地震數據采集處理知識檢索平臺開發(fā)

胡露露 王子國 李偉 張亮 陳冠毅 羅勝杰

中海石油（中國）有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057

南海西部油田地震數據經過多輪采集、重處理，存在大量地震體，地震采集時間從1981年至今已經有40多年的歷史，采集地震體超過100個區(qū)塊，每次采集的地震又經過多輪重處理，眾多的地震體導致科研人員無法迅速了解全部地震數據信息；不同地震體大小、采集處理參數、用途等，研究人員鎖定相關參數亦困難；且地震采集處理數據均分散在個人電腦中，無法進行統(tǒng)一的管理。在缺乏統(tǒng)一平臺對地震數據管理的背景下，一方面勘探開發(fā)跨科室人員難以清晰認識各油田地震采集處理歷史，導致重處理數據利用率不高；另一方面，分散的數據不利于進一步創(chuàng)新性的數據分析挖掘工作。因此，急需構建地震數據管理平臺。

開發(fā)基于開源數據庫的地震采集處理知識檢索平臺，采用開源數據庫解決卡脖子問題，達到底層數據庫自主可控。且開發(fā)地震采集處理知識檢索平臺，使得科研人員可以快速檢索到所需要的采集、處理知識，提高地震數據利用率。開發(fā)檢索平臺顯示界面能直觀地展示歷年的采集、處理信息，將分散的采集數據集中到統(tǒng)一平臺，與儲量、產量等大數據進行分析進行數據挖掘，為科研生產提供技術支撐。

1 軟件架構

1.1 設計方案

基于對平臺軟件功能需求的分析，設計了軟件所要采用的技術路線，如圖1所示。平臺使用MVC三層架構[1-2]，數據存儲使用MyBatis框架[3-4]，SSH開源框架開發(fā)，屬于B/S（瀏覽器/服務器）軟件結構。

圖1 軟件設計方案

1.2 數據庫設計

常見的數據庫模型有關系型數據庫和非關系型數據庫兩種，本軟件平臺采用關系型數據庫。主流關系型數據庫管理系統(tǒng)有Oracle、MySQL、SQL Server、Postgre、DB2等，結合研究院現有數據類型及結構，本平臺軟件采用PostgreSQL作為后臺數據庫。

在數據庫可視化軟件中創(chuàng)建一個數據庫，并根據需求設計了5個數據表admin、ac、handle、handle_area，well，分別用來存儲用戶信息、地震采集數據信息、地震處理數據信息、處理工區(qū)信息、井數據信息。

1.3 數據存儲

在服務器端編寫數據存儲程序，將txt、excel等格式的地震采集處理數據解析并存儲到Postgre數據庫中。編程語言使用Java，存儲過程使用Mybatis框架代替了傳統(tǒng)的JDBC（Java Data Base Connectivity）數據庫連接。

MyBatis是一個開源的持久層框架，它支持自定義的SQL語句查詢、高級映射和存儲過程，通過注解文件將Java對象或接口映射為數據庫中的記錄，免除了幾乎所有的JDBC程序以及獲取參數配置和獲取結果集的工作。MyBatis在軟件開發(fā)三層結構（MVC）的基礎上，從業(yè)務邏輯層中出持久化層，專門負責數據的持久化操作，使業(yè)務邏輯層可以真正地關注業(yè)務邏輯的開發(fā)。MyBatis相比較于JDBC，在數據庫的連接和釋放、SQL語句、結果集和緩存方面，表現更加優(yōu)異。

1.4 Web 端軟件開發(fā)

Web端應用程序采用MVC架構模式，SSH開源框架開發(fā)。SSH由Spring、Struts2和Hibernate三部分組成。Struts2是Struts1技術和WebWork技術的結合，它通過攔截器處理HTTP請求，然后經過Action映射器查找需要調用的Action對象并返回Action對象的代理，Action代理對象從配置管理器中讀取Struts2的相關配置，讀取完畢后從Action容器中再調用Action對象，最后處理完請求，返回相應的JSP或HTML視圖。

Hibernate是一個開源的對象關系映射框架，對JDBC進行了輕量級的對象封裝，使程序開發(fā)人員可以利用面對對象的編程思想對數據庫進行操作。在軟件開發(fā)三層架構（MVC）的基礎上，從業(yè)務邏輯層中分離出數據持久化層，使業(yè)務邏輯層可以真正的關注業(yè)務邏輯的開發(fā)。

Spring是一個開源的Java開發(fā)框架，核心技術是控制反轉和面向切面編程。Spring在表現層提供了與Struts2框架的整合，在數據持久化層可以整合Hibernate技術，業(yè)務邏輯層可以記錄日志和管理事務等。SSH框架不僅實現了MVC軟件架構中Model、View、Controller的徹底分離，而且實現了數據持久化層和業(yè)務邏輯層的分離，大大降低各層之間的耦合性，提高了Web程序開發(fā)的編程效率，也使后期程序的維護變得更加容易。

1.5 登陸界面與主界面

用戶經過Web端軟件的登錄驗證，才能進入到主頁面。在登錄頁面獲取用戶賬號和密碼信息，點擊登錄按鈕發(fā)送登錄動作請求，此動作請求會匹配到AdminLoginAction對象并執(zhí)行該對象的execute（）方法。如果用戶賬號或者密碼數據為空，把此報錯信息添加到文件中，如果不為空，調用相關服務，判斷數據庫中是否有與之匹配的用戶賬號和密碼，如果不存在，把此信息添加到錯誤動作中，如果存在，用戶登錄成功，進入到主頁面。

用戶完成登錄驗證后進入到主頁面，主頁面包含查詢地震采集信息、查詢地震處理信息、查詢處理工區(qū)信息和井信息4個功能模塊。

2 查詢地震采集信息

在查詢地震采集信息功能模塊，Entity（實體類）層創(chuàng)建Ac類，地震采集參數信息類；Dao層（數據訪問層）創(chuàng)建AcDao類，負責對數據庫CRUD的方法；Service層（業(yè)務邏輯層）創(chuàng)建AcService類；Action層（控制層）創(chuàng)建不同地震采集查詢參數類，用來顯示查詢地震采集參數信息。

查詢地震采集參數信息的程序流程如圖2所示。用戶在主界面發(fā)送查詢請求，匹配顯示地震采集參數信息類對象，執(zhí)行該對象的execute（）方法，然后調用acService服務查詢相關信息，并將查詢結果轉發(fā)到信息顯示頁面。在地震采集參數信息顯示頁面，科研用戶可輸入關鍵字查詢相應數據信息。

圖2 查詢地震采集參數信息的程序流程圖

3 顯示工區(qū)位置信息

在查詢工區(qū)數據信息顯示頁面，使用了百度第三方開源庫作為可視化工具?？紤]到信息安全公司內網環(huán)境下，需要處理地圖離線化問題，這里解決思路有組織驗證ak碼、修改BMapAPI加載地址為本地文件、跳過遠程瓦片下載，直接爬取本地地圖瓦片。在相應的Entity層、Service層，Action層編寫相應的業(yè)務類。查詢工區(qū)信息時用戶在主界面發(fā)送查詢工區(qū)請求，匹配顯示工區(qū)數據類對象，執(zhí)行該對象的execute（）方法，然后調用acService服務查詢相關信息，并將查詢結果轉發(fā)到信息顯示頁面。

在查詢工區(qū)顯示頁面這個界面，科研用戶可以查詢工區(qū)和并結合百度地圖，直觀的查看工區(qū)所處的位置、范圍大小等；也可對地震工區(qū)做進一步數據分析挖掘工作，例如工區(qū)總共做了多少次重處理、重采集、采集工區(qū)哪些區(qū)域做了重處理、多個重采集和重處理工區(qū)之間的重疊區(qū)域等。

4 主要技術創(chuàng)新點

（1）首次搭建了研究院專屬的地震采集處理信息統(tǒng)一后臺管理庫，并將分散、繁雜的地震數據信息存儲到PostgreSQL數據庫中。

（2）以B/S軟件架構開發(fā)了一款地震采集處理平臺檢索軟件，科研人員可根據關鍵字快捷地查詢所需的關鍵數據信息，提高工作效率。

（3）使用功能強大、開源且國產的百度地圖作為可視化第三方庫，并在公司內網環(huán)境下，成功探索出百度地圖的編程離線使用方法，供科研人員在地圖上直觀查看歷年地震采集處理信息，有力支撐了勘探開發(fā)科研業(yè)務。