基于ArcGIS的油气矿业权综合管理研究

■ 汪凯明

（中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏 南京 210019）

0 引言

信息化已成为当今推进社会发展的重要科技手段。2019年11月，自然资源部印发实施《自然资源部信息化建设总体方案》，旨在全面推动新一代信息技术与自然资源管理深度融合，实现自然资源管理数字化、网络化和智能化，提升国土空间治理能力、优化国土空间开发格局、促进资源节约利用，全面提升自然资源社会化服务水平。近年来，石油行业也步入了信息化、数字化、智能化高速发展新阶段，众多石油公司将“数字油田、智能油田、智慧油田”作为创新发展的重要战略[1-5]，基于GIS（地理信息系统）的数字地质是计算机技术应用于石油地质学综合研究的发展方向和趋势。

近年来，业内利用GIS技术研发矿产资源信息化管理系统，在矿业权布局分析、自然保护区科学化建设与矿产资源合理开发利用、智能地质图综合研发等方面取得了积极进展[6-10]。油气矿业权是石油公司的核心资产，面对我国油气资源管理改革新形势，深化矿业权维护管理研究工作，提升矿业权管理工作的质量和效率，为优化部署和科学决策提供智力支持，对石油公司高质量可持续发展尤为重要。为此，本文结合油气矿业权综合管理研究工作实践，开展了基于ArcGIS的油气矿业权综合管理研究，以期为石油公司矿业权管理研究工作的有序、高效开展提供参考借鉴。

1 矿业权管理现状及需求分析

油气矿业权管理是一项长期、复杂、细致繁琐的系统性工作，主要涉及探矿权的延续变更、分立合并、新矿种增列、探矿权转采矿权及矿业权评价优选等内容。长期以来，相关部门主要依靠自然资源部信息中心研发的“油气勘查开采管理信息系统”开展日常管理工作。该系统是按照油气登记和区块管理工作流程，为国家级油气勘查、开采登记管理机构和其他相关用户设计开发的一套管理信息系统专用软件，主要利用数据库、GIS等技术实现油气矿业权信息的动态、空间（可视化）管理。该系统设置诸多数据管理、检索查询、报表统计、矿业权重叠检查等功能，为我国油气矿业权管理的标准化、规范化、科学化发挥重要作用。

实际工作中，由于油气勘查开采管理信息系统未设计自主拓展功能，如不能自行加载地质综合评价底图、自然保护区等禁止勘查开采区域分布图等图形数据库，拐点不能自行拖拽移动，因此在区块综合评价时不能实现图件地理配准套合后的高效变更调整，以致在实际工作中必须借助如MapGIS、双狐、石文、GeoMap、Resform等石油地质类软件。同时，由于相关软件与油气勘查开采管理信息系统频繁切换，数据不断转换，矿业权拐点坐标反复调整，导致成图时间长、工作量大、效率低，坐标在多次转换过程中偏移错位，数据准确性难以保证。

为解决当前矿业权管理工作中不同平台、软件间数据和图件的交换问题，打破传统“手工+目视”的制图模式，真正实现“所见即所得”的效果，促进矿业权管理与地质研究人员之间的资源共享和有机协作，亟需构建一个集成数据管理、综合分析、标准成图、资源共享等功能的一体化、数字化应用平台（图1），从而减轻矿业权管理的工作强度，提高工作效率和质量。

图1 矿业权管理平台功能定位

图2 ArcGIS矿业权管理功能架构

2 基于ArcGIS矿业权管理功能设计

ArcGIS具有强大的图形、属性数据管理能力及空间分析等优势。结合油气矿业权日常管理研究工作的需要，本文基于ArcGIS平台对矿业权管理功能进行设计，总体架构设计分为数据层、应用层和成果层3层结构（图1）。数据层完成各类专题基础数据的标准化，最终形成空间数据库和属性数据库；应用层满足矿业权日常管理研究工作的需要，具备数据查询统计、不同图层叠加分析、区块变更核减、合并分立等功能；成果层可以根据不同需要，快速制作各类地理、地质等专题图件，并具有图例一键生成、数据快速生成等便捷功能。

2.1 数据管理

矿业权管理数据主要包括空间信息数据和属性信息数据，具体类别涉及矿业权基本信息、勘探程度资料、地质评价数据、储量数据、地理交通、自然保护区等数据（图3），这些数据可能使用不同的软件，数据格式也各异。数据管理就是收集相关基础数据，将不同数据格式进行标准化处理，整合建立空间信息和属性信息数据库,最终形成统一的shapefile通用数据格式文件，以满足后续分析需要。空间信息数据与属性信息数据之间至少建立一个相同的属性字段，以便相互连接和关联，空间数据统一转换为2000国家大地坐标系。如矿业权管理的主体数据是矿业权人矿业权登记数据，基于油气勘查开采管理信息系统数据库形成的Access格式数据，数据包括：许可证号、项目名称、项目类型、申请人、所属矿业权人、勘查单位、勘查矿种、总面积、有效期起止日期等属性信息，以及矿业权拐点坐标（2000国家大地坐标系）空间数据，该数据库可以将这些数据直接转换为shapefile格式文件。

图3 数据库组成与分类

其他用户数据，如构造区划图、勘探程度图、地质图、地形图、综合评价图、储量分布图、勘探部署图、地理交通图、行政区划图、水系分布等专题图件数据，均可利用MapGIS中图形处理的文件转换模块转换成shapefile格式文件；栅格文件则可利用ArcGIS投影变换、地理配准功能赋予空间参考信息。

2.2 应用分析

针对矿业权管理日常工作的实际需要，在ArcGIS矿业权管理系统中设计了检索查询、统计汇总、计算几何、叠加分析、计算相交、区块合并、区块分割、区块挖空等8项分析功能。

(1)检索查询。该功能可以实现图形和属性信息之间的交互查询，有点选查询、属性查询和表达式查询3种方式。点选查询是利用鼠标点击地图中任一点、线、面要素，系统则弹窗显示出该要素的属性数据。属性查询是输入某一要素属性中的任意字段名称，系统则依次高亮居中显示符合该名称的要素图形。表达式查询是利用ArcGIS语法设置属性的自定义查询，如需查询项目名称中包含页岩气的所有项目，可输入表达式“项目名称” LIKE “%页岩气%”，如需查询区块面积小于1000平方千米的项目，可输入表达式“总面积”＜1000，如需查询区块面积小于1000平方千米的页岩气项目，可输入表达式“总面积”＜1000AND “项目名称” LIKE “%页岩气%”。该查询方式主要用于指定单项或多项查询条件，极为灵活方便，在此不一一列举。

(2)统计汇总。该功能可对要素进行统计及分类汇总等，如统计区块面积的最小值、最大值、总和、平均值等，或按照指定的属性进行分类汇总统计。

(3)计算几何。该功能可用于求取点要素的坐标，线要素的长度，起点、中点和终点坐标，面要素的面积、周长、质心坐标。

(4)叠加分析。该功能可以提供任意两个图层间的叠加分析，如区块勘探部署图与自然保护区图层间的叠置关系。

(5)计算相交。该功能可计算点要素和面要素、线要素和面要素、面要素和面要素之间的几何交集，如获取某一区内所有钻井信息，或获取某一区内所有二维地震工作量，或获取某一区内所有有利区面积（图4a），可分别利用上述功能计算求取。

图4 矿业权管理功能分析示意图

(6)区块合并。该功能用于矿业权变更中需要将两个或多个相邻区块合并为一个区块的场景（图4b），尤其是针对区块拐点坐标众多的情况，十分便捷高效。

(7)区块分割。该功能用于矿业权变更中需要将一个区块分立为两个或多个区块，或在探矿权基础上局部新立采矿区（图4c）。

(8)区块挖空。如某一区块内有自然保护区等禁止勘查开采区域，在区块延续变更时需要扣减该区域（图4d），可利用该功能，具体为ArcGIS中擦除（Erase）工具命令。

2.3 成果输出

地质图件的规范性和数据的准确性是矿业权管理工作的关键。在上述工作的基础上，成果层输出模块可以将矿业权管理人员从繁重的“手工+目视”工作中解放出来，极大地简化重复、机械、繁琐的工作，大幅提升工作效率和质量。

智慧成图可以实现“数据+模板”一键成图。在制定标准地图模板的基础上，即提前编制地图的图框、比例尺样式属性等公共部分，一键生成的各类专题图件，图幅范围、显示元素、组合标注等可以根据用户需要任意调整，而图框、比例尺、图例等图面修饰元素也会随之自动调整更新，无需手动重新绘制，可以节省大量时间和精力。

数据生成方便快捷，可输出各类属性数据、空间数据和汇总数据，如坐标生成可实现点要素、线要素、面要素坐标的快速输出，分别利用ArcGIS中添加XY坐标（Add XY Coordinates）、要素转点（Feature To Point）、要素折点转点（Feature Vertices To Points）3个工具命令，然后打开属性表，即可导出相应的点坐标。

形成的各类专题图件信息丰富、表现直观，为环境敏感区识别、分析与评估，以及目标评价与优选、经济评价、勘探部署、开发方案和油气发展规划等提供有力的决策支持，对优化勘探战略和决策部署具有较强的理论指导意义和实际应用价值。

3 应用实例

基于ArcGIS的矿业权管理系统在实际工作中取得了良好的效果，本文以勘查区块变更延续登记论证进行实例分析。

区块变更延续工作的核心是同盆地区块的勘探潜力评价，按照“保优退劣”的原则排队比选、统筹优化，优先置换退减同一盆地中油气地质条件较差、近中期难以实现商业突破，或是地上条件受限、无法上钻的区块或区域，力保勘探潜力区。同时，充分利用好《关于推进矿产资源管理改革若干事项的意见（试行）》（自然资规﹝2019﹞7号）的政策规定：探矿权申请延续登记时应扣减首设勘查许可证载明面积（非油气已提交资源量的范围/油气已提交探明地质储量的范围除外，已设采矿权矿区范围垂直投影的上部或深部勘查除外）的25%，其中油气探矿权可扣减同一盆地的该探矿权人其他区块同等面积[11]。此外，上一勘查周期由于自然保护区等禁止勘查开采区域退出的面积，可用于该区块或者同一盆地的探矿权人的其他区块同等面积抵扣。对此，设计了勘查区块变更方案论证工作流程（图5），在开展拟变更区块地上地下一体化潜力评价的基础上，对比分析同盆地其他区块的潜力，结合上一勘查周期核退自然保护区的历史记录，综合制定区块变更方案。

图5 勘查区块变更方案论证工作流程

系统可快速生成区块的烃源岩评价图、储层评价图、保存条件评价图等多种类型的地质评价图件，通过多图叠加分析功能优选勘探有利区；利用基础地理、水系分布、卫星遥感、地形地貌等大数据，综合开展区块地上环境评价，明确可上钻区域；做到地上、地下统筹兼顾，综合分析确定区块的勘探潜力区，有效提高评价质量和效率。

4 结语

面对我国油气矿产资源管理改革的新形势，以及信息化快速发展的大趋势，将现代信息技术与矿业权管理研究业务深度融合，打造集成高效的一体化、数字化矿业权管理研究应用平台势在必行。本文基于ArcGIS油气矿业权综合管理的研究尝试,为解决当前实际工作中存在的问题提供了思路和方案，极大地提升了矿业权管理研究工作的质量和效率，在实践中取得了较好的应用效果。为更好地服务于我国油气矿业权综合管理研究，应进一步开展创新研究和探索实践，充分发挥GIS技术优势，构建更加智能的GIS矿业权管理系统。