地理信息系統（GIS）是一項以計算機為基礎的新興技術，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數據的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。隨著大慶油田開發建設規模不斷擴大，油氣勘探與生產業務迫切需要建設一套高效、統一的GIS來支持。通過建立集中統一的數據采集、數據處理和數據存儲的油田地理信息管理與應用平臺，進而實現油田基礎地理數據、地面工程基礎設施數據、勘探開發地質單元數據等信息的圖形圖像化，為油田勘探、開發、地面工程等專業應用提供基于地理信息空間數據的可視化服務，用以直觀、科學地指導油田生產。本文系統闡述了大慶油田GIS的架構和設計實現方法。

1.系統體系架構

　　大慶油田GIS采用的是美國ESRI公司的GIS產品ArcGIS作為基礎軟件平臺，采用Oracle作為數據庫管理平臺。系統在功能上主要包括系統標準功能、業務應用擴展功能和與其他系統的接口功能三大功能。系統在邏輯分為數據生產與更新、地理信息系統主庫，以及統一應用服務平臺三個層次。系統總體上采用集中模式，即集中建庫、集中開發、集中維護。系統運行采用C/S和B/S相結合的方式。

　　系統通過建設多層次的數據采集、審核、發布的油田專業數據更新維護機制，實現油田專業數據及時、準確地更新入庫，以滿足油田相關專業的應用需求；通過建設集中、共享的油田專業空間數據庫，實現GIS數據的綜合利用；采用數據共享與交換技術、系統集成技術等實現資源自動搜索、資源配置、數據更新、信息綜合利用等功能，實現輔助決策；采用數據挖掘技術、圖文關聯技術等建設空間信息服務平臺，實現與油田設施相關的數據的統一管理、維護和發布，為各層次管理人員提供多種形式的查詢和統計分析；采用權限控制技術、網絡防火墻技術等實現多級安全訪問控制，確保平臺的安全穩定運行。同時采用服務器集群部署優化技術，使整個平臺合理高效運行。

2.系統設計與實現

2．1數據組織結構

　　系統數據庫在組織上分為三大類數據，即基礎地理信息數據、油田專業應用數據（包括與油田地面設施相關的原油集輸系統、油田氣集輸系統、注水（入）系統、供水系統、排水系統、污水系統、道路系統、電力系統、防腐保溫、通訊系統等；與勘探開發有關的礦權邊界、油藏邊界、盆地及構造邊界等，以及土地、消防、衛生等）和元數據。

　　數據庫分為多個邏輯子庫，即基礎地理邏輯子庫、勘探開發邏輯子庫、地面設施邏輯子庫、消防衛生邏輯子庫、輔助規劃邏輯子庫、應急響應邏輯子庫、土地管理邏輯子庫、系統管理邏輯子庫、元數據表及Geodatabase系統數據表（由ArcCatalog根據GeoDatabse模型自動創建）等系統邏輯子庫。其中勘探開發、地面設施、消防衛生、輔助規劃、應急響應和土地管理專業數據將按照其專業應用特點進行邏輯建模；基礎地理數據則遵循國家基礎地理數據建庫標準和規范進行；與系統管理相關的用戶、權限及日志管理主要針對用戶功能操作和數據訪問權限進行設計；元數據則依照國家相關標準對數據庫、各邏輯子庫進行描述的相關內容，以XML文件的格式進行描述，最終存放在空間數據庫指定的數據表中（GDB_USERMETADATA）。其中元數據主要包括數據庫級元數據、DLG元數據、DRG元數據、DEM元數據、DOM元數據和油田專業應用元數據。

2．2數據存儲設計

　　除基礎地理信息外，油田專業數據分為勘探開發基礎數據、地面設施基礎數據、土地管理基礎數據和輔助規劃數據等幾個部分。在數據庫模型生成以后，實體、實體屬性項、關系、值域將按照ESRI的Geodatabase產品技術規范導入數據庫，并存儲到同一個數據庫中，由ArcCatalog、ArcSDE等產品進行管理。實施過程中，通過CASE工具生成的數據庫物理模型導入ArcCatalog，并在數據庫系統中生成一個初始化后數據庫版本。這個數據庫中將存儲所有設計信息，包括數據名稱、數據屬性項、關系、值域等。在此之后，數據庫維護人員就可以按照遷移策略，根據設計，將外部數據導入數據庫中實施建庫工作。

2．3空間數據共享的實現

　　隨著WebService作為一種被廣泛采用的計算機標準，其接口和綁定通過XML構件進行定義、描述和發現，進一步開拓了WebGIS新的技術思路。

　　ArcGISServer是構建集中管理、支持多用戶的、企業級GIS應用解決方案的核心的服務器平臺，擁有強大的、完善的、開放的GIS服務架構，支持高度的、可伸縮性的二次開發的特點，在構建基礎地理信息系統平臺，實現空間數據共享方面，具有很大的優越性。支持WebService服務，用戶無須編程，通過其提供的桌面系統ArcCatalog或服務器管理軟件ArcGISServerManager直接發布各類地圖服務，發布的GIS服務支持WebService工業標準，其它應用系統可以方便地基于SOAP／XML訪問其發布的地圖，要以在獲取空間數據，不必關心其實際的數據格式和存儲模式。

　　基于ArcGISServer的應用是通過遠程方式運行基于ArcGISServer服務器上的ArcObjects的，可以認為ArcGISServer作為容器是所有客戶程序的運行的ArcObjects對象的宿主。基于ArcGISServer的ArcObjects可供多個應用程序共享。應用基于ArcGIS的WebService技術，很好地實現了油田地理空間數據的共享服務。

2．4系統安全控制的實現

　　由于GIS能夠直觀、精確地反映企業各類生產設施的空間位置和拓撲關系，因此做好系統安全性控制，防止敏感數據丟失和外泄至關重要。

　　為了保證系統安全，在用戶管理上，將所有基本操作功能與相關的空間數據進行集成，并封裝成一系列的應用子系統，這些應用子系統通過各應用權限組的授權中心逐級授權給各用戶組。系統用戶管理和驗證采用Microsoft的域用戶管理機制，與PetroChina現有的域管理體系進行集成。在數據共享服務上，采用ESRI的地圖服務功能（WebService）實現數據共享，對基于數據共享接口開發的各應用系統實行許可證管理。在影像數據管理上，采用MrSID算法進行影像數據的壓縮和保密處理，同時對影像增加水印控制。

　　建立入侵檢測機制，制定嚴格的下載控制策略。當Geodatabase被未授權的應用程序訪問時進行約束和檢測。對地理空間數據庫訪問限制的實現分為兩個階段：阻止和檢測。阻止階段包括在桌面構建一個安全策略，以確保不允許用戶通過商業上可用的數據庫訪問產品，如：OracleSQLPlus等來使用和下載數據。檢測階段包括創建一個數據庫對象用來監視系統數據表，并將應用程序訪問數據庫的記錄形成日志記錄。文件系統的訪問基于用戶在企業中的角色進行控制。

3.結束語

　　大慶油田GIS的實施，極大地提高了油田地理信息的共享程度，提高了各專業應用油田基礎地理數據、地面工程基礎設施數據、勘探開發地質單元等圖形圖像數據的工作效率，對油田勘探開發生產和經營管理決策起到了重要的支持作用。