油田生態環境大數據平臺建設和應用

［摘 要］為了解決油田生態環境數據管理難、共享難、應用難的問題，更好地服務于油田生產及生態環境保護，本研究項目依托中國石油地理信息系統建設油田生態環境大數據平臺。在分析油田生態環境數據管理現狀及存在問題的基礎上，對油田生態環境大數據平臺的總體架構、數據架構、功能架構等方面進行了詳細論述。油田生態環境大數據平臺的建設支撐了油田生產和環保業務的開展，可為油氣開發行業的生產決策與環保管理高質量運行提供參考。

［關鍵詞］油田；生態環境；大數據平臺；平臺架構；建設；應用

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2024.11.029

［中圖分類號］F272；TP315 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2024）11-0097-04

0" " "引 言

2016年3月，原環境保護部印發《生態環境大數據建設總體方案》，以解決環境信息化體制機制不順、系統建設分散與數據孤島、業務協同和信息資源開發利用水平低等突出問題［1］。同時，該方案提出“互聯網+”、大數據等各類信息技術是推進環境治理能力現代化的重要手段，要加強生態環境大數據的建設和集成應用，為生態環境保護科學決策提供有力支撐［2-3］。中國石油X研究院在多年的油氣勘探開發環保管理與技術咨詢服務過程中產生和積累了大量生態環境數據，而傳統的管理和使用方式已無法應對不斷積累的海量的、多源異構化的生態環境數據，無法滿足數據價值深度挖掘的現實需求，加之環保管理與生產業務部門管理平臺間存在信息屏障，以及數據“孤島”問題，亟須構建生態環境數據共享服務平臺以解決以上問題，并且實現數據價值的最大化。

中國石油地理信息系統（以下稱A4）［4］，自2006年推廣以來在中國石油得到了十分廣泛的應用，一些油田公司依托A4已建成了含生產運行、地面工程等各類設施的地理信息系統［5-6］，服務于油田生產業務，但在環保管理和技術咨詢服務業務方面還有待開發建設。本文通過分析X研究院生態環境數據管理現狀，以數據運行環境安全為前提，共享為手段，服務為目的，落實國家生態環境大數據建設要求，依托A4構建油田生態環境大數據平臺，旨在利用互聯網、大數據技術，集成和共享生態環境數據，互聯互通生產業務和環保業務數據，充分發揮大數據技術對生產決策的支撐作用，助力油田公司綠色發展，推進生態文明建設。

1" " "油田生態環境數據管理現狀與存在的問題

1.1" "油田生態環境數據管理現狀

X研究院環保管理與技術咨詢業務包括環境影響評價、竣工環保驗收、環境影響后評價、生態環境風險管控、資源環境評價、開發方案HSE篇章編制、生態環境基線調查等，以及對油田職能部門及下屬生產企業的技術支撐。基于油田礦權空間范圍大、業務類型多、產生的數據多源異構的特點，可將數據歸納為以下五類。第一，國土空間數據，如依據法律法規、規章等劃定或確認的國家公園、自然保護區、自然公園等自然保護地，世界自然遺產、生態保護紅線等法定生態保護區域、永久基本農田、飲用水源保護區、土地利用規劃、林業資源調查及城鎮規劃等數據；第二，基礎數據，如遙感影像、行政區劃、路網、水系等；第三，環境質量數據，如環評及驗收環境質量監測數據、氣象數據、水文地質資料及測試分析化驗數據；第四，上述服務過程中形成的技術報告成果；第五，環保相關的法律、法規、規章、標準，以及各種規范文件。其中第一、第二類國土空間數據和基礎數據以結構化的矢量數據為主，第三至第五類以非結構化的文檔、圖紙、表格數據為主。

1.2" "數據管理存在的問題

生態環境數據類型或格式多樣化、對臺賬管理重視程度不夠、管理人員變動及傳統儲存方式落后等因素，導致生態數據管理不善、使用效率低、共享難。數據產生方面，數據主要產生于不同項目組，數據基本跟隨項目組人員流動，人員變動導致數據延續性差、數據未歸檔或歸檔信息不全，可能出現同一數據反復收集的情況，增加了不必要的成本。數據存儲方面，仍采用傳統的硬盤存儲方式，且存儲地點分散，導致數據存儲安全性低，容易丟失，數據查詢和分析效率低。數據使用方面，缺乏統一的數據庫支持和專業軟件系統支持，主要表現在由不同軟件形成的不同儲存格式或數據庫類型的矢量數據上，對軟件使用的熟練程度不同導致不同人員對同一數據的分析需要的時間成本不同。

2" " "油田生態環境大數據平臺構建

基于以上生態環境大數據管理現狀和存在的問題，提出油田生態環境大數據平臺（以下稱平臺）建設方案，方案主要包含總體架構、數據架構和功能架構三個部分。

2.1" "總體架構

平臺的總體架構如圖1所示，該架構局域網搭建確保了數據安全環境下使用。平臺建設遵循地理信息平臺建設的相關標準和規范，主要由基礎設施層、數據層和應用層組成。其中，基礎設施層即數據運行需要的支撐環境，包括網絡環境、基礎硬件環境和基礎軟件環境等。數據層，主要包括集成整合A4的基礎地理信息數據、油田業務空間數據、生態環境業務數據。平臺是系統的應用層，包括數據管理、生態環境一張圖、綜合查詢、空間分析、統計報表等功能。

2.2" "數據架構

與平臺功能模塊對應的多源數據庫。其中，基礎地理信息數據、油氣業務空間數據等數據，通過數據接口從A4獲取；生態環境業務數據從線下采集，采集的數據處理后將進入數據池進行存儲與管理。數據構架設計如圖2所示。

2.3" "功能架構

平臺的功能框架如圖3所示。利用A4提供二三維應用開發接口搭建平臺，提供地圖初始化、數據管理、生態環境一張圖、綜合查詢、空間分析和統計報表六大應用功能模塊，并完成與統一身份認證平臺的權限集成。

2.3.1" "地圖初始化

該模塊主要包括地圖工具、測量工具、地名查詢、行政區定位、一鍵出圖。地圖工具是利用A4提供的開發接口，動態加載基礎地理信息數據，并提供底圖的切換。測量工具包括距離測量和面積測量。通過類別、關鍵字進行地名查詢，同時可實現市、縣的行政區劃快速定位和邊界渲染。最終實現地圖基礎要素、業務空間要素、測量結果等要素的一鍵出圖。

2.3.2" "數據管理

該模塊主要包括數據入庫管理、屬性數據管理、資料圖檔管理、數據字典管理。通過數據導入方式，完成生態環境業務空間數據的入庫，并記錄元數據信息。提供生態環境數據的屬性信息管理，按照數據類型進行分類管理。提供上傳生態環境非結構化數據，供各類用戶共享查看，同時可針對資料圖檔進行權限控制。提供針對系統各類下拉選項的字典管理功能，可針對數據字典進行管理和維護，便于系統的動態調整與擴展。

2.3.3" "生態環境一張圖

基于A4系統提供的基礎地圖服務，動態加載基礎數據、生產設施、生態環境等空間數據，通過圖層控制、快捷查詢等功能，展示生產設施與生態環境空間位置一張圖。

2.3.4" "綜合查詢

通過選擇數據類型，設置查詢條件，符合條件的生態數據查詢結果以數據列表、地圖復合方式展示，并可實現查詢結果的定位及詳情展示，同時支持對查詢結果進行統計分析。

2.3.5" "數據分析

數據分析主要包括緩沖區分析、疊加分析、沖突分析。緩沖區分析是圍繞生產設施（點、線）或礦業權（面）為地理要素的距離分析，地理要素采用點擊繪制或多格式本地導入。建立的緩沖區和生態環境空間數據疊加分析，自動進行沖突監測分析，產生新的地理要素及屬性，即重疊區及重疊區的面積、涵蓋的環境敏感區類型、級別等基本概況，分析結果一鍵出圖。

2.3.6" "統計報表

整合礦業權范圍內各類環境敏感區數據，按照生態保護紅線、自然保護地、水源保護區等類別，從行政區劃、級別、主管部門等維度對數據進行匯總，包括數量和面積。匯總結果以餅圖、柱狀圖、曲線圖、表格等方式進行展示，匯總結果支持一鍵導出。

3" " "平臺應用

在X研究院所屬的油田公司的礦業權評價與退減方案編制中，該平臺為精細刻畫生態保護紅線、自然保護地等無效工作區邊界、確定退減區提供了豐富、準確的環境敏感區數據支撐。在該油田公司重點產能項目的選址及其環境影響評價、油氣開發方案的HSE專篇編制中，利用該平臺實現了新建項目在選址選線階段主動繞避生態敏感區、水源保護區等環境敏感區，源頭上保證了這些重要生態系統的服務價值不受影響，且規避了違法和行政處罰的風險，保障了這些項目順利獲得生態環境部門批復，助力油田快速建產。自該平臺建成后，已為該油田公司礦業權登記、環保管理及咨詢等業務提供了大量數據服務和技術支撐，生態效益、社會效益、經濟效益顯著。

4" " nbsp;結束語

（1）平臺的建設，適應了國家在生態文明建設、生態保護及環境治理過程中的生態環境大數據建設要求，以及國家日益嚴格的環保監管新形勢。符合國家的政策要求，也滿足了公眾對油氣開采行業環保的期待。

（2）平臺依托A4建設，采用大數據存儲及管理技術、可視化技術、空間分析技術等先進技術，互聯互通不同平臺間的數據，使得安全、高效及價值最大化的生態環境數據管理與應用成為可能。

（3）平臺的應用，高效地實現油氣開采建設項目事前、事中、事后的環保監督管理。保護了生態環境，規避了法律風險，降低了環保處罰風險和投資成本，實現生態效益、社會效益、經濟效益“三提升”。

（4）隨著不斷實踐應用、生態環境數據庫的持續完善及大數據技術的日趨成熟，以及與其他平臺數據資源整合和共享，平臺可以向建設項目分區管控、環境敏感區沖突預警、智能選址等機器學習、人工智能方向進一步拓展，為油氣開發工程全過程環保管控與決策提供更智能的技術手段。

主要參考文獻

［1］劉柏音，王維，劉孝富，等. 大數據技術在我國生態環境領域的應用情況與思考［J］. 環境保護，2022（14）：57-61.

［2］鄒軍，畢丹宏，孟斌，等. 生態環境大數據監管平臺的研究［J］. 信息技術與信息化，2021（1）：28-31.

［3］王運濤，王國強，王橋，等. 我國生態環境大數據發展現狀與展望［J］. 中國工程科學，2022，24（5）：56-62.

［4］孫崇亮. 中國石油地理信息系統數據建設思路及進展［J］. 油氣田地面工程，2015，34（5）：1-3.

［5］李鳳紅. 杏北油田地面數據庫建設與深化應用［J］. 油氣田地面工程，2020，39（12）：77-82.

［6］劉雪嬌. 中國石油地理信息系統在地面工程中的應用［J］. 氣田地面工程，2014，33（2）：45.

［收稿日期］2023-12-22

［基金項目］中國石油天然氣股份有限公司科學研究與技術開發項目（2023YQX201-12）。

［作者簡介］霍小鵬（1984— ），陜西延川人，碩士，高級工程師，主要研究方向：建設項目生態影響評價。