简析石油化工企业地理信息中的数据建设

王亭亭 唐伟燕 杨蓓 崔巍巍 胡剑

1. 中兵勘察设计研究院有限公司 北京 100053 2. 中国石化股份有限公司北京燕山分公司 北京 102500

1 引言

十四五时期，世界多极化、经济全球化、社会信息化深入发展，新一轮科技革命和产业变革蓄势待发。我国经济发展进入了新常态，提质增效、转型升级的要求更加紧迫，中央明确了创新、协调、绿色、发展、开放的理念。各行业需要创新地理资源开发利用模式，加快推进地理信息技术发展的深度和广度，形成更为全面的基础支撑。

近十年来，国内石化行业的生产工艺、生产设备等装备水平取得了一系列重大突破，与国际先进水平之间的差距呈现加速缩小之势。然而，在帮助企业实现提质降本、节能环保、本质安全、商业智能等发展目标的地理信息技术应用方面，仍然处在较低的水平，“数据孤岛”林立、生产管控不闭环、生产仿真优化工具匮乏等，进而导致企业生产资源利用率低、产品质量波动大、能源消耗高、管控决策不科学等问题非常突出。

通过企业级地理信息技术的研究和应用，构建适应石油化工企业需求、切实解决企业管理者面临的关系地理信息技术问题的应用系统，能够促进企业管理水平和效率的提高，实现石油化工企业更大的社会效益和经济效益。

企业的基础地理信息数据是企业级地理信息平台的重要的数据载体， 数据是系统的“血液”，没有数据或数据内容不全、不正确，则系统就成了无源之水、无本之木，地理信息系统重要，数据建设也至关重要，两者不可或缺。

在对多个石化企业的实际工程经验的积累和对数据建设的思考，试图就石化企业数据建设方面进行探讨。

2 数据建设

石化企业数据建设基本包含数据采集加工与制作和数据库建设，下面对这两方面进行讨论。

2.1 数据采集加工与制作

石化企业具有城市的地域性和企业级的复杂性特点，地理空间数据繁杂、地理空间数据跨度大、应用要求高。

企业不象城市那样有行业或部门的条块分割，在行政上是处于统一的管理之下，因此企业级地理信息，除了通常的各类动力、能源等管线之外，还有大量与生产工艺和生产产品相关的内容，还包括地籍、房产、绿化、道路铺装等，专业齐全，数据繁杂。包括密如蛛网隐蔽于地下的管网，架空的管排管架，附属的闸、阀、栓、表等。

地理信息数据来源错综复杂，且数据格式多样化，既有通过用户渠道获得的CAD地形数据，也有内部工程测量得来的栅格数据，而且数据年限、更新时间、数据精度等指标未明确，无法进行加工转化。石化企业的特点：装置大型化、工艺技术复杂，生产规模大、智能化程度高，高温高压、易发生灾难性事故，这些特性为数据的采集带来一定难度。在分辨各种来源数据的适用性的基础上，利用多种测绘手段如传统测量、三维扫描、倾斜摄影等获取现场实时测绘数据，尽量让数据丰满，地理信息大数据分析更容易实现。

石油化工地理信息数据的采集包括空间数据采集、属性数据采集、关系数据采集和元数据的采集。这些数据外业采集后须严格按照内业需求，使用统一的标准规范，通过建设的石油化工数据采集加工系统，对数据进行加工处理。

在石油化工地理信息系统中，石油化工地理资源数据应按控制测量成果数据、二维数据、三维数据、多维数据和专题数据等不同类别进行采集和管理。

外业采集的三维空间数据、设备实时状态信息、报警信息、设备使用信息等数据加工后，内业进行数据制作。使用数据渐近传输技术，通过分层次、分批次的数据传输方式，仅传输能满足需求的数据，从而减小冗余数据传输，提高系统的响应速度和性能，便于系统展示。

2.2 数据库建设

包括地图、管线和三维场景及其属性等在内的各类数据是企业管理信息系统建设的基础，选择使用什么样的数据库至关重要。Oracle是业界公认的最高效、最稳定的大型数据库管理系统之一，能管理海量的空间和非空间信息数据，此外有非常强大的应用开发能力。

石油化工地理信息数据库由数据层、存储管理层、功能层组成。

（1）数据库的数据层包括二维数据、三维数据、专题数据和元数据等数据对象。

数据层是应用各类工具层软件的功能，对数据源进行整理、处理、转换、加载建立满足建设企业级地理信息应用平台要求的数据库，包括基础数据库和业务数据库。

（2）数据库的存储管理层包括数据存储组织结构、数据管理机制、数据库支撑软件，提供对数据对象的存储管理。

（3）数据库的功能层提供对数据库的管理和应用服务功能。功能通过数据库支撑软件与地理信息系统软件平台协同实现。

3 关键技术

3.1 三维激光扫描

三维激光扫描技术应用于数字化工厂建设中，可快速地对整个厂区、内部结构进行空间内三维数据的采集，所获点云数据精准、完整，既提高了工作效率，也保证了数据的真实性。

对于工厂等需要数字化比较大的范围，多选用扫描仪加全站仪的扫描方式。全站仪布设控制点，控制扫描仪累计误差。通过多角度的全方位扫描采集工厂内的厂房、管道等三维点云数据。

通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性。

3.2 地理资源多尺度表征技术

主要的技术难点是数据压缩和操作实时响应。数据压缩要在不丢失信息或少丢失信息的前提下，对数据重新组织，缩减数据冗余量以减少存储空间。操作实时性是最影响用户体验的一个地方，也是研究新的多尺度空间数据表征方法的直接目的。

采用镶嵌数据集的方式，通过文件系统+数据库系统组合进行管理以解决传统文件系统模式和数据库模式下多分辨率差异的栅格数据管理和浏览显示问题。其主要通过“文件系统+数据库系统”组合管理模式、动态镶嵌技术、概视图和金字塔构建、实时处理技术来实现。

4 结论

石油化工数据建设，使得当前及未来的数据和企业各种繁多的业务应用一致地进行整合与集成，将大量零散的业务数据转变为企业知识库，以统计图、表格、三维视图等方式实现企业信息的实时感知、多源数据联动和可视化分析，基于空间位置实现相关信息的查询检索，实现信息的查询与追溯管理。

对石油化工地理信息平台和石油化工地理信息应用系统的建设起到基础支撑作用，进而支撑企业战略发展、宏观布局、结构调整、能力建设的顶层决策。

作者简介王亭亭（1987—），女，中级工程师，本科，主要从事地理信息工作。