三維GIS系統(tǒng)用于遼河油田的勘察測量工程?

陳慕君 婁松濤 河南農業(yè)職業(yè)學院河南職業(yè)技術學院

三維GIS系統(tǒng)用于遼河油田的勘察測量工程?

陳慕君1婁松濤21河南農業(yè)職業(yè)學院2河南職業(yè)技術學院

三維GIS在遼河油田勘察測量中的應用包含統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務技術的應用、三維空間數(shù)據(jù)庫與發(fā)布技術、平面圖形顯示、三維可視化技術、信息集成與關聯(lián)查詢、二維與三維之間的聯(lián)動。借助遙感技術對地理影像進行處理，將三維GIS所處理的空間信息數(shù)據(jù)、影像信息數(shù)據(jù)和高程信息數(shù)據(jù)相互集成在一起，構建出三維空間數(shù)據(jù)庫，完成對多種分辨率、多種格式地理空間信息的一體化存儲。采用Tera Gate發(fā)布數(shù)據(jù)技術，使用戶可以無障礙地閱讀地理空間信息。用戶可以在三維GIS平臺所提供的接口上進行數(shù)據(jù)查詢，在三維GIS系統(tǒng)設計的地理突發(fā)事件處理機制下，完成數(shù)據(jù)信息的查詢以及關聯(lián)查詢。把二維GIS技術和三維GIS技術相互結合，能夠發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，用戶使用更加便捷。

遼河油田；三維GIS；勘測；數(shù)據(jù)庫；可視化

三維GIS用于油田勘察測量主要借助了三維GIS的空間性。油田企業(yè)通過三維GIS可以獲得的信息包含油井、油氣水管線、地面建筑、勘測位置等，這些信息都具有三維空間屬性[1]。三維GIS的工作就是整理用戶所需要的大量空間信息，并且能夠將這些信息客觀、真實地展現(xiàn)給用戶。因此，三維GIS如何滿足油田企業(yè)對地理空間信息的需求，使三維GIS在油田勘測開發(fā)中更好地發(fā)揮作用是本文研究的重點。

1 需求分析

油田勘測是油田企業(yè)工作的核心，勘測工作主要是勘探開發(fā)油田、布置油田工區(qū)等。近年來，油田勘探開發(fā)中油田礦區(qū)主要應用的是二維GIS技術。目前二維GIS技術在油田勘測中存在的主要問題有以下幾個方面：

（1）設計勘測地形圖工程量大，由于勘測工作完全依賴于準確的地理空間信息，需要設計人員設計出準確的地形圖，地理空間的各個模塊之間的數(shù)據(jù)格式要進行大量的整理和轉換。

（2）目前勘測的數(shù)據(jù)資料尚未以中心數(shù)據(jù)庫的形式進行存儲，從而導致數(shù)據(jù)資源共享困難，共享資料的使用率較低。

（3）存儲的數(shù)據(jù)格式混亂，無法保證數(shù)據(jù)的安全。

（4）地理空間信息更新較慢，導致勘測過程中資源的浪費。

（5）二維GIS在地理勘測過程中有許多信息，例如氣壓、溫度等信息，直接影響到勘測過程的準確性，進而影響油田勘測的效率。

圖1 三維GIS系統(tǒng)框架結構

2 三維GIS的平臺建設

針對上述二維GIS技術在油田勘測中所存在的問題，推廣三維GIS在現(xiàn)代油田勘測開發(fā)研究中的應用已經(jīng)勢在必行。

截至到2014年，GIS的主要用途依然在處理地球表面信息上[2]，即GIS以二維方法來處理三維連續(xù)分布的油田地理空間信息。三維GIS基礎是3D數(shù)據(jù)模型的建立與數(shù)據(jù)結構的設計。遼河油田資源豐富、勘測地區(qū)較多、勘測范圍比較廣，在復雜地質環(huán)境的斷塊油田勘測開發(fā)方面具有一定的優(yōu)勢。在勘測油田的地理空間信息過程中，需要借助一個數(shù)據(jù)服務平臺。三維GIS系統(tǒng)架構如圖1所示，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源包含了油田各個業(yè)務數(shù)據(jù)庫、油田關系數(shù)據(jù)庫、檔案數(shù)據(jù)庫、二維地理信息以及地理空間數(shù)據(jù)庫，將這些數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務平臺提供給用戶訪問。虛擬三維漫游系統(tǒng)的設計主要包含三個方面：勘測信息集成與查詢系統(tǒng)、開發(fā)信息集成與查詢系統(tǒng)以及二維地理信息集成系統(tǒng)。

3 三維GIS技術應用

三維GIS在油田勘察測量中的應用包含統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務技術的應用、三維空間數(shù)據(jù)庫與發(fā)布技術、平面圖形顯示、三維可視化技術、信息集成與關聯(lián)查詢、二維與三維之間的聯(lián)動。

（1）統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務。遼河油田的數(shù)據(jù)業(yè)務量非常大，而且數(shù)據(jù)類型繁多，數(shù)據(jù)業(yè)務整體上可以劃分為非結構化數(shù)據(jù)業(yè)務和結構化數(shù)據(jù)業(yè)務[3]。遼河油田的數(shù)據(jù)業(yè)務主要是基于數(shù)據(jù)業(yè)務種類、業(yè)務管理系統(tǒng)、業(yè)務類別、業(yè)務量等方面進行處理，三維GIS技術需要整合遼河油田的歷史數(shù)據(jù)業(yè)務，為上層用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問服務，從而達到分散數(shù)據(jù)統(tǒng)一化管理的目的。

（2）三維空間數(shù)據(jù)庫與發(fā)布。地理空間數(shù)據(jù)主要包括了地理空間位置和相互構成關系的地理數(shù)據(jù)，油田三維空間數(shù)據(jù)包括高程數(shù)據(jù)、三維地理信息、基于遙感技術的大量影像數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)等。借助遙感技術對地理影像進行處理，將三維GIS所處理的空間信息數(shù)據(jù)、影像信息數(shù)據(jù)和高程信息數(shù)據(jù)相互集成在一起，構建出三維空間數(shù)據(jù)庫，完成對多種分辨率、多種格式地理空間信息的一體化存儲。采用Tera Gate發(fā)布數(shù)據(jù)技術，使用戶可以無障礙地閱讀地理空間信息。

（3）平面圖形顯示。遼河油田中的眾多應用系統(tǒng)都是基于底圖平面圖形，近些年石油勘測的設計圖中超過一半以上都是二維圖件，這是由于遵循用戶的傳統(tǒng)習慣所致。而三維GIS技術不僅可以實現(xiàn)勘探地形、地勢圖等圖件的漫游導航，還能夠進行平面圖形的交互活動，其中包括縮小、拉框放大、漫游等技術，實現(xiàn)油田區(qū)域、構造單元、三維工區(qū)、礦權等石油勘探元素的存儲，并且將存儲的數(shù)據(jù)用平面圖層進行處理，具有數(shù)據(jù)業(yè)務查詢功能。

（4）三維可視化展示。三維可視化展示是在勘測過程中將地理三維空間信息以可視化技術進行呈現(xiàn)。三維GIS可視化展示具有強烈的立體感，操作靈活，可以改變觀察對象的角度和距離，使用戶具有身臨其境的感覺。三維GIS技術具有勘察測量分析、空間GPS定位等功能，因此可以提供用戶導航以及常用操作的環(huán)境，方便用戶查詢地理空間信息。

（5）信息集成與關聯(lián)查詢。包括集輸站庫、油田輸油管線、通訊網(wǎng)絡、供電線路、生產井、油田注水管線以及井場線路等信息都可以集成在三維GIS中。由于集成在三維GIS信息的數(shù)據(jù)業(yè)務量非常大，需要設計適當?shù)牟呗裕瑢⑸鲜鲂畔⒁罁?jù)數(shù)據(jù)類別分配到不同的文件中，加載信息迅速，方便用戶的瀏覽信息。用戶可以在三維GIS平臺所提供的接口上進行數(shù)據(jù)查詢，在三維GIS系統(tǒng)設計的地理突發(fā)事件處理機制下，完成數(shù)據(jù)信息的查詢以及關聯(lián)查詢。

（6）二維與三維之間的聯(lián)動。把二維GIS技術和三維GIS技術相互結合，能夠發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，用戶使用更加便捷。二維與三維之間的聯(lián)動主要包括以下幾個方面：①漫游導航聯(lián)動，包括放大、縮小、平移等操作導致的漫游移動，需要注意的是在漫游導航實現(xiàn)聯(lián)動時，需要進行同步更新處理；②數(shù)據(jù)業(yè)務對象管理聯(lián)動，面對油田信息視圖展示過程中數(shù)據(jù)業(yè)務的數(shù)量發(fā)生改變，二維GIS和三維GIS都需要進行數(shù)據(jù)上的同步，其中包括數(shù)據(jù)業(yè)務對象的刪除、可見性控制以及投放控制；③輔助決策聯(lián)動，二維GIS和三維GIS都需要更新接收的數(shù)據(jù)信息，其中包括獲取油田數(shù)據(jù)的點、線、面類數(shù)據(jù)元素，同步數(shù)據(jù)業(yè)務地理位置，編輯自定義區(qū)域元素信息，以及標注類地理元素的創(chuàng)建過程。

4 結語

三維GIS技術的應用不僅提高了油田企業(yè)的整體管理水平，而且還在很大程度上促進了油田整體的可持續(xù)發(fā)展性，這些都是設計與開發(fā)油田聯(lián)合站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最重要的目的。三維GIS技術在油田勘測開發(fā)中的成功應用，使得油田地理信息數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)上進行實時動態(tài)管理與發(fā)布，同時還減少了整個系統(tǒng)運行過程中所消耗的人力、物力，使得地理空間信息在勘測過程中的準確性與安全性得到了更大的保障。從長遠來看，三維GIS在現(xiàn)代油田。測中將具有十分廣闊的應用前景。

[1]杜少博．Web GIS技術在油田地面工程規(guī)劃中的應用[J]．油氣田地面工程，2012，31（12）47-48．

[2]景瑞林．基于GIS的生產信息集成系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2014，33（4）：36-37．

[3]吳東勝，陳華軍，劉少華，等．三維可視化技術在隱蔽油氣藏勘探中的應用[J]．石油物探，2005（4）：44-46．

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.022

基金論文：油田地理信息與勘探開發(fā)動靜態(tài)數(shù)據(jù)庫融合先導試（ycsy2013ky-A-04）。