簡析石油化工企業地理信息中的數據建設

王亭亭 唐偉燕 楊蓓 崔巍巍 胡劍

1. 中兵勘察設計研究院有限公司 北京 100053 2. 中國石化股份有限公司北京燕山分公司 北京 102500

1 引言

十四五時期，世界多極化、經濟全球化、社會信息化深入發展，新一輪科技革命和產業變革蓄勢待發。我國經濟發展進入了新常態，提質增效、轉型升級的要求更加緊迫，中央明確了創新、協調、綠色、發展、開放的理念。各行業需要創新地理資源開發利用模式，加快推進地理信息技術發展的深度和廣度，形成更為全面的基礎支撐。

近十年來，國內石化行業的生產工藝、生產設備等裝備水平取得了一系列重大突破，與國際先進水平之間的差距呈現加速縮小之勢。然而，在幫助企業實現提質降本、節能環保、本質安全、商業智能等發展目標的地理信息技術應用方面，仍然處在較低的水平，“數據孤島”林立、生產管控不閉環、生產仿真優化工具匱乏等，進而導致企業生產資源利用率低、產品質量波動大、能源消耗高、管控決策不科學等問題非常突出。

通過企業級地理信息技術的研究和應用，構建適應石油化工企業需求、切實解決企業管理者面臨的關系地理信息技術問題的應用系統，能夠促進企業管理水平和效率的提高，實現石油化工企業更大的社會效益和經濟效益。

企業的基礎地理信息數據是企業級地理信息平臺的重要的數據載體， 數據是系統的“血液”，沒有數據或數據內容不全、不正確，則系統就成了無源之水、無本之木，地理信息系統重要，數據建設也至關重要，兩者不可或缺。

在對多個石化企業的實際工程經驗的積累和對數據建設的思考，試圖就石化企業數據建設方面進行探討。

2 數據建設

石化企業數據建設基本包含數據采集加工與制作和數據庫建設，下面對這兩方面進行討論。

2.1 數據采集加工與制作

石化企業具有城市的地域性和企業級的復雜性特點，地理空間數據繁雜、地理空間數據跨度大、應用要求高。

企業不象城市那樣有行業或部門的條塊分割，在行政上是處于統一的管理之下，因此企業級地理信息，除了通常的各類動力、能源等管線之外，還有大量與生產工藝和生產產品相關的內容，還包括地籍、房產、綠化、道路鋪裝等，專業齊全，數據繁雜。包括密如蛛網隱蔽于地下的管網，架空的管排管架，附屬的閘、閥、栓、表等。

地理信息數據來源錯綜復雜，且數據格式多樣化，既有通過用戶渠道獲得的CAD地形數據，也有內部工程測量得來的柵格數據，而且數據年限、更新時間、數據精度等指標未明確，無法進行加工轉化。石化企業的特點：裝置大型化、工藝技術復雜，生產規模大、智能化程度高，高溫高壓、易發生災難性事故，這些特性為數據的采集帶來一定難度。在分辨各種來源數據的適用性的基礎上，利用多種測繪手段如傳統測量、三維掃描、傾斜攝影等獲取現場實時測繪數據，盡量讓數據豐滿，地理信息大數據分析更容易實現。

石油化工地理信息數據的采集包括空間數據采集、屬性數據采集、關系數據采集和元數據的采集。這些數據外業采集后須嚴格按照內業需求，使用統一的標準規范，通過建設的石油化工數據采集加工系統，對數據進行加工處理。

在石油化工地理信息系統中，石油化工地理資源數據應按控制測量成果數據、二維數據、三維數據、多維數據和專題數據等不同類別進行采集和管理。

外業采集的三維空間數據、設備實時狀態信息、報警信息、設備使用信息等數據加工后，內業進行數據制作。使用數據漸近傳輸技術，通過分層次、分批次的數據傳輸方式，僅傳輸能滿足需求的數據，從而減小冗余數據傳輸，提高系統的響應速度和性能，便于系統展示。

2.2 數據庫建設

包括地圖、管線和三維場景及其屬性等在內的各類數據是企業管理信息系統建設的基礎，選擇使用什么樣的數據庫至關重要。Oracle是業界公認的最高效、最穩定的大型數據庫管理系統之一，能管理海量的空間和非空間信息數據，此外有非常強大的應用開發能力。

石油化工地理信息數據庫由數據層、存儲管理層、功能層組成。

（1）數據庫的數據層包括二維數據、三維數據、專題數據和元數據等數據對象。

數據層是應用各類工具層軟件的功能，對數據源進行整理、處理、轉換、加載建立滿足建設企業級地理信息應用平臺要求的數據庫，包括基礎數據庫和業務數據庫。

（2）數據庫的存儲管理層包括數據存儲組織結構、數據管理機制、數據庫支撐軟件，提供對數據對象的存儲管理。

（3）數據庫的功能層提供對數據庫的管理和應用服務功能。功能通過數據庫支撐軟件與地理信息系統軟件平臺協同實現。

3 關鍵技術

3.1 三維激光掃描

三維激光掃描技術應用于數字化工廠建設中，可快速地對整個廠區、內部結構進行空間內三維數據的采集，所獲點云數據精準、完整，既提高了工作效率，也保證了數據的真實性。

對于工廠等需要數字化比較大的范圍，多選用掃描儀加全站儀的掃描方式。全站儀布設控制點，控制掃描儀累計誤差。通過多角度的全方位掃描采集工廠內的廠房、管道等三維點云數據。

通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據。可以快速、大量的采集空間點位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術手段。由于其具有快速性，不接觸性，實時、動態、主動性，高密度、高精度，數字化、自動化等特性。

3.2 地理資源多尺度表征技術

主要的技術難點是數據壓縮和操作實時響應。數據壓縮要在不丟失信息或少丟失信息的前提下，對數據重新組織，縮減數據冗余量以減少存儲空間。操作實時性是最影響用戶體驗的一個地方，也是研究新的多尺度空間數據表征方法的直接目的。

采用鑲嵌數據集的方式，通過文件系統+數據庫系統組合進行管理以解決傳統文件系統模式和數據庫模式下多分辨率差異的柵格數據管理和瀏覽顯示問題。其主要通過“文件系統+數據庫系統”組合管理模式、動態鑲嵌技術、概視圖和金字塔構建、實時處理技術來實現。

4 結論

石油化工數據建設，使得當前及未來的數據和企業各種繁多的業務應用一致地進行整合與集成，將大量零散的業務數據轉變為企業知識庫，以統計圖、表格、三維視圖等方式實現企業信息的實時感知、多源數據聯動和可視化分析，基于空間位置實現相關信息的查詢檢索，實現信息的查詢與追溯管理。

對石油化工地理信息平臺和石油化工地理信息應用系統的建設起到基礎支撐作用，進而支撐企業戰略發展、宏觀布局、結構調整、能力建設的頂層決策。

作者簡介王亭亭（1987—），女，中級工程師，本科，主要從事地理信息工作。