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【摘要】地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是对地理空间信息进行描述、采集、处理、存储、管理、分析和应用的一门新兴学科。随着计算机技术、信息技术、空间技术的发展，GIS正逐步建立起独立的理论体系和完整的技术系统，并广泛应用于测绘、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防建设等多个领域。而互联网的诞生和发展极大地推动了地理信息系统（GIS）产业的快速发展壮大，基于互联网的地理信息系统（WebGis）日益引起了人们的关注，并在各个行业得到了广泛的应用。在油田行业里，油田注水管网是注水系统的重要组成部分，长期以来大都采用人工方式来管理注水管网资料，难免会造成资料的损坏，并且在查阅等方面效率低下。随着油田开发的深入，新增注水井不断增多，油田注水面积不断扩大，注水管网越来越复杂，在管理上日趋困难。鉴于此，我们采用WebGis技术结合实际需求开发出一套符合油田注水管网专用的互联网地理信息系统，以便对注水管网的空间数据、图形、属性数据进行安全的高效管理。本文主要以萨北油田注水管网为背景，以ArcGIS软件作为地理信息系统平台，采用B/s及基于Flex的WebGis开发模式开发，将油田注水管网实现地理信息化，建立一个应用型的地理信息系统。从业务管理现状、总体设计、功能设计、数据库设计四个方面阐述了本系统的设计方案。
【关键词】注水管网 地理信息系统 GIS 空间数据 属性数据
【中图分类号】TE934.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0203-02
引言
在油田行业里，油田注水管网是注水系统的重要组成部分，长期以来大都采用人工方式来管理注水管网资料，难免会造成资料的损坏，并且在查阅等方面效率低下。随着油田开发的深入，新增注水井不断增多，油田注水面积不断扩大，注水管网越来越复杂，在管理上日趋困难。
1、注水管网业务及管理现状
目前，萨北油田现有注水管网流程图是分别由各矿大队手工绘制而成。各矿大队及油田管理部注水管理岗位利用此图进行业务分析。包括，注水站、注水管线（干线、联通线、支线）、流量调节阀门、注水单井的数量、名称、走向、位置的查看，便于做决策；利用此图进行规划上的分析及优化设计；管线爆管事故处理：在图中利用穿孔所在管线的位置，来查找出与其相关联的流量调节阀门，及时关闭阀门进行补孔，减少损失。而现有的注水管网图，都是以矿为单位手工绘制的示意图（excel，word形式），劳动强度大，效率低下，误差高；各矿使用不同技术绘制自己属地内的管网图，标准不统一，信息量表达不全面，使用繁杂，且无法整合在一起进行统筹管理；由于历年老改、生产维修等对管网的改动，各矿信息获取有时会迟延、片面，使管网图准确度及时效性大大降低。因此，油田正致力于管网地理信息系统的开发，以提高管网的管理效率。
2、总体设计
2.1 地理信息系统简介
地理信息系统系统（Geographic Information System，简称GIS）是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，主要用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
2.2 基本结构
系统总体上采用三层架构模型进行设计，依次为表现层、业务逻辑层、数据模型层。以GIS和FleX及ASP.net相结合进行本项目的开发，采用“空间数据服务器-中心GIS服务器-FLEX富媒体客户端、asp.net及客户展示”三层构架实现系统能够的开发。
3、功能设计
注水管网地理信息系统按照其功能可以分为注水管网数据录入编辑、注水管网地图查看、注水管网数据查询、管网现场维护及事故处理、系统管理（如图1）。
①、注水管网数据录入编辑。实现注水管网及附属设施（流量调节阀门、注水站、注水单井）的空间地理数据（图形）录入，建立管网的拓扑关系；实现管网及附属设施属性数据的录入，空间数据与属性数据的连接，并对空间数据和属性数据进行人工增加、删除、修改等系统维护编辑。
②、系统管理。包括权限、角色、用户的添加删除设置，建立完整的系统运行日志。
此外，该系统还具备单井信息（即生产数据）的查询、显示各管段水流方向、各节点供水主路线、出站干线，井排干线、注水支线颜色区分等。
4、数据库设计
数据库设计是建立油田注水管网地理信息系统关键的一步。GIS数据服务提供了面向对象的空间数据管理功能，在其支持下本系统空间数据库及属性数据库。空间数据服务器用于存放地理空间数据，并进行数据管理与信息分析。它是具有工程性质的数据库，所管理的对象主要是地理空间数据。研究空间数据库的实质就是如何将地理实体以一定组织形式在数据库中表达，即空间实体数据的模型化问题。数据的来源主要通过业务地理数据的采集和现有各系统的数据库。为了方便进行生产系统数据调用，将用户oracle数据与flex数据同步，即使用关系数据库存储空间地理信息数据及属性数据，并且把关系数据库的地理信息数据同步到地理信息空间数据库中。所以本系统将使用Oracle来搭建空间数据库，空间数据、属性数据、图片数据实现一体化存储。通过编写空间数据扩展程序，建立方便可靠的数据连接方式。
4.1 数据结构
针对注水管网信息的特点采用矢量数据结构，管线的特征主要以点（包括附属物注水站、阀门、井）、线及线组成的环路为基本特征表示在二维地图上。点实体主要是各类管线点（拐点、N通）、管网交叉点和管网附属设施点（注水站、流量调节阀门、注水单井）；线实体主要指直线段及直线段组成的弧和环路。
4.2 数据的组织及数据模型
注水管网地理信息系统中的各种数据主要以“层”来存储和组织，这样分层存放有利于数据管理和对数据的多途径快速检索。我们把属性数据及空间数据都存储于常规的关系数据库中，而空间数据由关系数据库映射到GIS空间数据库中，由此我们得到管点信息表、管线信息表、管线属性信息表。数据模型如图2所示。
由上图可知管网空间数据是由点数据组成线数据，线数据组成管网。
5、结论
本文使用了.net、Flex富客户端、ArcGIS地图服务器、oracle数据库方法开发的地理信息系统界面友好美观，地图查看速度快，功能强大，具有很好的扩展性。油田管网使用地理信息系统不仅实现了注水管网资料的自动化管理，而且使技术人员和管理人员能够及时掌握管网各方面的动态信息，及时处理业务上出现的问题，提高了管网的运行效率。因此，地理信息技术在油田上的应用前景非常广阔，在以后的开发中可以建立水力模型、管网优化模型、规划设计、GPs全球定位等，将系统进一步完善。
【关键词】注水管网 地理信息系统 GIS 空间数据 属性数据
【中图分类号】TE934.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0203-02
引言
在油田行业里，油田注水管网是注水系统的重要组成部分，长期以来大都采用人工方式来管理注水管网资料，难免会造成资料的损坏，并且在查阅等方面效率低下。随着油田开发的深入，新增注水井不断增多，油田注水面积不断扩大，注水管网越来越复杂，在管理上日趋困难。
1、注水管网业务及管理现状
目前，萨北油田现有注水管网流程图是分别由各矿大队手工绘制而成。各矿大队及油田管理部注水管理岗位利用此图进行业务分析。包括，注水站、注水管线（干线、联通线、支线）、流量调节阀门、注水单井的数量、名称、走向、位置的查看，便于做决策；利用此图进行规划上的分析及优化设计；管线爆管事故处理：在图中利用穿孔所在管线的位置，来查找出与其相关联的流量调节阀门，及时关闭阀门进行补孔，减少损失。而现有的注水管网图，都是以矿为单位手工绘制的示意图（excel，word形式），劳动强度大，效率低下，误差高；各矿使用不同技术绘制自己属地内的管网图，标准不统一，信息量表达不全面，使用繁杂，且无法整合在一起进行统筹管理；由于历年老改、生产维修等对管网的改动，各矿信息获取有时会迟延、片面，使管网图准确度及时效性大大降低。因此，油田正致力于管网地理信息系统的开发，以提高管网的管理效率。
2、总体设计
2.1 地理信息系统简介
地理信息系统系统（Geographic Information System，简称GIS）是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，主要用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
2.2 基本结构
系统总体上采用三层架构模型进行设计，依次为表现层、业务逻辑层、数据模型层。以GIS和FleX及ASP.net相结合进行本项目的开发，采用“空间数据服务器-中心GIS服务器-FLEX富媒体客户端、asp.net及客户展示”三层构架实现系统能够的开发。
3、功能设计
注水管网地理信息系统按照其功能可以分为注水管网数据录入编辑、注水管网地图查看、注水管网数据查询、管网现场维护及事故处理、系统管理（如图1）。
①、注水管网数据录入编辑。实现注水管网及附属设施（流量调节阀门、注水站、注水单井）的空间地理数据（图形）录入，建立管网的拓扑关系；实现管网及附属设施属性数据的录入，空间数据与属性数据的连接，并对空间数据和属性数据进行人工增加、删除、修改等系统维护编辑。
②、系统管理。包括权限、角色、用户的添加删除设置，建立完整的系统运行日志。
此外，该系统还具备单井信息（即生产数据）的查询、显示各管段水流方向、各节点供水主路线、出站干线，井排干线、注水支线颜色区分等。
4、数据库设计
数据库设计是建立油田注水管网地理信息系统关键的一步。GIS数据服务提供了面向对象的空间数据管理功能，在其支持下本系统空间数据库及属性数据库。空间数据服务器用于存放地理空间数据，并进行数据管理与信息分析。它是具有工程性质的数据库，所管理的对象主要是地理空间数据。研究空间数据库的实质就是如何将地理实体以一定组织形式在数据库中表达，即空间实体数据的模型化问题。数据的来源主要通过业务地理数据的采集和现有各系统的数据库。为了方便进行生产系统数据调用，将用户oracle数据与flex数据同步，即使用关系数据库存储空间地理信息数据及属性数据，并且把关系数据库的地理信息数据同步到地理信息空间数据库中。所以本系统将使用Oracle来搭建空间数据库，空间数据、属性数据、图片数据实现一体化存储。通过编写空间数据扩展程序，建立方便可靠的数据连接方式。
4.1 数据结构
针对注水管网信息的特点采用矢量数据结构，管线的特征主要以点（包括附属物注水站、阀门、井）、线及线组成的环路为基本特征表示在二维地图上。点实体主要是各类管线点（拐点、N通）、管网交叉点和管网附属设施点（注水站、流量调节阀门、注水单井）；线实体主要指直线段及直线段组成的弧和环路。
4.2 数据的组织及数据模型
注水管网地理信息系统中的各种数据主要以“层”来存储和组织，这样分层存放有利于数据管理和对数据的多途径快速检索。我们把属性数据及空间数据都存储于常规的关系数据库中，而空间数据由关系数据库映射到GIS空间数据库中，由此我们得到管点信息表、管线信息表、管线属性信息表。数据模型如图2所示。
由上图可知管网空间数据是由点数据组成线数据，线数据组成管网。
5、结论
本文使用了.net、Flex富客户端、ArcGIS地图服务器、oracle数据库方法开发的地理信息系统界面友好美观，地图查看速度快，功能强大，具有很好的扩展性。油田管网使用地理信息系统不仅实现了注水管网资料的自动化管理，而且使技术人员和管理人员能够及时掌握管网各方面的动态信息，及时处理业务上出现的问题，提高了管网的运行效率。因此，地理信息技术在油田上的应用前景非常广阔，在以后的开发中可以建立水力模型、管网优化模型、规划设计、GPs全球定位等，将系统进一步完善。