地理信息系统（GIS）是一项以计算机为基础的新兴技术，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析，它可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。随着大庆油田开发建设规模不断扩大，油气勘探与生产业务迫切需要建设一套高效、统一的GIS来支持。通过建立集中统一的数据采集、数据处理和数据存储的油田地理信息管理与应用平台，进而实现油田基础地理数据、地面工程基础设施数据、勘探开发地质单元数据等信息的图形图像化，为油田勘探、开发、地面工程等专业应用提供基于地理信息空间数据的可视化服务，用以直观、科学地指导油田生产。本文系统阐述了大庆油田GIS的架构和设计实现方法。

1.系统体系架构

　　大庆油田GIS采用的是美国ESRI公司的GIS产品ArcGIS作为基础软件平台，采用Oracle作为数据库管理平台。系统在功能上主要包括系统标准功能、业务应用扩展功能和与其他系统的接口功能三大功能。系统在逻辑分为数据生产与更新、地理信息系统主库，以及统一应用服务平台三个层次。系统总体上采用集中模式，即集中建库、集中开发、集中维护。系统运行采用C/S和B/S相结合的方式。

　　系统通过建设多层次的数据采集、审核、发布的油田专业数据更新维护机制，实现油田专业数据及时、准确地更新入库，以满足油田相关专业的应用需求；通过建设集中、共享的油田专业空间数据库，实现GIS数据的综合利用；采用数据共享与交换技术、系统集成技术等实现资源自动搜索、资源配置、数据更新、信息综合利用等功能，实现辅助决策；采用数据挖掘技术、图文关联技术等建设空间信息服务平台，实现与油田设施相关的数据的统一管理、维护和发布，为各层次管理人员提供多种形式的查询和统计分析；采用权限控制技术、网络防火墙技术等实现多级安全访问控制，确保平台的安全稳定运行。同时采用服务器集群部署优化技术，使整个平台合理高效运行。

2.系统设计与实现

2．1数据组织结构

　　系统数据库在组织上分为三大类数据，即基础地理信息数据、油田专业应用数据（包括与油田地面设施相关的原油集输系统、油田气集输系统、注水（入）系统、供水系统、排水系统、污水系统、道路系统、电力系统、防腐保温、通讯系统等；与勘探开发有关的矿权边界、油藏边界、盆地及构造边界等，以及土地、消防、卫生等）和元数据。

　　数据库分为多个逻辑子库，即基础地理逻辑子库、勘探开发逻辑子库、地面设施逻辑子库、消防卫生逻辑子库、辅助规划逻辑子库、应急响应逻辑子库、土地管理逻辑子库、系统管理逻辑子库、元数据表及Geodatabase系统数据表（由ArcCatalog根据GeoDatabse模型自动创建）等系统逻辑子库。其中勘探开发、地面设施、消防卫生、辅助规划、应急响应和土地管理专业数据将按照其专业应用特点进行逻辑建模；基础地理数据则遵循国家基础地理数据建库标准和规范进行；与系统管理相关的用户、权限及日志管理主要针对用户功能操作和数据访问权限进行设计；元数据则依照国家相关标准对数据库、各逻辑子库进行描述的相关内容，以XML文件的格式进行描述，最终存放在空间数据库指定的数据表中（GDB_USERMETADATA）。其中元数据主要包括数据库级元数据、DLG元数据、DRG元数据、DEM元数据、DOM元数据和油田专业应用元数据。

2．2数据存储设计

　　除基础地理信息外，油田专业数据分为勘探开发基础数据、地面设施基础数据、土地管理基础数据和辅助规划数据等几个部分。在数据库模型生成以后，实体、实体属性项、关系、值域将按照ESRI的Geodatabase产品技术规范导入数据库，并存储到同一个数据库中，由ArcCatalog、ArcSDE等产品进行管理。实施过程中，通过CASE工具生成的数据库物理模型导入ArcCatalog，并在数据库系统中生成一个初始化后数据库版本。这个数据库中将存储所有设计信息，包括数据名称、数据属性项、关系、值域等。在此之后，数据库维护人员就可以按照迁移策略，根据设计，将外部数据导入数据库中实施建库工作。

2．3空间数据共享的实现

　　随着WebService作为一种被广泛采用的计算机标准，其接口和绑定通过XML构件进行定义、描述和发现，进一步开拓了WebGIS新的技术思路。

　　ArcGISServer是构建集中管理、支持多用户的、企业级GIS应用解决方案的核心的服务器平台，拥有强大的、完善的、开放的GIS服务架构，支持高度的、可伸缩性的二次开发的特点，在构建基础地理信息系统平台，实现空间数据共享方面，具有很大的优越性。支持WebService服务，用户无须编程，通过其提供的桌面系统ArcCatalog或服务器管理软件ArcGISServerManager直接发布各类地图服务，发布的GIS服务支持WebService工业标准，其它应用系统可以方便地基于SOAP／XML访问其发布的地图，要以在获取空间数据，不必关心其实际的数据格式和存储模式。

　　基于ArcGISServer的应用是通过远程方式运行基于ArcGISServer服务器上的ArcObjects的，可以认为ArcGISServer作为容器是所有客户程序的运行的ArcObjects对象的宿主。基于ArcGISServer的ArcObjects可供多个应用程序共享。应用基于ArcGIS的WebService技术，很好地实现了油田地理空间数据的共享服务。

2．4系统安全控制的实现

　　由于GIS能够直观、精确地反映企业各类生产设施的空间位置和拓扑关系，因此做好系统安全性控制，防止敏感数据丢失和外泄至关重要。

　　为了保证系统安全，在用户管理上，将所有基本操作功能与相关的空间数据进行集成，并封装成一系列的应用子系统，这些应用子系统通过各应用权限组的授权中心逐级授权给各用户组。系统用户管理和验证采用Microsoft的域用户管理机制，与PetroChina现有的域管理体系进行集成。在数据共享服务上，采用ESRI的地图服务功能（WebService）实现数据共享，对基于数据共享接口开发的各应用系统实行许可证管理。在影像数据管理上，采用MrSID算法进行影像数据的压缩和保密处理，同时对影像增加水印控制。

　　建立入侵检测机制，制定严格的下载控制策略。当Geodatabase被未授权的应用程序访问时进行约束和检测。对地理空间数据库访问限制的实现分为两个阶段：阻止和检测。阻止阶段包括在桌面构建一个安全策略，以确保不允许用户通过商业上可用的数据库访问产品，如：OracleSQLPlus等来使用和下载数据。检测阶段包括创建一个数据库对象用来监视系统数据表，并将应用程序访问数据库的记录形成日志记录。文件系统的访问基于用户在企业中的角色进行控制。

3.结束语

　　大庆油田GIS的实施，极大地提高了油田地理信息的共享程度，提高了各专业应用油田基础地理数据、地面工程基础设施数据、勘探开发地质单元等图形图像数据的工作效率，对油田勘探开发生产和经营管理决策起到了重要的支持作用。