基于ＧＩＳ下油氣集輸標準化管理系統的設計與實現

摘要：該文介紹了如何采用GIS技術實現油氣集輸管理系統的設計方法和技術，提出了相應的圖形圖像分類、分層標準和編碼規范，然后介紹了基于GIS組件技術進行地理信息系統的二次開發以及數據庫的管理技術。

關鍵詞：地理信息系統；油氣集輸；組件；MapX；空間數據庫

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)28-0143-03

The Design and Realization of the Management Systems of the Oil and Gas Gathering and Transferring Process Standardization on the Basis of GIS

WANG Hui，CUI Ping-zheng

(Xinjiang Petroleum Institute，Urumqi 830000，China)

Abstract: In this paper the author introduces the basic conception of the design and realization of the management systems of the oil and gas gathering and transferring process standardization on the basis of GIS (Geographic Information System). It suggests the relevant classes of graphics and images， layer standards and encoding specifications. It， at last， describes the second development of the geographic information system and the management technology of database on the basis of GIS component technology.

Key words: geographic information system;oil and gas gathering and transferring process;component;MapX;spatial database

1 引言

在油田上，每個采油廠都要建立用于生產的油氣集輸系統。油氣集輸系統由設計院進行勘察設計，油建公司進行施工建設，采油廠進行生產管理，這樣設計圖與竣工圖往往并非一致，再加上油氣集輸系統的基礎設施建設時期有早有晚、建設規模有大有小，再經過幾十年的生產運行、滾動開發及維修、改擴建，使得采油廠油區地面及埋藏于地下的各類新建、改建、報廢的管線猶如被打破的“蜘蛛網”般錯綜復雜，尤其是建設標準、模式不一致，使得地面集輸系統的管理滯后于原油產量不斷增加的被動局面。還由于各個時期油氣集輸系統建設的基礎資料未能完整的保留存檔，特別隨著油田持續上產，地面集輸系統的改造逐年加大，而地面集輸系統的管理一直處于隨意散亂的狀態，為了油田生產發展的需要，開發地面集輸標準化管理系統是十分必要的。

對于油氣集輸系統的標準化管理完全可以按照地理信息系統（Geographic Information System 簡稱GIS）的原理來建立，GIS技術是計算機科學、地理學、工程測量學、工程圖學等多門學科綜合的技術。其核心是計算機科學，基本技術是數據庫、地圖可視化及空間分析，即GIS是處理地理信息數據的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機軟件系統[1]。油氣集輸系統采用GIS技術就是充分利用現代化的計算機工具、軟件技術，科學有效地把地面集輸系統中各類圖形、圖幅和圖件以及相應的動靜態資料用標準的圖元代碼存儲和管理起來，并在圖庫的基礎上，將地面集輸系統的信息資料數據與圖形聯系起來，建立起油氣集輸標準化管理應用系統，在需要時，能隨時進行圖形編輯、修改、查詢、輸出、分析，實現圖形與數據的同步操作。本文以青海采油一廠為例，以MapX作為GIS開發組件，討論油氣集輸標準化管理系統的設計與實現方法。

2 系統需求分析與標準化研究

2.1 系統需求

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統主要提供一些地圖化功能、圖形編輯、查詢、統計、地圖的量算、專題圖、地圖的輸出、數據和圖件的轉換和標準化、圖件的管理與分析等功能。該軟件系統實現的需求目標是：

1）建立油氣集輸標準化系統數字化實現的規范標準。

2）依據建立的標準化體系研究、開發油氣集輸系統地理信息數字化平臺。

3）為油氣集輸系統標準化管理提供具體的技術實現途徑和方法，并為今后建立青海油田分公司數字化油田提供重要參考依據。

2.2 標準化研究

1）制定圖形預處理及數字化標準規范

油氣集輸標準化系統建立的基礎性工作就是對圖元的描述以及圖元信息的入庫。由于不同時期所采用的專業技術標準、編圖標準以及制圖方法的不同，使不同圖件中相同含義圖元的描述方法和表現形式不盡相同，在圖件數字化前必須進行規范化處理。為保證圖件數字化的質量，需要規范圖件預處理和數字化工作流程。

2）圖層劃分規則

圖層的劃分對地面集輸標準化系統管理系統的實現有很大的影響，圖層劃分不好會直接影響到系統的使用和今后維護和擴展，因此制定了如下圖層劃分規則：a)具有特定單一的、完整專業含義的圖件；b)具有固定的相同使用目的、顯示方式及編繪方法；c)對應特定的數據來源和相同的安全級別；d)具有相同的圖元組成，至少組成圖元類型是一致的；e)具有相同的屬性信息和查詢方法。根據這一規則，基礎圖層中：井、計量站、聯合站，道路等獨立分層不能放在同一圖層;在專業管網圖層中，各類管線、管線所屬設施、以及設施的標注分開，不能放在同一圖層，主要要素都必須有相應的標注圖層；聯合站和計配（量）站等專業平面圖、工藝流程圖內管網也要按不同要素進行分層。

3）圖層的編碼標準

油氣集輸系統中，包括地面集輸管網(包括圖件的參數數據)的屬性庫和圖形庫，采用的是MapInfo數據庫結構。屬性庫就是以圖形、圖像屬性碼為主要內容的數據庫，數據庫中圖形、圖像、數據的高效靈活的檢索與查詢可以方便分析應用。油氣集輸系統中每個圖形要素應該具備基本的屬性：如圖元對象ID、圖元代碼、圖元編號，并建立命名規則規范。對于圖形特征屬性建立坐標、投影、單位以及圖形資料格式的規范。

3 系統軟件平臺的開發與功能實現

3.1 采用的開發方式

目前應用型地理信息平臺開發主要有三種實現方式：

1）獨立開發

指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數據的采集、編輯到數據的處理分析及結果輸出，所有的算法都由開發者獨立設計，然后選用某種程序設計語言，如Visual C++、Delphi等，在一定的操作系統平臺上編程實現。這種方式的好處在于無須依賴任何商業GIS工具軟件，但開發成本較高，開發周期長，穩定性和功能上很難于商業GIS軟件相比。

2）單純二次開發

指完全借助于GIS工具軟件提供的開發語言進行應用系統開發。GIS工具軟件大多提供了可供用戶進行二次開發的宏語言，如ESRI的ArcView提供了Avenue語言，MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了MapBasic語言等等。用戶可以利用這些宏語言，以原有的GIS工具軟件為開發平臺，開發出自己的針對不同應用對象的應用程序。這種方式省時省心，但進行二次開發的宏語言，作為編程語言往往只能應用于該GIS工具軟件環境，功能比較弱，可擴展性不是很好，用它們來開發應用程序往往不能滿足應用的需要。

3）集成二次開發

集成二次開發是指利用專業的GIS工具軟件，如ArcView、MapInfo等，實現GIS的基本功能，以通用軟件開發工具尤其是可視化開發工具，如Delphi、Visual C++、Visual Basic、Power Builder等為開發平臺，進行二者的集成開發。

集成二次開發目前主要有兩種方式：

① OLE/DDE

采用OLE Automation技術或利用DDE技術，用軟件開發工具開發前臺可執行應用程序，以OLE自動化方式或DDE方式啟動GIS工具軟件在后臺執行，利用回調技術動態獲取其返回信息，實現應用程序中的地理信息處理功能。

② GIS控件

利用GIS工具軟件生產廠家提供的建立在OCX技術基礎上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在VB、Delphi等編程工具編制的應用程序中，直接將GIS功能嵌入其中，實現地理信息系統的各種功能。

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統的實現選用集成二次開發方式，采用的是GIS控件MapInfo的MapX作為二次開發工具，這樣可以極大地增強系統的獨立性和可擴展性，有利于用戶操作使用。

3.2 數據庫管理

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統的開發中，主要涉及到兩個數據源：一部分是空間數據文件，即MapInfo空間數據表；另一部分是非空間屬性數據可以采用一般的關系數據庫，要實現圖文互動，必須建立空間數據和屬性數據之間的關聯。

3.2.1 外部數據源

在MapX 中可以引用多種類型的外部數據。

1）地圖數據：利用MapInfo創建的MapInfo地圖，可以直接將它們在應用中打開。

2）遠程空間數據庫：利用MapX可以訪問保存在Oracle9i及MapInfo SpatialWare中的地圖數據。其中，對Oracle9i的支持是MapX 5.0的新特性。通過Oracle9 Call Interface(OCI)，MapX可以將存儲在Oracle9i數據庫服務器中的MapInfo空間數據和屬性數據同時下載到本地。

3）其它遠程數據：MapX支持多種對外遠程數據的訪問方式，如ADO、DAO、及RDO等，更可以通過ODBC使用更廣范圍內的數據。

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統的開發中，考慮到系統的擴展性，系統采用ADO連接MapInfo空間數據與屬性數據。

3.2.2 數據庫設計原則

地理信息系統中涉及的數據包括地圖的空間矢量數據、工程管理屬性數據。為了增強整個系統數據處理的靈活性，采用分開存儲的方法。圖形矢量數據以MapInfo標準文件格式存儲在特定目錄下，圖形中每個地物均有其對應的唯一的標識（ID號），系統以此為索引建立該地物的圖形數據文件。各地物屬性記錄的關鍵字為圖形文件中該地物的ID號，由此便實現了地圖矢量數據與工程管理屬性數據的一一對應關系。

在青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統的開發中，定義了地面集輸系統標準化管理數據庫屬性規范。另外，在數據庫結構設計上考慮今后數據庫的擴展性要求，定義圖元代碼、圖元編號等字段，通過這些字段可以比較容易與其它數據庫連接，如勘探開發數據庫等。

3.2.3 關聯屬性的方法

在青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統的開發中，對于數據庫屬性數據關聯通過MapX的數據綁定技術來解決的，數據綁定簡單說就是將外部數據引入MapX的過程。數據綁定主要有兩個作用：

1）以地圖中的圖形對象來顯示數據。通過數據綁定，可以將圖層中的對象作為一個參數，將自己的數據表轉變為一個數據集。這將在地圖中創建一個新的圖層，并且將表中的數據以點等圖形對象表示。一旦將數據引入地圖，就可以很容易地使用MapX創建應用程序，并實現多種地圖功能，在該軟件系統的實現中最典型的應用是信息拾取功能。

2）將屬性數據綁定到地圖中，并創建專題圖。如果地圖對象中包含相應的屬性信息，也可以使用數據集對象將某個屬性字段添加到地圖中，進而就可以按照需要創建相關的專題圖，在該軟件系統的實現中最典型的應用是井的專題圖。

4 結束語

本文以青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統為例介紹了采用GIS技術實現油氣集輸管理系統的設計與實現方法。采用GIS組件技術進行地理信息系統的二次開發具有開發周期短、成本低，無需額外的GIS二次開發語言、可與專業應用模型無縫集成等優點，因此組件地理信息系統已成為當前地理信息系統二次開發的主要模式。本文采用的是Delphi環境下嵌入MapX控件，可實現通用的GIS功能和專業應用功能，在此基礎上開發的GIS應用系統可以提供空間分析系統，圖形與屬性數據的雙向查詢，可對任意空間區域進行查詢分析，在此基礎上做出評價，為油田地面工程建設提供了豐富、準確的數字化資源，油田地面工程的標準化管理、可持續性發展和科學規劃提供了輔助決策的工具和基礎數據。

參考文獻：

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