地理信息与设计资料集成应用
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摘要：根据油田规划设计需要，将地面工程设计资料管理与地理信息共享结合起来，实现设计资料的更新和重复利用。
关键词：地理信息系统；SOA；CAD；共享；WebService；ServiceGIS
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)04-0926-02
Integrated Application of Geographic Information and Design Material
PENG Chuan-fan
(Shengli Engineering & Consulting Co., Ltd., Dongying 257026, China)
Abstract: According to the need of oilfield's planning and design, achieve the update and reuse of design material by combining the management of ground engineering design material with the sharing of geographic information.
Key words: geographic information system; SOA; CAD; share; webservice; serviceGIS
胜利油田从1961年发现油田起至今，油气生产设施建设已达相当规模，1998年开始对油气生产设施地理信息进行采集并动态维护，建成地面建设信息系统。而胜利勘察设计研究院有限公司在三十多年的发展中，承担了胜利油田地面建设工程以及相关市政工程和环境工程的勘察、设计、规划、监理工作，通过自身数据中心和一体化平台的建设，积累了大量设计资料。在地理信息采集过程中，设计资料是油气生产设施地理信息的重要来源。同时，在新建、改扩建工程的规划设计过程中，地理信息和设计资料的集成应用也成为重要一环。
1 集成应用
地理信息和设计资料本来就是密不可分、互为源头的。在纸图数字化时期，数字线划地形图基本上是通过对八、九十年代的纸介质影像图（个别地区是纸介质测绘图）数字化得来的。进入精细处理时期后，有了电子影像图数据源，具备了将影像图与线划图匹配使用的条件。油气生产设施数据在初期只有井口具备准确坐标，于是将设计图纸或竣工图纸和井口、地形进行匹配，并将得到的相对位置、形状和走向录入到地图中去。随着规划设计、生产指挥等工作对地图精度要求的提高，胜利油田开始对地面生产设施进行普查测量工作，即在现有油田站库、生产管线等设施现状查测资料的基础上，进行实地探测作业，查清站库、生产管线现状，测绘出各种站库、生产管线管网图。结合新建、改扩建地面工程竣工测量工作，胜利油田站库、生产管线等生产设施逐步获得了准确的坐标信息。设计院在胜利油田规划设计工作中，不仅要查阅相关设计资料，还要结合电子地图进行现场调研。地理信息和设计资料的集成应用的实现，一方面需要合适的地理信息共享方式，另一方面也需要敏捷的信息集成方式。
1.1 地理信息共享
油田规划设计需要底图时，以往会要求GIS（地理信息系统）数据处理人员复制相应范围的地理数据，按需要处理好，以电子文件形式提交过去。这种模式适合已选定的小范围的资料交接，不适应设计期间的反复比对工作，尤其不适应大范围海量地理空间数据的使用。然而，无论在数据采集阶段的油田数据入库、上传、汇总，还是在应用阶段的跨部门复用，空间数据库能够使人们获得可控的版本一致的最新资源。已建成的胜利油田地面工程地理信息空间数据库，成为日常设计工作中地图共享的主要来源。但空间数据库的数据传输对网络的压力以及安全考虑，还有难于实现异构GIS平台集成应用的特点，限制了同源应用系统的实施范围，这就造成地理信息无法和包括规划设计在内的众多基层专业信息顺利集成，遇到信息复用瓶颈。
地理数据共享方式在经历了面向文件共享时期、面向空间数据库共享时期之后，进入面向服务共享时期。随着SOA（面向服务的体系架构）技术的成熟，服务式GIS (Service GIS)把GIS全部功能封装成WebService（Web服务），可被多种客户端跨平台、跨网络、跨语言地调用，并可通过服务聚合能力将其他服务器的GIS服务集成过来。在OGC（开放地理信息系统协会）提出的OWS（OGC-WebServices）服务体系中，地图服务是重要组成部分，它的返回结果通常是矢量图形或栅格图形。由此开创的面向服务的地理信息共享模式，具有带宽要求低、系统更安全、集成敏捷等特点，使得地理信息和设计资料的集成应用有了崭新的开始。
为了建成胜利油田基础地理数据存储中心、数据管理中心、数据交换中心，完善地面建设信息的标准规范体系、数据采集处理体系、数据存储体系、维护体系、共享体系、应用体系，地面建设信息系统提供了面向服务的地理信息共享方式，基础地形、地面建设地图服务，设施属性及连接关系查询服务，按照油田相应规范规定的数据结构组织地面建设信息，提供地图、属性、设施连接关系数据的调用方式。
地图服务采用ArcGIS平台，的基础地形地图服务包括影像图、线划图，的地面建设地图服务包括油田汇总地图和各采油厂、油公司、专业公司、社区等单位的分区域地图。从空间库中选择需要的数据源加以渲染配置，制成ArcMap的mxd格式的文件，然后使用ArcGIS Server将其成服务，再进行比例尺级别、图片格式设置，创建地图缓存。地图服务通过设置缓存地图和服务优化技术提高地图访问速度，从而为海量矢量数据和栅格数据快速绘制和高效访问提供了可能。高精度影像图只能通过这种方式，应用到日常规划设计工作中去。所有地图服务使用最新处理的、稳定的数据版本，反映当前数据更新情况。在数据的完整性、准确性、质量有了保证的前提下，将地图服务融合到专业应用系统中，不仅提供地图缩放、漫游等GIS通用查询分析、地面工程数据查询等基本功能，还要提供与油田生产密切相关的具有专业特色的地理信息应用功能。
设施属性及连接关系查询服务采用WebService形式，提供数据字典、设施范围、单项设施集成信息列表以及单项信息的数据接口。能够对名称等内容进行模糊查询，筛选条件匹配的设施列表。可以仅返回设施名称列表，用于搜索框键入内容时的敏感匹配。也可返回设施的名称、属性索引项、定位索引项组合列表，用于设施查询结果分页列表。定位索引项作为进一步在操控地图上定位渲染设施位置的输入条件，属性索引项作为进一步查询单一设施属性信息项列表的输入条件，组合起来作为单一设施下步操作的起点。单项设施集成信息列表中的信息项和基于位置的功能项可排序，集成了设施基本信息和外部关联信息，关联的信息包括和本设施相关的油田数据中心数据、管网技术检测数据等。集成信息列表一般用作地图上单点显示框的内容项，列出链接、不详细显示，只有优先项的具体内容才在显示框内提前显示，必需的基于位置的功能项也在显示框中列出。设施基本信息和外部关联信息的单项信息可新开一页显示，基本信息既有设施的记录标识、技术参数、设计施工信息、坐标、几何属性也有设施连接关系描述。设施连接关系采用链状描述，可判定设施所属的设施链，也可获得阀组等操作节点所在的设施和设施链。所有信息即可按照使用方式组合查询，也支持单独查询。提供数据字典查询，实现设施信息项关键字的转换，实现规则库的调用接口。
地图服务的调用毕竟还依赖GIS软件或开发技术。规划设计人员可以直接使用ArcExplorer、ArcDesktop等软件使用地图服务，叠合CAD文件进行分析。而开发人员则使用ArcEngine、ArcGISServer技术或第三方技术，调用地图服务，开发专业应用。此外，为了进一步简化使用方法，还可以通过地理服务嵌入控件的开发或者地图页面参数调用的方式，在无法部署GIS软件的应用服务器上，在完全脱离GIS底层技术的情况下，为专业应用提供胜利油田地图服务访问能力。
地面建设信息系统针对胜利油田地理服务，提供了封装服务的专用控件。专用控件支持flash等页面表现形式，底层采用ArcGIS技术访问地理服务，封装成页面控件，通过脚本调用嵌入应用页面，既具有包括地图缩放、平移等基本功能，也具有将用户参数传递给API接口，从而控制应用页面中的地图地域显示范围、地面设施突出显示样式，以及定位指定名称设施、定位单位管理范围、渲染指定设施等控制功能，还具有地面设施属性及连接关系的查询功能。前台的地理服务嵌入控件和后台的胜利油田地理信息服务结合起来，就达到了进一步降低地理信息服务使用难度的目的。
1.2 信息集成
地理信息和专业信息的生产维护单位不同，但通过SOA的方式得到了共享，理顺了地理数据采集、应用关系，增强了专业信息系统的空间分析能力。地面建设信息系统将地面工程地理信息库通过WebService向各单位，从而使规划设计单位可以直接通过访问这些WebService，使用基础地理信息数据，实现与本单位的规划设计专业数据叠加集成，关联设计资料和地理信息，开发集成应用系统。设计资料同样采用SOA技术，基于设计资料数据库设计资料WebService。对现有的设计资料管理系统的改造，主要集中在设计资料服务和地理信息服务调用两方面。
设计院已制定统一的数据标准，将项目管理、设计支持、档案、技术质量、财务资产、市场开发、经营管理、科研管理、设备资产、HSE（健康、安全、环境管理体系）、人力资源、图书文献、办公等信息，采集进中心数据库，并进行动态维护。其中，标准规范、设备材料、典型文件、单元组件、电子图档、设计模版等设计资料，成为设计人员在日常工作中的必查资料。将设计资料，特别是胜利油田地面工程的设计资料信息，成WebService，提供设计信息查询和电子图档下载，同时提供现场调研图文资料、设计便签、外部链接和其他附件等数据查询。
设计资料按照地面工程所在地域和所含设施进行归类。通过建设单位和项目名称可以定位大体设计范围，通过查阅设计资料中的坐标数据和范围尺寸，就能找到设计资料对应的精确地理位置。通过设计资料的总体说明，分解出所含设施名称。如此，我们就可以把设计资料和地理信息服务中的设施、地理位置关联起来，当然需要经过必要的处理步骤。在设计资料服务和地理信息服务中，双方的设施名称、单位名称需要比对，局部的规划坐标系和大范围的地理服务坐标系可能具有不同的分度带和中央子午线，需要坐标转换。信息关联后，设计人员就可以在设计资料管理系统中，根据规划设计条件，在地图上找到相应地理位置和已建设施，进一步通过嵌入的专用控件，调用所封装的胜利油田地理服务，定位有关设施，查询设施属性及连接关系，导出地图和属性文档，对比设计资料，展开规划设计工作。
2 结束语
目前，地理信息价值正日益渗透到国民生产建设的方方面面，而使用面向服务的地理信息共享方式能有效拓宽地理信息应用空间，将地理信息和设计资料通过SOA技术集成起来，有助于设计院更好地开展胜利油田规划设计工作。
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