时态GIS及其在油田管理信息系统中的应用研究.docx

时态GIS及其在油田管理信息系统中的应用研究
时态GIS及其在油田管理信息系统中的应用研究
一、引言
GIS（地理信息系统）已经成为石油、水资源、土地利用、城市管理以及环境保护等领域的重要技术工具。然而，传统的GIS只考虑静态信息的空间属性，无法有效管理动态的时空数据。时态GIS是一种新兴的技术，以时态信息为中心，能够更好地处理时空数据的管理与分析，是一项具有广泛应用前景的研究领域。
油田管理信息系统（OGIS）是以GIS技术为基础的油田数据管理和分析的工具。当前，OGIS系统大都使用传统GIS技术，无法很好地处理油田数据时空变化的问题。如何采用时态GIS技术完善OGIS系统，成为当前油田管理信息化实践的重要课题。
本文将从时态GIS技术的基本概念、时态GIS技术在油田数据管理中的应用以及其中存在的问题进行探讨，并提出具体的解决方案。
二、时态GIS技术的基本概念
时态GIS技术是指在GIS系统中增加时态信息，主要包括时态数据模型、数据结构、时态查询和分析等方面。
1、时态数据模型
时态数据模型是时态GIS技术的基础，它扩展了传统GIS的数据模型，将时间作为地理对象的第四维属性进行描述。主要包括四种时态数据模型：基于事件的模型、基于象素的模型、基于对象的模型和基于网络的模型。其中，基于对象的时空数据模型（TOOSM）被广泛应用。
TOOSM扩展了传统GIS的空间对象为具有时间维度的四维对象，并通过时间戳对其进行标识。其设计的目的是为了描述对象在时间上的多个版本，以此支持时态查询和分析。TOOSM包括时间戳、历史版本、物理对象和物理空间四个主要构成部分。
2、时态数据结构
时态GIS技术的数据结构主要针对时态数据模型的组织和管理，与传统GIS相比，主要有以下特征：更大的空间和时间复杂度、动态的数据存储和更新、支持多个版本的历史信息共存、支持多种时态查询分析方法。
3、时态查询和分析
时态查询和分析是时态GIS技术的核心功能。不同于传统的查询分析方式，时态查询和分析不仅考虑空间距离的关系，同时考虑物体在时间上的关系，常用的时态查询和分析方法有：时间窗口查询、对象跟踪分析、空间模式演化和时间序列挖掘等。
三、时态GIS在油田数据管理中的应用
1、地质构造演化分析
在油气勘探中，时态GIS技术可用于地质构造演化过程分析，从而揭示油气地质构造变化及演生规律，为油气勘探提供依据。通过将地质资料进行编码和数字化处理，建立数据库，并以数字化地图为基础，重建油田地质地形的历史变化，如断裂带、岩性等要素的变化。
2、油井开发和评估
油井开发是油田生产的核心环节，时态GIS技术可用于油井开发管理。通过GPS定位系统测定油井的空间位置和时间位置，在数据库中记录油井的整个开发过程。对油井的历史记录数据进行统计分析，可以更好地掌握油井资源的开发和利用情况。
3、生产优化和指标评价
时态GIS技术可用于沉积物的沉积层分析和地下水水位监测，为决策提供科学依据。生产优化和指标评价是油田管理中的重要环节，时态GIS技术可将生产过程中的数据与时间轴对应，进行数据的综合分析和评价。
四、时态GIS技术在油田数据管理中存在的问题
1、数据不一致
在时态GIS技术中，由于数据异构、数据源、数据处理等多种原因，很难保证数据的一致性。数据的不一致性会影响数据的合法性、准确性和完整性，进而影响到整个油田管理决策的正确性和有效性。
2、数据多源化
油田数据来源复杂，涉及地质勘探、生产管理、数据采集等多个领域，所以时态数据的多源化是时态GIS技术在油田管理信息系统中需要解决的问题。如何将多源数据整合成一体，保证数据的完整和精确性是油田管理信息系统开发过程中需要解决的关键问题。
3、数据安全性
时态GIS技术在油田管理信息系统中存在安全性问题。由于油田管理信息系统中的数据一般较为敏感，需要防止数据泄露、破坏和篡改等安全问题。如何保证数据安全对于时态GIS技术在油田管理信息系统中的应用至关重要。
五、时态GIS技术在油田管理信息系统中的解决方案
1、利用云计算技术，解决数据多源的问题，并通过建立标准数据格式，整合多源数据。
2、采用分级授权管理系统，实现数据安全的管理，并建立完善的数据备份和恢复机制。
3、通过建立数据共享与维护平台，加强不同数据资源中心之间的合作交流，避免数据不一致及重复采集的问题。
六、结论
时态GIS技术是油田管理信息化的主流技术手段，能够实现油田生产和管理中的时空数据管理与分析。通过本文的探讨，我们可以认识到时态GIS技术的优势和不足，同时也提出了一些具体的解决方法。随着技术的不断发展和应用的不断深入，时态GIS技术在油田管理信息化中的应用前景将更为广阔。