基于ArcGIS軟件的油氣資源與盆地評價工業(yè)制圖技術(shù)與應(yīng)用

汪永華，蔚遠(yuǎn)江,2*，溫志新，宋成鵬，王兆明，吳珍珍

(1. 中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083; 2. 國家能源頁巖氣研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心，北京 100083)

0 引 言

隨著GIS、ArcGIS軟件被廣泛應(yīng)用于油氣行業(yè)、自然資源管理、地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域，周丹等提出了基于ArcGIS軟件制作專題地圖的關(guān)鍵步驟和編制方法，何文娜等基于ArcGIS軟件開發(fā)了智繪地質(zhì)軟件，以地質(zhì)大數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)、人工智能技術(shù)等為支撐的地質(zhì)圖智能編制技術(shù)取得突破性進(jìn)展，引領(lǐng)了地質(zhì)編圖技術(shù)變革，有利于開啟新一代交互式智能化編圖的工作模式。

油氣工業(yè)圖件是油氣勘查和科研成果的信息載體之一，要求達(dá)到油氣行業(yè)勘探開發(fā)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和精度，直觀反映油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀、展示勘探開發(fā)成果和研究認(rèn)識。近年來，ArcGIS軟件制圖技術(shù)憑借其強(qiáng)大的功能性和可操作性，并與知名研究機(jī)構(gòu)IHS(IHS Markit Inc.)、Wood Mackenzie、CGG(Compagnie Générale de Géophysique)公司的商業(yè)油氣數(shù)據(jù)庫兼容，已成為世界知名石油公司必用的軟件平臺。中國油氣工業(yè)制圖和地質(zhì)編圖工作得到了較大發(fā)展，并在數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)字制圖、GIS應(yīng)用等方面已初具規(guī)模。但ArcGIS這一先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)制圖軟件應(yīng)用于快速油氣工業(yè)制圖的報(bào)道并不多見?；诖?，本文基于課題組在國家“十二五”計(jì)劃以來積累的ArcGIS軟件在全球含油氣盆地資源研究中的應(yīng)用，探討了石油行業(yè)ArcGIS軟件工業(yè)制圖方法和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，以數(shù)據(jù)成圖為核心，創(chuàng)建了石油行業(yè)ArcGIS數(shù)據(jù)工業(yè)制圖的主要流程并應(yīng)用于編圖實(shí)踐，突破了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理與制圖方法，形成了對海量油氣數(shù)據(jù)和圖形信息的高效管理與快速工業(yè)制圖，極大提高了效率，以期為科研人員開展相關(guān)研究提供參考。

1 油氣工業(yè)制圖優(yōu)勢

基于ArcGIS軟件強(qiáng)大的空間分析和決策支持能力，ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖具有五大優(yōu)勢：①精確定位空間信息，數(shù)據(jù)精度高；②海量處理與存儲兩大類數(shù)據(jù)，制圖效率高；③空間數(shù)據(jù)庫精確加載和管理，更新維護(hù)便捷；④規(guī)范化制作點(diǎn)線面標(biāo)準(zhǔn)符號，可重復(fù)使用；⑤圖件標(biāo)注與整飾靈活，操作方便快捷。

1.1 精確定位空間信息，數(shù)據(jù)精度高

使用Geodatabase(GDB)數(shù)據(jù)模型建立空間數(shù)據(jù)庫，可形成帶有屬性信息的ArcGIS格式數(shù)據(jù)。其包含高精度屬性信息，能對地理信息進(jìn)行有效的管理分析，應(yīng)用數(shù)字化的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了精確空間信息定位，有助于避免差錯和提高制圖精度。

1.2 海量處理與存儲兩大類數(shù)據(jù)，制圖效率高

ArcGIS軟件可以處理和儲存兩種數(shù)據(jù)，即矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)是指基于Geodatabase的對象數(shù)據(jù)模型，把空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲在唯一的系統(tǒng)中。柵格數(shù)據(jù)是指在柵格數(shù)據(jù)集中，每個像元都有一個值，用來表達(dá)所描繪的現(xiàn)象，如類別、高度、量級或光譜等。

通過Geodatabase存儲技術(shù)建立無縫連接的空間數(shù)據(jù)庫，克服了傳統(tǒng)制圖軟件無法跨越的海量數(shù)據(jù)瓶頸問題，避免了圖幅接邊工作量；通過ArcGIS軟件平臺的SQL語句、配合字段計(jì)算器進(jìn)行屬性信息的成千上萬數(shù)據(jù)篩選和簡化工作，實(shí)現(xiàn)了批量篩選數(shù)據(jù)；應(yīng)用ArcGIS軟件制圖模板技術(shù)定制好制圖模板后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入，可大區(qū)域地圖制圖和批量分幅輸出，極大提高了制圖工作效率。

1.3 空間數(shù)據(jù)庫精確加載和管理，更新維護(hù)便捷

ArcGIS軟件性能和穩(wěn)定性強(qiáng)大，利用數(shù)據(jù)庫加載地理空間信息及相關(guān)數(shù)據(jù)成圖，可以實(shí)現(xiàn)幾十個圖層一次處理。針對油氣行業(yè)數(shù)據(jù)特點(diǎn)加載基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，對制圖相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并支持?jǐn)?shù)據(jù)更新，更新空間數(shù)據(jù)即可生成最新圖件。

同時，Geodatabase使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)對柵格數(shù)據(jù)集、矢量數(shù)據(jù)集、TIN數(shù)據(jù)集以及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲和管理，并建立豐富的空間關(guān)系，可以清晰準(zhǔn)確地反映現(xiàn)實(shí)空間對象信息。在ArcGIS軟件中可方便準(zhǔn)確地對地質(zhì)圖各要素進(jìn)行增加、修改、刪除、查詢檢索、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)輸出等經(jīng)常性操作，高效地對地質(zhì)圖進(jìn)行更新與安全管理，既便于資料保存和重復(fù)使用，也有利于系統(tǒng)進(jìn)行便捷更新和維護(hù)。

1.4 規(guī)范化制作點(diǎn)線面標(biāo)準(zhǔn)符號，可重復(fù)使用

根據(jù)石油工業(yè)制圖規(guī)范和圖示圖例標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合油氣資源與盆地評價需求，在Stlye Manager中創(chuàng)建新的符號庫文件，或打開已經(jīng)存在的符號庫，分別選擇點(diǎn)、線、面的Simple等符號類型進(jìn)行符號制作和組合，設(shè)計(jì)出油氣工業(yè)圖件中常用的符號(庫)。其色標(biāo)使用系統(tǒng)提供的C、M、Y、K比例進(jìn)行調(diào)色，并在工作中長期積累和完善，形成了包含1 000多個基于ArcGIS軟件的油氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)符號庫，可以重復(fù)使用，有效提高制圖效率。

1.5 圖件標(biāo)注與整飾靈活，操作方便快捷

ArcGIS數(shù)據(jù)將空間與屬性分離，在地圖投影和比例尺設(shè)定方面優(yōu)勢明顯，可根據(jù)不同的出版尺寸、比例尺和不同目的等方便快捷地進(jìn)行地圖投影和比例尺設(shè)定，呈現(xiàn)出規(guī)范性好、顯示性強(qiáng)、內(nèi)容全面、信息豐富的特點(diǎn)。

帶有屬性信息的ArcGIS數(shù)據(jù)標(biāo)注的選擇性更靈活。ArcGIS軟件提供了一套靈活的制圖表達(dá)機(jī)制，支持多種類型地圖符號庫驅(qū)動技術(shù)，只需為圖層配置合適的符號化方案，即刻就能更新符號樣式，對各種符號、裝飾可以做到全圖一致。根據(jù)需要選擇相應(yīng)的油氣田儲量級別編碼、等級或其組合，修改非常容易，這是常規(guī)數(shù)據(jù)(如CAD數(shù)據(jù))難于做到的，而傳統(tǒng)制圖軟件(如CorelDRAW)也無法一鍵實(shí)現(xiàn)。

2 油氣工業(yè)制圖技術(shù)流程及關(guān)鍵環(huán)節(jié)

ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖技術(shù)流程及關(guān)鍵環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖技術(shù)流程Fig.1 Technical Process of ArcGIS Oil and Gas Industry Mapping

2.1 制圖工區(qū)與技術(shù)方案厘定

首先，根據(jù)項(xiàng)目需求確定油氣工業(yè)制圖工區(qū)，了解制圖所需數(shù)據(jù)、參數(shù)和技術(shù)要求，收集相關(guān)資料。資料收集是整個ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖的基礎(chǔ)，重點(diǎn)需要收集編圖區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)圖、數(shù)據(jù)庫、相關(guān)參考資料、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。原始數(shù)據(jù)收集包括調(diào)研數(shù)據(jù)來源、收集原始數(shù)據(jù)、收集基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)等，其完整度與質(zhì)量直接決定了編圖成果的可靠性。

ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖通常以盆地或區(qū)塊為單位，以各種比例尺的矢量數(shù)據(jù)為主，以柵格等其他格式數(shù)據(jù)為輔。數(shù)據(jù)來源主要是購買的全球油氣商業(yè)數(shù)據(jù)庫、ArcGIS軟件區(qū)域及本地空間數(shù)據(jù)庫和Shapefile文件、文本格式的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，收集的油氣區(qū)域地質(zhì)成果數(shù)據(jù)，甚至部分柵格數(shù)據(jù)，包括地球物理軟件導(dǎo)出的Polygon數(shù)據(jù)、其他坐標(biāo)數(shù)據(jù)、CorelDRAW圖、各類記錄坐標(biāo)的原始文檔、油氣商業(yè)數(shù)據(jù)、ArcGIS公開數(shù)據(jù)等。

ArcGIS格式數(shù)據(jù)包括井、三維地震、二維地震、重力-磁力-電法勘探測線、油氣田、圈閉、區(qū)塊邊界、剖面線、斷層、構(gòu)造等值線、構(gòu)造面、基礎(chǔ)地理圖層等圖層信息列表，并添加井名等屬性信息。模板文件包括ArcGIS制圖符號庫、圖例庫、圖件模板、圖層模板等。輔助制圖要素主要是從CorelDRAW軟件中導(dǎo)出的柱狀圖、剖面圖等。

其次，要確定數(shù)據(jù)模型制圖規(guī)范為核心的制圖技術(shù)方案。針對不同地圖的使用場景和地圖面向?qū)ο螅O(shè)計(jì)出不同的地圖版式和顏色模式。利用視覺對比度、質(zhì)量、集中和平衡等理念，可使創(chuàng)建的地圖在視覺上更具有吸引力。

2.2 制圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

對收集的相關(guān)區(qū)域數(shù)據(jù)資料需分類整理與建檔，放入數(shù)據(jù)庫中；整理數(shù)據(jù)格式與歸類，選擇用于編圖的底圖資料等，方便后續(xù)制圖過程中管理和調(diào)用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式可以是Excel數(shù)據(jù)表、JPG和TIFF格式圖件、SHP格式文件等。需要評估數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)屬性以確定適用性，基于地理范圍和地圖主題組織數(shù)據(jù)或者設(shè)置適用的坐標(biāo)系統(tǒng)，通過多種綜合數(shù)據(jù)的方法來簡化數(shù)據(jù)，包括選擇、簡化、平滑、折疊和聚合等。

總之，制圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備要開展系列數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)備和整理，包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)入庫等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地圖投影是ArcGIS軟件全球油氣工業(yè)制圖的關(guān)鍵技術(shù)與制圖環(huán)節(jié)。

2.2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)

將全球油氣工業(yè)圖件編制所需各類型原始文件數(shù)據(jù)(地球物理軟件導(dǎo)出的格式數(shù)據(jù)、文本文件、Excel文件)轉(zhuǎn)換為ArcGIS空間數(shù)據(jù)。其中，地球物理軟件(LandMark、GeoFrame、GeoEast、Discovery等)導(dǎo)出的Polygon數(shù)據(jù)、其他坐標(biāo)數(shù)據(jù)、CorelDRAW文件、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、油氣商業(yè)數(shù)據(jù)、自定義文本數(shù)據(jù)、自定義表格數(shù)據(jù)等，分別為Polygon、測線、等值線、GRID等多源多格式的數(shù)據(jù)，需轉(zhuǎn)換為ArcGIS格式數(shù)據(jù)并規(guī)范入庫。

制圖中通常會遇到大量Excel文件(xls或xlsx格式)數(shù)據(jù)，由Excel數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)，本文摸索出5種具體方法：①具有空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Excel數(shù)據(jù)表，通過添加(,)數(shù)據(jù)坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)；②運(yùn)用ArcGIS軟件ArcToolbox工具箱中“轉(zhuǎn)換工具”菜單下的“Excel轉(zhuǎn)表”，轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)；③當(dāng)數(shù)據(jù)無空間坐標(biāo)值時，可查找到具體的點(diǎn)坐標(biāo)值，制作成Excel數(shù)據(jù)表，再轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)；④當(dāng)已有1張ArcGIS數(shù)據(jù)表，另有數(shù)據(jù)量大、無空間坐標(biāo)值、但有相同盆地名稱或者油氣田名稱(相同名稱不能重復(fù))的Excel分析表時，可以用數(shù)據(jù)“連接”對話框中“某一表的屬性”，通過相同的“字段名稱”把2張數(shù)據(jù)屬性表連接，從而將Excel分析表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)；⑤當(dāng)已有1張ArcGIS數(shù)據(jù)表，另有數(shù)據(jù)量大、無空間坐標(biāo)值、也無相同盆地名稱或者油氣田字段名稱的Excel分析表時，可以用數(shù)據(jù)“連接”對話框中“基于空間位置的另一圖層的數(shù)據(jù)”，通過相同的“空間位置”把2張數(shù)據(jù)屬性表連接，從而將Excel分析表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)。

2.2.2 地圖投影技術(shù)

采用不同的投影系統(tǒng)(等面積、等體積投影)時，地圖顯示的大小、面積、形狀會有不同。在地圖制作時，如果跨越的范圍較大，為了滿足制圖面積、形狀要素固定的要求，必須根據(jù)實(shí)際的需要選擇特定的地圖投影。例如，全球油氣工業(yè)圖件一般采用UGS_WGS_84投影，在ArcGIS軟件中設(shè)定投影參數(shù)和投影方式即可，這也是ArcGIS數(shù)據(jù)的優(yōu)勢之一。

在編制專題圖的過程中，要根據(jù)制圖范圍和區(qū)域具體情況選擇特定的地圖投影。ArcGIS軟件自帶有5 000余種投影，非常易于選擇適合制圖工區(qū)的投影，設(shè)定投影方式和坐標(biāo)系即可，數(shù)據(jù)亦可實(shí)現(xiàn)動態(tài)投影。

2.3 制圖信息提取與ArcGIS數(shù)據(jù)篩選

根據(jù)制圖需求分析ArcGIS數(shù)據(jù)，必須能夠根據(jù)制圖主題和需求，充分利用ArcGIS軟件中“定義查詢”功能編寫SQL語句進(jìn)行數(shù)據(jù)的篩選，以滿足制圖要求。一是ArcGIS數(shù)據(jù)信息提取，分析空間屬性數(shù)據(jù)(包括ArcGIS數(shù)據(jù)來源的各類坐標(biāo)記錄原始文檔、油氣商業(yè)數(shù)據(jù)庫、公開ArcGIS空間屬性數(shù)據(jù))，篩選出研究區(qū)范圍內(nèi)的制圖數(shù)據(jù)；二是柵格數(shù)據(jù)信息提取，分析柵格數(shù)據(jù)(包括收集補(bǔ)充制圖工區(qū)的相關(guān)文獻(xiàn)、文字及圖片資料)，形成制圖需要的有用信息數(shù)據(jù)。

位圖圖片資料經(jīng)過ArcGIS空間校正，可提取形成ArcGIS矢量化數(shù)據(jù)。具體方法是：先將(掃描或電子的)位圖圖片進(jìn)行水平校正、清晰處理后，加載到ArcGIS軟件中；在ArcGIS軟件的“空間校正”模塊下，從位圖上尋找村莊、城市、河流、行政區(qū)邊界等控制點(diǎn)；在ArcGIS軟件的點(diǎn)、線、面圖層上，找到與位圖一一對應(yīng)的村莊、城市、河流、行政區(qū)邊界等控制點(diǎn)，完成校正；最后進(jìn)行矢量化，提取制圖相關(guān)信息數(shù)據(jù)。

2.4 制圖數(shù)據(jù)處理與地圖綜合

制圖數(shù)據(jù)處理的核心對象為空間幾何數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)及相關(guān)支撐數(shù)據(jù)(如地質(zhì)年代)，主要包括數(shù)據(jù)處理和接縫處理工作。數(shù)據(jù)處理一是將坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ArcGIS數(shù)據(jù)，CorelDRAW空間位置校正為ArcGIS數(shù)據(jù)，統(tǒng)一坐標(biāo)系，檢查整理屬性數(shù)據(jù)，從CorelDRAW圖中提取柱狀圖和剖面圖等；二是對井、二維地震測線、三維地震測線、油氣田、圈閉等要素進(jìn)行編輯和圖面檢查，方便編圖時進(jìn)行位置調(diào)整。

以往LandMark、CorelDRAW軟件等的制圖數(shù)據(jù)中，油氣田、圈閉、構(gòu)造單元、沉積相邊界等圖層在原始手工勾繪放大后會接縫明顯。在ArcGIS軟件中接縫處理后，不同比例尺下的ArcGIS格式數(shù)據(jù)相鄰關(guān)系變成了數(shù)據(jù)圖層相鄰部分自動接邊，不再出現(xiàn)接縫問題。

當(dāng)制作大比例尺地圖時，需要包含該比例尺下的詳細(xì)細(xì)節(jié)；而同樣的數(shù)據(jù)在小比例尺下查看時，因太過詳細(xì)反而使地圖變得凌亂繁雜。這就要求制圖者采用一個或多個綜合數(shù)據(jù)的方法來簡化地圖。綜合數(shù)據(jù)簡化地圖的方法包括矢量化、數(shù)據(jù)編輯、ArcGIS符號化、符號優(yōu)化與渲染、規(guī)范化等。通過數(shù)據(jù)處理操作，要達(dá)到數(shù)據(jù)類型和內(nèi)容合適、空間坐標(biāo)系匹配和數(shù)據(jù)位置調(diào)整后的位置正確、拓普處理后的邊界吻合等要求。

2.5 地圖配圖與圖件整飾

地圖配圖與圖件整飾是通過制圖表達(dá)來達(dá)到精細(xì)化專業(yè)制圖的過程，包括地圖配色美化，添加圖名、圖例、比例尺、指北針、制圖單位、文本標(biāo)注等整飾工作。

該流程重點(diǎn)使用的制圖表達(dá)基于一種靈活的、規(guī)則的結(jié)構(gòu)，允許制圖者在地理數(shù)據(jù)庫要素類中直接存儲符號。制圖表達(dá)通過執(zhí)行系列的操作增強(qiáng)制圖效果，包括：使用高級符號編輯工具創(chuàng)建自定義符號；控制多邊形要素內(nèi)的填充符號接觸或沿多邊形邊界裁剪；應(yīng)用幾何效果提高地圖表現(xiàn)，提高要素的易讀性，比如河流漸變、油氣礦權(quán)區(qū)陰影等特殊效果；通過增強(qiáng)符號表明要素關(guān)系，比如創(chuàng)建一個油氣區(qū)帶或地下油氣管道；移動符號不影響底層數(shù)據(jù)的完整性和要素幾何；將點(diǎn)要素類的制圖表達(dá)標(biāo)記符號與某條線對齊，比如油區(qū)斷裂符號沿著斷裂方向?qū)R。該流程中，注記方式、整飾要素是ArcGIS軟件全球油氣工業(yè)制圖的關(guān)鍵技術(shù)與制圖環(huán)節(jié)。

2.5.1 注記方式

ArcGIS軟件提供3種工具標(biāo)注要素，可依據(jù)全球油氣工業(yè)制圖的需要選擇。一是標(biāo)注(Label)動態(tài)形式作為一個圖層屬性存儲，縮放后按照當(dāng)前地圖比例尺下的最佳位置重新繪制標(biāo)注。二是注記(Annotation)標(biāo)記類型要素，可以作為地圖的圖形或Geodatabase的要素被儲存，每個注記文本可以單獨(dú)編輯，它的大小相對地圖上的其他要素保持不變；使用注記時，當(dāng)前的比例尺將被作為參考比例尺，注記要素總是用參考比例尺規(guī)定的尺寸顯示。三是Text工具標(biāo)注，用于標(biāo)注簡潔、靈活的要素。

2.5.2 整飾要素

ArcGIS軟件中最常用的符號有點(diǎn)符號(Marker Symbol)、線符號(Line Symbol)、面符號(Fill Symbol)、文本符號(Text Symbol)。作為一個通用的ArcGIS軟件平臺，點(diǎn)、線、面符號庫針對油氣工業(yè)制圖的專業(yè)性不太強(qiáng)，缺少許多油氣行業(yè)常用的專業(yè)符號。中國石油天然氣行業(yè)目前執(zhí)行《石油天然氣地質(zhì)編圖規(guī)范及圖式》(SY/T 5615—2004)、《石油地質(zhì)巖石名稱及顏色代碼》(SY/T 5751—2002)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了石油天然氣地質(zhì)專業(yè)各類圖件的分類、圖元的分類和代碼、投影系統(tǒng)、高程系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng)，編制規(guī)范，圖件格式和圖元圖示。

基于前述包含1 000多個基于ArcGIS軟件的油氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)符號庫，可以利用方便讀圖和用圖的某些要素進(jìn)行黃金比例搭配，包括圖名、注記、文本、圖廓線、圖例、指北針、比例尺、經(jīng)緯網(wǎng)、地圖資料說明，以及圖內(nèi)各種文字、數(shù)字注記等。

2.6 制圖質(zhì)量檢查

制圖質(zhì)量檢查主要進(jìn)行制圖檢查(檢查制圖數(shù)據(jù)偏移量、接邊等的合理性)、數(shù)據(jù)導(dǎo)入檢查(保證導(dǎo)入數(shù)據(jù)字段、規(guī)則等的正確性)、自定義問題數(shù)據(jù)檢查(標(biāo)識有疑問的數(shù)據(jù))、成果數(shù)據(jù)檢查(保證成果數(shù)據(jù)的完整性、必要性，以符合入庫要求)，要建立數(shù)據(jù)檢查日志，了解質(zhì)量檢查的詳細(xì)信息。如果有錯誤則不合格，返回“制圖信息提取與ArcGIS數(shù)據(jù)篩選”，開始再次查找錯誤原因。

通過多種屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的分析，處理各類面要素(地質(zhì)體為主)、線要素(地質(zhì)界線為主)、點(diǎn)要素(復(fù)雜注記為主)，即可完成基礎(chǔ)圖件和油氣工業(yè)圖件主題內(nèi)容的編制。

2.7 輸出打印與圖件保存

通過質(zhì)量檢查合格后，可以PDF、AI、EPS、JPEG、PNG、TIFF等格式導(dǎo)出圖件，或打印成果圖件，同時打包、保存所有成果數(shù)據(jù)(圖)，保存為MPK格式文件。

MPK文件針對每個唯一數(shù)據(jù)源都會在合并文件夾中創(chuàng)建一個文件地理數(shù)據(jù)庫，因此，MPK文件在任何一臺計(jì)算機(jī)上用ArcToolbox工具箱解壓縮數(shù)據(jù)包打開成果數(shù)據(jù)圖，不會存在丟失成果數(shù)據(jù)、改變顏色渲染、文字亂碼等問題。要注意檢查、保持原成果數(shù)據(jù)圖中所有數(shù)據(jù)投影及樣式的一致性，以便將來只要有更新的鉆井、油氣田、區(qū)塊等數(shù)據(jù)，就可在底圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不變的基礎(chǔ)上制作出一幅新的數(shù)據(jù)成果圖，成圖快捷，節(jié)省了大量的人力物力，提高了油氣工業(yè)制圖的效率。

3 油氣工業(yè)制圖實(shí)踐與成果示例

課題組自國家“十一五”計(jì)劃以來持續(xù)承擔(dān)國家油氣重大專項(xiàng)“全球油氣資源評價與選區(qū)選帶研究”等及中國石油天然氣集團(tuán)公司相關(guān)課題，筆者根據(jù)負(fù)責(zé)的ArcGIS油氣工業(yè)制圖技術(shù)及應(yīng)用研究，編制完成了相關(guān)專題圖件數(shù)百幅，有效支撐了中國石油全球油氣資源評價與選區(qū)選帶、國外含油氣盆地評價與區(qū)塊招投標(biāo)、相關(guān)國家和大區(qū)油氣生產(chǎn)開發(fā)評價、全球油氣勘探開發(fā)形勢及油公司動態(tài)研究等工作。

3.1 全球被動大陸邊緣盆地類型與油氣分布圖

(1)制圖工區(qū)與方案確定。根據(jù)所承擔(dān)的國家油氣重大專項(xiàng)“全球重點(diǎn)領(lǐng)域油氣地質(zhì)與富集規(guī)律研究”的項(xiàng)目需求，制圖工區(qū)為全球重點(diǎn)領(lǐng)域含油氣盆地，編制“全球被動大陸邊緣盆地類型與油氣分布圖”的數(shù)據(jù)來源于前述商業(yè)數(shù)據(jù)庫，以最大幅面展示全球所有被動大陸邊緣盆地重點(diǎn)含油氣盆地為制圖方案。

(2)制圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。一是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，包括現(xiàn)代水系、陸地、海洋、洋中脊、城市、國家邊界等；二是專題圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，有盆地、剖面、油氣田、區(qū)塊、鉆井等；三是各大區(qū)盆地資料整理，數(shù)據(jù)合并、整合；四是檢查盆地、油氣田數(shù)據(jù)有無錯誤字段，若有錯誤，則需修正；五是數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換，全球含油氣盆地工業(yè)制圖適用于GCS_WGS_1984投影，ArcGIS軟件5 000多種投影中自帶該投影系統(tǒng)，通過輸入ArcGIS軟件投影查詢碼WKID:4326，就可成功調(diào)用該投影；六是建立專題數(shù)據(jù)庫，把以上整理的數(shù)據(jù)導(dǎo)入文件數(shù)據(jù)庫Geodatabase中，以備使用。

(3)制圖信息提取與數(shù)據(jù)篩選。本專題制圖不涉及柵格數(shù)據(jù)，主要提取數(shù)據(jù)庫中需要的ArcGIS數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加載，如現(xiàn)代水系、盆地、油氣田、洋中脊、國家邊界等。通過ArcGIS軟件中“定義查詢”功能編寫SQL語句篩選出所有被動陸緣盆地及分布在被動陸緣盆地上的油氣田。以“非洲被動大陸邊緣盆地分布”信息提取為例，需首先篩選出非洲盆地，再篩選出類型為被動大陸邊緣的盆地。打開ArcGIS數(shù)據(jù)中的“盆地”數(shù)據(jù)表，通過右鍵點(diǎn)擊圖層屬性，用“定義查詢”中的SQL語句：“REGION_NM”=‘非洲’AND “Type” LIKE‘被動大陸邊緣’，編輯“大區(qū)”字段的“非洲”，語句驗(yàn)證正確后繼續(xù)篩選“盆地類別”字段的“被動大陸邊緣盆地”，語句驗(yàn)證正確后篩選出符合“非洲被動大陸邊緣盆地”條件的所有數(shù)據(jù)(圖2)。依照上述方法，分別篩選出其他各大洲為被動大陸邊緣的盆地，構(gòu)成全球被動大陸邊緣盆地類型分布的雛形圖件。

(4)矢量數(shù)據(jù)處理與地圖綜合。按照地質(zhì)研究，被動大陸邊緣盆地細(xì)分為7個亞類(反轉(zhuǎn)改造型、轉(zhuǎn)換坳陷型、拉張坳陷型、含鹽斷坳型、無鹽斷坳型、斷陷型、三角洲改造型)。針對被動大陸邊緣盆地?cái)?shù)據(jù)，按盆地亞類字段處理為7個類型，對上述7個類型逐一按照油氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行顏色渲染。油氣數(shù)據(jù)同在一張數(shù)據(jù)表中，也按照同樣方法分成兩類進(jìn)行顏色渲染。

(5)地圖配圖與圖件整飾。添加比例尺、圖例、圖名，標(biāo)注大洋名稱及地理地質(zhì)信息于適當(dāng)位置等。

(6)制圖質(zhì)量檢查。制圖質(zhì)量檢查的作用在于，使讀者易于理解專題圖內(nèi)的要素，不產(chǎn)生歧義。一是檢查盆地類型是否正確、油氣田是否遺漏等問題。二是檢查圖面是否美觀，要求符合油氣制圖規(guī)范。如果制圖檢查不合格，馬上重新加載并檢查盆地、油氣田數(shù)據(jù)等問題。

(7)輸出打印與圖件保存。通過質(zhì)量檢查合格后，可以PDF格式輸出、打印成果圖件，同時打包、保存所有的成果數(shù)據(jù)，保存為MPK格式文件。

最終，結(jié)合被動大陸邊緣盆地分類研究成果，運(yùn)用上述ArcGIS制圖技術(shù)流程和關(guān)鍵技術(shù)方法，編制形成了全球被動大陸邊緣盆地類型及其油氣分布圖(圖3)。

3.2 加拿大阿爾伯塔盆地致密氣儲層參數(shù)與可采資源量分布圖

根據(jù)所承擔(dān)國家油氣重大專項(xiàng)“全球重點(diǎn)地區(qū)非常規(guī)油氣資源整體評價”的項(xiàng)目需求，結(jié)合加拿大阿爾伯塔盆地致密氣地質(zhì)條件研究成果，項(xiàng)目組編制了空間插值法非常規(guī)油氣資源量計(jì)算插件，運(yùn)用上述ArcGIS制圖技術(shù)流程和關(guān)鍵技術(shù)方法，編制形成了阿爾伯塔盆地致密氣藏含氣飽和度、儲層厚度、儲層孔隙度參數(shù)與可采資源量平面分布圖(圖4)。

圖2 ArcGIS數(shù)據(jù)篩選中的SQL語句篩選對話框和驗(yàn)證操作界面Fig.2 SQL Statement Filtering Dialog Box and Verification Operation Interface in ArcGIS Data Filtering

圖3 全球被動大陸邊緣盆地類型及其油氣分布Fig.3 Distribution of Global Passive Continental Margin Basin Types and Their Oil & Gas

圖4 加拿大阿爾伯塔盆地致密氣儲層參數(shù)與可采資源量分布Fig.4 Parameters and Recoverable Resources Distributions of Tight Gas Reservoir in Alberta Basin, Canada

3.3 小 結(jié)

ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖特點(diǎn)包括：一是注重于地下地質(zhì)條件/信息的表達(dá)，更為突出油氣田/區(qū)塊/盆地地質(zhì)內(nèi)容的編繪，對地表地理?xiàng)l件/信息的制圖表達(dá)不作為關(guān)鍵內(nèi)容；二是更多立足于全球視野、大區(qū)級別、盆地單元的ArcGIS軟件制圖，往往比例尺較小，反映地質(zhì)內(nèi)容更為宏觀，對制圖地質(zhì)細(xì)節(jié)的把控誤差可以忽略不計(jì)；三是制圖數(shù)據(jù)主要來源于商業(yè)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)精度高，任意比例尺下圖件縮放不存在接縫問題，僅有少量資料圖片經(jīng)空間校對、矢量化后的ArcGIS數(shù)據(jù)成圖中偶有接縫，但容錯率在誤差許可范圍內(nèi)。

長期的ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖實(shí)踐表明，ArcGIS軟件是開展全球含油氣盆地地質(zhì)條件研究、資源潛力評價、有利區(qū)超前優(yōu)選不可或缺的軟件制圖應(yīng)用平臺。ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖技術(shù)節(jié)省了大量的人力物力，提高了油氣工業(yè)制圖的效率，助力著中國石油全球油氣業(yè)務(wù)的發(fā)展。

4 結(jié) 語

(1)與常用油氣地質(zhì)制圖軟件相比，ArcGIS軟件用于油氣工業(yè)制圖具有精確定位空間信息、海量處理與存儲、更新維護(hù)便捷、重復(fù)使用標(biāo)準(zhǔn)化符號、圖件標(biāo)注與整飾靈活方便等五大優(yōu)勢，可與商業(yè)油氣數(shù)據(jù)庫兼容。ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)了海量油氣數(shù)據(jù)和圖形信息的快速工業(yè)制圖與高效管理，極大地提高了工作效率。

(2)ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖技術(shù)流程總體包括7個步驟，分別為制圖工區(qū)與技術(shù)方案厘定、制圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、制圖信息提取與ArcGIS數(shù)據(jù)篩選、制圖數(shù)據(jù)處理與地圖綜合、地圖配圖與圖件整飾、制圖質(zhì)量檢查、輸出打印與圖件保存。制圖關(guān)鍵技術(shù)包括ArcGIS數(shù)據(jù)篩選、地圖投影、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法和符號定制等，可為類似的國內(nèi)外ArcGIS油氣工業(yè)圖件編制和研究提供可資借鑒的技術(shù)方法。

(3)基于實(shí)例發(fā)現(xiàn)，ArcGIS軟件油氣工業(yè)制圖呈現(xiàn)重點(diǎn)突出油氣地質(zhì)信息表達(dá)、反映宏觀地質(zhì)內(nèi)容為主、制圖數(shù)據(jù)精度很高三大特點(diǎn)和方便高效實(shí)用的效果。

(4)綜觀當(dāng)前，ESRI公司推出了在線編圖系統(tǒng)ArcGIS Online、One Geology提供在線地質(zhì)圖制作，加拿大地質(zhì)調(diào)查局研發(fā)了基于ArcGIS軟件的GeoScaler地質(zhì)圖縮編軟件，中國地質(zhì)調(diào)查局研發(fā)了智能化程度較高的地質(zhì)調(diào)查綜合智能編圖專業(yè)應(yīng)用軟件——“智繪地質(zhì)iMapower”，制圖功能及制圖表達(dá)取得了突出進(jìn)展，初步形成了地質(zhì)圖智能化編圖技術(shù)與服務(wù)體系。展望未來，基于ArcGIS技術(shù)的數(shù)字油田和數(shù)字油藏建設(shè)，地質(zhì)編圖軟件的智能化、定制化、在線化及自動化將成為熱門研究方向，ArcGIS軟件將在各類油氣專題圖件高效率編制乃至自動繪制、柵格數(shù)據(jù)體和矢量數(shù)據(jù)體空間分析與勘探開發(fā)輔助決策、多源信息集成管理等方面有更深入研究，發(fā)揮更重要作用。