CN106570051B - 一种基于三维gis模型的海洋石油应用平台构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法，其特征在于包括以下内容：1)建立海洋石油空间对象数据库；2)搭建三维公共GIS功能应用平台；3)设计GIS二次开发接口；4)利用SOA面向服务的架构方法集成各专业数据库系统的服务管理。本发明通过确定海洋石油数据库入库范围及设计地理数据存储结构，使得数据存储使用空间数据库管理，解决了各系统三维GIS数据的共享问题，可以广泛应用于海洋石油信息化建设过程中。

Description

一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法

技术领域

本发明涉及一种应用平台构建方法，特别是关于一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法。

背景技术

地理信息系统(Geographic Information System，GIS)又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

近年来，海洋石油信息化建设过程中相继建立了一批专业数据库应用系统，由于没有遵循统一的标准，偏重于专业领域的应用开发而忽视了(或在当时的情况下无法考虑)相互之间的联系，因此所建系统分散、应用界面多，带来使用上的不方便且工作效率低。随着数据库使用频率的提高和技术人员使用相关专业数据库系统需求的增大，各系统GIS数据格式多样性和保密性影响系统之间数据共享的弊端逐渐显现。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种使得各系统GIS数据能够共享的基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法，包括以下内容：1)建立海洋石油空间对象数据库，具体建立过程为：1.1)确定海洋石油数据库入库范围；1.2)设计地理数据存储结构；1.3)根据设定的通用加载格式将数据迁移或录入海洋石油数据库；2)搭建三维公共GIS功能应用平台，具体过程为：2.1)构建包括所有用户必要功能的三维GIS功能应用平台内核；2.2)研发三维GIS各分析组件，GIS各分析组件包括系统安全子系统、智能化加载子系统、分布式服务器集群子系统、GIS平台与专业数据库系统服务集成子系统和三维GIS子系统；2.3)三维GIS数据显示；2.4)数据同步；2.5)GIS安全及授权；3)设计GIS二次开发接口；4)利用SOA面向服务的架构方法集成各专业数据库系统的服务管理。

进一步地，步骤1.1)建立海洋石油空间对象数据库是确定入库的石油空间对象的范围，即确定哪些石油对象信息是基于公共GIS模型的海洋石油应用平台的源头数据。

进一步地，步骤1.2)设计地理数据存储结构具体为将空间数据库的每类数据分为两个表存储：空间数据表和属性数据表。

进一步地，通用加载格式采用Excel格式数据。

进一步地，三维GIS平台管理的数据包括矢量数据、遥感影像和三维模型。

进一步地，步骤3)设计GIS二次开发接口的具体过程为：3.1)定义接口参数，接口定义分为接口的声明和接口体，其中，接口体由常量定义和方法定义两部分组成；3.2)规范接口传参；3.3)对接口进行分类。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过确定海洋石油数据库入库范围及设计地理数据存储结构，使得数据存储使用空间数据库管理，解决了各系统三维GIS数据的共享问题。2、本发明建立了统一的三维公共GIS应用平台，实现了各专业数据库应用服务的集成，避免了各专业系统三维GIS平台的重复建设。3、本发明通过规范数据存储结构和数据录入的通用加载格式，统一了各系统的GIS空间数据来源，保证了数据的权威性。本发明可以广泛应用于海洋石油信息化建设过程中。

附图说明

图1是本发明的海洋石油应用平台的构建方法流程示意图；

图2是本发明建立海洋石油空间对象数据库流程示意图；

图3是本发明搭建三维公共GIS功能应用平台流程示意图；

图4是本发明的三维GIS二次开发接口流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法，包括以下内容：

1、建立海洋石油空间对象数据库，具体过程为：

1.1)确定海洋石油数据库入库范围

空间对象数据库是构建基于公共GIS模型的应用平台的有效支撑。建立海洋石油空间对象数据库的关键是确定入库的石油空间对象的范围，即确定哪些石油对象信息是基于公共GIS模型的海洋石油应用平台的源头数据；例如，探井数据库中的井名、井口坐标、开完钻日期、完钻深度、完钻层位、施工单位、补心类型及海拔等不可变的公共属性信息就属于源头数据。

2)设计地理数据存储结构

空间数据库技术是基于空间对象管理的数据库技术。GIS系统图形数据普遍采用的是文件格式存储，图元不能灵活存储及查询，给科研资料收集工作带来不便。通过定义空间数据对象表结构、设计数据加载模板等技术方法，将GIS对空间数据的管理和技术方法引入到海洋石油数据管理上来。空间数据库技术针对一个个离散的空间对象灵活成图，并使用SQL(结构化数据库查询语言)定义查询空间对象的条件(例如时间及类型等)，这种灵活“抓取空间对象”的方式使一个空间对象只存储一次，避免了数据的大量冗余。空间数据库技术的优势有两点：①根据用户要求提供数据，快速在客户端成图，大大减少了一次性传输的数据量，可以减轻服务器和网络的压力；②彻底解决了图形数据格式相互保密的问题，使数据及其存储方式成为共享，并且可以提供公开透明的数据结构，使图元的管理和利用更为方便。采用空间数据库技术最终实现了图形数据存储从文件管理向空间对象管理的飞跃。

根据海洋石油数据库所涉及的数据种类，建立相应的空间对象数据表结构。设计空间数据库的每类数据分为两个表存储：空间数据表和属性数据表。例如环境数据库建立工作是在购买数据前提下进行分析和整理，包括自然保护区、旅游区、禁航区、锚地、沿海主要港口、渔业养殖区及渔业敏感水域等。以存储一个保护区为例，空间对象(例如上述某保护区数据)由两个表构成。主表(空间数据表)中存放保护区的属性信息，子表(属性数据表)中存放保护区边界数据即经纬度坐标。两个表中的数据用保护区ID进行关联。BorederPoints(边界数据个数)表示在子表的BorderCoordinate字段中用于描述该保护区的边界数据个数之和。线和面的空间类型的边界坐标数据以二进制格式存储于数据子表中的BorderCoordinate字段(字段类型为IMAGE)。点空间类型由一对坐标：经度坐标、纬度坐标组成并顺序存放，即先经度后纬度，边界坐标数据以度为单位表示。

3)根据设定的通用加载格式将数据迁移或录入海洋石油数据库，包括两个方面，一方面是针对累积的老数据的批量迁移入库，二是针对日常的小规模数据的录入。

为方便用户使用，在了解空间对象的同时调用其属性数据，因此在加载数据的时候必须将其属性数据加载进去，因此制订了下面各个专业目标对象的通用加载格式。GIS平台中显示的如测线，城市，矿区的信息是空间数据的直观反映，用户想要对空间数据库的数据进行添加和导入的话，要通过GIS的管理人员进行数据导入的操作。由于GIS数据量庞大并且结构的不确定性，并且为了方便用户的操作简便性，导入工具主要是提供了Excel格式数据导入并且灵活提供编辑Excel数据列属性含义的操作。

由于每类空间对象的属性数据各不相同，给加载程序的编写带来了一定的复杂性，本发明采用excel进行加载，如表1所示。

表1GIS数据通用加载格式

数据录入工具是配套GIS平台使用，GIS平台的数据包括保护区、圈闭、城市等主要数据，对于用户来说，可以将数据大致分为三种，点数据，面数据和线数据，提供的数据录入工具可以进行这三种数据的录入。

2、搭建三维公共GIS功能应用平台

1)构建包括所有用户必要功能的三维GIS功能应用平台内核，以适应不同网络环境，GIS功能应用平台内核应具备管理安全认证组件和智能化加载组件的功能。用户登录时，首先启动GIS功能应用平台内核，通过安全认证组件进行用户身份识别，并采用智能化加载组件，动态地加载相应组件、功能及记忆的界面。

GIS功能应用平台内核采用三维GIS的表现形式，以满足用户对三维GIS应用方式的需求。GIS功能应用平台内核还包括了服务管理器及应用接口管理器，实现GIS多专业的综合应用。

2)研发三维GIS各分析组件，GIS各分析组件包括系统安全子系统、智能化加载子系统、分布式服务器集群子系统、GIS平台与专业数据库系统服务集成子系统和三维GIS子系统，下面详细说明每个子系统的具体功能：

系统安全子系统用于分析不同用户身份对空间对象类别、范围、功能组件及服务的组合授权特点，设计授权策略及研发相应的授权子系统；

智能化加载子系统用于设置面向不同专业用户的智能加载功能及可记忆的界面功能(包括GIS图形、应用菜单及工具栏等)；

分布式服务器集群子系统用于设置分布式Web服务、应用服务和数据服务部署方案，并设置相应的负载均衡子系统；

GIS平台与专业数据库系统服务集成子系统用于分析有限公司专业数据库系统和研究中心GIS平台的应用服务机制，设计接口参数规范，并设置统一的SOAP应用服务管理器；

三维GIS子系统包括：用于进行三维地球浏览(放大、缩小)、旋转(通过鼠标任意角度旋转)、查询定位(输入经纬度或图元名，图形快速定位)以及按条件动态加载影像和空间对象，还可以用于实现专业应用服务的灵活挂接，实现与二维GIS平台的数据交互、和切换。

3)三维GIS数据显示

三维GIS平台中管理的除了空间数据库存储的矢量数据，还有遥感影像和三维模型。

矢量数据结构是最常见的图形数据结构，矢量数据结构可具体分为点、线、面，可以构成现实世界中各种复杂的实体地理实体，用一系列x，y坐标来确定它们的位置。矢量数据坐标空间假定为连续空间，通过经纬度转换成x，y坐标进行前台显示，具体为：①点实体：在三维空间中，点实体可以用一对坐标X，Y，H来确定位置；②线实体：线实体可以认为是由连续的直线段组成的曲线，用坐标串的集合(X1，Y1，H1，X2，Y2，H1……Xn，Yn，Hn)来记录；③面实体：在记录面实体时，通常通过记录面状地物的边界来表现，因而有时也称为多边形数据。

遥感影像过大，而且数据类型多样，因此显示比较复杂。本发明将遥感图像与矢量图地理坐标进行精确配准，由于遥感图像与地图的坐标系并不完全相同，因此必须将两个坐标系统进行分析，以便将它们统一到一个坐标系中。建立遥感影像瓦片金字塔模型是普遍采用的做法。从地图图片的左上角开始，从左至右、从上到下进行切割，分割成相同大小(比如256x256像素)的正方形地图瓦片，形成第0层瓦片矩阵；在第0层地图图片的基础上，按每2x2像素合成为一个像素的方法生成第1层地图图片，并对其进行分块，分割成与下一层相同大小的正方形地图瓦片，形成第1层瓦片矩阵；采用同样的方法生成第2层瓦片矩阵…如此下去，直到构成整个瓦片金字塔。

三维模型的大小取决于模型面数的多少，减少三维模型的面片数量，将会缩短模型加载时间，提高三维显示效率，比如优化模型的隐藏面，一个复杂的三维建筑物模型由上千个面组成，但是有些模型的不可见部分也是模型的组成，如果适当的删除不可见模型部件，将会降低模型的面片数量，提高加载和显示效率。

4)数据同步，主要内容包括三个部分，一是需要保证每个XGlobal(三维GIS)平台应用库和空间数据总库同步进行的数据收取和分发；二是对于从库，即XGlobal平台不同业务应用所使用的组件访问数据进行一定的控制；三是最后在将空间数据进行收取后需要的全局数据应用进行设计，方便用户对于全局数据进行应用。使用本平台的系统在数据录入时，通过调用对外开放数据录入接口，同步存储到GIS平台空间数据库集群进行备份，实现了数据的汇总；汇总的数据库群也可以通过数据拖拽工具把最新版本的数据分发给专业数据库使用。

5)GIS安全及授权。

GIS安全及授权包括GIS登录授权、GIS图层授权、空间对象授权和对象服务授权。可以分析不同用户身份对空间对象类别、范围、功能组件及服务的组合授权特点，设计授权策略及研发相应的授权子系统，还可以对某个用户或角色进行某个时间段的空间对象或者地理范围内的对象授权，并且可对基于某一对象的某一服务及功能进行授权。系统的这种灵活的组合授权功能使得公共GIS平台在信息保密和功能使用是安全的。

3、设计GIS二次开发接口

1)定义接口参数

接口是一系列GIS操作的集合，它是与其他对象通讯的协议。接口包括空间定位、二三维切换、外部数据显示、事件管理、场景管理、专题功能、图元操作、地图定位、坐标转换、空间分析、界面控制和鼠标事件等接口。接口定义分为接口的声明和接口体，其中，接口体由常量定义和方法定义两部分组成。

interface<interfaceName>{[常量定义]，[方法定义]}

2)规范接口传参

三维GIS对外传参技术是在与专业系统集成应用中，使用了鼠标等触发事件与专业系统双向传参，具体方式是通过GIS功能状态，向外部专业dll动态链接库传递鼠标参数，经外部dll复杂专业计算后，返回结果参数，最终实现了在GIS上的交互绘图，达到了图形操作上的无缝融合。结合专业需求通过开放三维GIS对外传参技术，实现GIS功能在专业应用方面的扩展，发挥了其在勘探开发专业方面的价值，真正实现了企业级GIS的一次性架构，无限扩展二次开发的独特优势，为GIS平台的推广应用提供了技术上的保障。

3)对接口进行分类

一个接口就是一个业务逻辑，面向接口编程就是先把客户的业务提取出来，作为接口。业务具体实现通过该接口的实现类来完成，当客户需求变化时，只需编写该业务逻辑的新的实现类就可以完成需求，不需要改写现有实现过程，减少对系统的影响。采用基于接口编程的项目，业务逻辑清晰，代码易懂，方便扩展，可维护性强。

4、利用SOA面向服务的架构方法集成各专业数据库系统的服务管理

制定统一的接口参数规范，并依照规范对各专业数据库系统功能进行服务化改造，平台通过传递空间对象ID和空间对象名等参数挂接专业服务。WWW服务器接受客户端的GIS服务请求并传递给GIS服务器或GIS元数据服务器。GIS服务器完成客户的GIS服务请求并将处理结果转为HTML页面或直接把GIS数据通过WWW服务器返回客户端，GIS服务器也能同客户端的ActiveX直接通信，完成GIS服务。GIS元数据服务器管理服务器端的GIS数据，为客户提供GIS数据检索、查询等服务。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法，其特征在于包括以下内容：

1)建立海洋石油空间对象数据库，具体建立过程为：1.1)确定海洋石油数据库入库范围；建立海洋石油空间对象数据库的关键是确定入库的石油空间对象的范围，即确定哪些石油对象信息是基于公共GIS模型的海洋石油应用平台的源头数据，其中，探井数据库中的井名、井口坐标、开完钻日期、完钻深度、完钻层位、施工单位、补心类型及海拔属于源头数据；

1.2)设计地理数据存储结构，具体为设计地理数据存储结构具体为将空间数据库的每类数据分为两个表存储：空间数据表和属性数据表，两个表中的数据采用设定方式进行关联，线和面的空间类型的边界坐标数据以二进制格式存储于数据属性数据表中的BorderCoordinate字段；

1.3)根据设定的通用加载格式将数据迁移或录入海洋石油数据库；

2)搭建三维公共GIS功能应用平台，具体过程为：2.1)构建包括所有用户所需功能的三维GIS功能应用平台内核；2.2)研发三维GIS各分析组件，GIS各分析组件包括系统安全子系统、智能化加载子系统、分布式服务器集群子系统、GIS平台与专业数据库系统服务集成子系统和三维GIS子系统；其中，用户登录时，首先启动GIS功能应用平台内核，通过安全子系统进行用户身份识别，并采用智能化加载子系统，动态地加载相应组件、功能及记忆的界面；

2.3)三维GIS数据显示；2.4)数据同步，包括三个部分，一是需要保证每个XGlobal平台应用库和空间数据总库同步进行的数据收取和分发；二是对于从库，对XGlobal平台不同业务应用所使用的组件访问数据进行控制；三是最后在将空间数据进行收取后需要的全局数据应用进行设计，方便用户对于全局数据进行应用，使用本平台的系统在数据录入时，通过调用对外开放数据录入接口，同步存储到GIS平台空间数据库集群进行备份，实现了数据的汇总；汇总的数据库群通过数据拖拽工具把最新版本的数据分发给专业数据库使用；

2.5)GIS安全及授权，包括GIS登录授权、GIS图层授权、空间对象授权和对象服务授权，通过分析不同用户身份对空间对象类别、范围、功能组件及服务的组合授权特点，设计授权策略及研发相应的授权子系统，对某个用户或角色进行某个时间段的空间对象或者地理范围内的对象授权，并且对基于某一对象的某一服务及功能进行授权；

3)设计GIS二次开发接口，具体过程为：

3.1)定义接口参数，接口定义分为接口的声明和接口体，其中，接口体由常量定义和方法定义两部分组成；

3.2)规范接口传参：通过GIS功能状态，向外部专业dll动态链接库传递鼠标参数，经外部dll复杂专业计算后，返回结果参数，最终实现了在GIS上的交互绘图，达到了图形操作上的无缝融合；

3.3)对接口进行分类；

4)利用SOA面向服务的架构方法集成各专业数据库系统的服务管理。

2.如权利要求1所述的一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法，其特征在于，通用加载格式采用Excel格式数据。

3.如权利要求1所述的一种基于三维GIS模型的海洋石油应用平台构建方法，其特征在于，三维GIS平台管理的数据包括矢量数据、遥感影像和三维模型。