CN113643425A - 一种基于开源gis技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其包括的步骤为:S1:建设空间数据库;S2:建设平台数据库;S3:构建三维空间可视化通用平台框架;S4:封装平台应用模块和数据服务的通用参数;S5:客户端通过浏览器请求数据。本发明基于开源QGIS和数据库技术,融合集成多源、大数据量的石油地震成果数据,实现各类数据在一个三维可视化空间中呈现,大大改善了用户体验,提升了工作效率,同时节约了软件建设成本,能够有效地减少其他不必要的定制化软件的重复投资和建设。
Description
技术领域
本发明属于石油地震勘探领域,具体涉及一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法。
背景技术
石油地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段,它的采集区域面广、战线长,且经常处于地表复杂的环境,所涉及和应用的相关成果数据类型多、业务性强,在空间地理数据、业务成果数据的管理和应用,以及施工人员与车辆的整体管理和调配等方面都面临着很大的挑战。
GIS具有海量空间数据的存储、管理和高度集成的能力,它能够把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机结合,并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。近年来,三维GIS(地理信息系统)的应用已深入到社会的各行各业中,尤其是新一代三维WebGIS技术的迅速发展,实现了基于浏览器且无需任何插件就可以操作使用三维地球,极大地改善了GIS应用的用户体验,使得GIS具有更加广泛的用途。
上面说到的石油地震勘探所涉及和应用的数据类型多样,主要包括业务专用类(如SPS炮点文件或RPS检波点文件)、空间地理类(如行政区划矢量文件、道路kml文件、影像栅格文件)、实时消息队列数据(如车辆北斗或GPS车载设备上报的实时位置)、以及其他通用类型(如坐标txt或csv文件、生产日报数据表)等。
然而目前,石油地震业务管理人员在实际应用中,针对不同类型的数据,需要组合使用多个软件,迫切需要构建一个综合型、通用的三维空间可视化平台,实现将多种类型的数据集成于一张综合图中以查看全貌。而一些基于商业GIS桌面软件和组件的二次开发技术,如基于ArcGIS的二次开发,虽然能够满足一些需求,但是其版权的购买要花费不少费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,该方法基于开源QGIS和数据库技术,融合集成多源、大数据量的石油地震成果数据,实现各类数据在一个三维可视化空间中呈现,大大改善了用户体验,提升了工作效率,同时节约了软件建设成本,能够有效地减少其他不必要的定制化软件的重复投资和建设。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其包括如下步骤:
S1:基于开源空间数据管理软件PostgreSQL+PostGIS、GeoServer和QGIS进行建设空间数据库;
S2:基于MongoDB、MySQL数据库管理软件建设平台数据库;
S3:构建三维空间可视化通用平台框架,包括形成后端服务层、前端展示层的动态交互式框架;
S4:封装平台应用模块和数据服务的通用参数;
S5:客户端通过浏览器请求数据。
进一步地,所述步骤S1中,空间数据库具体建立步骤为:
S1.1:安装开源PostgreSQL空间数据库软件,使用pgAdmin管理工具创建管理PostgreSQL数据库连接;
S1.2:使用SQL语句添加PostgreSQL空间数据库管理插件PostGIS,完成GIS数据导入到空间数据库;
S1.3:基于开源QGIS桌面端软件调用加载各类空间数据;
S1.4:基于开源GeoServer空间数据管理服务器,实现GIS数据的发布为WFS、WMS或WMTS服务。
更进一步地,所述空间数据库包括:基础GIS数据和业务GIS数据;所述基础GIS数据,用于三维空间可视化通用平台调取和浏览的基础的行政区划、影像、高程数据,其不需要进行复杂的数据分析和处理工作,直接导入PostgreSQL空间数据库,即可被GeoServer服务器发布生成WMS或WMTS服务;所述业务GIS数据,用于三维空间可视化通用平台调取和展示的工区边界、炮检点、工区道路、实时位置定位、项目位置,在导入PostgreSQL空间数据库之前,先基于平台内置的专用数据模型解析和坐标转换服务分析和处理后,再进行入库发布形成WFS数据服务,以获得最佳访问效率。
进一步地,所述步骤S2中,平台数据库具体建立步骤为:
S2.1:首先对石油地震成果数据进行业务和内容区别整理,并综合数据在石油地震勘探领域的通用型空间可视化需求进行分析,确定三维空间可视化通用平台所需调用和管理的两种应用类型的数据库表,包括:平台应用类、石油地震成果业务类;
S2.2:设计创建各个数据库表的关键数据项。
更进一步地,所述平台应用类数据库表用于存储管理平台构建所调取和应用的所有数据项,基于开源的非关系型数据库MongoDB建设,将所有的数据以文档的形式存储,其主要数据模型包括:部门表、应用模块表、数据库表、服务类型表、服务实例表、空间数据服务表、空间模型样式表、角色表、用户信息表、系统日志表;所述石油地震成果业务类数据库表用于存储管理对应的石油地震成果业务数据,基于MySQL数据库管理软件建设,其包括工区边界面数据表、炮检点数据表、道路线数据表、实时消息队列数据表、以及项目相关业务属性信息数据表。
更进一步地,所述部门表用于录入管理平台用户所属的部门和单位;所述应用模块表用于管理通用平台中封装好的应用模块;所述数据库表用于维护管理通用平台所有应用到的数据库服务器连接;所述服务类型表用于定义和配置系统的各项数据服务,以匹配支持各类数据源;所述服务实例表基于上述数据服务类型进行调用配置,生成相应的空间数据服务API;所述空间数据服务表,基于上述的数据服务实例通过图层加载器控制,进而生成具体的通用平台加载的空间数据服务;所述空间模型样式表服务于上述空间数据服务,用于动态配置管理通用平台三维空间可视化自定义模型;所述角色表以角色组的方式管理,实现批量授权平台中的数据和应用模块,通过模块授权状态、数据服务授权状态两个字段,建立起了角色与应用模块、空间数据服务之间的授权关联;所述用户信息表用于录入管理通用平台的用户以及其基础信息,通过所属部门、所属角色两个字段,建立实现了用户、部门、角色三者之间的数据关联;所述系统日志表用于管理通用平台用户登录日志记录数据。
更进一步地,所述工区边界面数据表的数据形式为多边形区域坐标,数据项包括:项目唯一标识值、边界名称、经纬度;所述炮检点数据表的数据存放于一个后缀名为.s和.r的石油地震行业专用格式文件,数据项包括:项目唯一标识、桩号、X坐标、Y坐标;所述实时消息队列数据表的数据源于车队车辆安装的北斗车载终端,其以固定秒数频率实时发送传输位置数据到北斗指挥机终端,数据项包括:车牌号码、车队名称、位置经度、位置纬度、方位、上报时间;所述道路线数据表的数据形式为用于描述空间地理信息数据的标记语言,基于xml标识为kml,数据项包括:道路名称、经度、纬度;所述项目相关业务属性信息数据表包括位置坐标以及业务属性数据,数据项包括:唯一标识值、项目名称、项目位置经度、项目位置纬度、满次工作量、设计炮数、施工队伍、开工日期、负责人、联系方式、备注以及其他业务属性文本。
进一步地,所述后端服务层基于Node.JS开源的跨平台运行时环境Web API框架技术egg进行构建,具体建立过程为:(1)使用模块化方法划分不同的功能微件,具体包括数据库管理、数据服务管理、空间数据管理、应用模块管理、可视化样式管理、用户管理、权限管理、系统日志;(2)开发石油地震成果专业的坐标转换服务;(3)通过对石油地震成果专业文件格式进行分析,开发专用的rps、sps文件解析和转换服务;(4)通过分布式缓存中间件Redis技术,开发数据缓存服务,绑定在框架的公用对象上;(5)通过Node技术建立轻量级、可扩展性高的事件驱动和异步I/O模型,定义相关联的功能微件之间的参数变量共同体并存放在结构体当中,变量在通过指针传递引用类型的过程中,只保存传递指向内存的地址变量;
所述前端展示层包括:三维GIS空间可视化展示视图区、业务空间数据图层、应用模块菜单、用户登录菜单共四部分内容,其中三维GIS空间可视化展示视图区具体建立过程为:(1)基于Vue.JS技术搭建整体框架,实现响应式数据绑定和组合式视图组件;(2)基于CesiumJS技术通过Web浏览器创建三维空间可视化地图引擎,整个地图的数据通过该部件进行显示,其中包含Layer数据图层控件和View视图控件,可分别实现对图层数据的可视化显示操控和对于用户视图中心点、放大、投影的操控;(3)在3D地图引擎中加载的空间数据图层,通过CesiumJS技术实现对象的访问、搜索、以及控制方式和空间可视化效果展示,并使用WebGL进行硬件加速图形化;(4)最后综合运用EMCAScript脚本语言技术,实现前端展示层整体界面的动态组织、交互和数据可视化呈现。
进一步地,所述步骤S4中,将后端服务层建设的各应用模块和数据服务对象,通过面向服务的架构理念,提取关键业务逻辑、通用的共性参数,封装构建为REST调用接口,将所有的配置文件放置在config文件中;具体包括:(1)封装通用的三维GIS空间分析工具调用接口,实现其以微件式进行授权管理,包括坐标转换、文件导入、空间图形标绘、文件导出、距离测量、面积测量、空间数据模糊搜索;(2)封装数据库管理表中的唯一标识值、数据源类型、数据源服务器、用户名、密码值;(3)封装空间数据服务图层中的空间数据服务url地址、图层名称值、数据源、图层加载器、透明度、样式关联值;(4)封装可视化样式管理中的唯一标识值、模型名称、模型类型、符号类型、符号路径、符号大小、符号颜色、模型最小地图级别、模型最大地图级别、标注颜色、标注大小、标注最小地图级别、标注最大地图级别;(5)封装权限管理部分用户所操纵、浏览、管理的前端应用模块、后端数据服务、模块授权状态、数据服务授权状态、后端菜单关联唯一标识值。
进一步地,所述步骤S5中,客户端通过浏览器请求数据,具体方法为:(1)客户端通过浏览器输入访问平台网址,根据管理员设定的用户名和密码,输入并通过系统的用户认证、权限验证机制;(2)使用者从当前视窗范围中筛选待渲染的数据服务图层,通过浏览器向服务端发起请求;(3)平台后端服务层通过网站接收到用户请求,通过异步单线程的数据处理和获取方式,调取图层服务的坐标数据和三维实时可视化渲染模型,响应客户端的请求;(4)最终实现将图层服务的所有元素绘制于三维地球的画布中,直观地浏览石油地震成果三维空间可视化模型数据集整体部署情况。
本发明的有益效果如下:
(1)本发明给出了一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,以延续化、产品化的理念进行设计和构建,能够满足石油地震勘探领域应用群体的共性化需要,具有一次开发多次利用的效果,能够大大减少和降低定制化应用软件建设成本。
(2)本发明利用开源QGIS和数据库技术,能够动态集成融合地理信息、业务成果信息、实时动态信息等数据为一体,解决一直以来不能综合集成不同坐标系、不同数据源、大数据量石油地震成果资料的难题,直观地表达展现石油地震成果地部署情况,呈现给用户以更接近真实地理环境的三维空间可视化管理模式,同时提供了几种石油行业专用的空间分析工具,功能强大且省掉了其他非开源二次开发软件的高额采购费用。
(3)本发明构建发布的应用成果,利用开源三维地理信息技术结合在石油物探生产中的综合应用分析,并可在局域网中离线部署,实现了基于浏览器且无需任何插件就可以操作使用三维地球,极大地改善了用户体验,同时能够大大提高业务人员的工作效率,意义深远、前景广阔。
附图说明
图1是本发明涉及到的开源软件和技术的整体构造图;
图2是本发明涉及到的通用平台的构建方法流程图。
图3是本发明涉及到的平台具备通用快捷特性的操作原理和流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种实施例:一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其主要内容和步骤如下:
S1:建设空间数据库;
S2:建设平台数据库;
S3:构建三维空间可视化通用平台框架;
S4:封装平台应用模块和数据服务的通用参数;
S5:客户端通过浏览器请求数据。
针对上述各步骤的具体介绍如下:
1、建设空间数据库,基于开源空间数据管理软件PostgreSQL+PostGIS、GeoServer和QGIS进行建设,具体建立过程为:1)安装开源PostgreSQL空间数据库软件,使用pgAdmin管理工具创建管理PostgreSQL数据库连接。2)使用SQL语句添加PostgreSQL空间数据库管理插件PostGIS,完成GIS数据导入到空间数据库。3)基于开源QGIS桌面端软件调用加载各类空间数据,它支持多种GIS数据文件格式(如PostGIS数据库、Web空间数据服务、以及常规的矢量与栅格等)的调取和可视化加载,并且支持空间地理数据管理、编辑、分析等基本操作。4)基于开源GeoServer空间数据管理服务器技术,实现GIS数据的发布为WFS、WMS或WMTS服务。
基于上述步骤建设的空间数据库,其包括:基础GIS数据和业务GIS数据。所述基础GIS数据,用于本发明三维空间可视化通用平台调取和浏览的基础的行政区划、影像、高程数据,不需要进行复杂的数据分析和处理工作,因此直接导入PostgreSQL空间数据库,即可被GeoServer服务器发布生成WMS或WMTS服务。所述业务GIS数据,用于本发明三维空间可视化通用平台调取和展示的工区边界、炮检点、工区道路、实时位置定位、项目位置,在导入PostgreSQL空间数据库之前,需要先基于本发明平台内置的专用数据模型解析和坐标转换服务分析和处理后,再进行入库发布形成WFS数据服务,以获得最佳访问效率。
2、建设平台数据库,基于MongoDB、MySQL数据库管理软件建设,具体建立过程为:
1)首先需要对石油地震成果数据进行业务和内容区别整理,并综合数据在石油地震勘探领域的通用型空间可视化需求进行分析,确定三维空间可视化通用平台所需调用和管理的两种应用类型的数据库表,包括:平台应用类、石油地震成果业务类。
所述平台应用类数据库表,是本发明涉及的三维GIS通用平台构建的核心,用于存储管理平台构建所调取和应用的所有数据项,基于开源的非关系型数据库MongoDB建设,将所有的数据以文档的形式存储,并且支持对数据建立索引,适用于海量数据存储和实时分析等,其特征在于高性能、易部署、灵活性强、查询语言强大,主要数据模型包括:部门表、应用模块表、数据库表、服务类型表、服务实例表、空间数据服务表、空间模型样式表、角色表、用户信息表、系统日志表。所述石油地震成果业务类数据库表,用于存储管理对应的石油地震成果业务数据,基于MySQL数据库管理软件建设,其特征在于,包括:包括工区边界面数据表、炮检点数据表、道路线数据表、实时消息队列数据表、以及项目相关业务属性信息数据表。
2)设计创建上述各个数据库表的关键数据项,其中:部门表,用于录入管理平台用户所属的部门和单位;应用模块表,用于管理通用平台中封装好的应用模块;数据库表,用于维护管理通用平台所有应用到的数据库服务器连接;服务类型表,用于定义和配置系统的各项数据服务,以匹配支持各类数据源,主要包括对常规数据库如Oracle\SQLServer\MongoDB的数据库服务类型、GIS空间数据坐标投影相互转换数据服务、以及支持对GIS点线面对象相互进行格式交换服务类型;服务实例表,基于上述数据服务类型进行调用配置,生成相应的空间数据服务API;空间数据服务表,基于上述的数据服务实例通过图层加载器控制,进而生成具体的通用平台加载的空间数据服务;空间模型样式表,服务于上述空间数据服务,用于动态配置管理通用平台三维空间可视化自定义模型;角色表,以角色组的方式管理,实现批量授权平台中的数据和应用模块,通过模块授权状态、数据服务授权状态两个字段,建立起了角色与应用模块、空间数据服务之间的授权关联;用户信息表,用于录入管理通用平台的用户以及其基础信息,通过所属部门、所属角色两个字段,建立实现了用户、部门、角色三者之间的数据关联;系统日志表,用于管理通用平台用户登录日志记录数据。
经过对上述平台数据库数据项综合分析,设计出相应数据表的唯一标识值、基础值、共有值、专用值等字段,如下表格所示:
所述工区边界面数据表,其数据形式为多边形区域坐标,数据项包括:项目唯一标识值、边界名称、经纬度。所述炮检点数据表,其数据存放于一个后缀名为.s和.r的石油地震行业专用格式文件,数据项包括:项目唯一标识、桩号、X坐标、Y坐标。所述实时消息队列数据表,其数据源于车队车辆安装的北斗车载终端,它以固定秒数频率实时发送传输位置数据到北斗指挥机终端,数据项包括:车牌号码、车队名称、位置经度、位置纬度、方位、上报时间。所述道路线数据表,其数据形式为一种专门用于描述空间地理信息数据的标记语言,基于xml标识为kml,数据项包括:道路名称、经度、纬度。所述项目相关业务属性信息数据表,包括位置坐标以及业务属性数据,的数据项主要包括:唯一标识值、项目名称、项目位置经度、项目位置纬度、满次工作量、设计炮数、施工队伍、开工日期、负责人、联系方式、备注以及其他业务属性文本。
3、构建三维空间可视化通用平台框架,其充分考虑了通用型、可延续、产品化的设计理念,构建形成了后端服务层、前端展示层动态交互式框架,能够满足石油地震勘探领域应用群体的共性化需要,具有一次开发多次利用的效果,能够大大减少和降低定制化应用软件建设成本。
所述后端服务层,基于Node.JS开源的跨平台运行时环境Web API框架技术egg进行构建,具体建立过程为:1)为简化应用的开发,并对应上述步骤S2中建设的平台数据库表为底层数据模型,使用模块化方法划分为不同的功能微件,具体包括数据库管理、数据服务管理、空间数据管理、应用模块管理、可视化样式管理、用户管理、权限管理、系统日志。2)开发石油地震成果专业的坐标转换服务。3)通过对石油地震成果专业文件格式进行分析,开发专用的rps、sps文件解析和转换服务。4)通过分布式缓存中间件Redis技术,开发数据缓存服务,绑定在框架的公用对象上。5)通过Node技术建立轻量级、可扩展性高的事件驱动和异步I/O模型,定义相关联的功能微件之间的参数变量共同体并存放在结构体当中,变量在通过指针传递引用类型的过程中,只保存传递指向内存的地址变量。
所述前端展示层,其包括:三维GIS空间可视化展示视图区、业务空间数据图层、应用模块菜单、用户登录菜单共四部分内容,其中三维GIS空间可视化展示视图区为本发明的前端展示层构建要点,具体建立过程为:1)基于Vue.JS技术搭建整体框架,它是一套国产的开源web前端框架,用于构建用户界面的渐进式框架,它采用自底向上增量开发的设计,通过简单的API就可以实现响应式数据绑定和组合式视图组件。2)基于CesiumJS技术通过Web浏览器创建三维空间可视化地图引擎,整个地图的数据就是通过该部件进行显示,其中包含了Layer数据图层控件和View视图控件,可分别实现对图层数据的可视化显示操控和对于用户视图中心点、放大、投影的操控。3)在3D地图引擎中加载的空间数据图层,源于GeoServer或其他标准格式网络API的空间数据服务,通过CesiumJS技术实现对象的访问、搜索、以及控制方式和空间可视化效果展示,并使用WebGL进行硬件加速图形化。4)最后综合运用EMCAScript脚本语言技术,实现前端展示层整体界面的动态组织、交互和数据可视化呈现。
4、封装平台应用模块和数据服务的通用参数,将上述步骤S3中三维空间可视化通用平台框架中的后端服务层建设的各应用模块和数据服务对象,通过面向服务的架构理念,提取关键业务逻辑、通用的共性参数,封装构建为REST调用接口,将所有的配置文件放置在config文件中,其特征在于灵活多变、开发效率高,包括:1)封装通用的三维GIS空间分析工具调用接口,实现其以微件式进行授权管理,包括坐标转换、文件导入、空间图形标绘、文件导出、距离测量、面积测量、空间数据模糊搜索。2)封装数据库管理表中的唯一标识值、数据源类型、数据源服务器、用户名、密码值。3)封装空间数据服务图层中的空间数据服务url地址、图层名称值、数据源、图层加载器、透明度、样式关联值。4)封装可视化样式管理中的唯一标识值、模型名称、模型类型、符号类型、符号路径、符号大小、符号颜色、模型最小地图级别、模型最大地图级别、标注颜色、标注大小、标注最小地图级别、标注最大地图级别。5)封装权限管理部分用户所操纵、浏览、管理的前端应用模块、后端数据服务、模块授权状态、数据服务授权状态、后端菜单关联唯一标识值。
5、客户端通过浏览器请求数据,具体方法如下:1)客户端通过浏览器输入访问平台网址,根据管理员设定的用户名和密码,输入并通过系统的用户认证、权限验证机制;2)使用者通过拖拽、点击、框选等方式,从当前视窗范围中筛选待渲染的数据服务图层,通过浏览器向服务端发起请求;3)平台后端服务层,通过网站接收到用户请求,通过异步单线程的数据处理和获取方式,调取图层服务的坐标数据和三维实时可视化渲染模型,响应客户端的请求;4)最终实现将图层服务的所有元素绘制于三维地球的画布中,直观地浏览石油地震成果三维空间可视化模型数据集整体部署情况。
综上,基于上述实施例的方法,客户端使用本发明建设完成的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台,基于构建的平台规则,操作步骤和流程如下:
(1)管理员操作后端服务层的数据源管理功能菜单,设置添加要接入的数据库链接;
(2)管理员操作后端服务层的数据服务管理功能菜单,设置添加要接入的数据服务web地址;
(3)管理员操作后端服务层的空间样式管理功能菜单,设置添加空间数据对象的渲染成为的三维空间可视化模型和文本样式,并将该样式与上一步数据服务图层设定关联;
(4)管理员操作后端服务层的角色管理功能菜单,设置相应角色的应用模块、数据服务的使用权限;
(5)管理员操作后端用户管理功能菜单,提前录入用户的用户名和密码,并为用户分配相应角色;
(6)管理员操作后端菜单管理功能菜单,为相应用户分配后台可操纵的菜单;
(7)普通用户在浏览器中输入访问平台网址,根据上述管理员设定的用户名和密码,输入并通过系统的用户认证、权限验证机制,能够获取并直观地浏览到平台中的石油地震成果数据集的三维空间可视化模型整体部署情况,若被设定了高级别的角色,那么还可以管理员的身份管理操纵平台的后端。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围,凡采用等同替换等方式所获得的技术方案,均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于包括如下步骤:
S1:基于开源空间数据管理软件PostgreSQL+PostGIS、GeoServer和QGIS进行建设空间数据库;
S2:基于MongoDB、MySQL数据库管理软件建设平台数据库;
S3:构建三维空间可视化通用平台框架,包括形成后端服务层、前端展示层的动态交互式框架;
S4:封装平台应用模块和数据服务的通用参数;
S5:客户端通过浏览器请求数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述步骤S1中,空间数据库具体建立步骤为:
S1.1:安装开源PostgreSQL空间数据库软件,使用pgAdmin管理工具创建管理PostgreSQL数据库连接;
S1.2:使用SQL语句添加PostgreSQL空间数据库管理插件PostGIS,完成GIS数据导入到空间数据库;
S1.3:基于开源QGIS桌面端软件调用加载各类空间数据;
S1.4:基于开源GeoServer空间数据管理服务器,实现GIS数据的发布为WFS、WMS或WMTS服务。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述空间数据库包括:基础GIS数据和业务GIS数据;所述基础GIS数据,用于三维空间可视化通用平台调取和浏览的基础的行政区划、影像、高程数据,其不需要进行复杂的数据分析和处理工作,直接导入PostgreSQL空间数据库,即可被GeoServer服务器发布生成WMS或WMTS服务;所述业务GIS数据,用于三维空间可视化通用平台调取和展示的工区边界、炮检点、工区道路、实时位置定位、项目位置,在导入PostgreSQL空间数据库之前,先基于平台内置的专用数据模型解析和坐标转换服务分析和处理后,再进行入库发布形成WFS数据服务,以获得最佳访问效率。
4.根据权利要求1所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述步骤S2中,平台数据库具体建立步骤为:
S2.1:首先对石油地震成果数据进行业务和内容区别整理,并综合数据在石油地震勘探领域的通用型空间可视化需求进行分析,确定三维空间可视化通用平台所需调用和管理的两种应用类型的数据库表,包括:平台应用类、石油地震成果业务类;
S2.2:设计创建各个数据库表的关键数据项。
5.根据权利要求4所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述平台应用类数据库表用于存储管理平台构建所调取和应用的所有数据项,基于开源的非关系型数据库MongoDB建设,将所有的数据以文档的形式存储,其主要数据模型包括:部门表、应用模块表、数据库表、服务类型表、服务实例表、空间数据服务表、空间模型样式表、角色表、用户信息表、系统日志表;所述石油地震成果业务类数据库表用于存储管理对应的石油地震成果业务数据,基于MySQL数据库管理软件建设,其包括工区边界面数据表、炮检点数据表、道路线数据表、实时消息队列数据表、以及项目相关业务属性信息数据表。
6.根据权利要求5所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述部门表用于录入管理平台用户所属的部门和单位;所述应用模块表用于管理通用平台中封装好的应用模块;所述数据库表用于维护管理通用平台所有应用到的数据库服务器连接;所述服务类型表用于定义和配置系统的各项数据服务,以匹配支持各类数据源;所述服务实例表基于上述数据服务类型进行调用配置,生成相应的空间数据服务API;所述空间数据服务表,基于上述的数据服务实例通过图层加载器控制,进而生成具体的通用平台加载的空间数据服务;所述空间模型样式表服务于上述空间数据服务,用于动态配置管理通用平台三维空间可视化自定义模型;所述角色表以角色组的方式管理,实现批量授权平台中的数据和应用模块,通过模块授权状态、数据服务授权状态两个字段,建立起了角色与应用模块、空间数据服务之间的授权关联;所述用户信息表用于录入管理通用平台的用户以及其基础信息,通过所属部门、所属角色两个字段,建立实现了用户、部门、角色三者之间的数据关联;所述系统日志表用于管理通用平台用户登录日志记录数据。
7.根据权利要求5所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述工区边界面数据表的数据形式为多边形区域坐标,数据项包括:项目唯一标识值、边界名称、经纬度;所述炮检点数据表的数据存放于一个后缀名为.s和.r的石油地震行业专用格式文件,数据项包括:项目唯一标识、桩号、X坐标、Y坐标;所述实时消息队列数据表的数据源于车队车辆安装的北斗车载终端,其以固定秒数频率实时发送传输位置数据到北斗指挥机终端,数据项包括:车牌号码、车队名称、位置经度、位置纬度、方位、上报时间;所述道路线数据表的数据形式为用于描述空间地理信息数据的标记语言,基于xml标识为kml,数据项包括:道路名称、经度、纬度;所述项目相关业务属性信息数据表包括位置坐标以及业务属性数据,数据项包括:唯一标识值、项目名称、项目位置经度、项目位置纬度、满次工作量、设计炮数、施工队伍、开工日期、负责人、联系方式、备注以及其他业务属性文本。
8.根据权利要求1所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述后端服务层基于Node.JS开源的跨平台运行时环境WebAPI框架技术egg进行构建,具体建立过程为:(1)使用模块化方法划分不同的功能微件,具体包括数据库管理、数据服务管理、空间数据管理、应用模块管理、可视化样式管理、用户管理、权限管理、系统日志;(2)开发石油地震成果专业的坐标转换服务;(3)通过对石油地震成果专业文件格式进行分析,开发专用的rps、sps文件解析和转换服务;(4)通过分布式缓存中间件Redis技术,开发数据缓存服务,绑定在框架的公用对象上;(5)通过Node技术建立轻量级、可扩展性高的事件驱动和异步I/O模型,定义相关联的功能微件之间的参数变量共同体并存放在结构体当中,变量在通过指针传递引用类型的过程中,只保存传递指向内存的地址变量;
所述前端展示层包括:三维GIS空间可视化展示视图区、业务空间数据图层、应用模块菜单、用户登录菜单共四部分内容,其中三维GIS空间可视化展示视图区具体建立过程为:(1)基于Vue.JS技术搭建整体框架,实现响应式数据绑定和组合式视图组件;(2)基于CesiumJS技术通过Web浏览器创建三维空间可视化地图引擎,整个地图的数据通过该部件进行显示,其中包含Layer数据图层控件和View视图控件,可分别实现对图层数据的可视化显示操控和对于用户视图中心点、放大、投影的操控;(3)在3D地图引擎中加载的空间数据图层,通过CesiumJS技术实现对象的访问、搜索、以及控制方式和空间可视化效果展示,并使用WebGL进行硬件加速图形化;(4)最后综合运用EMCAScript脚本语言技术,实现前端展示层整体界面的动态组织、交互和数据可视化呈现。
9.根据权利要求1所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述步骤S4中,将后端服务层建设的各应用模块和数据服务对象,通过面向服务的架构理念,提取关键业务逻辑、通用的共性参数,封装构建为REST调用接口,将所有的配置文件放置在config文件中;具体包括:(1)封装通用的三维GIS空间分析工具调用接口,实现其以微件式进行授权管理,包括坐标转换、文件导入、空间图形标绘、文件导出、距离测量、面积测量、空间数据模糊搜索;(2)封装数据库管理表中的唯一标识值、数据源类型、数据源服务器、用户名、密码值;(3)封装空间数据服务图层中的空间数据服务url地址、图层名称值、数据源、图层加载器、透明度、样式关联值;(4)封装可视化样式管理中的唯一标识值、模型名称、模型类型、符号类型、符号路径、符号大小、符号颜色、模型最小地图级别、模型最大地图级别、标注颜色、标注大小、标注最小地图级别、标注最大地图级别;(5)封装权限管理部分用户所操纵、浏览、管理的前端应用模块、后端数据服务、模块授权状态、数据服务授权状态、后端菜单关联唯一标识值。
10.根据权利要求1所述的一种基于开源GIS技术的石油地震成果三维空间可视化通用平台构建方法,其特征在于,所述步骤S5中,客户端通过浏览器请求数据,具体方法为:(1)客户端通过浏览器输入访问平台网址,根据管理员设定的用户名和密码,输入并通过系统的用户认证、权限验证机制;(2)使用者从当前视窗范围中筛选待渲染的数据服务图层,通过浏览器向服务端发起请求;(3)平台后端服务层通过网站接收到用户请求,通过异步单线程的数据处理和获取方式,调取图层服务的坐标数据和三维实时可视化渲染模型,响应客户端的请求;(4)最终实现将图层服务的所有元素绘制于三维地球的画布中,直观地浏览石油地震成果三维空间可视化模型数据集整体部署情况。
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