基于移動(dòng)GIS的油田信息查詢系統(tǒng)*

張世彬　張余強(qiáng)　卿粼波　何小海

(1.四川大學(xué)電子信息學(xué)院圖像信息研究所　成都　610065)(2.成都西圖科技有限公司　成都　610065)

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基于移動(dòng)GIS的油田信息查詢系統(tǒng)*

張世彬1張余強(qiáng)2卿粼波1何小海1

(1.四川大學(xué)電子信息學(xué)院圖像信息研究所成都610065)(2.成都西圖科技有限公司成都610065)

摘要為加快數(shù)字化油田的建設(shè)和提高油田行業(yè)的生產(chǎn)效率,通過分析移動(dòng)GIS在油田行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,同時(shí)結(jié)合數(shù)字化油田建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需求,在Android平臺(tái)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)端百度地圖的油田巖心圖文信息查看系統(tǒng),主要為方便油田工作人員在移動(dòng)環(huán)境下對(duì)油井位置信息以及巖心圖文信息的查看,并給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)和主要的技術(shù)實(shí)現(xiàn),旨在促進(jìn)移動(dòng)GIS在數(shù)字化油田中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞移動(dòng)GIS; Android; 百度地圖; 巖心圖文信息

Field Information Query System Based on Mobile GIS

ZHANG Shibin1ZHANG Yuqiang2QING Linbo1HE Xiaohai1

(1. Image Information Institute, School of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu610065)

(2. Chengdu Xitu Technology Co. Ltd., Chengdu610065)

AbstractIn order to speed up the construction of digital oilfield, and improve the efficiency of the oil field industry production and work, the analysis of the development of mobile GIS in the oil field industry status quo is conducted. Combined with the realistic requirement of digital oilfield construction at the same time, on the Android platform the oilfield core graphic information check the system is designed and implemented based on the mobile baidu map, mainly for the convenience of oilfield workers on well location information in mobile environment, and the core view of graphic information. And the design of the system architecture and key technology are given, it is aimed to promote the development of mobile GIS in digital oilfield.

Key Wordsmobile GIS, Android, baidu map, core graphic information

Class NumberTP911.73

1引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)在移動(dòng)端的蓬勃發(fā)展,移動(dòng)GIS是繼桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技術(shù)熱點(diǎn),移動(dòng)定位、移動(dòng)辦公等越來越成為企業(yè)或個(gè)人的迫切需求,移動(dòng)GIS就是其中最核心的部分。在數(shù)字化油田的建設(shè)過程中,以移動(dòng)終端的GIS系統(tǒng)為平臺(tái)提供應(yīng)用,還是一個(gè)比較新穎的方式,相關(guān)的探討和應(yīng)用正在不斷發(fā)展。如劉挺、蔡永香等提出的數(shù)字油田移動(dòng)信息系統(tǒng)的構(gòu)建,給出了基于Android的移動(dòng)GIS的技術(shù)架構(gòu),對(duì)構(gòu)建該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信、移動(dòng)定位等進(jìn)行了分析[1],同時(shí)也有不少具體應(yīng)用產(chǎn)生出來。袁滿等結(jié)合3G通信、GPS定位以及無線數(shù)據(jù)同步等技術(shù),借助ArGis Mobile移動(dòng)平臺(tái)開發(fā)出油田移動(dòng)GIS,解決了油田日常生產(chǎn)管理中數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯栴}[2]。宋偉強(qiáng)和肖光榮等采用移動(dòng)GIS輔助油田管線巡檢,為站庫(kù)管理人員提供了方便[3]。為此,筆者結(jié)合油田行業(yè)對(duì)巖心圖像相關(guān)信息以及油井位置信息經(jīng)常需要移動(dòng)查詢的需求,采用當(dāng)前主流的移動(dòng)端平臺(tái)Android和百度地圖的LBS服務(wù),設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了在移動(dòng)GSI地圖中查看油田信息以及對(duì)應(yīng)油井巖心圖文信息的查詢系統(tǒng)。

2系統(tǒng)總體框架

本系統(tǒng)采用MVC分層體系結(jié)構(gòu),從邏輯上分別劃分為終端顯示層、通信和業(yè)務(wù)處理層、數(shù)據(jù)層。終端顯示層采用Android手機(jī)提供顯示數(shù)據(jù)和交互的功能,Android終端主要通過異步通信的方式,一方面通過百度云地圖提供的API接口請(qǐng)求百度的商業(yè)圖層作為底圖顯示,另一方面使用ASP.NET框架提供的一般處理程序接口來請(qǐng)求油井位置信息以及各油井的巖心圖文信息,最后將圖層和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行疊加,呈現(xiàn)在Android終端的屏幕上,數(shù)據(jù)通信和業(yè)務(wù)層主要根據(jù)移動(dòng)終端顯示層的交互,進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯處理,并將處理后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)封裝為JSON數(shù)組的形式傳輸給移動(dòng)終端,數(shù)據(jù)層主要使用ADO.NET技術(shù)對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行增刪改查操作,獲取數(shù)據(jù)表的基本數(shù)據(jù)提供給業(yè)務(wù)層進(jìn)行整合處理。系統(tǒng)的總體框架圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)框架圖

3系統(tǒng)主要功能

3.1顯示油井位置功能

圖2　顯示油井位置

通過接入百度商用地圖,在百度柵格地圖上宏觀顯示油田數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的油井地理位置和其他簡(jiǎn)要信息。首先接入百度地圖的SDK和相關(guān)API接口,使用Android的異步加載技術(shù),初始化地圖顯示控件,然后和油田Web服務(wù)器進(jìn)行通信,利用一般處理程序(HttpHandler)提供的數(shù)據(jù)接入接口,獲取油井信息,呈現(xiàn)在Andorid終端的視圖控件中,并且為每個(gè)油井標(biāo)注點(diǎn)設(shè)置監(jiān)聽處理程序。該功能的大體處理流程如圖2所示。

3.2瀏覽油井的巖心圖文信息

通過用戶的交互操作,以某一口井為入口進(jìn)入到該井的信息瀏覽系統(tǒng)中,然后移動(dòng)端以該井為標(biāo)志位與服務(wù)器通信,加載該井下的相關(guān)巖心圖文信息,并且可對(duì)具體圖文信息進(jìn)行評(píng)價(jià),并將評(píng)價(jià)信息上傳到油田數(shù)據(jù)庫(kù)中,方便相關(guān)專家的查閱,同時(shí)為Android設(shè)計(jì)了自動(dòng)更新下載以及自定義圖文控件的功能。圖文信息查看主要包括白光平掃、白光滾掃、熒光掃描、特殊圖像等圖文信息查看。

4系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中,為實(shí)現(xiàn)在百度地圖上查看油井位置和油井的巖心圖文信息,主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)為接入百度地圖作為底圖、Android手機(jī)和Web服務(wù)器通信以獲取油井位置和其中的圖文信息、優(yōu)化ListView的信息顯示、自定義一個(gè)圖文顯示組件用來顯示巖心圖文信息和Android軟件自動(dòng)更新下載功能的實(shí)現(xiàn)。

4.1Android端接入百度地圖

在本系統(tǒng)中,采用商業(yè)地圖作為初始化的標(biāo)準(zhǔn)地圖,為此就必須首先加載和設(shè)置相關(guān)的商用地圖。當(dāng)前移動(dòng)端GIS地圖的提供廠商主要有百度地圖、谷歌地圖等,各個(gè)地圖提供商均采用各自的地圖坐標(biāo)系,為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)GIS地圖的正確顯示,必須要能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換。國(guó)際經(jīng)緯度坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為WGS-84,它是直接通過衛(wèi)星定位獲得的坐標(biāo),國(guó)內(nèi)必須至少使用國(guó)測(cè)局制定的火星坐標(biāo)系GCJ-02,對(duì)WGS-84地理位置進(jìn)行首次加密后生成的坐標(biāo)系,百度坐標(biāo)系在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了BD-09二次加密措施,更加保護(hù)了個(gè)人隱私,谷歌中國(guó)地圖采用的是GCJ-02地理坐標(biāo)系,且谷歌中國(guó)地圖的服務(wù)器在中國(guó)不是很穩(wěn)定,為此采用百度端的商用地圖作為底圖,這就要實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯度坐標(biāo)系WGS-84到百度坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,由于無法實(shí)現(xiàn)兩者坐標(biāo)系的直接轉(zhuǎn)換,就必須使用火星坐標(biāo)系作為中介,實(shí)現(xiàn)向百度坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,為此必須在接入百度地圖的接口中設(shè)置坐標(biāo)系為百度的經(jīng)緯度坐標(biāo)系bd09ll。接入百度API的關(guān)鍵代碼如下:

//使用SDK各組件之前,初始化context信息,傳入ApplicationContext

SDKInitializer.initialize(getApplicationContext());

setContentView(R.layout.activity_main);

//設(shè)置經(jīng)緯度坐標(biāo)系

LocationClientOption option = new LocationClientOption();

option.setOpenGps(true);// 打開gps

option.setCoorType("bd09ll"); // 設(shè)置坐標(biāo)類型

4.2Android端與Web服務(wù)器的通信

由于在本系統(tǒng)中,移動(dòng)Android端需要經(jīng)常和油田服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳輸,而在Android端,阻塞一個(gè)UI主線程多達(dá)5s之后,一般會(huì)造成ANR(Application Not Responding)情況的出現(xiàn),因此執(zhí)行獲取服務(wù)數(shù)據(jù)的耗時(shí)操作是無法在主線程中執(zhí)行的,需要重開一條線程進(jìn)行處理,在這里采用Handler+MessageQueue+Looper的消息隊(duì)列機(jī)制來解決同一進(jìn)程中兩個(gè)線程間的通信問題。子線程被創(chuàng)建時(shí),會(huì)對(duì)應(yīng)地與一個(gè)消息隊(duì)列綁定,當(dāng)在子線程中通過Handler發(fā)送消息到消息隊(duì)列后,Looper會(huì)循環(huán)不斷地從消息隊(duì)列中取出消息交由主線程中Handler處理。消息機(jī)制的處理流如圖3所示。

圖3　消息處理機(jī)制

Android與服務(wù)器通信通常采用HTTP通信方式,Android目前提供兩種Http通信方式:HttpURLConnection和HttpClient。HttpURLConnection多用于發(fā)送或接收流式數(shù)據(jù),因此比較適合上傳/下載文件,HttpClient對(duì)Http通信的封裝更加全面。因此,在子線程中采用HttpClient的方式與服務(wù)端進(jìn)行通信,以下為使用HttpClient和get方式請(qǐng)求的關(guān)鍵代碼:

HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet)

在服務(wù)端的Web架構(gòu)主要使用Asp.NET技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建,接收移動(dòng)端Http的get或post請(qǐng)求,在業(yè)務(wù)處理時(shí),根據(jù)移動(dòng)端的Http請(qǐng)求,利用ADO.NET提供的接口直接獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)表的相關(guān)數(shù)據(jù),并且將數(shù)據(jù)傳遞到移動(dòng)端,以往的發(fā)送數(shù)據(jù)的方式主要采用XML文檔的方式,這種方式一方面在服務(wù)端需要組裝XML的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),另一方面在移動(dòng)端需要解析XML節(jié)點(diǎn),效率低下,這里采用一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸格式Json,Json格式主要以鍵值對(duì)的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù),如{"key":"value"},并可以在大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí),封裝為Json數(shù)組的形式傳遞,以下為獲取一條白光平掃信息記錄的Json數(shù)組格式:

{"ret":0,"data":{"list":[{"title":"1-130-3-6.jpg","commentcount":3,"manage":"掃描人:張三","nid":11,"range":"掃描長(zhǎng)度:1005.1-1005.2 (m)","ptime":"2015-06-01 15:12:32"}],"totalnum":1},"msg":"ok"}

通過Json數(shù)組的形式,可以獲取油井位置以及巖心圖文信息,并將其顯示在Android手機(jī)上。

4.3設(shè)計(jì)分批顯示機(jī)制優(yōu)化顯示性能

對(duì)Android前端顯示控件ListView的數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行優(yōu)化,該控件采用MVC的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示,ListView初始化時(shí),在主線程中將服務(wù)器端的傳遞回來的Json數(shù)組作為數(shù)據(jù)模型,使用Android SDK提供的數(shù)據(jù)適配器作為控制器,將模型數(shù)據(jù)填充到視圖ListView控件上,當(dāng)視圖控件發(fā)起狀態(tài)查詢時(shí),數(shù)據(jù)模型就會(huì)發(fā)生改變,這時(shí)需要控制器將更新之后的數(shù)據(jù)模型重新填充到視圖控件上,并且通知視圖控件刷新顯示界面。

在ListView中主要使用數(shù)據(jù)適配器(Adapter)來填充從服務(wù)端獲取的井號(hào)相關(guān)數(shù)據(jù),由于一次請(qǐng)求一口井的所有數(shù)據(jù)會(huì)造成ListView加載數(shù)據(jù)緩慢甚至出現(xiàn)內(nèi)存溢出情況,為此必須限制每次請(qǐng)求的記錄數(shù),在系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)全局變量用來控制視圖控件加載的數(shù)據(jù)范圍,采用分批加載的策略來加載數(shù)據(jù),關(guān)鍵在于設(shè)置每次Http請(qǐng)求的數(shù)據(jù)范圍,因此每次Http的get請(qǐng)求中都附加了請(qǐng)求參數(shù),如請(qǐng)求白光平掃信息時(shí),設(shè)置整型變量startId作為每次請(qǐng)求數(shù)據(jù)的起始值,設(shè)置整型count作為每次請(qǐng)求的記錄總數(shù),整型變量cId作為請(qǐng)求信息的類別,以下為請(qǐng)求白光平掃信息的第1條到第5條記錄的http請(qǐng)求:

http://192.168.1.56/web/getBgps.ashx?startId=0&count=5&cId=1

為了提高程序良好的交互性,在信息顯示處增加了獲取下一批記錄的操作,在沒有加載數(shù)據(jù)要顯示時(shí),會(huì)給出良好的提示。

4.4實(shí)現(xiàn)自定義圖文顯示控件

針對(duì)系統(tǒng)中需要同時(shí)顯示和查看油井下的圖片和文字描述信息,而Android SDK自身視圖控件不能滿足在一個(gè)控件中圖文并顯的實(shí)際需求,為此采用Android的基本組件TextView和ImageView自定義一個(gè)圖文同時(shí)顯示的視圖組件,自定義組件的開發(fā)必須遵循Android組件開發(fā)的準(zhǔn)則,在這里選用LinearLayout作為自定義控件的父類,繼承LinearLayout的必要布局屬性,為了能夠自由定義基本屬性,必須在資源文件attr.xml中聲明該組件的基本屬性,以下XML文件為聲明設(shè)置該組件的圖片寬高以及文本的大小、顏色:

〈declare-styleable name="customview"〉

〈attr name="image_width" format="dimension" /〉

〈attr name="image_height" format="dimension" /〉

〈attr name="textSize" format="dimension" /〉

〈attr name="textColor"/〉

〈/declare-styleable〉

為了能夠在布局文件中正確顯示自定義視圖組件,必須要在布局文件中引入自定義組件的命名空間,且由于Android的內(nèi)部機(jī)制,在組件使用時(shí)必須完整引入自定義組件的包名,使用組件時(shí)的關(guān)鍵設(shè)置如下:

〈com.scu.info.view.customview

android:id="@id/news_body_details"

android:layout_width="fill_parent"

android:layout_height="wrap_content"

szy:image_width="200dip"

szy:image_height="52dip"/〉

4.5自動(dòng)更新下載實(shí)現(xiàn)

在本系統(tǒng)中,開發(fā)人員需要經(jīng)常對(duì)App的升級(jí)維護(hù),而移動(dòng)端的版本為保持最新,必須要和服務(wù)端版本經(jīng)常進(jìn)行比對(duì),為此設(shè)計(jì)自動(dòng)更新下載功能,提高用戶體驗(yàn)和增強(qiáng)交互性。移動(dòng)端選擇檢查更新時(shí),會(huì)自動(dòng)請(qǐng)求與服務(wù)器通信,獲取最新的App版本號(hào),然后通過Android系統(tǒng)提供的PackageManager系統(tǒng)服務(wù),解析出安卓清單文件中版本號(hào)和服務(wù)端的版本號(hào)進(jìn)行比對(duì),如果不匹配,則自動(dòng)啟動(dòng)異步線程下載最新App,最后啟用Android系統(tǒng)隱式意圖執(zhí)行Android的安裝更新,若版本號(hào)一致,則給出最新提示。

5功能測(cè)試

5.1顯示油井位置及簡(jiǎn)要信息

App初始化時(shí),會(huì)自動(dòng)加載來自百度的商用地圖作為地圖,同時(shí)請(qǐng)求本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中油井?dāng)?shù)據(jù),將兩個(gè)圖層疊加之后,會(huì)顯示多個(gè)油井的地理位置,當(dāng)點(diǎn)擊某個(gè)油井標(biāo)注點(diǎn)時(shí),會(huì)顯示該油井的簡(jiǎn)要信息,該功能顯示如圖4所示,點(diǎn)擊詳情查看后,即可進(jìn)入該油井的圖文管理信息主界面,功能測(cè)試顯示如圖5所示。

圖4　顯示油井位置及簡(jiǎn)要信息

圖5　圖文信息管理主界面

5.2油井圖文信息查看

進(jìn)入油井詳情查看后,會(huì)使用顯示Intent啟動(dòng)圖文信息系統(tǒng)的主Activity,主界面顯示如圖5,根據(jù)GridView上顯示的功能模塊,可直接點(diǎn)擊進(jìn)入相關(guān)功能模塊進(jìn)行圖文信息查看,這里以白光平掃模塊的功能查看為例,進(jìn)入到該油井白光平掃的圖文查看中,功能測(cè)試正常顯示如圖6所示。

圖6　白光平掃圖文信息

圖7　評(píng)論信息查看

圖8　更新檢測(cè)

當(dāng)需要查看該白光平掃圖片的評(píng)論時(shí),點(diǎn)擊查看評(píng)價(jià),進(jìn)入該白光平掃圖片信息的評(píng)論信息查看中,功能測(cè)試顯示如圖7所示,當(dāng)App版本和服務(wù)器端的App版本不一致時(shí),會(huì)自動(dòng)提示下載,該功能的測(cè)試如圖8所示。經(jīng)過以上測(cè)試,各個(gè)功能模塊均能正確顯示。

6結(jié)語

本文針對(duì)相關(guān)石油地質(zhì)部門的辦公需求,采用便捷的移動(dòng)端設(shè)備加載百度地圖為底圖和油田油井的標(biāo)注點(diǎn)圖層相疊加,宏觀地顯示油田油井的位置,同時(shí)提供了地圖層的相關(guān)操作,并以油井標(biāo)注點(diǎn)為入口,進(jìn)而可以查詢到該油井相關(guān)的巖心圖文信息,利用Android SDK提供的相關(guān)組件,采用了一定的機(jī)制優(yōu)化了安卓端的圖文顯示性能,方便了油田工作人員在移動(dòng)環(huán)境下對(duì)油井巖心圖文信息的查看。

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中圖分類號(hào)TP911.73

DOI:10.3969/j.issn.1672-9722.2016.03.020

作者簡(jiǎn)介:張世彬,男,碩士研究生,研究方向:圖像處理與網(wǎng)絡(luò)通信。張余強(qiáng),男,工程師,研究方向:軟件工程。卿粼波,男,博士,副教授,研究方向:信號(hào)與信號(hào)系統(tǒng)、圖像處理、圖像通信。何小海,男,博士,教授,研究方向:圖像處理與信息系統(tǒng)、機(jī)器視覺與智能系統(tǒng)。

收稿日期:2015年9月5日,修回日期:2015年10月23日