地震數(shù)據(jù)采集處理知識(shí)檢索平臺(tái)開發(fā)

胡露露 王子國 李偉 張亮 陳冠毅 羅勝杰

中海石油（中國）有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057

南海西部油田地震數(shù)據(jù)經(jīng)過多輪采集、重處理，存在大量地震體，地震采集時(shí)間從1981年至今已經(jīng)有40多年的歷史，采集地震體超過100個(gè)區(qū)塊，每次采集的地震又經(jīng)過多輪重處理，眾多的地震體導(dǎo)致科研人員無法迅速了解全部地震數(shù)據(jù)信息；不同地震體大小、采集處理參數(shù)、用途等，研究人員鎖定相關(guān)參數(shù)亦困難；且地震采集處理數(shù)據(jù)均分散在個(gè)人電腦中，無法進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在缺乏統(tǒng)一平臺(tái)對(duì)地震數(shù)據(jù)管理的背景下，一方面勘探開發(fā)跨科室人員難以清晰認(rèn)識(shí)各油田地震采集處理歷史，導(dǎo)致重處理數(shù)據(jù)利用率不高；另一方面，分散的數(shù)據(jù)不利于進(jìn)一步創(chuàng)新性的數(shù)據(jù)分析挖掘工作。因此，急需構(gòu)建地震數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。

開發(fā)基于開源數(shù)據(jù)庫的地震采集處理知識(shí)檢索平臺(tái)，采用開源數(shù)據(jù)庫解決卡脖子問題，達(dá)到底層數(shù)據(jù)庫自主可控。且開發(fā)地震采集處理知識(shí)檢索平臺(tái)，使得科研人員可以快速檢索到所需要的采集、處理知識(shí)，提高地震數(shù)據(jù)利用率。開發(fā)檢索平臺(tái)顯示界面能直觀地展示歷年的采集、處理信息，將分散的采集數(shù)據(jù)集中到統(tǒng)一平臺(tái)，與儲(chǔ)量、產(chǎn)量等大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，為科研生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 軟件架構(gòu)

1.1 設(shè)計(jì)方案

基于對(duì)平臺(tái)軟件功能需求的分析，設(shè)計(jì)了軟件所要采用的技術(shù)路線，如圖1所示。平臺(tái)使用MVC三層架構(gòu)[1-2]，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用MyBatis框架[3-4]，SSH開源框架開發(fā)，屬于B/S（瀏覽器/服務(wù)器）軟件結(jié)構(gòu)。

圖1 軟件設(shè)計(jì)方案

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

常見的數(shù)據(jù)庫模型有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫兩種，本軟件平臺(tái)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有Oracle、MySQL、SQL Server、Postgre、DB2等，結(jié)合研究院現(xiàn)有數(shù)據(jù)類型及結(jié)構(gòu)，本平臺(tái)軟件采用PostgreSQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

在數(shù)據(jù)庫可視化軟件中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需求設(shè)計(jì)了5個(gè)數(shù)據(jù)表admin、ac、handle、handle_area，well，分別用來存儲(chǔ)用戶信息、地震采集數(shù)據(jù)信息、地震處理數(shù)據(jù)信息、處理工區(qū)信息、井?dāng)?shù)據(jù)信息。

1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

在服務(wù)器端編寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序，將txt、excel等格式的地震采集處理數(shù)據(jù)解析并存儲(chǔ)到Postgre數(shù)據(jù)庫中。編程語言使用Java，存儲(chǔ)過程使用Mybatis框架代替了傳統(tǒng)的JDBC（Java Data Base Connectivity）數(shù)據(jù)庫連接。

MyBatis是一個(gè)開源的持久層框架，它支持自定義的SQL語句查詢、高級(jí)映射和存儲(chǔ)過程，通過注解文件將Java對(duì)象或接口映射為數(shù)據(jù)庫中的記錄，免除了幾乎所有的JDBC程序以及獲取參數(shù)配置和獲取結(jié)果集的工作。MyBatis在軟件開發(fā)三層結(jié)構(gòu)（MVC）的基礎(chǔ)上，從業(yè)務(wù)邏輯層中出持久化層，專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的持久化操作，使業(yè)務(wù)邏輯層可以真正地關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)。MyBatis相比較于JDBC，在數(shù)據(jù)庫的連接和釋放、SQL語句、結(jié)果集和緩存方面，表現(xiàn)更加優(yōu)異。

1.4 Web 端軟件開發(fā)

Web端應(yīng)用程序采用MVC架構(gòu)模式，SSH開源框架開發(fā)。SSH由Spring、Struts2和Hibernate三部分組成。Struts2是Struts1技術(shù)和WebWork技術(shù)的結(jié)合，它通過攔截器處理HTTP請(qǐng)求，然后經(jīng)過Action映射器查找需要調(diào)用的Action對(duì)象并返回Action對(duì)象的代理，Action代理對(duì)象從配置管理器中讀取Struts2的相關(guān)配置，讀取完畢后從Action容器中再調(diào)用Action對(duì)象，最后處理完請(qǐng)求，返回相應(yīng)的JSP或HTML視圖。

Hibernate是一個(gè)開源的對(duì)象關(guān)系映射框架，對(duì)JDBC進(jìn)行了輕量級(jí)的對(duì)象封裝，使程序開發(fā)人員可以利用面對(duì)對(duì)象的編程思想對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。在軟件開發(fā)三層架構(gòu)（MVC）的基礎(chǔ)上，從業(yè)務(wù)邏輯層中分離出數(shù)據(jù)持久化層，使業(yè)務(wù)邏輯層可以真正的關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)。

Spring是一個(gè)開源的Java開發(fā)框架，核心技術(shù)是控制反轉(zhuǎn)和面向切面編程。Spring在表現(xiàn)層提供了與Struts2框架的整合，在數(shù)據(jù)持久化層可以整合Hibernate技術(shù)，業(yè)務(wù)邏輯層可以記錄日志和管理事務(wù)等。SSH框架不僅實(shí)現(xiàn)了MVC軟件架構(gòu)中Model、View、Controller的徹底分離，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)持久化層和業(yè)務(wù)邏輯層的分離，大大降低各層之間的耦合性，提高了Web程序開發(fā)的編程效率，也使后期程序的維護(hù)變得更加容易。

1.5 登陸界面與主界面

用戶經(jīng)過Web端軟件的登錄驗(yàn)證，才能進(jìn)入到主頁面。在登錄頁面獲取用戶賬號(hào)和密碼信息，點(diǎn)擊登錄按鈕發(fā)送登錄動(dòng)作請(qǐng)求，此動(dòng)作請(qǐng)求會(huì)匹配到AdminLoginAction對(duì)象并執(zhí)行該對(duì)象的execute（）方法。如果用戶賬號(hào)或者密碼數(shù)據(jù)為空，把此報(bào)錯(cuò)信息添加到文件中，如果不為空，調(diào)用相關(guān)服務(wù)，判斷數(shù)據(jù)庫中是否有與之匹配的用戶賬號(hào)和密碼，如果不存在，把此信息添加到錯(cuò)誤動(dòng)作中，如果存在，用戶登錄成功，進(jìn)入到主頁面。

用戶完成登錄驗(yàn)證后進(jìn)入到主頁面，主頁面包含查詢地震采集信息、查詢地震處理信息、查詢處理工區(qū)信息和井信息4個(gè)功能模塊。

2 查詢地震采集信息

在查詢地震采集信息功能模塊，Entity（實(shí)體類）層創(chuàng)建Ac類，地震采集參數(shù)信息類；Dao層（數(shù)據(jù)訪問層）創(chuàng)建AcDao類，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫CRUD的方法；Service層（業(yè)務(wù)邏輯層）創(chuàng)建AcService類；Action層（控制層）創(chuàng)建不同地震采集查詢參數(shù)類，用來顯示查詢地震采集參數(shù)信息。

查詢地震采集參數(shù)信息的程序流程如圖2所示。用戶在主界面發(fā)送查詢請(qǐng)求，匹配顯示地震采集參數(shù)信息類對(duì)象，執(zhí)行該對(duì)象的execute（）方法，然后調(diào)用acService服務(wù)查詢相關(guān)信息，并將查詢結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到信息顯示頁面。在地震采集參數(shù)信息顯示頁面，科研用戶可輸入關(guān)鍵字查詢相應(yīng)數(shù)據(jù)信息。

圖2 查詢地震采集參數(shù)信息的程序流程圖

3 顯示工區(qū)位置信息

在查詢工區(qū)數(shù)據(jù)信息顯示頁面，使用了百度第三方開源庫作為可視化工具?？紤]到信息安全公司內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下，需要處理地圖離線化問題，這里解決思路有組織驗(yàn)證ak碼、修改BMapAPI加載地址為本地文件、跳過遠(yuǎn)程瓦片下載，直接爬取本地地圖瓦片。在相應(yīng)的Entity層、Service層，Action層編寫相應(yīng)的業(yè)務(wù)類。查詢工區(qū)信息時(shí)用戶在主界面發(fā)送查詢工區(qū)請(qǐng)求，匹配顯示工區(qū)數(shù)據(jù)類對(duì)象，執(zhí)行該對(duì)象的execute（）方法，然后調(diào)用acService服務(wù)查詢相關(guān)信息，并將查詢結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到信息顯示頁面。

在查詢工區(qū)顯示頁面這個(gè)界面，科研用戶可以查詢工區(qū)和并結(jié)合百度地圖，直觀的查看工區(qū)所處的位置、范圍大小等；也可對(duì)地震工區(qū)做進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析挖掘工作，例如工區(qū)總共做了多少次重處理、重采集、采集工區(qū)哪些區(qū)域做了重處理、多個(gè)重采集和重處理工區(qū)之間的重疊區(qū)域等。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）首次搭建了研究院專屬的地震采集處理信息統(tǒng)一后臺(tái)管理庫，并將分散、繁雜的地震數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到PostgreSQL數(shù)據(jù)庫中。

（2）以B/S軟件架構(gòu)開發(fā)了一款地震采集處理平臺(tái)檢索軟件，科研人員可根據(jù)關(guān)鍵字快捷地查詢所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，提高工作效率。

（3）使用功能強(qiáng)大、開源且國產(chǎn)的百度地圖作為可視化第三方庫，并在公司內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下，成功探索出百度地圖的編程離線使用方法，供科研人員在地圖上直觀查看歷年地震采集處理信息，有力支撐了勘探開發(fā)科研業(yè)務(wù)。