GIS在石油行業中的應用

        在石油工業中，發現新的石油資源，取得競爭優點，是成功的關鍵之一。GIS系統能幫助評估潛在的石油資源，及時、準確、直觀地定位油氣資源的空間分佈及其特徵，以正確有效地開展部署勘探開發工做，佔領市場先機。
石油勘探要求分析許多不一樣類型的數據，諸如：衛星影像、數字航空相片鑲嵌、地震勘探、地表地質研究、地下和橫斷面影像、以及井位和現有的基礎下部構造信息。GIS系統可以綜合這些信息，完全地分析潛在的資源，以發現新的資源或擴展示有資源。
設備管理 
全球石油天然資源因爲處在地表下部結構中，所以管理困難、工做量十分龐大。做爲一個大型的、綜合石油公司，必須跟蹤從鑽井，到管線網絡，到煉油廠的每個過程，在油田這樣一個複雜而地域廣闊的環境下，有效地規劃、操做和維護這些設施顯得十分重要和迫切。 
一般，一個儲藏量的發現乃至它的商業收益很大程度上依賴於勘探和生產的設備和管道設施。GIS可以集成傳統的基礎管理系統如CAD、屬性記錄和掃描的文件，並能賦予它們真實的地理位置和相關屬性。並在此基礎上位設施管理維護服務。
與地理相關的管道工業 
競爭的加重和石油工業的結構調整，要求石油自然氣管道的管理這個石油企業廣泛關心的問題得以更好地解決。這就要求管道操做員以更加有效可靠的方式來操做。能全面準確地掌握資產信息的地理分佈，以便在發生緊急狀況時具有很好的應變能力。 
GIS技術組織和管理這些管道數據。能夠進行石油管道網絡分析、追蹤分析、迅速制定關閥門方案等，提升管理能力，加強市場競爭力。
利用GIS技術能夠實現管網圖形數據和屬性數據的計算機錄入、編輯；對管線及各類設施進行屬性查詢、空間定位以及定性、定量的統計、分析；對各種圖形（包括管線的橫斷面圖和縱斷面圖）及統計分析報表顯示和輸出；爲爆管、漏水事故的搶修、維修提供關閘方案，派工單及用戶停水通知單，從而實現管網的信息化管理，爲管網的改造優化和擴建提供輔助決策支持。經過GIS的集成，使得管網圖形庫、屬性數據庫及外部數據庫融爲一體，不只圖文並茂、準確高效，並且易於動態更新，爲往後管網的優化調度奠基良好的基礎，從而大大提升了管網管理工做的效率和質量。

2、GIS簡介 
GIS（Geographic Information System）,中文譯名「地理信息系統」，是國際上20世紀60年代以來發展起來的一門新興技術。它是利用現代計算機圖形和數據庫技術來處理地理空間及其相關數據的計算機系統，是融地理學、測量學、幾何學、計算機科學和應用對象爲一體的綜合性高新技術。其最大的特色就在於: 它能把地球表面空間事物的地理位置及其特徵有機地結合在一塊兒，並經過計算機屏幕形象、直觀地顯示出來。這一特色使得GIS具備更加普遍的用途。1963年，加拿大創建了世界上第一個地理信息系統（CGIS）。隨後美國、澳大利亞、歐洲、日本和巴西等國也相繼創建各自的地理信息系統。以上這些國家都是比較早從事GIS研究與開發的國家，也都是GIS技術比較發達的國家。
2.1 GIS系統組成
GIS是以地理空間數據庫爲基礎，在計算機軟硬件的支持下，對地理空間數據及其相關屬性數據進行採集、輸入、存儲、編輯、查詢、分析、顯示輸出和更新的應用技術系統。
GIS通常由如下四大部分組成:
(1)硬件
GIS的硬件是一組電子設備。它一般包括中央處理器（CPU）、磁盤存儲器、顯示器、繪圖儀、數字化儀和掃描儀等。其中，中央處理器用來處理數據，磁盤存儲器用來存儲數據和程序，數字化儀和掃描儀用來輸入數據，顯示器和繪圖儀用來顯示與輸出數據。
(2)軟件
GIS的軟件是一個含若干程序模塊的軟件包。它主要包括數據輸入和格式轉換模塊、數據編輯模塊、數據管理模塊、數據操做模塊以及數據顯示和輸出模塊等。其中，數據輸入和轉換模塊負責空間數據及屬性數據的輸入，實現不一樣的GIS數據格式之間的互爲轉換; 數據編輯模塊負責創建空間數據的拓撲關係，實現空間數據和屬性數據的關聯，完成數據的增長、刪除和修改; 數據管理模塊負責數據庫的定義、創建、訪問和維護; 數據操做模塊負責對空間數據進行放大、縮小和漫遊操做，對空間數據及屬性數據進行雙向查詢，對空間數據進行緩衝區分析、疊加分析及網絡分析等; 數據顯示和輸出模塊負責顯示或輸出地形圖、專題圖、文檔與表格。
(3)數據
GIS的數據是和空間地理要素相關的數據。GIS數據按類型可分爲空間數據和屬性數據。其中空間數據一般爲幾何圖形或圖像數據，屬性數據一般爲文檔或表格數據。GIS數據按內容又能夠分爲基礎數據，如地質、地貌、地形數據; 專題數據，如規劃、房地產、交通、環保、公用事業、公安和消防等數據; 宏觀數據，如綜合統計指標數據。
(4)用戶
GIS的用戶是使用GIS的操做者。這些操做者必須受過嚴格的培訓，具備GIS的基本概念，熟悉專業的管理業務，具有通用的計算機操做能力，可以在實際工做中運用GIS軟件來處理管理中的平常事物。
2.2 GIS基本原理
2.2.1數據採集
建設GIS的首要工做是創建地理數據庫，而創建地理數據庫的第一步是要肯定其數據源並獲取數據。GIS的數據源是多種多樣的，從整體上可分爲空間數據和屬性數據兩大類。空間數據也稱幾何圖形與圖像數據，它包括如今的和歷史的地形圖、專題圖及遙感影像等。其中地形圖是空間數據最重要的數據源。屬性數據也稱文檔與表格數據，它包括全部與地理要素有關的特徵信息，如某個街區的面積、人口、綠化率及配套設施等。
在收集好各類數據資料以後，還必須對這些數據資料進行分類和標準化。分類就是將數據按客觀的特徵進行概括、分層和分級，以便從此係統對這些數據進行擴充、更新和維護。標準化就是肯定數據的統一格式和編碼，這有利於保障數據的正確性和對數據進行檢索與分析。在完成數據資料的收集，並通過分類和標準化處理之後，就可將數據輸入到計算機中。 
2.2.2空間數據結構
GIS的核心是地理數據庫，而地理數據庫中最重要的數據是空間數據。空間數據結構就是指空間數據在地理信息系統內的組織和編碼形式。
(1)空間數據表示
人們能夠用本身的眼睛來有效地識別地球表面的各類實物，但計算機卻作不到。要使計算機可以識別這些實物，則必須先由人將地球表面的各類實物抽象化，再經過形象的幾何圖形或圖像數據即空間數據加以描述以後，才能讓計算機對其進行識別。空間數據有兩種基本的描述形式: 柵格數據和矢量數據。這兩種數據描述現實世界的具體方法見上圖。
(2)柵格數據結構
柵格數據的結構實際上就是像元陣列，每一個像元由行和列來肯定它的位置，並有一個惟一的值與之對應。柵格數據是對地理空間信息的量化和離散描述，其每一個像元的值能夠用1位二進制來表示，能夠用1個字節來表示，也能夠用3個字節來表示。柵格數據結構強調的是圖像。這種結構的數據簡單、直觀，便於人的肉眼進行識別，適合於做GIS的背景顯示。
(3)矢量數據結構
矢量數據的結構實際上就是座標集合，這些座標集能夠精確地定義圖形的位置、形狀和大小。其最經常使用的座標系是二維笛卡爾平面直角座標系。 
矢量數據結構強調的是幾何圖形。這種結構的數據相對柵格結構的數據精度高，所佔空間小，是高效的圖形數據結構。它能夠清楚地表示點、線、面各空間實體之間的關係，在GIS中便於計算機進行識別以及做空間查詢與分析。
不管是矢量數據仍是柵格數據，它們在GIS中都有其特定的做用，不能簡單地強調某種數據描述的重要性。只有將矢量數據和柵格數據結合起來使用，才能使GIS發揮最佳的效果。
2.2.3編輯與管理
地理數據經過數據採集並按既定的數據結構被輸入到計算機裏以後，還須要對其進行編輯與管理。其中編輯的主要任務有:
(1)創建空間數據的拓撲關係。所謂拓撲關係是指幾何圖形元素之間的連接關係。對空間數據創建拓撲關係有利於GIS對其進行查找和分析。
(2)實現空間數據和屬性數據的鏈接。空間數據和屬性數據在GIS中是以不一樣的組織形式分別存儲，可是GIS又要對這些數據進行綜合性處理，所以這就須要在它們之間經過一個與空間數據和屬性數據二者一塊兒存儲的惟一的標識符來鏈接。
(3)完成數據的增長、刪除和修改。這項處理是GIS一項常常性的操做。在系統進行更新和維護時尤爲如此

3、GIS在石油中的優點 
3.1海量數據的存儲
企業級信息系統以及社會級信息系統的核心是數據倉庫，用來存儲和管理全部的空間和屬性數據。GIS具備海量數據的存儲和管理能力。
3.2長事務處理和版本管理
一般RDBMS採用「鎖定-修改-釋放」的策略以實現其對多用戶併發操做數據庫的控制。但這種策略不很適合用於處理地理數據的DBMS，尤爲在石油行業。有些業務，能夠幾分鐘完成，但有些業務因爲其特殊性，也可能要花幾個月的時間。這種情形即所謂的「長事務處理」。GIS軟件能使多個用戶能夠同時編輯一個圖形數據庫，甚至是同一空間要素。能夠很好地保證數據的一致性，同時實現多用戶高效得併發訪問機制。
3.3集成性
GIS系統在實際應用中能夠跟其它諸如MIS系統結合。 咱們經常會談論到所謂「無縫集成」的問題。對於「無縫」，實際上是由於許多軟件系統在與外部系統鏈接時是「有縫」的，甚至是「兩層皮」，沒法很好地集成和融合。GIS軟件能夠提供相應手段以實現高度集成的可能。
3.4移動GIS
隨着GPS，輕巧的移動計算設備與軟件的整合，人們將愈來愈多地看到用於野外測量和更新的數據採集和編輯應用。特別是這些移動設備多爲無線設備，所以數據採集時能夠直接和迅速的將測量信息返回在線GIS數據庫進行更新。
    運用GIS技術可將地理信息、生產信息、動態監測信息、多媒體信息等融爲一體，實現地下地面化、藏量可視化的管理模式。

4、3DGIS的應用
隨着信息技術的高速發展，GIS由二維發展到三維，三維GIS是GIS的一個重要發展趨勢，它區別於以往的二維GIS。二維 GIS是始於二十世紀六十年代的機助製圖，今天已深刻到社會的各行各業中，可是二維GIS存在着自身難以克服的缺陷，本質上是基於抽象符號的系統，不能給人以天然界的本原感覺。雖然可以表達出表面起伏的地形，但地形下面的信息卻不具備，世界的本原是處在三維空間中的，二維GIS將現實世界簡化爲平面上二維投影的概念模型註定了它在描述三維空間現象上的無能爲力。三維GIS對客觀世界的表達能給人以更真實的感覺，它以立體造型技術給用戶展示地理空間現象，能方便地對空間對象進行三維空間分析和操做。
採用三維GIS可提供精確方位，在地圖上經過三維立體圖像能夠直觀顯示石油管線鋪設狀況，若發生突發事件好比石油泄漏，電子地圖上會定位顯示，工做人員可調出監控的現場畫面，迅速提供泄漏點周邊相關信息，及時制定搶修方案。現在三維GIS已經開始試用於各行各業中。