三维GIS系统用于辽河油田的勘察测量工程∗

陈慕君 娄松涛 河南农业职业学院河南职业技术学院

三维GIS系统用于辽河油田的勘察测量工程∗

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三维GIS在辽河油田勘察测量中的应用包含统一数据访问服务技术的应用、三维空间数据库与发布技术、平面图形显示、三维可视化技术、信息集成与关联查询、二维与三维之间的联动。借助遥感技术对地理影像进行处理，将三维GIS所处理的空间信息数据、影像信息数据和高程信息数据相互集成在一起，构建出三维空间数据库，完成对多种分辨率、多种格式地理空间信息的一体化存储。采用Tera Gate发布数据技术，使用户可以无障碍地阅读地理空间信息。用户可以在三维GIS平台所提供的接口上进行数据查询，在三维GIS系统设计的地理突发事件处理机制下，完成数据信息的查询以及关联查询。把二维GIS技术和三维GIS技术相互结合，能够发挥两者的优势，用户使用更加便捷。

辽河油田；三维GIS；勘测；数据库；可视化

三维GIS用于油田勘察测量主要借助了三维GIS的空间性。油田企业通过三维GIS可以获得的信息包含油井、油气水管线、地面建筑、勘测位置等，这些信息都具有三维空间属性[1]。三维GIS的工作就是整理用户所需要的大量空间信息，并且能够将这些信息客观、真实地展现给用户。因此，三维GIS如何满足油田企业对地理空间信息的需求，使三维GIS在油田勘测开发中更好地发挥作用是本文研究的重点。

1 需求分析

油田勘测是油田企业工作的核心，勘测工作主要是勘探开发油田、布置油田工区等。近年来，油田勘探开发中油田矿区主要应用的是二维GIS技术。目前二维GIS技术在油田勘测中存在的主要问题有以下几个方面：

（1）设计勘测地形图工程量大，由于勘测工作完全依赖于准确的地理空间信息，需要设计人员设计出准确的地形图，地理空间的各个模块之间的数据格式要进行大量的整理和转换。

（2）目前勘测的数据资料尚未以中心数据库的形式进行存储，从而导致数据资源共享困难，共享资料的使用率较低。

（3）存储的数据格式混乱，无法保证数据的安全。

（4）地理空间信息更新较慢，导致勘测过程中资源的浪费。

（5）二维GIS在地理勘测过程中有许多信息，例如气压、温度等信息，直接影响到勘测过程的准确性，进而影响油田勘测的效率。

图1 三维GIS系统框架结构

2 三维GIS的平台建设

针对上述二维GIS技术在油田勘测中所存在的问题，推广三维GIS在现代油田勘测开发研究中的应用已经势在必行。

截至到2014年，GIS的主要用途依然在处理地球表面信息上[2]，即GIS以二维方法来处理三维连续分布的油田地理空间信息。三维GIS基础是3D数据模型的建立与数据结构的设计。辽河油田资源丰富、勘测地区较多、勘测范围比较广，在复杂地质环境的断块油田勘测开发方面具有一定的优势。在勘测油田的地理空间信息过程中，需要借助一个数据服务平台。三维GIS系统架构如图1所示，系统中的数据资源包含了油田各个业务数据库、油田关系数据库、档案数据库、二维地理信息以及地理空间数据库，将这些数据上传到数据服务平台提供给用户访问。虚拟三维漫游系统的设计主要包含三个方面：勘测信息集成与查询系统、开发信息集成与查询系统以及二维地理信息集成系统。

3 三维GIS技术应用

三维GIS在油田勘察测量中的应用包含统一数据访问服务技术的应用、三维空间数据库与发布技术、平面图形显示、三维可视化技术、信息集成与关联查询、二维与三维之间的联动。

（1）统一数据访问服务。辽河油田的数据业务量非常大，而且数据类型繁多，数据业务整体上可以划分为非结构化数据业务和结构化数据业务[3]。辽河油田的数据业务主要是基于数据业务种类、业务管理系统、业务类别、业务量等方面进行处理，三维GIS技术需要整合辽河油田的历史数据业务，为上层用户提供统一的数据访问服务，从而达到分散数据统一化管理的目的。

（2）三维空间数据库与发布。地理空间数据主要包括了地理空间位置和相互构成关系的地理数据，油田三维空间数据包括高程数据、三维地理信息、基于遥感技术的大量影像数据以及其他数据等。借助遥感技术对地理影像进行处理，将三维GIS所处理的空间信息数据、影像信息数据和高程信息数据相互集成在一起，构建出三维空间数据库，完成对多种分辨率、多种格式地理空间信息的一体化存储。采用Tera Gate发布数据技术，使用户可以无障碍地阅读地理空间信息。

（3）平面图形显示。辽河油田中的众多应用系统都是基于底图平面图形，近些年石油勘测的设计图中超过一半以上都是二维图件，这是由于遵循用户的传统习惯所致。而三维GIS技术不仅可以实现勘探地形、地势图等图件的漫游导航，还能够进行平面图形的交互活动，其中包括缩小、拉框放大、漫游等技术，实现油田区域、构造单元、三维工区、矿权等石油勘探元素的存储，并且将存储的数据用平面图层进行处理，具有数据业务查询功能。

（4）三维可视化展示。三维可视化展示是在勘测过程中将地理三维空间信息以可视化技术进行呈现。三维GIS可视化展示具有强烈的立体感，操作灵活，可以改变观察对象的角度和距离，使用户具有身临其境的感觉。三维GIS技术具有勘察测量分析、空间GPS定位等功能，因此可以提供用户导航以及常用操作的环境，方便用户查询地理空间信息。

（5）信息集成与关联查询。包括集输站库、油田输油管线、通讯网络、供电线路、生产井、油田注水管线以及井场线路等信息都可以集成在三维GIS中。由于集成在三维GIS信息的数据业务量非常大，需要设计适当的策略，将上述信息依据数据类别分配到不同的文件中，加载信息迅速，方便用户的浏览信息。用户可以在三维GIS平台所提供的接口上进行数据查询，在三维GIS系统设计的地理突发事件处理机制下，完成数据信息的查询以及关联查询。

（6）二维与三维之间的联动。把二维GIS技术和三维GIS技术相互结合，能够发挥两者的优势，用户使用更加便捷。二维与三维之间的联动主要包括以下几个方面：①漫游导航联动，包括放大、缩小、平移等操作导致的漫游移动，需要注意的是在漫游导航实现联动时，需要进行同步更新处理；②数据业务对象管理联动，面对油田信息视图展示过程中数据业务的数量发生改变，二维GIS和三维GIS都需要进行数据上的同步，其中包括数据业务对象的删除、可见性控制以及投放控制；③辅助决策联动，二维GIS和三维GIS都需要更新接收的数据信息，其中包括获取油田数据的点、线、面类数据元素，同步数据业务地理位置，编辑自定义区域元素信息，以及标注类地理元素的创建过程。

4 结语

三维GIS技术的应用不仅提高了油田企业的整体管理水平，而且还在很大程度上促进了油田整体的可持续发展性，这些都是设计与开发油田联合站数据传输系统最重要的目的。三维GIS技术在油田勘测开发中的成功应用，使得油田地理信息数据能够在网上进行实时动态管理与发布，同时还减少了整个系统运行过程中所消耗的人力、物力，使得地理空间信息在勘测过程中的准确性与安全性得到了更大的保障。从长远来看，三维GIS在现代油田。测中将具有十分广阔的应用前景。

[1]杜少博．Web GIS技术在油田地面工程规划中的应用[J]．油气田地面工程，2012，31（12）47-48．

[2]景瑞林．基于GIS的生产信息集成系统[J]．油气田地面工程，2014，33（4）：36-37．

[3]吴东胜，陈华军，刘少华，等．三维可视化技术在隐蔽油气藏勘探中的应用[J]．石油物探，2005（4）：44-46．

（栏目主持焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.022

基金论文：油田地理信息与勘探开发动静态数据库融合先导试（ycsy2013ky-A-04）。