基于GIS平臺的海洋石油環境數據庫建立與應用

楊建欽

(中海油研究總院，北京100027)

“數字海洋”已成為新世紀石油行業信息化建設的發展方向和趨勢。隨著我國海洋石油公司油氣開發項目的迅速開展，海洋環境信息的重要性和信息處理的緊迫性受到重要關注。目前在對海洋石油資源的開發中，GIS平臺作為一種新型的可視化手段，在海洋石油多系統、多層次并錯綜復雜的環境信息資源管理、分析和應用中發揮著重要作用[1]。

本文通過收集對海洋石油開發產生影響的環境敏感目標，擴充已建成的中海油自主知識產權的GIS平臺，為海洋石油中下游信息化提供了強大的GIS圖形化支撐。通過環境空間數據動態植入、定義環境數據對象表結構、設計數據加載模板等技術方法，將GIS對空間數據的管理和技術方法引入到海洋環境數據管理上來，最終為中海油油田勘探開發方案的確定提供技術支持。

1 環境數據庫系統研究

1.1 建立目標及步驟

為了便于環境影響評價工作的開展，通過全面收集現有對海洋石油開發產生影響的環境敏感目標，根據環境目標的地理位置建立中國近海海洋石油開發環境目標數據庫，并將該數據庫嵌入現有的勘探開發公共GIS應用平臺。結合環境專業應用，只要輸入工程位置，即可查詢其周邊的環境目標，并可以測量環境目標與工程位置的距離。系統建設具體步驟為：

(1)調查“中國近海海洋石油開發環境目標數據庫”所涉及的數據種類、數量及分布范圍、數據來源、數據應用頻度、使用用戶情況以及相關業務對項目的需求等各項因素。

(2)建立中國近海海洋石油開發環境目標數據庫。根據項目所涉及的數據種類，建立相應的空間對象數據表結構。

(3)開發數據遷移和錄入工具。設置數據錄入權限，一是針對累積的老數據的批量遷移入庫,二是針對日常的小規模數據的錄入。

(4)與GIS平臺的整合。根據環境評價專業的需求，適應性改造現有的勘探開發公共GIS應用平臺，以滿足環評專業GIS圖形應用，更好地提供信息技術支持。包括定義“中國近海海洋石油開發環境目標數據庫”的入口、開發GIS緩沖區查詢計算子功能。可以通過SOAP服務的方式訪問對象屬性信息。

表1 保護區空間數據表結構

1.2 關鍵技術及方法

1.2.1 動態植入技術

中海油GIS平臺作為一個跨專業、多應用和集中展示的海洋石油專業業務的綜合工作平臺，服務于海洋石油勘探開發業務的科研、管理及決策工作[2]。在不改變各專業數據庫系統的前提下，通過提取石油專業信息中已成事實的空間對象建立公共空間對象數據庫，最后通過GIS數據成圖技術在公共GIS應用系統平臺上用圖形表現。該平臺在海油勘探、開發等專業已經有很好的應用，并取得了很好的效果。

使用空間對象數據庫服務器動態植入技術，不需要改變現有GIS平臺數據庫服務器運行狀態即可動態植入新的環境專業空間對象服務器，使其與已有的空間對象數據庫服務器集群融為一體，實現統一授權、統一訪問和統一管理。

1.2.2 環境空間數據庫

環境目標數據庫的每類數據分為兩個表存儲：空間數據表(如表1)和屬性數據表(如表2)。此次的環境目標數據庫建立工作是在購買的數據前提下進行分析和整理，包括自然保護區、旅游區、禁航區、錨地、沿海主要港口、漁業養殖區及漁業敏感水域等。

以存儲一個保護區為例，如表 1、表 2所示，空間對象(如上述某保護區數據)由兩個表構成。主表中存放保護區的屬性信息，子表中存放保護區邊界數據(經緯度坐標)。兩個表中的數據用保護區ID進行關聯。BorederPoints(邊界數據個數)表示在子表的BorderCoordinate字段中用于描述該保護區的邊界數據個數之和。線和面的空間類型的邊界坐標數據以二進制格式存儲于數據子表中的 BorderCoordinate字段 (字段類型為IMAGE)。點空間類型由一對經度坐標和緯度坐標組成并順序存放，即先經度后緯度。邊界坐標數據以度為單位表示。

1.2.3 錄入模板設計

適應性改造現有的公共GIS應用平臺，滿足環評專業GIS圖形應用,且用戶使用便捷。為了在了解空間對象的同時調用其屬性數據，因此在加載時必須將其屬性數據加載進去，制訂了下面各個環境目標對象的通用加載格式，如表3所示。由于每類空間對象的屬性數據各不相同，給加載程序的編寫帶來了一定的復雜性，因此采用Excel進行加載。

表2 保護區數據屬性子表結構

表3 GIS數據通用加載格式

2 系統實現

2.1 環境專業功能開發

通過在GIS平臺上建立海洋環境空間對象數據庫,不僅實現了對海洋環境目標數據的顯示,還進一步開發了針對性的空間分析功能。空間可視化的查詢和時空分析大大方便了對海洋環境數據的分析。根據環境評價專業需求，輸入工程位置即可查詢其周邊的環境目標，并可以測量環境目標與工程位置的距離[3-4]。查詢環境目標結果如圖1所示。

2.2 應用效果

公共GIS平臺主界面是海洋石油四海域GIS底圖,左邊是空間對象的類別列表，渤海灣保護區環境數據顯示如圖2所示，通過與實際紙圖對比可知，所設計平臺符合實際需求。該公共GIS平臺在海洋石油領域已廣泛應用。

本設計的GIS平臺已應用于中海油研究總院工程研究設計院“影響中國近海油氣作業的環境目標數據庫系統”項目中，有效地支持了環境目標數據的顯示及應用，并在環境安全及評價方面應用效果良好。

3 應用意義

針對海洋石油環境專業的需求目標，建立了基于中海油GIS平臺的環境數據庫,解決了海洋環境數據的存儲、分析、處理問題[5-6]。其重要意義在于：GIS平臺方式的空間可視化查詢和時空分析大大方便了對海洋環境數據的管理效率。將GIS技術引入海洋石油環境領域的方法及實踐，是GIS由上游勘探開發領域應用向中下游應用的延伸。

[1]張云飛，張欽,楊建欽,等.基于空間對象的公共GIS模型及其在海洋石油信息化中的應用[J].中國海上油氣,2009，21(3)：211-214。

[2]方銀霞,虞夏軍.地理信息系統在海洋領域的應用[J].海洋 通 報,2000,19(3)：85-89.

[3]蔡明理.地理信息系統及其在海洋科學中的應用[J].海洋 科 學,1993,12(4)：100-107.

[4]張懷莉,王衛安.幾種Web GIS技術解決方案綜述[J].東北測繪，2003，9(12)：13-15.

[5]陳述彭,魯學軍,周成虎.地理信息系統導論[M].北京：科學出版社，2000.

[6]蘇奮振,周成虎,邵全琴,等.海洋漁業地理信息系統的發展、應用與前景[J].水產學報,2002,26(2)：169-174.