地理信息與設計資料集成應用

摘要：根據油田規劃設計需要，將地面工程設計資料管理與地理信息共享結合起來，實現設計資料的更新和重復利用。

關鍵詞：地理信息系統；SOA；CAD；共享；WebService；ServiceGIS

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)04-0926-02

Integrated Application of Geographic Information and Design Material

PENG Chuan-fan

(Shengli Engineering Consulting Co.， Ltd.， Dongying 257026， China)

Abstract: According to the need of oilfield's planning and design， achieve the update and reuse of design material by combining the management of ground engineering design material with the sharing of geographic information.

Key words: geographic information system; SOA; CAD; share; webservice; serviceGIS

勝利油田從1961年發現油田起至今，油氣生產設施建設已達相當規模，1998年開始對油氣生產設施地理信息進行采集并動態維護，建成地面建設信息系統。而勝利勘察設計研究院有限公司在三十多年的發展中，承擔了勝利油田地面建設工程以及相關市政工程和環境工程的勘察、設計、規劃、監理工作，通過自身數據中心和一體化平臺的建設，積累了大量設計資料。在地理信息采集過程中，設計資料是油氣生產設施地理信息的重要來源。同時，在新建、改擴建工程的規劃設計過程中，地理信息和設計資料的集成應用也成為重要一環。

1 集成應用

地理信息和設計資料本來就是密不可分、互為源頭的。在紙圖數字化時期，數字線劃地形圖基本上是通過對八、九十年代的紙介質影像圖（個別地區是紙介質測繪圖）數字化得來的。進入精細處理時期后，有了電子影像圖數據源，具備了將影像圖與線劃圖匹配發布使用的條件。油氣生產設施數據在初期只有井口具備準確坐標，于是將設計圖紙或竣工圖紙和井口、地形進行匹配，并將得到的相對位置、形狀和走向錄入到地圖中去。隨著規劃設計、生產指揮等工作對地圖精度要求的提高，勝利油田開始對地面生產設施進行普查測量工作，即在現有油田站庫、生產管線等設施現狀查測資料的基礎上，進行實地探測作業，查清站庫、生產管線現狀，測繪出各種站庫、生產管線管網圖。結合新建、改擴建地面工程竣工測量工作，勝利油田站庫、生產管線等生產設施逐步獲得了準確的坐標信息。設計院在勝利油田規劃設計工作中，不僅要查閱相關設計資料，還要結合電子地圖進行現場調研。地理信息和設計資料的集成應用的實現，一方面需要合適的地理信息共享方式，另一方面也需要敏捷的信息集成方式。

1.1 地理信息共享

油田規劃設計需要底圖時，以往會要求GIS（地理信息系統）數據處理人員復制相應范圍的地理數據，按需要處理好，以電子文件形式提交過去。這種模式適合已選定的小范圍的資料交接，不適應設計期間的反復比對工作，尤其不適應大范圍海量地理空間數據的使用。然而，無論在數據采集階段的油田數據入庫、上傳、匯總，還是在應用階段的跨部門復用，空間數據庫能夠使人們獲得可控的版本一致的最新資源。已建成的勝利油田地面工程地理信息空間數據庫，成為日常設計工作中地圖共享的主要來源。但空間數據庫的數據傳輸對網絡的壓力以及安全考慮，還有難于實現異構GIS平臺集成應用的特點，限制了同源應用系統的實施范圍，這就造成地理信息無法和包括規劃設計在內的眾多基層專業信息順利集成，遇到信息復用瓶頸。

地理數據共享方式在經歷了面向文件共享時期、面向空間數據庫共享時期之后，進入面向服務共享時期。隨著SOA（面向服務的體系架構）技術的成熟，服務式GIS (Service GIS)把GIS全部功能封裝成WebService（Web服務），可被多種客戶端跨平臺、跨網絡、跨語言地調用，并可通過服務聚合能力將其他服務器的GIS服務集成過來。在OGC（開放地理信息系統協會）提出的OWS（OGC-WebServices）服務體系中，地圖服務是重要組成部分，它的返回結果通常是矢量圖形或柵格圖形。由此開創的面向服務的地理信息共享模式，具有帶寬要求低、系統更安全、集成敏捷等特點，使得地理信息和設計資料的集成應用有了嶄新的開始。

為了建成勝利油田基礎地理數據存儲中心、數據管理中心、數據交換中心，完善地面建設信息的標準規范體系、數據采集處理體系、數據存儲體系、維護體系、共享體系、應用體系，地面建設信息系統提供了面向服務的地理信息共享方式，發布基礎地形、地面建設地圖服務，發布設施屬性及連接關系查詢服務，按照油田相應規范規定的數據結構組織地面建設信息，提供地圖、屬性、設施連接關系數據的調用方式。

地圖服務采用ArcGIS平臺發布，發布的基礎地形地圖服務包括影像圖、線劃圖，發布的地面建設地圖服務包括油田匯總地圖和各采油廠、油公司、專業公司、社區等單位的分區域地圖。從空間庫中選擇需要的數據源加以渲染配置，制成ArcMap的mxd格式的文件，然后使用ArcGIS Server將其發布成服務，再進行比例尺級別、圖片格式設置，創建地圖緩存。地圖服務通過設置緩存地圖和服務優化技術提高地圖訪問速度，從而為海量矢量數據和柵格數據快速繪制和高效訪問提供了可能。高精度影像圖只能通過這種方式，應用到日常規劃設計工作中去。所有地圖服務使用最新處理的、穩定的數據版本，反映當前數據更新情況。在數據的完整性、準確性、質量有了保證的前提下，將地圖服務融合到專業應用系統中，不僅提供地圖縮放、漫游等GIS通用查詢分析、地面工程數據查詢等基本功能，還要提供與油田生產密切相關的具有專業特色的地理信息應用功能。

設施屬性及連接關系查詢服務采用WebService形式發布，提供數據字典、設施范圍、單項設施集成信息列表以及單項信息的數據接口。能夠對名稱等內容進行模糊查詢，篩選條件匹配的設施列表。可以僅返回設施名稱列表，用于搜索框鍵入內容時的敏感匹配。也可返回設施的名稱、屬性索引項、定位索引項組合列表，用于設施查詢結果分頁列表。定位索引項作為進一步在操控地圖上定位渲染設施位置的輸入條件，屬性索引項作為進一步查詢單一設施屬性信息項列表的輸入條件，組合起來作為單一設施下步操作的起點。單項設施集成信息列表中的信息項和基于位置的功能項可排序，集成了設施基本信息和外部關聯信息，關聯的信息包括和本設施相關的油田數據中心數據、管網技術檢測數據等。集成信息列表一般用作地圖上單點顯示框的內容項，列出鏈接、不詳細顯示，只有優先項的具體內容才在顯示框內提前顯示，必需的基于位置的功能項也在顯示框中列出。設施基本信息和外部關聯信息的單項信息可新開一頁顯示，基本信息既有設施的記錄標識、技術參數、設計施工信息、坐標、幾何屬性也有設施連接關系描述。設施連接關系采用鏈狀描述，可判定設施所屬的設施鏈，也可獲得閥組等操作節點所在的設施和設施鏈。所有信息即可按照使用方式組合查詢，也支持單獨查詢。提供數據字典查詢，實現設施信息項關鍵字的轉換，實現規則庫的調用接口。

地圖服務的調用畢竟還依賴GIS軟件或開發技術。規劃設計人員可以直接使用ArcExplorer、ArcDesktop等軟件使用地圖服務，疊合CAD文件進行分析。而開發人員則使用ArcEngine、ArcGISServer技術或第三方技術，調用地圖服務，開發專業應用。此外，為了進一步簡化使用方法，還可以通過地理服務嵌入控件的開發或者地圖頁面參數調用的方式，在無法部署GIS軟件的應用服務器上，在完全脫離GIS底層技術的情況下，為專業應用提供勝利油田地圖服務訪問能力。

地面建設信息系統針對勝利油田地理服務，提供了封裝服務的專用控件。專用控件支持flash等頁面表現形式，底層采用ArcGIS技術訪問地理服務，封裝成頁面控件，通過腳本調用嵌入應用頁面，既具有包括地圖縮放、平移等基本功能，也具有將用戶參數傳遞給API接口，從而控制應用頁面中的地圖地域顯示范圍、地面設施突出顯示樣式，以及定位指定名稱設施、定位單位管理范圍、渲染指定設施等控制功能，還具有地面設施屬性及連接關系的查詢功能。前臺的地理服務嵌入控件和后臺的勝利油田地理信息服務結合起來，就達到了進一步降低地理信息服務使用難度的目的。

1.2 信息集成

地理信息和專業信息的生產維護單位不同，但通過SOA的方式得到了共享，理順了地理數據采集、應用關系，增強了專業信息系統的空間分析能力。地面建設信息系統將地面工程地理信息庫通過WebService向各單位發布，從而使規劃設計單位可以直接通過訪問這些WebService，使用基礎地理信息數據，實現與本單位的規劃設計專業數據疊加集成，關聯設計資料和地理信息，開發集成應用系統。設計資料同樣采用SOA技術，基于設計資料數據庫發布設計資料WebService。對現有的設計資料管理系統的改造，主要集中在設計資料服務發布和地理信息服務調用兩方面。

設計院已制定統一的數據標準，將項目管理、設計支持、檔案、技術質量、財務資產、市場開發、經營管理、科研管理、設備資產、HSE（健康、安全、環境管理體系）、人力資源、圖書文獻、辦公等信息，采集進中心數據庫，并進行動態維護。其中，標準規范、設備材料、典型文件、單元組件、電子圖檔、設計模版等設計資料，成為設計人員在日常工作中的必查資料。將設計資料，特別是勝利油田地面工程的設計資料信息，發布成WebService，提供設計信息查詢和電子圖檔下載，同時提供現場調研圖文資料、設計便簽、外部鏈接和其他附件等外圍數據查詢。

設計資料按照地面工程所在地域和所含設施進行歸類。通過建設單位和項目名稱可以定位大體設計范圍，通過查閱設計資料中的坐標數據和范圍尺寸，就能找到設計資料對應的精確地理位置。通過設計資料的總體說明，分解出所含設施名稱。如此，我們就可以把設計資料和地理信息服務中的設施、地理位置關聯起來，當然需要經過必要的處理步驟。在設計資料服務和地理信息服務中，雙方的設施名稱、單位名稱需要比對，局部的規劃坐標系和大范圍的地理服務坐標系可能具有不同的分度帶和中央子午線，需要坐標轉換。信息關聯后，設計人員就可以在設計資料管理系統中，根據規劃設計條件，在地圖上找到相應地理位置和已建設施，進一步通過嵌入的專用控件，調用所封裝的勝利油田地理服務，定位有關設施，查詢設施屬性及連接關系，導出地圖和屬性文檔，對比設計資料，展開規劃設計工作。

2 結束語

目前，地理信息價值正日益滲透到國民生產建設的方方面面，而使用面向服務的地理信息共享方式能有效拓寬地理信息應用空間，將地理信息和設計資料通過SOA技術集成起來，有助于設計院更好地開展勝利油田規劃設計工作。

參考文獻：

[1] 謝海輝.基于Web Service的GIS數據共享技術研究[J].科技廣場，2008(12):80-82.

[2] 宋關福.Service GIS引發地理信息服務共享與聚合革命[J].地理信息世界，2008(6):82-85.

[3] 李石頭.基于ServiceGIS的省級環境空間信息共享平臺建設初探[J].環境保護與循環經濟，2009(10):72-74.

[4] 劉祺彬，曹妤.基于ArcGIS Server構建森林資源二類調查信息共享平臺[J].安徽農業科學，2010，38(10):8262-8264.

[5] 汪小林，龐瀟，王海波.基于SOA的GIS應用設計與實現[J].地理信息世界，2010(2):58-67.