一種地質(zhì)圖件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計思路

張 蕓

（中國石油大港油田公司信息中心，天津 300280）

1 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與地質(zhì)圖件的類型

經(jīng)多年信息化建設(shè)，油田產(chǎn)生了大量有價值的數(shù)據(jù)資源，如多種軟件產(chǎn)生的特定格式數(shù)據(jù)、地質(zhì)研究產(chǎn)生的各類地質(zhì)圖件、文檔中包含的數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)資源對于油田企業(yè)來說非常寶貴，地質(zhì)成果圖件類數(shù)據(jù)就是其中一種。目前，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)已經(jīng)有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫等專業(yè)數(shù)據(jù)庫對其進行管理，并且已經(jīng)實現(xiàn)靈活應(yīng)用，而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存在著存儲和應(yīng)用難的問題。

油田企業(yè)中的地質(zhì)成果圖件類數(shù)據(jù)文件較小，產(chǎn)生量大，且需要根據(jù)圖件的成圖軟件不同，選擇特定的專業(yè)軟件來解析和打開，各專業(yè)軟件之間缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)成圖標準，圖件里蘊含著大量有用信息，但提取這些信息要將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這在技術(shù)上存在一定難度。

常用地質(zhì)圖件的類型大概分為兩大類：平面圖和剖面圖。

1.1 平面圖

平面圖包括構(gòu)造井位圖、砂體等厚圖、沉積相圖、地層等厚圖及砂地比等值圖等。在這類圖件中，構(gòu)造井位圖的使用頻率最高。制作這類圖的軟件產(chǎn)品大多為北京侏羅紀軟件股份有限公司的Geomap、北京金雙狐油氣技術(shù)有限公司的成圖系統(tǒng)和Corel 公司的Coreldraw 等軟件。

1.2 剖面圖

剖面圖包括綜合柱狀圖、地層對比圖、油藏剖面圖、砂體連井剖面圖及沉積相剖面圖，其中使用頻率最高的為地層對比圖、油藏剖面圖。制作這類圖件的常用軟件為西安卡奔軟件的Resform、西安石文軟件有限公司的制圖系統(tǒng)和Corel 公司的Coreldraw 等軟件。

2 地質(zhì)圖件管理中的需求

目前，在用的地質(zhì)制圖軟件種類多樣，造成成果圖件格式多樣。這些成果圖件存儲于不同的制圖軟件和個人電腦中，無法實現(xiàn)成果數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享，不方便成果數(shù)據(jù)的推廣應(yīng)用，且存在較大的信息安全隱患，不利于圖件的二次應(yīng)用。因此，油田企業(yè)需要建立統(tǒng)一的地質(zhì)圖件管理平臺，將不同格式的成果圖件統(tǒng)一管理，滿足共享應(yīng)用與成果圖件深化應(yīng)用的需要。

針對以上在圖件管理中出現(xiàn)的問題，文章梳理出圖件管理過程中的需求。

（1）圖件加載需求：需要支持不同制圖軟件的圖件加載，可以按項目加載圖件，實現(xiàn)圖件的批量上傳，對入庫圖件進行質(zhì)量檢查和約束。

（2）圖件管理需求：需要實現(xiàn)圖件、圖件元數(shù)據(jù) （圖件信息）和圖元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理，實現(xiàn)圖件的集中管理。同時，根據(jù)用戶需求，需要提供一個用戶的私人圖盤，滿足圖件的上傳和版本管理的需求。

（3）圖件可視化需求：需要實現(xiàn)不同制圖軟件成圖的縮略圖展示、單圖高清在線預(yù)覽、矢量圖生成和預(yù)覽、多圖聯(lián)動查看功能。

（4）圖件服務(wù)需求：需要實現(xiàn)不同制圖軟件圖件的主流縮略圖格式的預(yù)覽和下載，提供可對接的圖件服務(wù)方法，對已入庫圖件根據(jù)不同的需求進行分類檢索。

（5）圖件規(guī)范入庫需求：需要制定圖件的編制標準，規(guī)范圖件的入庫內(nèi)容和流程。

3 地質(zhì)勘探成果圖件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 總體設(shè)計

地質(zhì)圖件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

從圖1 可以看出總體架構(gòu)分為3 層：數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)集成層及應(yīng)用層。

圖1 地質(zhì)圖件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)源層是留存于研究人員用戶手中的用各個廠商的系統(tǒng)或者軟件制出的成果圖件。數(shù)據(jù)源層通過圖庫的集成和加載，將圖件文件、圖件元數(shù)據(jù)（圖件本身的描述信息）和分析圖件拆解出的圖元信息分別存儲到數(shù)據(jù)集成層。

數(shù)據(jù)集成層存儲分為兩個部分：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲部分和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲部分。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲部分存儲項目信息、圖件信息、圖件分析拆解出的結(jié)構(gòu)化圖元信息及一些管理信息，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可采用對象存儲或文件存儲，通過地質(zhì)映射的關(guān)系將圖件元數(shù)據(jù)和圖件存儲進行關(guān)聯(lián)。

應(yīng)用層將存儲的數(shù)據(jù)進行深化應(yīng)用，包括利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）劃定范圍篩選圖件、利用圖件的元數(shù)據(jù)行程動態(tài)目錄實現(xiàn)圖件的分類查看，利用元數(shù)據(jù)進行圖件的查詢檢索。同時，可以對圖件進行高清展示，并提供圖件的微服務(wù)，進而方便外部程序?qū)D件的存取和調(diào)用。在這個過程中，需要對圖件進行嚴格的數(shù)據(jù)安全控制和讀取的權(quán)限控制。

3.2 功能設(shè)計

系統(tǒng)總體功能設(shè)計為6 個部分，包括圖件加載、圖件管理、圖件可視化、圖件服務(wù)、系統(tǒng)管理及圖件入庫規(guī)范管理。

（1）圖件加載：根據(jù)研究主題創(chuàng)建研究項目，由用戶選擇各類專業(yè)圖件進行加載和上傳，包括構(gòu)造圖、沉積相圖、儲層物性圖、油藏剖面圖、地層對比圖等各種成果圖件和OFFICE/WPS/PDF 文檔等，支持GeoMap、雙狐、卡本等各種圖件管理軟件；開發(fā)批量上傳工具，支持成果圖件并按年份、類別等多維度分類規(guī)范入庫，實現(xiàn)成果圖件批量上傳，在圖件上傳的時候?qū)D件的規(guī)范性進行檢查，包括圖件編寫人、圖例是否清晰、內(nèi)容是否符合規(guī)范要求等。①創(chuàng)建項目：創(chuàng)建圖件所屬的研究項目，可以對項目信息進行描述和編輯。②批量加載：開發(fā)批量上傳工具，根據(jù)不同維度和圖件類別實現(xiàn)成果圖件的批量上傳、打包上傳，支持批量圖件的附加信息編寫和標注，支持附加信息的引用，減少信息的重復(fù)錄入工作。③質(zhì)量控制：對所上傳的圖件進行質(zhì)量控制，根據(jù)不同圖件的編寫和發(fā)布標準進行圖件圖元和圖件元數(shù)據(jù)（附屬信息）的質(zhì)量檢查，對符合標準的圖件進行入庫，對不符合標準的圖件需要給出不合規(guī)的要點及整改建議。

（2）圖件管理：利用數(shù)據(jù)庫結(jié)合非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲技術(shù)對各類圖件進行存儲，通過系統(tǒng)可以進行圖件信息編輯和圖件的移動、刪除等操作。①圖件存儲管理：采用對象存儲的方式對圖件進行存儲，采用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫對圖件的附加信息、項目信息、圖件存儲路徑進行存儲，形成圖件的存儲清單。②圖件信息編輯：對圖件進行附屬信息的在線編輯。③圖件結(jié)構(gòu)化存儲：除了將圖件整體作為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，還需要將圖件的圖元信息進行拆解，將其中的關(guān)鍵信息（如坐標、分層數(shù)據(jù)、井組對比關(guān)系等）數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化存儲，打破不同軟件之間的成果圖件成圖技術(shù)壁壘，將不可直接讀取的圖件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為可直接讀取的數(shù)據(jù)存儲到結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中，便于二次成圖。④私人圖盤和公開圖盤：圖件根據(jù)不同屬性劃分為私人圖盤圖件和公共圖盤圖件兩種。其中，私人圖件的上傳不用嚴格遵守圖件的上傳規(guī)則，僅限于私人的使用，在這個過程中需要對圖件有版本管理和控制的功能，方便圖件的恢復(fù)和找回。公開圖盤中的圖件為發(fā)布在圖庫系統(tǒng)中的公共圖件，需要嚴格遵守圖件的上傳規(guī)范，包括圖元檢查合規(guī)、圖件元數(shù)據(jù)填寫完整、清晰，以便公共圖件的篩選。

（3）圖件可視化：包括縮略圖展示、單圖高清預(yù)覽、多圖聯(lián)動查看功能。圖形庫同時支持WEB 下的圖件預(yù)覽，支持縮略圖顯示、單圖高清預(yù)覽，矢量圖預(yù)覽等圖件可視化功能。①縮略圖展示：集成PCGSERVER，實現(xiàn)不同軟件產(chǎn)品的縮略圖生成，并進行發(fā)布查看。②單圖高清預(yù)覽：將圖件進行矢量化，生成高清矢量單圖。③多圖聯(lián)動查看：利用圖件中共有的屬性信息（如深度等）實現(xiàn)同一項目不同維度和類型圖件的多圖聯(lián)動。

（4）圖件服務(wù)：已入庫圖件的發(fā)布、瀏覽、下載，以及圖件和相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取。①地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）導(dǎo)航：支持GIS 導(dǎo)航查詢，GIS導(dǎo)航地圖能夠疊加圖件范圍信息、數(shù)量信息，同時GIS支持層位過濾，按指定層位檢索圖件分布信息。②分類管理：從多種維度對圖件進行分類查看，如根據(jù)項目、圖件編制時間、圖件編制人、圖件編制軟件、圖件格式等。③查詢檢索：支持多種檢索方式，如按照油田、層位、開發(fā)單元等進行檢索，同時支持用戶定義的檢索樹，按照用戶習(xí)慣檢索圖件信息。④源文件服務(wù)功能：提供圖件的源文件下載服務(wù)。⑤主流圖片格式服務(wù)功能：提供圖件的主流圖片的生成和下載服務(wù)，包括png、bmp、jpg 等格式。⑥HTML5 服務(wù)功能：提供圖件和圖件信息預(yù)覽和下載的HTML5 的服務(wù)，可以使用服務(wù)獲取所需的圖件內(nèi)容，為其他需要圖件瀏覽和下載的程序提供服務(wù)入口。

（5）系統(tǒng)管理：主要包括組織結(jié)構(gòu)管理、用戶管理、工作組管理、代碼管理。①組織結(jié)構(gòu)管理：對現(xiàn)有組織結(jié)構(gòu)進行注冊和描述。②用戶管理：包括用戶的注冊、用戶信息的填寫、用戶歸屬劃分等。③工作組管理：一個用戶可以屬于多個工作組，一個工作組的用戶可以進行圖件的共享操作。④代碼管理：這里的代碼指的是代碼表，在圖件元數(shù)據(jù)中有些數(shù)據(jù)有一定的標準填寫范圍，這類數(shù)據(jù)不應(yīng)要求用戶手動填寫，而是應(yīng)該進行選取，其選取范圍由代碼管理部分進行管理。代碼管理不止管理代碼內(nèi)容，還需要管理代碼的父子關(guān)系。

（6）圖件入庫規(guī)范管理：規(guī)范項目中需要入庫的圖件內(nèi)容、入庫圖件的格式標準和質(zhì)量標準，控制圖件入庫流程。①入庫內(nèi)容：對圖件的入庫內(nèi)容進行規(guī)范，包括圖例信息、圖元信息內(nèi)容等，不同類型、不同項目的圖件入庫內(nèi)容也不相同，需要確定各類項目應(yīng)歸檔的圖件內(nèi)容。②入庫標準：參考《石油地質(zhì)繪圖軟件符號規(guī)范》（SY/T 6931—2012）等制圖標準規(guī)范并結(jié)合實際圖件制作和應(yīng)用標準，對圖件的命名、圖例編寫格式等進行規(guī)范，制定相關(guān)圖件的繪制標準并發(fā)布，提供公開的圖件標準供研究人員查看、參考。③入庫流程：規(guī)范圖件入庫流程，基于崗位和項目，建立標準化的成果歸檔與審核流程，支持成果多版本管理，知識產(chǎn)權(quán)歸屬可追溯，促進研究成果共享和應(yīng)用。

3.3 微服務(wù)設(shè)計

根據(jù)使用需求，規(guī)劃了6 個圖件讀取的微服務(wù)。①獲取圖件類型：返回圖件類型。②獲取圖件信息集合：返回圖件信息集合。③根據(jù)圖件身份標識號（Identity Document，ID）獲取圖件：返回圖件存儲路徑。④根據(jù)圖件名稱獲得圖件：返回圖件存儲路徑。⑤根據(jù)油田區(qū)塊獲取圖件列表：根據(jù)油田區(qū)塊返回圖件列表。⑥根據(jù)基于結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL）的圖件信息綜合檢索內(nèi)容獲取圖件列表：根據(jù)SQL 返回圖件的ID列表。

4 結(jié)語

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用一直是數(shù)據(jù)管理中的難點。地質(zhì)圖件是地質(zhì)研究人員的勞動成果，蘊含著豐富、有價值的信息，因此相關(guān)人員要深度挖掘這些信息，并將它們合理存儲和利用起來。地質(zhì)圖件數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的難點在于各個軟件廠商的成圖技術(shù)不同，不同軟件之間的技術(shù)差異導(dǎo)致二次成圖困難，這個問題不僅體現(xiàn)在地質(zhì)圖件數(shù)據(jù)中，還體現(xiàn)在其他的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中。但是，隨著新型技術(shù)的發(fā)展，以及集成、共享、合作等理念不斷深入，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)將會得到充分的應(yīng)用。