簡(jiǎn)析石油化工企業(yè)地理信息中的數(shù)據(jù)建設(shè)

王亭亭 唐偉燕 楊蓓 崔巍巍 胡劍

1. 中兵勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 100053 2. 中國(guó)石化股份有限公司北京燕山分公司 北京 102500

1 引言

十四五時(shí)期，世界多極化、經(jīng)濟(jì)全球化、社會(huì)信息化深入發(fā)展，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢(shì)待發(fā)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了新常態(tài)，提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求更加緊迫，中央明確了創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、發(fā)展、開(kāi)放的理念。各行業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新地理資源開(kāi)發(fā)利用模式，加快推進(jìn)地理信息技術(shù)發(fā)展的深度和廣度，形成更為全面的基礎(chǔ)支撐。

近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)石化行業(yè)的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等裝備水平取得了一系列重大突破，與國(guó)際先進(jìn)水平之間的差距呈現(xiàn)加速縮小之勢(shì)。然而，在幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)降本、節(jié)能環(huán)保、本質(zhì)安全、商業(yè)智能等發(fā)展目標(biāo)的地理信息技術(shù)應(yīng)用方面，仍然處在較低的水平，“數(shù)據(jù)孤島”林立、生產(chǎn)管控不閉環(huán)、生產(chǎn)仿真優(yōu)化工具匱乏等，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)資源利用率低、產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大、能源消耗高、管控決策不科學(xué)等問(wèn)題非常突出。

通過(guò)企業(yè)級(jí)地理信息技術(shù)的研究和應(yīng)用，構(gòu)建適應(yīng)石油化工企業(yè)需求、切實(shí)解決企業(yè)管理者面臨的關(guān)系地理信息技術(shù)問(wèn)題的應(yīng)用系統(tǒng)，能夠促進(jìn)企業(yè)管理水平和效率的提高，實(shí)現(xiàn)石油化工企業(yè)更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

企業(yè)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是企業(yè)級(jí)地理信息平臺(tái)的重要的數(shù)據(jù)載體， 數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的“血液”，沒(méi)有數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)內(nèi)容不全、不正確，則系統(tǒng)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木，地理信息系統(tǒng)重要，數(shù)據(jù)建設(shè)也至關(guān)重要，兩者不可或缺。

在對(duì)多個(gè)石化企業(yè)的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的積累和對(duì)數(shù)據(jù)建設(shè)的思考，試圖就石化企業(yè)數(shù)據(jù)建設(shè)方面進(jìn)行探討。

2 數(shù)據(jù)建設(shè)

石化企業(yè)數(shù)據(jù)建設(shè)基本包含數(shù)據(jù)采集加工與制作和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，下面對(duì)這兩方面進(jìn)行討論。

2.1 數(shù)據(jù)采集加工與制作

石化企業(yè)具有城市的地域性和企業(yè)級(jí)的復(fù)雜性特點(diǎn)，地理空間數(shù)據(jù)繁雜、地理空間數(shù)據(jù)跨度大、應(yīng)用要求高。

企業(yè)不象城市那樣有行業(yè)或部門(mén)的條塊分割，在行政上是處于統(tǒng)一的管理之下，因此企業(yè)級(jí)地理信息，除了通常的各類(lèi)動(dòng)力、能源等管線(xiàn)之外，還有大量與生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)產(chǎn)品相關(guān)的內(nèi)容，還包括地籍、房產(chǎn)、綠化、道路鋪裝等，專(zhuān)業(yè)齊全，數(shù)據(jù)繁雜。包括密如蛛網(wǎng)隱蔽于地下的管網(wǎng)，架空的管排管架，附屬的閘、閥、栓、表等。

地理信息數(shù)據(jù)來(lái)源錯(cuò)綜復(fù)雜，且數(shù)據(jù)格式多樣化，既有通過(guò)用戶(hù)渠道獲得的CAD地形數(shù)據(jù)，也有內(nèi)部工程測(cè)量得來(lái)的柵格數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)年限、更新時(shí)間、數(shù)據(jù)精度等指標(biāo)未明確，無(wú)法進(jìn)行加工轉(zhuǎn)化。石化企業(yè)的特點(diǎn)：裝置大型化、工藝技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)規(guī)模大、智能化程度高，高溫高壓、易發(fā)生災(zāi)難性事故，這些特性為數(shù)據(jù)的采集帶來(lái)一定難度。在分辨各種來(lái)源數(shù)據(jù)的適用性的基礎(chǔ)上，利用多種測(cè)繪手段如傳統(tǒng)測(cè)量、三維掃描、傾斜攝影等獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)繪數(shù)據(jù)，盡量讓數(shù)據(jù)豐滿(mǎn)，地理信息大數(shù)據(jù)分析更容易實(shí)現(xiàn)。

石油化工地理信息數(shù)據(jù)的采集包括空間數(shù)據(jù)采集、屬性數(shù)據(jù)采集、關(guān)系數(shù)據(jù)采集和元數(shù)據(jù)的采集。這些數(shù)據(jù)外業(yè)采集后須嚴(yán)格按照內(nèi)業(yè)需求，使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過(guò)建設(shè)的石油化工數(shù)據(jù)采集加工系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。

在石油化工地理信息系統(tǒng)中，石油化工地理資源數(shù)據(jù)應(yīng)按控制測(cè)量成果數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、多維數(shù)據(jù)和專(zhuān)題數(shù)據(jù)等不同類(lèi)別進(jìn)行采集和管理。

外業(yè)采集的三維空間數(shù)據(jù)、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、報(bào)警信息、設(shè)備使用信息等數(shù)據(jù)加工后，內(nèi)業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)制作。使用數(shù)據(jù)漸近傳輸技術(shù)，通過(guò)分層次、分批次的數(shù)據(jù)傳輸方式，僅傳輸能滿(mǎn)足需求的數(shù)據(jù)，從而減小冗余數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和性能，便于系統(tǒng)展示。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

包括地圖、管線(xiàn)和三維場(chǎng)景及其屬性等在內(nèi)的各類(lèi)數(shù)據(jù)是企業(yè)管理信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，選擇使用什么樣的數(shù)據(jù)庫(kù)至關(guān)重要。Oracle是業(yè)界公認(rèn)的最高效、最穩(wěn)定的大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一，能管理海量的空間和非空間信息數(shù)據(jù)，此外有非常強(qiáng)大的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力。

石油化工地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)層、存儲(chǔ)管理層、功能層組成。

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)層包括二維數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)對(duì)象。

數(shù)據(jù)層是應(yīng)用各類(lèi)工具層軟件的功能，對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行整理、處理、轉(zhuǎn)換、加載建立滿(mǎn)足建設(shè)企業(yè)級(jí)地理信息應(yīng)用平臺(tái)要求的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)管理層包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理機(jī)制、數(shù)據(jù)庫(kù)支撐軟件，提供對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的存儲(chǔ)管理。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的功能層提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和應(yīng)用服務(wù)功能。功能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐軟件與地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)協(xié)同實(shí)現(xiàn)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 三維激光掃描

三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化工廠建設(shè)中，可快速地對(duì)整個(gè)廠區(qū)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間內(nèi)三維數(shù)據(jù)的采集，所獲點(diǎn)云數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、完整，既提高了工作效率，也保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

對(duì)于工廠等需要數(shù)字化比較大的范圍，多選用掃描儀加全站儀的掃描方式。全站儀布設(shè)控制點(diǎn)，控制掃描儀累計(jì)誤差。通過(guò)多角度的全方位掃描采集工廠內(nèi)的廠房、管道等三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)?？梢钥焖?、大量的采集空間點(diǎn)位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術(shù)手段。由于其具有快速性，不接觸性，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動(dòng)化等特性。

3.2 地理資源多尺度表征技術(shù)

主要的技術(shù)難點(diǎn)是數(shù)據(jù)壓縮和操作實(shí)時(shí)響應(yīng)。數(shù)據(jù)壓縮要在不丟失信息或少丟失信息的前提下，對(duì)數(shù)據(jù)重新組織，縮減數(shù)據(jù)冗余量以減少存儲(chǔ)空間。操作實(shí)時(shí)性是最影響用戶(hù)體驗(yàn)的一個(gè)地方，也是研究新的多尺度空間數(shù)據(jù)表征方法的直接目的。

采用鑲嵌數(shù)據(jù)集的方式，通過(guò)文件系統(tǒng)+數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組合進(jìn)行管理以解決傳統(tǒng)文件系統(tǒng)模式和數(shù)據(jù)庫(kù)模式下多分辨率差異的柵格數(shù)據(jù)管理和瀏覽顯示問(wèn)題。其主要通過(guò)“文件系統(tǒng)+數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”組合管理模式、動(dòng)態(tài)鑲嵌技術(shù)、概視圖和金字塔構(gòu)建、實(shí)時(shí)處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

石油化工數(shù)據(jù)建設(shè)，使得當(dāng)前及未來(lái)的數(shù)據(jù)和企業(yè)各種繁多的業(yè)務(wù)應(yīng)用一致地進(jìn)行整合與集成，將大量零散的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)知識(shí)庫(kù)，以統(tǒng)計(jì)圖、表格、三維視圖等方式實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的實(shí)時(shí)感知、多源數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)和可視化分析，基于空間位置實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的查詢(xún)檢索，實(shí)現(xiàn)信息的查詢(xún)與追溯管理。

對(duì)石油化工地理信息平臺(tái)和石油化工地理信息應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)起到基礎(chǔ)支撐作用，進(jìn)而支撐企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展、宏觀布局、結(jié)構(gòu)調(diào)整、能力建設(shè)的頂層決策。

作者簡(jiǎn)介王亭亭（1987—），女，中級(jí)工程師，本科，主要從事地理信息工作。