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摘要：该文介绍了如何采用GIS技术实现油气集输管理系统的设计方法和技术，提出了相应的图形图像分类、分层标准和编码规范，然后介绍了基于GIS组件技术进行地理信息系统的二次开发以及数据库的管理技术。
关键词：地理信息系统；油气集输；组件；MapX；空间数据库
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)28-0143-03
The Design and Realization of the Management Systems of the Oil and Gas Gathering and Transferring Process Standardization on the Basis of GIS
WANG Hui,CUI Ping-zheng
(Xinjiang Petroleum Institute,Urumqi 830000,China)
Abstract: In this paper the author introduces the basic conception of the design and realization of the management systems of the oil and gas gathering and transferring process standardization on the basis of GIS (Geographic Information System). It suggests the relevant classes of graphics and images, layer standards and encoding specifications. It, at last, describes the second development of the geographic information system and the management technology of database on the basis of GIS component technology.
Key words: geographic information system;oil and gas gathering and transferring process;component;MapX;spatial database
1 引言
在油田上，每个采油厂都要建立用于生产的油气集输系统。油气集输系统由设计院进行勘察设计，油建公司进行施工建设，采油厂进行生产管理，这样设计图与竣工图往往并非一致，再加上油气集输系统的基础设施建设时期有早有晚、建设规模有大有小，再经过几十年的生产运行、滚动开发及维修、改扩建，使得采油厂油区地面及埋藏于地下的各类新建、改建、报废的管线犹如被打破的“蜘蛛网”般错综复杂，尤其是建设标准、模式不一致，使得地面集输系统的管理滞后于原油产量不断增加的被动局面。还由于各个时期油气集输系统建设的基础资料未能完整的保留存档，特别随着油田持续上产，地面集输系统的改造逐年加大，而地面集输系统的管理一直处于随意散乱的状态，为了油田生产发展的需要，开发地面集输标准化管理系统是十分必要的。
对于油气集输系统的标准化管理完全可以按照地理信息系统（Geographic Information System 简称GIS）的原理来建立，GIS技术是计算机科学、地理学、工程测量学、工程图学等多门学科综合的技术。其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析，即GIS是处理地理信息数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机软件系统[1]。油气集输系统采用GIS技术就是充分利用现代化的计算机工具、软件技术，科学有效地把地面集输系统中各类图形、图幅和图件以及相应的动静态资料用标准的图元代码存储和管理起来，并在图库的基础上，将地面集输系统的信息资料数据与图形联系起来，建立起油气集输标准化管理应用系统，在需要时，能随时进行图形编辑、修改、查询、输出、分析，实现图形与数据的同步操作。本文以青海采油一厂为例，以MapX作为GIS开发组件，讨论油气集输标准化管理系统的设计与实现方法。
2 系统需求分析与标准化研究
2.1 系统需求
青海采油一厂油气集输标准化管理系统主要提供一些地图化功能、图形编辑、查询、统计、地图的量算、专题图、地图的输出、数据和图件的转换和标准化、图件的管理与分析等功能。该软件系统实现的需求目标是：
1）建立油气集输标准化系统数字化实现的规范标准。
2）依据建立的标准化体系研究、开发油气集输系统地理信息数字化平台。
3）为油气集输系统标准化管理提供具体的技术实现途径和方法，并为今后建立青海油田分公司数字化油田提供重要参考依据。
2.2 标准化研究
1）制定图形预处理及数字化标准规范
油气集输标准化系统建立的基础性工作就是对图元的描述以及图元信息的入库。由于不同时期所采用的专业技术标准、编图标准以及制图方法的不同，使不同图件中相同含义图元的描述方法和表现形式不尽相同，在图件数字化前必须进行规范化处理。为保证图件数字化的质量，需要规范图件预处理和数字化工作流程。
2）图层划分规则
图层的划分对地面集输标准化系统管理系统的实现有很大的影响，图层划分不好会直接影响到系统的使用和今后维护和扩展，因此制定了如下图层划分规则：a)具有特定单一的、完整专业含义的图件；b)具有固定的相同使用目的、显示方式及编绘方法；c)对应特定的数据来源和相同的安全级别；d)具有相同的图元组成，至少组成图元类型是一致的；e)具有相同的属性信息和查询方法。根据这一规则，基础图层中：井、计量站、联合站，道路等独立分层不能放在同一图层;在专业管网图层中，各类管线、管线所属设施、以及设施的标注分开，不能放在同一图层，主要要素都必须有相应的标注图层；联合站和计配（量）站等专业平面图、工艺流程图内管网也要按不同要素进行分层。
3）图层的编码标准
油气集输系统中，包括地面集输管网(包括图件的参数数据)的属性库和图形库，采用的是MapInfo数据库结构。属性库就是以图形、图像属性码为主要内容的数据库，数据库中图形、图像、数据的高效灵活的检索与查询可以方便分析应用。油气集输系统中每个图形要素应该具备基本的属性：如图元对象ID、图元代码、图元编号，并建立命名规则规范。对于图形特征属性建立坐标、投影、单位以及图形资料格式的规范。
3 系统软件平台的开发与功能实现
3.1 采用的开发方式
目前应用型地理信息平台开发主要有三种实现方式：
1）独立开发
指不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如Visual C 、Delphi等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式的好处在于无须依赖任何商业GIS工具软件，但开发成本较高，开发周期长，稳定性和功能上很难于商业GIS软件相比。
2）单纯二次开发
指完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。GIS工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如ESRI的ArcView提供了Avenue语言，MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了MapBasic语言等等。用户可以利用这些宏语言，以原有的GIS工具软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的宏语言，作为编程语言往往只能应用于该GIS工具软件环境，功能比较弱，可扩展性不是很好，用它们来开发应用程序往往不能满足应用的需要。
3）集成二次开发
集成二次开发是指利用专业的GIS工具软件，如ArcView、MapInfo等，实现GIS的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如Delphi、Visual C 、Visual Basic、Power Builder等为开发平台，进行二者的集成开发。
集成二次开发目前主要有两种方式：
① OLE/DDE
采用OLE Automation技术或利用DDE技术，用软件开发工具开发前台可执行应用程序，以OLE自动化方式或DDE方式启动GIS工具软件在后台执行，利用回调技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。
② GIS控件
利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX技术基础上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在VB、Delphi等编程工具编制的应用程序中，直接将GIS功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。
青海采油一厂油气集输标准化管理系统的实现选用集成二次开发方式，采用的是GIS控件MapInfo的MapX作为二次开发工具，这样可以极大地增强系统的独立性和可扩展性，有利于用户操作使用。
3.2 数据库管理
青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，主要涉及到两个数据源：一部分是空间数据文件，即MapInfo空间数据表；另一部分是非空间属性数据可以采用一般的关系数据库，要实现图文互动，必须建立空间数据和属性数据之间的关联。
3.2.1 外部数据源
在MapX 中可以引用多种类型的外部数据。
1）地图数据：利用MapInfo创建的MapInfo地图，可以直接将它们在应用中打开。
2）远程空间数据库：利用MapX可以访问保存在Oracle9i及MapInfo SpatialWare中的地图数据。其中，对Oracle9i的支持是MapX 5.0的新特性。通过Oracle9 Call Interface(OCI)，MapX可以将存储在Oracle9i数据库服务器中的MapInfo空间数据和属性数据同时下载到本地。
3）其它远程数据：MapX支持多种对外远程数据的访问方式，如ADO、DAO、及RDO等，更可以通过ODBC使用更广范围内的数据。
青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，考虑到系统的扩展性，系统采用ADO连接MapInfo空间数据与属性数据。
3.2.2 数据库设计原则
地理信息系统中涉及的数据包括地图的空间矢量数据、工程管理属性数据。为了增强整个系统数据处理的灵活性，采用分开存储的方法。图形矢量数据以MapInfo标准文件格式存储在特定目录下，图形中每个地物均有其对应的唯一的标识（ID号），系统以此为索引建立该地物的图形数据文件。各地物属性记录的关键字为图形文件中该地物的ID号，由此便实现了地图矢量数据与工程管理属性数据的一一对应关系。
在青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，定义了地面集输系统标准化管理数据库属性规范。另外，在数据库结构设计上考虑今后数据库的扩展性要求，定义图元代码、图元编号等字段，通过这些字段可以比较容易与其它数据库连接，如勘探开发数据库等。
3.2.3 关联属性的方法
在青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，对于数据库属性数据关联通过MapX的数据绑定技术来解决的，数据绑定简单说就是将外部数据引入MapX的过程。数据绑定主要有两个作用：
1）以地图中的图形对象来显示数据。通过数据绑定，可以将图层中的对象作为一个参数，将自己的数据表转变为一个数据集。这将在地图中创建一个新的图层，并且将表中的数据以点等图形对象表示。一旦将数据引入地图，就可以很容易地使用MapX创建应用程序，并实现多种地图功能，在该软件系统的实现中最典型的应用是信息拾取功能。
2）将属性数据绑定到地图中，并创建专题图。如果地图对象中包含相应的属性信息，也可以使用数据集对象将某个属性字段添加到地图中，进而就可以按照需要创建相关的专题图，在该软件系统的实现中最典型的应用是井的专题图。
4 结束语
本文以青海采油一厂油气集输标准化管理系统为例介绍了采用GIS技术实现油气集输管理系统的设计与实现方法。采用GIS组件技术进行地理信息系统的二次开发具有开发周期短、成本低，无需额外的GIS二次开发语言、可与专业应用模型无缝集成等优点，因此组件地理信息系统已成为当前地理信息系统二次开发的主要模式。本文采用的是Delphi环境下嵌入MapX控件，可实现通用的GIS功能和专业应用功能，在此基础上开发的GIS应用系统可以提供空间分析系统，图形与属性数据的双向查询，可对任意空间区域进行查询分析，在此基础上做出评价，为油田地面工程建设提供了丰富、准确的数字化资源，油田地面工程的标准化管理、可持续性发展和科学规划提供了辅助决策的工具和基础数据。
参考文献：
[1] 黄杏元.地理信息系统概论[M]. 北京：高等教育出版社,1990.
[2] 宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图像图形学报,1998,3(4):313-317.
[3] 范大凯,吴健平.基于MapX的GIS应用开发实例[J].东北测绘,2001(2):32-36.
[4] 齐锐,屈韶林.用MapX开发地理信息系统[M],2003.
关键词：地理信息系统；油气集输；组件；MapX；空间数据库
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)28-0143-03
The Design and Realization of the Management Systems of the Oil and Gas Gathering and Transferring Process Standardization on the Basis of GIS
WANG Hui,CUI Ping-zheng
(Xinjiang Petroleum Institute,Urumqi 830000,China)
Abstract: In this paper the author introduces the basic conception of the design and realization of the management systems of the oil and gas gathering and transferring process standardization on the basis of GIS (Geographic Information System). It suggests the relevant classes of graphics and images, layer standards and encoding specifications. It, at last, describes the second development of the geographic information system and the management technology of database on the basis of GIS component technology.
Key words: geographic information system;oil and gas gathering and transferring process;component;MapX;spatial database
1 引言
在油田上，每个采油厂都要建立用于生产的油气集输系统。油气集输系统由设计院进行勘察设计，油建公司进行施工建设，采油厂进行生产管理，这样设计图与竣工图往往并非一致，再加上油气集输系统的基础设施建设时期有早有晚、建设规模有大有小，再经过几十年的生产运行、滚动开发及维修、改扩建，使得采油厂油区地面及埋藏于地下的各类新建、改建、报废的管线犹如被打破的“蜘蛛网”般错综复杂，尤其是建设标准、模式不一致，使得地面集输系统的管理滞后于原油产量不断增加的被动局面。还由于各个时期油气集输系统建设的基础资料未能完整的保留存档，特别随着油田持续上产，地面集输系统的改造逐年加大，而地面集输系统的管理一直处于随意散乱的状态，为了油田生产发展的需要，开发地面集输标准化管理系统是十分必要的。
对于油气集输系统的标准化管理完全可以按照地理信息系统（Geographic Information System 简称GIS）的原理来建立，GIS技术是计算机科学、地理学、工程测量学、工程图学等多门学科综合的技术。其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析，即GIS是处理地理信息数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机软件系统[1]。油气集输系统采用GIS技术就是充分利用现代化的计算机工具、软件技术，科学有效地把地面集输系统中各类图形、图幅和图件以及相应的动静态资料用标准的图元代码存储和管理起来，并在图库的基础上，将地面集输系统的信息资料数据与图形联系起来，建立起油气集输标准化管理应用系统，在需要时，能随时进行图形编辑、修改、查询、输出、分析，实现图形与数据的同步操作。本文以青海采油一厂为例，以MapX作为GIS开发组件，讨论油气集输标准化管理系统的设计与实现方法。
2 系统需求分析与标准化研究
2.1 系统需求
青海采油一厂油气集输标准化管理系统主要提供一些地图化功能、图形编辑、查询、统计、地图的量算、专题图、地图的输出、数据和图件的转换和标准化、图件的管理与分析等功能。该软件系统实现的需求目标是：
1）建立油气集输标准化系统数字化实现的规范标准。
2）依据建立的标准化体系研究、开发油气集输系统地理信息数字化平台。
3）为油气集输系统标准化管理提供具体的技术实现途径和方法，并为今后建立青海油田分公司数字化油田提供重要参考依据。
2.2 标准化研究
1）制定图形预处理及数字化标准规范
油气集输标准化系统建立的基础性工作就是对图元的描述以及图元信息的入库。由于不同时期所采用的专业技术标准、编图标准以及制图方法的不同，使不同图件中相同含义图元的描述方法和表现形式不尽相同，在图件数字化前必须进行规范化处理。为保证图件数字化的质量，需要规范图件预处理和数字化工作流程。
2）图层划分规则
图层的划分对地面集输标准化系统管理系统的实现有很大的影响，图层划分不好会直接影响到系统的使用和今后维护和扩展，因此制定了如下图层划分规则：a)具有特定单一的、完整专业含义的图件；b)具有固定的相同使用目的、显示方式及编绘方法；c)对应特定的数据来源和相同的安全级别；d)具有相同的图元组成，至少组成图元类型是一致的；e)具有相同的属性信息和查询方法。根据这一规则，基础图层中：井、计量站、联合站，道路等独立分层不能放在同一图层;在专业管网图层中，各类管线、管线所属设施、以及设施的标注分开，不能放在同一图层，主要要素都必须有相应的标注图层；联合站和计配（量）站等专业平面图、工艺流程图内管网也要按不同要素进行分层。
3）图层的编码标准
油气集输系统中，包括地面集输管网(包括图件的参数数据)的属性库和图形库，采用的是MapInfo数据库结构。属性库就是以图形、图像属性码为主要内容的数据库，数据库中图形、图像、数据的高效灵活的检索与查询可以方便分析应用。油气集输系统中每个图形要素应该具备基本的属性：如图元对象ID、图元代码、图元编号，并建立命名规则规范。对于图形特征属性建立坐标、投影、单位以及图形资料格式的规范。
3 系统软件平台的开发与功能实现
3.1 采用的开发方式
目前应用型地理信息平台开发主要有三种实现方式：
1）独立开发
指不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如Visual C 、Delphi等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式的好处在于无须依赖任何商业GIS工具软件，但开发成本较高，开发周期长，稳定性和功能上很难于商业GIS软件相比。
2）单纯二次开发
指完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。GIS工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如ESRI的ArcView提供了Avenue语言，MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了MapBasic语言等等。用户可以利用这些宏语言，以原有的GIS工具软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的宏语言，作为编程语言往往只能应用于该GIS工具软件环境，功能比较弱，可扩展性不是很好，用它们来开发应用程序往往不能满足应用的需要。
3）集成二次开发
集成二次开发是指利用专业的GIS工具软件，如ArcView、MapInfo等，实现GIS的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如Delphi、Visual C 、Visual Basic、Power Builder等为开发平台，进行二者的集成开发。
集成二次开发目前主要有两种方式：
① OLE/DDE
采用OLE Automation技术或利用DDE技术，用软件开发工具开发前台可执行应用程序，以OLE自动化方式或DDE方式启动GIS工具软件在后台执行，利用回调技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。
② GIS控件
利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX技术基础上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在VB、Delphi等编程工具编制的应用程序中，直接将GIS功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。
青海采油一厂油气集输标准化管理系统的实现选用集成二次开发方式，采用的是GIS控件MapInfo的MapX作为二次开发工具，这样可以极大地增强系统的独立性和可扩展性，有利于用户操作使用。
3.2 数据库管理
青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，主要涉及到两个数据源：一部分是空间数据文件，即MapInfo空间数据表；另一部分是非空间属性数据可以采用一般的关系数据库，要实现图文互动，必须建立空间数据和属性数据之间的关联。
3.2.1 外部数据源
在MapX 中可以引用多种类型的外部数据。
1）地图数据：利用MapInfo创建的MapInfo地图，可以直接将它们在应用中打开。
2）远程空间数据库：利用MapX可以访问保存在Oracle9i及MapInfo SpatialWare中的地图数据。其中，对Oracle9i的支持是MapX 5.0的新特性。通过Oracle9 Call Interface(OCI)，MapX可以将存储在Oracle9i数据库服务器中的MapInfo空间数据和属性数据同时下载到本地。
3）其它远程数据：MapX支持多种对外远程数据的访问方式，如ADO、DAO、及RDO等，更可以通过ODBC使用更广范围内的数据。
青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，考虑到系统的扩展性，系统采用ADO连接MapInfo空间数据与属性数据。
3.2.2 数据库设计原则
地理信息系统中涉及的数据包括地图的空间矢量数据、工程管理属性数据。为了增强整个系统数据处理的灵活性，采用分开存储的方法。图形矢量数据以MapInfo标准文件格式存储在特定目录下，图形中每个地物均有其对应的唯一的标识（ID号），系统以此为索引建立该地物的图形数据文件。各地物属性记录的关键字为图形文件中该地物的ID号，由此便实现了地图矢量数据与工程管理属性数据的一一对应关系。
在青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，定义了地面集输系统标准化管理数据库属性规范。另外，在数据库结构设计上考虑今后数据库的扩展性要求，定义图元代码、图元编号等字段，通过这些字段可以比较容易与其它数据库连接，如勘探开发数据库等。
3.2.3 关联属性的方法
在青海采油一厂油气集输标准化管理系统的开发中，对于数据库属性数据关联通过MapX的数据绑定技术来解决的，数据绑定简单说就是将外部数据引入MapX的过程。数据绑定主要有两个作用：
1）以地图中的图形对象来显示数据。通过数据绑定，可以将图层中的对象作为一个参数，将自己的数据表转变为一个数据集。这将在地图中创建一个新的图层，并且将表中的数据以点等图形对象表示。一旦将数据引入地图，就可以很容易地使用MapX创建应用程序，并实现多种地图功能，在该软件系统的实现中最典型的应用是信息拾取功能。
2）将属性数据绑定到地图中，并创建专题图。如果地图对象中包含相应的属性信息，也可以使用数据集对象将某个属性字段添加到地图中，进而就可以按照需要创建相关的专题图，在该软件系统的实现中最典型的应用是井的专题图。
4 结束语
本文以青海采油一厂油气集输标准化管理系统为例介绍了采用GIS技术实现油气集输管理系统的设计与实现方法。采用GIS组件技术进行地理信息系统的二次开发具有开发周期短、成本低，无需额外的GIS二次开发语言、可与专业应用模型无缝集成等优点，因此组件地理信息系统已成为当前地理信息系统二次开发的主要模式。本文采用的是Delphi环境下嵌入MapX控件，可实现通用的GIS功能和专业应用功能，在此基础上开发的GIS应用系统可以提供空间分析系统，图形与属性数据的双向查询，可对任意空间区域进行查询分析，在此基础上做出评价，为油田地面工程建设提供了丰富、准确的数字化资源，油田地面工程的标准化管理、可持续性发展和科学规划提供了辅助决策的工具和基础数据。
参考文献：
[1] 黄杏元.地理信息系统概论[M]. 北京：高等教育出版社,1990.
[2] 宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图像图形学报,1998,3(4):313-317.
[3] 范大凯,吴健平.基于MapX的GIS应用开发实例[J].东北测绘,2001(2):32-36.
[4] 齐锐,屈韶林.用MapX开发地理信息系统[M],2003.