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                  基于GIS的數據倉庫管理系統開發與實現

                    信息來源:   發布時間:2021-12-28  點擊數:

                  0 引言

                  油氣資源作為重要的能源礦產和戰略性資源, 關系著國民經濟和社會發展, 關系國家安全。一些經濟發達的西方國家, 已建立并部分實現了油氣資源數據的聯機檢索、商業化服務等。中國油氣資源數據庫建設從上世紀80年代開始迅速發展, 但一直較為分散, 沒有形成統一的整體。在1999年啟動的“數字國土”工程中, 中國擁有具有一定規模的油氣資源類數據庫近百個, 基礎數據庫建設被列為核心內容。國家級油氣資源數據庫的建設, 其目的就是為了彌補這一空白, 為政府提供決策支持。國家級油氣資源數據庫是在全國層面建立的統一基礎數據庫[1]。本系統數據量很大, 數據種類繁多, 情況復雜, 格式各異, 要采用恰當的數據處理方式, 保證數據的有效利用。數據庫由10個專題構成, 通過建立專題數據依賴關系, 實現屬性數據和空間數據的統一查詢和匯總等功能。本系統遵循國家標準編碼規范進行編碼, 并依據專題數據特點分級設置, 便于數據庫標準化、質量控制和后期產品升級等問題。對屬性數據和空間數據的結構進行詳細設計, 解決了數據關聯問題。各專題采用增量式開發, 最終生成油氣資源數據倉庫。

                  本系統用Oracle11g[2,3]和Access 2003分別作為B/S系統和C/S系統的后臺數據庫。使用UML[4]和面向對象數據庫設計建模和編碼, 完成對屬性數據復雜的CRUD操作和空間數據處理。

                  1 本系統數據特點

                  國家級油氣資源數據庫, 以全面、系統、及時綜合掌握全國油氣資源的勘探開發信息, 支撐國家油氣資源可持續發展戰略為目標, 本系統數據有如下特點:

                  (1) 海量數據作為國家級第一個完整的油氣資源數據庫, 本系統包含來自國家部委、勘探單位、石油公司、科研單位等多年的各類油氣資源數據。如何對海量數據進行有效的提取, 組織, 是系統的首要目標和難點。

                  (2) 數據種類繁多本系統是采集、傳輸、存儲、處理和服務社會的數字化、網絡化、智能化系統, 系統包含各類結構化數據, 各種比例尺的公共、專用地圖等這類非結構化數據。

                  (3) 數據情況復雜格式各異數據來源的不同, 導致本系統數據源情況復雜, 同一類數據存在格式不同的特點, 采用專門開發ETL工具對數據進行處理, 保證數據的無損轉換。

                  2 數據倉庫總體設計

                  圖1 數據庫結構Fig.1 structure of database

                  圖1 數據庫結構Fig.1 structure of database  下載原圖


                  針對海量數據處理的問題, 數據庫從內容上分為十個專題, 分別是:盆地專題、省區專題、管線煉化專題、區塊專題、年檢專題、督察專題、鉆探專題、物探專題、公司專題和儲備專題[5]。每個專題之間存在各種各樣的關聯關系, 由于關聯關系非常復雜, 見圖2。以油氣資源區塊登記專題 (以下簡稱區塊專題) 為例, 與盆地專題的關聯:區塊登記圖與所在盆地要一致, 勘查登記、采礦登記的項目數與面積情況應在盆地統計中體現;與省區專題的關聯:使用省區專題的空間數據作為底圖, 勘查登記、采礦登記的項目數與面積情況應在省市區的統計中體現;與油氣資源勘查投入專題的關聯:查詢勘查, 采礦區塊已登記的項目, 體現出其投入完成情況;與督察專題的關聯:查詢勘查、采礦區塊登記的項目, 體現出其督察情況等。

                  10個專題的屬性數據與空間數據是相對獨立的兩個部分, 但要實現屬性數據和空間數據統一融合。采用在空間要素文件[6]的屬性表中加入屬性數據表中的關鍵字, 使屬性數據與空間數據通過關鍵字進行外鍵關聯[7], 解決二者的關聯問題。

                  本系統從邏輯上包括空間數據庫與屬性數據庫兩部分, 其組織結構如圖1。

                  (1) 空間數據庫分為基礎地理信息和專業地理信息?;A地理信息包括地理底圖和地質地圖兩種, 本課題使用的地理底圖有1︰400萬的全國行政區劃圖, 國界圖層, 全國市 (地區) 級政區圖, 全國縣級政區圖, 全國省、市、縣界圖層;地質底圖主要有含油氣盆地圖層等。專業地理信息指采礦權、探礦權、重重磁電化等專題專用圖層。

                  (2) 屬性數據庫主要包含各專題所對應的屬性信息, 如油氣勘察登記、油氣地質調查等各種信息。

                  圖2 各專題數據庫數據依賴關系Fig.2 dependence of the 10 topics database

                  圖2 各專題數據庫數據依賴關系Fig.2 dependence of the 10 topics database  下載原圖


                  3 編碼規范

                  國家級油氣資源數據庫存在海量數據特點, 為提高代碼可讀性和重用性, 保證開發順利進行和產品升級, 參考國家標準, 結合本系統數據實際特點制定本系統編碼規范。

                  3.1 專題編碼

                  國家級油氣資源數據庫采取增量式開發, 各專題按照推進的次序進行編碼, 用2位十進制數字構成專題編號, 用專題中英文名稱進行注釋。

                  3.2 功能編碼

                  為完成各個專題的特有功能, 同時滿足跨專題復雜查詢的要求, 需要對涉及的專題數據進行功能編碼[8]。采取分“級”的設計思想。以最為復雜和繁瑣的盆地專題數據庫為例。該專題數據按照盆地、一級構造單元、油氣田三層結構組織, 每層有自己的屬性數據和空間數據, 并與其它兩層數據相關。其中盆地相關屬性有盆地基本信息、盆地資源量信息、盆地地層信息;一級構造單元相關屬性有一級構造單元基本信息、一級構造單元資源量信息;油氣田相關屬性有油氣田基本信息、油氣田儲量信息、油氣田含油氣層系信息。其中盆地地層信息和油氣田含油氣層系信息都共用地質層位詞表, 該表又分為五級:界、系、統、組、段。其中, 界、系、統三層是時間概念, 所有盆地共用一套詞表, 組和段除時間概念之外還有空間概念。因此, 詞表的結構與界、系、統三層有所區別。在詞表編碼的時候, 對地層詞表進行了特殊處理, 使之能夠滿足用戶的實際需求。

                  設計編碼如下:界的編碼為兩位, 例如, 新生界的編碼為01;系的編碼為4位, 前兩位代表所屬的界編碼, 例如, 新生界的古近系編碼為0103;統的編碼為6位, 前四位為所屬系的編碼, 例如, 古近系的漸新統編碼為010301;組由于涉及到所屬盆地的概念, 因此編碼為12位, 前六位為所屬統的編碼, 7至10位為所屬盆地的編碼, 例如, 東營組的編碼為010301130101, 東營組屬于漸新統且在渤海灣盆地;段的編碼為14位, 前12位為所屬組的編碼, 東一段的編碼為01030113010101, 代表渤海灣盆地的新生界、古近系、漸新統的東營組東一段下的地層。

                  4 系統實現

                  系統開發使用Microsoft公司的Microsoft Visual Studio 2008 (C#語言) 作為集成開發工具, 基于ADO.NET、Arc GIS Engine[9]進行GIS的組件式開發, 并采用Arc SDE[10]進行統一的空間數據訪問, 后臺數據庫采用Access (數據采集階段) 和Oracle (系統運行后) , 采用Oracle 11g OLAP工具進行應用服務開發。后臺數據庫是基于對象-關系數據庫。通過對Arc GIS Engine (底層Arc Objects) 進行客戶化開發[11], 實現矢量的點、線、面的基本操作和網絡拓撲及柵格的操作, 使得用戶不再局限于對數據的瀏覽和查詢, 達到了圖文并茂、生動直觀的效果, 尤其是真實呈現石油各專題的數據的圖形形態。

                  5 結論

                  國家級油氣資源數據庫整合了全國相關油氣公司和油田的油氣資料, 有利于油氣資源信息集成和綜合研究和開發, 信息共享和綜合利用。本系統利用空間屬性一體化技術解決問題, 能充分挖掘油氣資源數據庫的潛力。本系統全面反映我國及國際油氣資源的情況, 既能服務于政府、也能服務于企業和社會, 既能服務于上游、也能服務于下游。系統目前已在國土資源部油氣資源戰略研究中心部署, 用戶反映良好。

                  標簽: 倉庫 倉庫管理

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