劉挺，蔡永香 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

肖克炎 （中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

在信息技術迅猛發(fā)展的今天，智能手機的軟硬件水平，移動通信以及計算能力得到了很大的提升［1］，移動應用逐漸從大眾領域深入到企業(yè)領域內，給企業(yè)生產(chǎn)管理帶來了極大的便利和效率，越來越受到各行各業(yè)的重視。移動GIS是結合移動互聯(lián)網(wǎng)、移動終端，以及移動定位技術的GIS系統(tǒng)，是繼桌面GIS、WebGIS之后的技術熱點。從大眾點評到滴滴打車、移動版百度地圖，移動GIS已經(jīng)成為了移動開發(fā)領域內的研究熱點［2］。隨著數(shù)字油田的推進，基于移動智能端的辦公越來越受到各油田的重視，在解決數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)确矫?，給油田管理人員提供了隨時隨地的辦公服務，提高了油田生產(chǎn)和管理的工作效率［3－7］。

目前，移動GIS在數(shù)字油田上的應用仍處于探索階段。袁滿等結合3G通信、GPS定位以及無線數(shù)據(jù)同步等技術，借助ArcGIS Mobile移動平臺開發(fā)出油田移動GIS，解決了油田日常生產(chǎn)管理中數(shù)據(jù)不能實時傳輸?shù)膯栴}［8］。Chunling Y，Guo L和Yuan M等構建了基于SVG的油田移動GIS地圖服務系統(tǒng)［9－11］，采用SVG格式定義和傳輸?shù)貓D要素或圖層。在網(wǎng)絡安全方面，油田信息網(wǎng)絡主要采用的是局域網(wǎng)［12］，王英華等為移動GIS接入油田網(wǎng)絡提供了可參考的安全策略和技術［4］。移動GIS在數(shù)字油田上的應用主要體現(xiàn)在管線巡檢方面，宋偉強和肖光榮等采用移動GIS輔助油田管線巡檢，為站庫管理人員提供了方便［13－14］。國內油田的數(shù)字化已經(jīng)邁入了云計算時代［15］，私有云能夠為移動GIS提供數(shù)據(jù)源［16］，秦國軍提出了通過虛擬化技術構建油田私有云服務的基礎構架［17］，為搭建油田云平臺以及提供移動GIS云端產(chǎn)品提供了理論基礎。但是，目前移動應用在數(shù)字油田上的應用僅限于油田移動辦公，與移動GIS相關的應用多限于油田地面管線巡檢，選擇的移動平臺限于Mobile。據(jù)統(tǒng)計，2014年3月，谷歌的Android在中國智能手機市場的占有率達到了82.7%，為油田管理人員和研究人員外出交流的過程中查看工區(qū)井位圖、油氣井柱狀圖以及油氣井成果圖件等信息提供了方便。為此，筆者提出了構建基于Android的數(shù)字油田移動信息系統(tǒng)的建設思路。

1 系統(tǒng)體系結構

系統(tǒng)采用MVC 3層架構體系進行設計，包括數(shù)據(jù)管理層、通信服務層、以及終端表現(xiàn)層。其體系架構如圖1所示。

1.1 數(shù)據(jù)管理層

數(shù)據(jù)主要分為業(yè)務數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。業(yè)務數(shù)據(jù)包括勘探開發(fā)數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)等?？臻g數(shù)據(jù)包括工區(qū)井位圖、工區(qū)管線圖、工區(qū)地形圖等數(shù)據(jù)。

1.2 通信服務層

主要負責接受客戶端請求，然后對數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)進行處理，最后將分析處理的結果數(shù)據(jù)返回給客戶端。Android客戶端訪問GIS資源時，利用 REST （Representational State Transfer的簡稱，表述性狀態(tài)轉移）服務接口，向GIS服務器端發(fā)送請求，服務器根據(jù)客戶端的請求直接返回服務本身的資源，或者將本身資源進行處理后的結果返回。服務本身的資源如地圖，圖層等，處理后的資源如圖層的查詢結果集等。

1.3 終端表現(xiàn)層

負責對業(yè)務數(shù)據(jù)的顯示，以及對地圖進行顯示和操作 （如放大、縮小、漫游等）。為提高交互效率，可以在部署應用時直接在移動端加載緩存地圖。如果終端支持離線功能，可以將空間數(shù)據(jù)直接保存在本地，如ArcGIS 10.2針對移動端，全面支持離線功能［18］。

圖1 移動GIS油田信息系統(tǒng)體系結構

2 系統(tǒng)功能設計

2.1 數(shù)據(jù)管理

通過GIS服務器將地圖發(fā)布為服務。油田勘探開發(fā)過程中會產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，如在工區(qū)增添新井，鋪設新的管道后需要將相應的信息更新在地圖上。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

非空間數(shù)據(jù)可以通過移動端和Web應用服務進行傳輸。

2.3 GIS功能

移動端實現(xiàn)對地圖的基本操作，如放大、縮小、漫游等。用戶可以與圖交互查詢要素的屬性信息。

3 關鍵技術

在構建基于Android的數(shù)字油田移動信息系統(tǒng)中涉及到的關鍵技術有移動通信、移動定位、移動數(shù)據(jù)庫、云GIS等技術。

3.1 移動通信

現(xiàn)代移動通信技術發(fā)展迅速，隨著3G無線網(wǎng)絡的信號覆蓋到越來越多的地區(qū)，3G無線網(wǎng)絡884kbps高帶寬數(shù)據(jù)傳輸已完全滿足視頻實時、流暢、清晰傳輸?shù)囊蟆?G網(wǎng)絡的普及為數(shù)字油田的移動信息化帶來了契機。由于油田分布廣，地處偏遠，鋪設有線網(wǎng)絡成本高，采用3G網(wǎng)絡，即可流暢的加載地圖數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)。作為3G的延伸，4G（第四代移動通信技術）是集3G與WLAN于一體，能夠以10Mbps的速度下載，能滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求，但該技術目前仍處于發(fā)展階段，引入4G通信技術也是將來油田移動GIS的發(fā)展趨勢。

3.2 移動定位

移動終端采用多種定位方式，Android應用中定位方式有3種：GPS定位、網(wǎng)絡定位以及基站定位。若移動端的地圖參考坐標系與定位采集坐標使用的參考坐標系不同，還應考慮不同參考坐標系下坐標的轉換，將采集點的坐標轉換為與地圖一致的坐標系下的坐標，正確顯示地物的位置信息。通常采用的坐標轉換方法有7參轉換和3參轉化，考慮到油田應用數(shù)據(jù)對位置精度的要求較高，這里推薦使用精度較高的7參轉換方法。

3.3 移動數(shù)據(jù)庫

移動客戶端存儲空間相對較小，數(shù)據(jù)量較大時會影響數(shù)據(jù)加載的速度。因此 ，可以在移動端保存經(jīng)常訪問、變化不大且數(shù)據(jù)量不大的幾何地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù) ，再次訪問這些數(shù)據(jù)時不必再從服務器端下載 ，而是直接調用緩存中的數(shù)據(jù) ，這樣可以明顯加快數(shù)據(jù)加載和顯示的速度 ，而且網(wǎng)絡連接中斷也不會影響客戶端的操作。

SQLite是一款輕型的關系型數(shù)據(jù)庫，其占用資源非常低，在嵌入式設備中，幾百K的內存就足夠。該數(shù)據(jù)庫目前已經(jīng)在很多嵌入式產(chǎn)品中得到使用。如ArcGIS for Android 10.2支持離線數(shù)據(jù)，允許用戶將業(yè)務數(shù)據(jù)保存在SQLite數(shù)據(jù)庫，并在離線環(huán)境中進行查詢、編輯和更新；支持離線分析，允許用戶在移動端緩存網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集，并在離線環(huán)境中進行地名檢索、路線規(guī)劃等網(wǎng)絡分析功能，使得移動GIS用戶擺脫網(wǎng)絡束縛，更加自由的工作。在構建移動數(shù)字油田GIS可以采用中地公司的MapGIS Mobile 9移動開發(fā)平臺或者Esri公司的ArcGIS for Android移動開發(fā)平臺等，借助于地理數(shù)據(jù)庫對要素圖層進行存儲和管理。

3.4 云GIS

云計算是一種對IT資源的使用模式，它對網(wǎng)絡、服務器、存儲、應用和服務等資源提供共享的可配置的訪問方式。按照服務方式，GIS云也分為3種：公有云，一個獨立的第三方供應商提供，多個企業(yè)和用戶共享使用的云環(huán)境；私有云，為了企業(yè)單獨使用而構建，提供對數(shù)據(jù)安全性和服務質量的有效控制，企業(yè)可以在該基礎設施上控制部署應用程序的云環(huán)境；混合云，公有云和私有云混合使用的云環(huán)境，部分安全性要求高的業(yè)務和服務使用私有云技術，其他的使用公有云技術。

目前在國內市場，對云GIS服務提供支持的有Esri和超圖公司［16］，中地公司于2014年5月發(fā)布了國內首款具有云GIS特性的軟件MapGIS 10。中國數(shù)字油田已經(jīng)跨入云計算時代，油田信息化建設逐漸開始引入云計算技術。在構建自己的企業(yè)私有云的基礎上，油田構建基于移動GIS的數(shù)字油田將變得更高效，如Esri的ArcGIS for Server為私有云構建提供了Android客戶端到服務端的解決方案，油田企業(yè)可用Portal for ArcGIS來打造一個私有的，或非云環(huán)境中的Online平臺。該平臺集地圖、服務、應用于一身，按照組織人員的不同分工對資源進行集中組織和管理，并在組織結構內實現(xiàn)資源的靈活共享。

4 結語

介紹了移動GIS在數(shù)字油田的應用情況，提出構建基于Android的油田移動信息系統(tǒng)的建設思路和介紹了相關關鍵技術。利用現(xiàn)有成熟的移動GIS開發(fā)平臺，開發(fā)周期更短，系統(tǒng)更加穩(wěn)健，在實際構建油田移動信息系統(tǒng)中具有一定的參考價值。

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