析歷史評價結果，當用戶進入評價結果顯示頁面的時候，系統(tǒng)自動將歷史評價結果以曲線圖的形式顯示出來，方便用戶對國際石油市場系統(tǒng)風險的走勢進行判斷，輔助用戶進行系統(tǒng)風險評價。

（2）國際石油價格數(shù)據(jù)在線抓取

國際石油價格數(shù)據(jù)在線抓取是市場風險模塊的一個重要組成部分。國際石油價格數(shù)據(jù)來源主要以美國能源部和華爾街日報為主，以中石油網(wǎng)站的數(shù)據(jù)為補充。對國際石油價格數(shù)據(jù)的抓取選擇任務設定的方式來實現(xiàn)，每次任務執(zhí)行的時候程序自動鏈接相應網(wǎng)站，下載油價數(shù)據(jù)，經(jīng)過清洗轉(zhuǎn)換后上載到中心數(shù)據(jù)庫，并記錄詳細的抓取日志記錄。

（3）石油市場價格預測

石油市場價格預測基于油價基礎數(shù)據(jù)和事件數(shù)據(jù)，對不同市場、不同油品和不同價格類型，選擇不同的時間長度及頻度進行預測，并采取直觀的走勢圖形式進行展現(xiàn)，要求內(nèi)嵌到市場風險模塊中，采取ActiveX 插件形式完成。

（4）石油市場風險預測

石油市場風險預測旨在基于一系列油品價格，設定不同的參數(shù)，通過采取VaR計算方法來預測不同周期內(nèi)的油價風險值。

石油市場風險預測模型屬于單獨開發(fā)的程序模塊。與油價預測不同，由于風險計算過程的復雜性，不采取嵌入ActiveX的方式來集成該模型。對石油市場風險模型程序，采取獨立運行的方式，但模型輸入和輸出的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)其他模型具有交互。模型輸入來源于在線抓取模塊獲得的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換之后形成規(guī)范化的數(shù)據(jù)，模型運行結果存儲到中心數(shù)據(jù)庫，保存模型運算結果。

（5）石油價格多維分析

石油價格作為多維型數(shù)據(jù)，具有良好的按維度歸并特征，可以采取多維分析的形式對石油價格進行分析。分析所采取的維度有油品、交易市場、價格類型（現(xiàn)貨、多種期貨合約）、單位類型等，對油價進行包括兩維表、級聯(lián)表、線圖、比例圖、雷達圖等在內(nèi)的表達，并且可以將分析結果直接導出為Excel等格式，方便用戶進行進一步的分析。

5.2.1.4 供應風險模塊

供應風險模塊功能結構如圖5.6所示，包括基本信息管理、供應風險指標體系管理、供應風險可視化和供應風險評價結果管理四大功能。

（1）基本信息管理

基本信息管理主要對供應風險展示所需的基本數(shù)據(jù)信息進行管理。

（2）供應風險指標體系管理

供應風險指標體系管理模塊從全球油氣資源儲量、勘探開發(fā)、生產(chǎn)和庫存風險，以及其他影響海外油氣供應的不確定性因素這幾方面，對供應風險的指標體系進行管理。供應風險指標體系管理又包括國家供應風險指標管理和區(qū)塊供應風險指標管理，分別從國家層面和區(qū)塊層面對供應風險的指標進行管理。

圖5.6 供應風險模塊功能結構圖

國家供應風險指標管理包括資源儲量不確定性評價模塊、勘探開發(fā)風險評價模塊、生產(chǎn)和庫存不確定性評價模塊和影響海外油氣的其他不確定性評價模塊。

區(qū)塊供應風險指標管理包括資源儲量不確定性評價、勘探開發(fā)風險評價、影響海外油氣的其他不確定性評價3個小模塊。

（3）供應風險可視化

供應風險可視化可以將不同地區(qū)的供應風險通過GIS技術直觀展示。

（4）供應風險評價結果管理

供應風險評價結果管理可以對供應風險的評價結果進行一系列的操作，主要實現(xiàn)供應風險評價結果的輸入、查詢和維護。

5.2.1.5 需求風險模塊

需求風險模塊功能結構如圖5.7所示，包括需求風險可視化、需求風險指標體系管理、基本信息管理和需求風險評價結果管理。

圖5.7 需求風險模塊功能結構圖

（1）需求風險可視化

需求風險的可視化對要分析的數(shù)據(jù)和情況用GIS系統(tǒng)直觀展示，例如說能源需求、石油需求、天然氣需求，以及需求結構等。

（2）需求風險指標體系管理

需求風險指標體系管理，需要對影響需求風險的各個因素指標進行管理。需求風險指標體系管理包括經(jīng)濟指標評價、人口指標評價、政策指標評價和技術指標評價4個方面。

經(jīng)濟指標評價根據(jù)經(jīng)濟總量、經(jīng)濟增長速度、產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)業(yè)結構變化率來考慮經(jīng)濟對需求風險的影響。

人口指標評價從人口數(shù)和人口自然增長率兩方面來評價人口對需求風險的影響。

政策指標評價從氣候政策、財稅政策和技術政策三方面來評價不同國家的不同政策的影響。

技術指標評價從能源利用效率、能源利用效率變化率、能源結構、能源價格、能源價格變化率和能源替代技術這幾個方面對技術進行評價。

（3）基本信息管理

基本信息管理主要對需求風險展示所需的基本數(shù)據(jù)信息進行管理。

（4）需求風險評價結果管理

需求風險評價結果管理是對需求風險的評價結果進行一系列的操作，主要實現(xiàn)需求風險評價結果的輸入、查詢和維護。

5.2.1.6 運輸風險模塊

運輸風險模塊功能結構如圖5.8所示，包括港口風險管理、航線風險管理、承運風險管理及海盜襲擊風險管理4個子模塊。

圖5.8 運輸風險功能結構圖

（1）港口風險管理

港口風險管理包括港口指標選擇、港口方案評價及風險評價結果的管理。

港口指標選擇管理從港口所屬國家、港口吞吐量、港口倉儲能力、港口安保能力及輸油管最大直徑等方面考慮，建立相關指標體系，并對其進行增加、修改和刪除。

港口方案評價管理是通過建立的風險指標體系，選擇評價方法，將港口風險進行分級管理。

風險評價結果管理是對港口風險評價指標及評價方案所得結果的管理。一方面，通過GIS技術對港口風險評價結果進行可視化，其中港口圖標的不同顏色代表港口的風險值，不同大小代表港口的吞吐量；另一方面，可以對評價結果進行導出，提供風險分析報告。

（2）航線風險管理

航線風險管理包括航線指標選擇、航線方案評價及風險評價結果的管理。

航線指標選擇管理從航線事故率、穿越風險節(jié)點數(shù)及航程海里等方面考慮，建立相關評價體系，并對其進行增加、修改和刪除。

航線方案評價管理是通過建立的風險指標體系，選擇評價方法，將航線風險進行分級管理。

風險評價結果是對航線風險評價指標及評價方案所得結果的管理。一方面，通過GIS技術對航線風險評價結果進行可視化，其中航線圖標的不同顏色代表航線的風險值，不同粗細代表航線的運力；另一方面，可以對評價結果進行導出，提供風險分析報告。

（3）承運風險管理

承運風險管理包括承運指標選擇、承運方案評價及風險評價結果的管理。

承運指標選擇管理從油輪歸屬、油輪平均噸位、本國油輪承運份額及船運公司安全系數(shù)等方面考慮，建立相關評價體系，并對其進行增加、修改和刪除。

承運方案評價管理是通過建立的風險指標體系，選擇評價方法，將承運風險進行分級管理。

風險評價結果是對航線風險評價指標及評價方案所得結果的管理。一方面，通過GIS技術對承運風險評價結果進行可視化；另一方面，對評價結果進行導出，提供風險分析報告。

（4）海盜襲擊風險管理

海盜襲擊風險管理包括海盜襲擊數(shù)據(jù)及風險結果的管理。

海盜襲擊數(shù)據(jù)管理是收集國際海事局各年各海盜區(qū)域的海盜襲擊事件次數(shù)，并對其進行增加、修改和刪除。

風險結果管理是基于海盜襲擊數(shù)據(jù)來源，通過GIS技術實現(xiàn)海盜襲擊分布的可視化管理。

5.2.1.7 系統(tǒng)維護模塊

系統(tǒng)維護模塊主要包括風險評價和系統(tǒng)管理兩個子模塊。

（1）風險評價子模塊

風險評價子模塊針對國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險和需求風險，對評價過程中涉及的評價方案、評價方法和評價結果進行管理（圖5.9）。

其中，評價方案管理實現(xiàn)對不同風險評價方案的指標數(shù)據(jù)進行管理，主要包括已有評價方案的修改維護和新評價方案的增加。而評價方法管理實現(xiàn)對已有的評價指標進行權重審核和權重維護。此外，評價結果管理包括評價結果的維護和評價結果的展示。

（2）系統(tǒng)管理子模塊

系統(tǒng)管理子模塊包括數(shù)據(jù)和模型的管理以及系統(tǒng)運行管理兩大功能（圖5.10）。數(shù)據(jù)和模型的管理，利用計算機和各種開發(fā)工具對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行抓取、抽取、存儲、處理和應用，以及對數(shù)據(jù)模型的設計、數(shù)據(jù)的導人、數(shù)據(jù)的運算和數(shù)據(jù)的導出。系統(tǒng)運行的管理負責系統(tǒng)的正常運行與維護，包括操作日志、系統(tǒng)參數(shù)和權限設置等管理。

圖5.9 風險評價功能結構圖

圖5.10 系統(tǒng)管理功能結構圖

1）數(shù)據(jù)和模型的管理。

數(shù)據(jù)和模型的管理模塊包括基礎數(shù)據(jù)管理、油價數(shù)據(jù)管理和圖庫管理，每個管理模塊又包括若干細分子功能（圖5.11）。

圖5.11 數(shù)據(jù)和模型的管理

基礎數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)對風險查詢中所涉及各種對象基本屬性值進行維護，包括基礎數(shù)據(jù)錄入和基礎數(shù)據(jù)維護。油價數(shù)據(jù)管理模塊實現(xiàn)對美國能源部、中石油、《華爾街日報》三大來源數(shù)據(jù)的動態(tài)抓取，并對它們進行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后再上載到中心數(shù)據(jù)庫，同時實現(xiàn)對油價事件的網(wǎng)頁抽取。圖庫管理主要是實現(xiàn)對系統(tǒng)所有圖片的集中式管理，主要包含已有圖片的維護和新增圖片的維護。

2）系統(tǒng)運行的管理。

系統(tǒng)運行的管理功能包括系統(tǒng)參數(shù)管理、系統(tǒng)權限管理、日志的管理和系統(tǒng)負載統(tǒng)計管理。其中，系統(tǒng)日志的管理又包括操作日志的管理、油價處理日志的管理和模型運行日志的管理（圖5.12）。

系統(tǒng)參數(shù)管理對系統(tǒng)相關參數(shù)進行設置，包括數(shù)據(jù)抓取失敗次數(shù)閾值的設置，數(shù)據(jù)抓取間隔時間的設置，以及數(shù)據(jù)保存路徑的設置等。

圖5.12 系統(tǒng)運行的管理

系統(tǒng)權限的管理是對登錄系統(tǒng)前，后臺用戶權限的管理（徐啟等，2005）。

系統(tǒng)日志管理的目的，是便于今后相關問題的查錯，包括操作日志的管理、油價處理日志的管理和模型運行日志管理。

系統(tǒng)的負載統(tǒng)計管理負責統(tǒng)計在一定時間內(nèi)，用戶對某個或某些模塊的訪問量。

當前文章：gis技術在油田中的應用 gis技術在油田中的應用有哪些
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