基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)研究

摘要：針對當(dāng)前油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)中存在的不足，論文基于GIS技術(shù)設(shè)計了包含支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，以便從檔案系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等匯聚各類檔案數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)中臺開展數(shù)據(jù)治理和提供服務(wù)。系統(tǒng)所具有的集成檢索、在線地圖、集成展示等功能模塊，可以實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)檔案按區(qū)域、對象、專業(yè)、分類等多樣疊加、集成展示，進(jìn)一步提升檔案“可視化”和用戶利用“便捷化”程度。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng) 油氣勘探開發(fā)檔案 數(shù)據(jù)中臺 檔案利用服務(wù)

油氣勘探開發(fā)檔案是在石油、天然氣勘探與開發(fā)過程中形成的，具有保存和查考價值的文字、圖表、數(shù)據(jù)、圖像、音頻、視頻，以及標(biāo)本、樣品等各種形式和載體的信息記錄。油氣勘探開發(fā)工作一般基于一定的區(qū)域開展地質(zhì)研究、物探工作和鉆井，其一環(huán)扣一環(huán)的工作流程決定了油氣勘探開發(fā)檔案具有很強(qiáng)的現(xiàn)實適用性和二次開發(fā)價值，[1]其區(qū)域性的工作性質(zhì)賦予了油氣勘探開發(fā)檔案獨(dú)特的地理空間信息，也決定了用戶利用此類檔案時對按區(qū)域、專業(yè)等集成展示、綜合應(yīng)用的需求。地理信息系統(tǒng)（Geo？ graphic Information System，GIS）是一種用于對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、操作、分析、顯示和輸出的計算機(jī)系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的空間分析能力，能夠把地圖功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作（查詢、展示、統(tǒng)計分析等）集成在一起，通過對空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以可視化方式，集成展示地理空間中的各類屬性數(shù)據(jù)。應(yīng)用GIS技術(shù)，能夠?qū)τ蜌饪碧介_發(fā)檔案中的地理空間信息進(jìn)行有效管理，構(gòu)建油氣勘探開發(fā)檔案空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)勘探開發(fā)一張圖，提升檔案“可視化”和用戶利用“便捷化”程度。

我國油氣勘探開發(fā)檔案主要由部省兩級國土資源主管部門的地質(zhì)資料館以及受自然資源部委托的地質(zhì)資料保管單位提供利用服務(wù)，由各企業(yè)（油氣勘探開發(fā)檔案形成單位）在一定范圍內(nèi)提供內(nèi)部利用服務(wù)。近年來，部省兩級國土資源主管部門的地質(zhì)資料館主要通過全國地質(zhì)資料館網(wǎng)站、各省館門戶網(wǎng)站、“地質(zhì)云3.0”等提供數(shù)據(jù)及館藏資料查詢、專題信息服務(wù)、資料加工等。各相關(guān)企業(yè)也紛紛通過自己的檔案管理系統(tǒng)，提供油氣勘探開發(fā)檔案的網(wǎng)絡(luò)檢索、瀏覽與下載服務(wù)。

雖然全國地質(zhì)資料館及省館等建立了部分專題數(shù)據(jù)庫，提供專題服務(wù)，但服務(wù)方式主要還是“你查我找”的被動式服務(wù)。各級地質(zhì)資料館及企業(yè)檔案部門多數(shù)依賴明確的需求，提供紙質(zhì)檔案的借閱、復(fù)制服務(wù)，電子檔案的在線檢索、瀏覽、下載等服務(wù)，在向普通公民宣傳或是提供主動服務(wù)方面還有待改進(jìn)。[2]

此外，各類利用服務(wù)系統(tǒng)的資源集成性有限，雖然有“地圖搜索”功能，但是基本為單一類型的數(shù)據(jù)標(biāo)簽呈現(xiàn)，不支持檔案數(shù)據(jù)的集成檢索和快速利用，無法實現(xiàn)按行政區(qū)劃、盆地構(gòu)造、地震工區(qū)等集成展示各類成果報告、圖件，地質(zhì)數(shù)據(jù)，物探數(shù)據(jù)，測井、錄井?dāng)?shù)據(jù)，巖心圖文數(shù)據(jù)等。

基于此，若能將油氣勘探開發(fā)檔案與GIS結(jié)合，打造油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)，用點、線、面等空間形態(tài)將油氣勘探檔案定位信息在背景上表現(xiàn)出來，[3]集成展示地質(zhì)、地層情況，項目研究、物探、單井等各類油氣勘探開發(fā)檔案目錄及電子原文，以可視化的方案，使檔案需求得到進(jìn)一步的激發(fā)和滿足，[4]便能切實提升油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)效率。

基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計，包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)功能設(shè)計。下文將展開詳細(xì)論述。

（一）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)，是一個系統(tǒng)性、集成性、安全性的平臺，其系統(tǒng)架構(gòu)分為支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層（見圖1）。

1.支撐層是系統(tǒng)運(yùn)行的前提條件，包括各種服務(wù)器集群、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備以及操作系統(tǒng)軟件等，為系統(tǒng)安全、平穩(wěn)運(yùn)行、快速響應(yīng)提供軟硬件支持。

2.數(shù)據(jù)層為系統(tǒng)構(gòu)建和運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐，主要涉及三個方面：一是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，包括矢量數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、地名標(biāo)注數(shù)據(jù)等。二是檔案數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括來源于檔案系統(tǒng)的油氣勘探開發(fā)檔案相關(guān)數(shù)據(jù)，如題名、摘要、關(guān)鍵詞等元數(shù)據(jù)信息，電子檔案等原文信息，館藏單位、借出狀態(tài)、歸還時間等管理狀態(tài)信息等；其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的科研數(shù)據(jù)，如實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。三是其他數(shù)據(jù)，包括專題數(shù)據(jù)、專題文獻(xiàn)，以及用戶貢獻(xiàn)等。

3.服務(wù)層是基于數(shù)據(jù)中臺和GIS的服務(wù)聚合，包括匯聚服務(wù)和功能服務(wù)。匯聚服務(wù)是利用數(shù)據(jù)中臺開展數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)管理，提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，即通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口，將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、檔案數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)悉數(shù)接入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚，形成數(shù)據(jù)湖。匯聚服務(wù)還通過主數(shù)據(jù)管理和版本控制等數(shù)據(jù)治理手段，實現(xiàn)“湖中”數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和安全性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚整合和加工挖掘等管理工作，并根據(jù)應(yīng)用服務(wù)請求，提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)服務(wù)。功能服務(wù)主要基于GIS的空間數(shù)據(jù)管理和地圖功能，開展電子地圖服務(wù)、目錄服務(wù)、查詢服務(wù)、定位服務(wù)等。

4.應(yīng)用層是系統(tǒng)的展示窗口，直接面向最終用戶，包括地圖瀏覽、區(qū)域定位、數(shù)據(jù)集成展示、應(yīng)用操作等。應(yīng)用層支持用戶在地圖瀏覽過程中，通過行政區(qū)劃、盆地構(gòu)造、地震工區(qū)、礦權(quán)區(qū)塊等，鎖定感興趣區(qū)域的檔案數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、地層數(shù)據(jù)、項目情況等，并可進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的電子圖文數(shù)據(jù)瀏覽、下載，以及紙質(zhì)檔案借閱申請等操作。

（二）系統(tǒng)功能設(shè)計

根據(jù)油氣勘探開發(fā)檔案的區(qū)域性、集成性利用需求特點，結(jié)合油氣勘探開發(fā)檔案類型的多樣性，系統(tǒng)通過集成檢索、在線地圖、集成展示、個人中心、數(shù)據(jù)維護(hù)五大功能模塊，實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)檔案集成化、可視化、便捷化利用服務(wù)。

1.集成檢索。該功能模塊支持對系統(tǒng)中各類檔案數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、其他專題數(shù)據(jù)等信息內(nèi)容，進(jìn)行模糊檢索和高級檢索，打造一站式檢索方案。用戶可通過感興趣的一個或一組關(guān)鍵詞，準(zhǔn)確定位相關(guān)信息內(nèi)容，也可以根據(jù)系統(tǒng)提供的高頻詞匯推薦、歷史搜索記憶等，進(jìn)行漫游式查看。在信息呈現(xiàn)上，系統(tǒng)利用GIS強(qiáng)大的多層數(shù)據(jù)集成展示功能，根據(jù)用戶選擇的興趣點/興趣區(qū)域，將各類檔案進(jìn)行信息分類、集成展示。例如，借鑒百度地圖、高德地圖等商用地圖軟件中“附近的商場、加油站、學(xué)校、醫(yī)院”等集成展示方案，支持“搜周邊”功能，以地理坐標(biāo)為切入點，疊加或單一展示目標(biāo)區(qū)域內(nèi)單井、科研項目、地震、巖心巖屑圖文數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)檔案在地理空間上的映射。而系統(tǒng)最終呈現(xiàn)信息內(nèi)容的繁簡程度，則根據(jù)用戶興趣區(qū)域的縮小、放大以及用戶選擇檔案類型的多少隨時調(diào)整。通過檔案信息在地理空間的分類、集成展示，可以為用戶提供所見即所得的可視化檢索體驗。

2.在線地圖。在線地圖以國家的地理信息公共服務(wù)為背景底圖，提供GIS地圖常用操作功能，如地圖瀏覽、縮放、漫游、量算等，選擇或框選興趣點、興趣區(qū)域，進(jìn)行基本的長度、面積測量。該功能模塊也支持用戶根據(jù)使用習(xí)慣和所查詢檔案內(nèi)容，在矢量地圖和影像底圖間自由切換，選擇最優(yōu)呈現(xiàn)效果。此功能主要結(jié)合集成檢索和集成展示模塊使用，為基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)地圖服務(wù)支撐。

3.集成展示。該模塊主要通過資源圖層、區(qū)位圖層的自由多樣疊加，打造多專業(yè)、多載體、多形式、多內(nèi)容的檔案信息集成服務(wù)，實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)檔案集成展示與檢索利用。其中資源圖層按資源內(nèi)容分類，包括單井檔案、研究項目檔案、地震數(shù)據(jù)、巖心巖屑等油氣勘探開發(fā)檔案資源；區(qū)位圖層按地理信息屬性分類，包括行政區(qū)劃、盆地構(gòu)造、地震工區(qū)、礦權(quán)區(qū)塊、圈閉區(qū)帶等空間劃分。集成展示模塊通過GIS底圖數(shù)據(jù)與單井井位坐標(biāo)、研究項目所在位置、地震工區(qū)位置、構(gòu)造位置、盆地位置、礦權(quán)拐點坐標(biāo)等進(jìn)行疊加、結(jié)合，實現(xiàn)投射，生成不同的專題圖層，實現(xiàn)按區(qū)域、對象、專業(yè)、分類展示關(guān)聯(lián)的檔案信息。

以單井檔案專題圖層為例，用戶可通過地圖瀏覽、查看感興趣區(qū)域內(nèi)單井分布情況，或通過集成檢索定位到某一口單井，綜合查看單井基礎(chǔ)信息、鉆井、測井、錄井、分析測試、采油氣、井下作業(yè)等檔案信息及圖文數(shù)據(jù)情況。當(dāng)用戶鎖定某件檔案時，可查看該件檔案的各項著錄信息，如檔號、件號、形成單位、形成時間、編寫者、關(guān)鍵詞、摘要、頁數(shù)、館藏機(jī)構(gòu)等，并在權(quán)限范圍內(nèi)瀏覽和下載電子文件，或是通過加入“購物車”的形式，申請借閱紙質(zhì)檔案。同時，檔案數(shù)據(jù)經(jīng)匯聚服務(wù)處理后，關(guān)聯(lián)關(guān)系被充分挖掘和展示。當(dāng)用戶瀏覽某件檔案的詳情頁面時，系統(tǒng)會在該頁同時推送相關(guān)檔案的列表。相關(guān)檔案主要包括同一個編寫者形成的，或?qū)儆谕豢诰⑼粋€項目、同一個地震工區(qū)的檔案等。這些關(guān)聯(lián)檔案被主動、集成地展示出來，讓用戶在瀏覽中拓展思路、發(fā)掘所需，進(jìn)而激發(fā)用戶潛在需求，提升檔案的利用效率。

4.個人中心。該模塊支持用戶根據(jù)科研、學(xué)術(shù)和興趣愛好需要，將地理坐標(biāo)、礦權(quán)、地震工區(qū)、油氣藏、單井、科研項目等內(nèi)容和關(guān)鍵詞進(jìn)行組合，實現(xiàn)專題定制并查看專題中檔案信息的系統(tǒng)推送、匯聚情況。同時該模塊也支持用戶在油氣勘探開發(fā)檔案利用過程中，添加對相應(yīng)檔案或區(qū)域、單井等的認(rèn)識、評價、補(bǔ)充信息等，并將其計入用戶知識貢獻(xiàn)統(tǒng)計。用戶可在個人中心隨時查看和完善自己的知識貢獻(xiàn)內(nèi)容，也可以提交檔案借閱申請，查詢本人的瀏覽、下載、借閱歷史等。

5.數(shù)據(jù)維護(hù)。數(shù)據(jù)維護(hù)功能通過三種方式實現(xiàn)。一是用戶維護(hù)，即支持用戶知識貢獻(xiàn)，打造一個開放、互動的知識平臺。二是油氣勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的接入，主要是通過標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，不斷接入相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中油氣勘探開發(fā)檔案數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“大檔案”“大數(shù)據(jù)”的管理，提升油氣勘探開發(fā)檔案整體的利用效率和活力。三是常規(guī)的檔案管理人員數(shù)據(jù)維護(hù)，包括檔案信息的分類和維護(hù)、檔案數(shù)據(jù)的著錄等。如目錄樹的建立和維護(hù)管理，專題檔案的匯集，檔案信息著錄，檔案案卷、文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入，檔案圖文數(shù)據(jù)批量掛接，形成多級、多元的檔案數(shù)據(jù)目錄結(jié)構(gòu)。

基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建，是一個系統(tǒng)的、持續(xù)的過程，需要通過健全保障機(jī)制、建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、加強(qiáng)數(shù)據(jù)治理和發(fā)揮檔案工作人員積極性等來落地，實現(xiàn)利用服務(wù)工作的提檔升級。

（一）健全保障機(jī)制

打造基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)涉及各項軟硬件資源、數(shù)據(jù)資源的調(diào)用和管理，涉及系統(tǒng)設(shè)計、接口搭建、數(shù)據(jù)治理過程中與各業(yè)務(wù)部門甚至與油氣勘探開發(fā)、單井地質(zhì)設(shè)計、鉆井、錄井、測井公司等跨部門、跨單位、跨專業(yè)的協(xié)調(diào)共建。要最終實現(xiàn)該系統(tǒng)的功能，需要建立、健全保障機(jī)制，由主管部門牽頭，開展頂層設(shè)計，自上而下進(jìn)行推動；需要建立完善的組織機(jī)制，明確相關(guān)的責(zé)任主體及職責(zé)分配，打通管理和數(shù)據(jù)關(guān)口，從項目實施、經(jīng)費(fèi)保障、技術(shù)投入、人員配備等方面加以保障。

（二）建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)包括地理信息數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、檔案系統(tǒng)數(shù)據(jù)、各類勘探開發(fā)系統(tǒng)動態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)來源多樣、格式不一、類型復(fù)雜、數(shù)量巨大，同一類數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)中的計量單位、編碼規(guī)則、參考坐標(biāo)系等，都可能存在不統(tǒng)一問題。建立健全油氣勘探開發(fā)檔案管理業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、安全管理體系是系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。項目組需要通過梳理業(yè)務(wù)流程，將業(yè)務(wù)流程化、流程標(biāo)準(zhǔn)化，打通數(shù)據(jù)歸口、流向；通過建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一，確保數(shù)據(jù)可交換、易共享且自動關(guān)聯(lián)；通過建立安全體系標(biāo)準(zhǔn)，在保證系統(tǒng)流暢的同時，實現(xiàn)平臺技術(shù)安全、計算機(jī)系統(tǒng)安全和檔案數(shù)據(jù)安全。

（三）加強(qiáng)數(shù)據(jù)治理

無論是大數(shù)據(jù)、云技術(shù)還是區(qū)塊鏈，無論是數(shù)據(jù)挖掘還是人工智能，這些不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)無不以高質(zhì)量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。[5]基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)也需要注重持續(xù)加強(qiáng)數(shù)據(jù)治理、獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)。項目組要在建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，持續(xù)開展數(shù)據(jù)治理工作，通過主數(shù)據(jù)管理和同步共享機(jī)制，理清礦權(quán)信息、構(gòu)造信息、井信息、地震工區(qū)信息等的數(shù)據(jù)源頭，避免重復(fù)，并通過對各類檔案數(shù)據(jù)的規(guī)范化整理和檢查，建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。例如，可以將油氣勘探開發(fā)檔案的地理信息值、時間屬性等，與礦權(quán)坐標(biāo)值、礦權(quán)有效期、行政區(qū)劃、構(gòu)造位置關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)按礦權(quán)、行政區(qū)劃、構(gòu)造位置等集成展示相關(guān)檔案信息和數(shù)據(jù)，并持續(xù)檢查、補(bǔ)充各類數(shù)據(jù)著錄標(biāo)引，確保著錄信息的準(zhǔn)確性、完整性，為油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、圖文數(shù)據(jù)等。

（四）發(fā)揮檔案工作人員的主動性

基于GIS的油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)系統(tǒng)從業(yè)務(wù)需求、功能設(shè)計，到系統(tǒng)測試、系統(tǒng)評估等，都需要檔案工作人員全程參與。在系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮檔案工作人員的主動性，提升統(tǒng)籌能力，包括準(zhǔn)確判斷信息價值，統(tǒng)籌不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的生成、歸檔、利用服務(wù)，統(tǒng)籌跨專業(yè)、跨部門的共享服務(wù)能力。[6]以檔案工作人員為主導(dǎo)，以檔案利用服務(wù)業(yè)務(wù)需求引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計和研發(fā)，以專業(yè)助力數(shù)據(jù)治理、主數(shù)據(jù)研究、機(jī)器學(xué)習(xí)等過程的標(biāo)準(zhǔn)采用、數(shù)據(jù)處理，才能最終保障檔案數(shù)據(jù)質(zhì)量和利用服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)油氣勘探開發(fā)檔案利用服務(wù)效率的提升。

注釋及參考文獻(xiàn)：

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作者單位：中國石化石油勘探開發(fā)研究院