远程三维云桌面系统在地震解释上的应用

刘永军　陈玉洁　祁雯　常润明

摘 要：从事石油开采研究经常需要在异地进行成果展示和协同工作，用传统手段不仅效果差，且对网络带宽和终端设备性能要求较高。而DCV远程三维云桌面系统具有成本低、传输效率高、应用效果好的特点，可以在低带宽条件下，利用一般配置的办公微机上实现数据中心地震工区的异地三维显示， 满足科研生产的需求。

关键词：云桌面；三维可视化；地震剖面；协同工作

中图分类号：TP316.81 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

在传统地震研究中，地震资料处理和解释平台是独立的。在高性能计算设备上计算得到的结果通过网络返回本地工作站，工作人员在本地利用高端工作站进行可视化处理。而油田行业科研生产具有很强的特殊性，一是油田工作地点一般较分散，而科研数据一般为集中管理；二是科研决策层需要实时掌握科研动态以提高决策的科学性。往往需要在相距很远的几个地方同时开展协同工作，这对网络带宽和设备配置提出了很高的要求。特别是在进行异地新钻井井位审查工作时，要求实时调用数据中心的资料。这些资料大部分具有数据体庞大、需要进行三维显示等特点，不可能在每一个工作场所都配备一套和数据中心一样的软硬件设备，也不可能在每个工作地点和数据中心之间都能建设一条高带宽的网络[1]。

在传统应用模式下，需配置高性能图形工作站来完成工作，造成运行成本高、资产投资回报率低等问题。而且应用人员一般利用ssh、relogin等系统工具连接到远程服务器，不仅只能进行二维图形显示，而且在网络环境不良时还会出现显示不流畅、颜色不正常等问题，导致地震解释应用中断，直接影响油田的勘探生产。

2 系统概述（System summarization）

远程三维云桌面系统是云桌面技术与地震资料解释技术结合，系统建设的难点是地学应用系统在与云桌面的集成时，不能影响用户对地学软件的应用，而且跨区域进行科研工作时，能在正常办公网络环境下，在一般配置的主机上就能达到在本地数据应用中心一致的应用效果，在系统操作和维护方面要使远程科研人员感到方便、简单，以减少系统维护的复杂度。针对这些要求和技术难题，建设了云桌面三维可视化实现与应用系统。此系统依靠信息前沿技术的帮助，结合油田行业特点，以云桌面技术、分布式云计算存储技术、云桌面安全技术为支撑点，融合了油田勘探开发地学应用软件，搭建了强大、安全、可靠的远程三维云桌面系统，以满足油田异地远程三维可视化图显计算的需要[2]。

3 系统建设（System construction）

3.1 系统设计

系统设计原则：功能上满足远程异地三维地震解释处理系统对图形计算特殊功能的需要，性能上采用成熟的远程可视化技术，与已有的应用系统兼容性强，设计目的旨在提升应用性能、解决工作难题[3]。

系统功能：此系统重点利用DCV云桌面技术，通过Enginframe门户管理为大型地学应用软件GeoFrame、LandMark、Geoeast等系统提供统一应用平台，科研人员在任何地方利用办公室普通台式机连通油田内网，用浏览器即可打开应用进行科研工作，操作方便、快捷和安全，数据体无需进行拷贝和重新加载，能满足科研人员进行异地科研工作时实时实地调用大型三维工区的需要，解决科研计算能力异地共享的难题。功能设计图，如图1所示。

3.2 系统技术要点

DCV技术（Desktop Cloud Visualization）：基于网络标准建立的协议，此协议就是云桌面虚拟化技术（DCV），建立3D私有云，实现远程2D/3D图形显示交互式应用。

Enginframe技术：企业网络门户系统，通过跨平台技术支持和标准建立，与DCV技术完美融合实现以Web浏览方式完成三维可视化桌面应用。

SGE技术（Sun Grid Engind）：管理不同种类的分布式计算环境。与门户软件Enginframe配合完成用户三维集群网格的作业调度、执行与结果返回。

3.3 系统建设

根据系统架构分四部分进行服务搭建。

第一部分是搭建地学应用分布式计算集群，根据集成地学软件的类型和规模选择集群服务器的数量和硬件系统，在集群里每台机子需要成功配置使软件正常运行，通过SGE成为集群中的执行主机进行后台分布式计算，将运行结果通过DCV协议返回客户端。

第二部分搭建DCV远程三维云桌面服务器进行三维图形渲染工作，显卡是应用的关键硬件，因此Quadro4000的显卡是最低硬件配置要求。DCV的工作原理是通过DCV协议建立3D通道，将渲染好的图形返回到客户端进行显示。DCV技术实际上就是一种协议，是基于网络标准建立的一套协议，与网络其他协议兼容，这样就致使DCV技术可以通过网络进行远距离传输，实现异地技术支持与图形同步的功能。

第三部分搭建Enginframe服务器，服务器网卡的性能与客户端配置数量有关，配置不当会成为系统网络应用瓶颈。此服务与SGE作业调度系统相配合，当用户通过WEB浏览器发起三维应用时，SGE系统将应用调度到集群中最合适的主机进行运行计算，并将计算结果以二维图形传给DCV渲染主机进行图形三维渲染，渲染结果再传回客户端。Enginframe底层框架是基于JAVA、XML和Web Services，提供了大量与高性能计算相关的控件，利用这些控件，管理员可进行个性化网页定制。

第四部分是客户端应用配置，在办公台式机上通过安装DCV客户端软件实现DVC协议与DCV服务器连通，安装VNC软件让服务器端界面能完整传输到远端客户，实现界面控制显示。对用户应用主机没有硬件限制，只要与油田内网相通能访问数据与应用中心即可。系统拓扑图，如图2所示。

3.4 系统特点endprint

科研用户在企业网范围内，随时随地可登录云桌面，进行科研工作与项目汇报。在异地进行项目汇报时再也不用拷贝大量数据，通过云桌面系统用户在异地就可实现工区数据的三维可视化与应用，大大提高了科研工作效率，具有如下的技术特点：

系统向用户提供统一的三维地震应用平台，平台的友好性使用户可以通过网络在任何地点随时连接工作环境，并以相同的方式进行操作应用。

在带宽有限情况下，远程客户端只需要配置性能一般的PC机就可以满足远程3D/2D交互处理需求，减少了异地购置设备费用，降低了科研投资成本。

系统支持向远程用户共享当前任务，实现实时、无延迟地进行异地三维地震工区数据无缝显示，提高了异地团队合作效率和科研工作的客观性和准确性。

建立地学软件私有云，将数据资源集中统一进行管理，提高了科研工作的安全性、连续性和扩展性。将图形处理和数据集中到数据中心，用户提交作业通过分布式计算系统进行管理，这样即保证了业务的连续性，又实现对可视化方案进行按需配置，随时可以扩展新的业务需求。

4 系统应用（System application）

4.1 协同工作应用

三维可视化云桌面系统经过一年的推广应用和运行，系统以平稳性、安全性、操作性受到科研人员的肯定，异地三维可视化图形显示质量更是有了很大的提高，成为科研人员进行异地科研工作必不可少的工具。此系统在协同工作方面有着优秀的表现，可以用于三方交互会议现场，让科研人员和决策层在两地或者三地进行协同会议，改变了原有工作方式，满足了进行异地井位汇报时会议现场查看三维地震剖面的需要。当决策层需要调出汇报地震剖面时，在本地的科研工作者把相同解释地震工区通过此系统调出应用，远端的汇报者即可以将应用直接显示给决策层，还可以通过工区数据加载应用将最新结果快速计算出，应用的效果与本地一致，使决策层能实时掌握最新科研动态，避免了科研信息不通畅造成的决策不科学性和不客观性，从而影响科研生产。

4.2 GeoProbe三维应用软件性能提升

GeoProbe模块是LandMark软件的应用模块，此模块主要实现三维工区建模和显示，是一款典型的三维应用模块，此模块对网络带宽和显卡的依赖程度比较高，无法在普通PC机上正常使用此软件。但利用三维可视化云桌面系统，用户可以在任何一台普通主机上都达到模块正常运行，突破了模块运行的局限性，极大方便了用户的应用研究。

4.3 普通办公环境应用

在原来工作模式下，科研人员需要到本地的数据应用中心或者配置高性能工作站才能进行地震解释应用。但通过此系统用户可以在普通办公环境下，即网络带宽和办公主机都不需要提升的情况下，进行科研工作，网络延迟短，图形显示流畅，透视和凹凸纹理显示正常。使工作人员无需再到中心机房或者购买高性能工作站，为科研人员提供了方便，从而提高了科研工作效率。

5 结论（Conclusion）

油田勘探开发研究是一项复杂工作，经常需要跨区域进行协同工作，决策层也需要实时了解和查看最新研究成果。利用云桌面技术使地震剖面异地显示与共享成为可能，科研人员即使不在数据中心也可以随时进行勘探开发研究工作，改变了原有工作方式，增强了协同工作能力。此系统操作简单、方便，异地显示效果良好，系统建设时具有很好的兼容性和扩展性，在油田技术应用方面可以大力推广。

参考文献（References）

[1] 姜索华，等.三维可视化技术在地震资料解释中的应用[J].中国海洋大学学报，2004，（01）：147-152.

[2] 王峰，等.虚拟桌面及关键技术分析[J].电信技术，2011，（01）：24-26.

[3] 宋小丽.云桌面系统策略管理应用[J].信息系统工程，2012，（05）：49-50.

作者简介：

刘永军（1969-），男，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

陈玉洁（1976-），女，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

祁 雯（1973-），女，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

常润明（1982-），女，学士，工程师.研究领域：油田信息化.endprint

科研用户在企业网范围内，随时随地可登录云桌面，进行科研工作与项目汇报。在异地进行项目汇报时再也不用拷贝大量数据，通过云桌面系统用户在异地就可实现工区数据的三维可视化与应用，大大提高了科研工作效率，具有如下的技术特点：

系统向用户提供统一的三维地震应用平台，平台的友好性使用户可以通过网络在任何地点随时连接工作环境，并以相同的方式进行操作应用。

在带宽有限情况下，远程客户端只需要配置性能一般的PC机就可以满足远程3D/2D交互处理需求，减少了异地购置设备费用，降低了科研投资成本。

系统支持向远程用户共享当前任务，实现实时、无延迟地进行异地三维地震工区数据无缝显示，提高了异地团队合作效率和科研工作的客观性和准确性。

建立地学软件私有云，将数据资源集中统一进行管理，提高了科研工作的安全性、连续性和扩展性。将图形处理和数据集中到数据中心，用户提交作业通过分布式计算系统进行管理，这样即保证了业务的连续性，又实现对可视化方案进行按需配置，随时可以扩展新的业务需求。

4 系统应用（System application）

4.1 协同工作应用

三维可视化云桌面系统经过一年的推广应用和运行，系统以平稳性、安全性、操作性受到科研人员的肯定，异地三维可视化图形显示质量更是有了很大的提高，成为科研人员进行异地科研工作必不可少的工具。此系统在协同工作方面有着优秀的表现，可以用于三方交互会议现场，让科研人员和决策层在两地或者三地进行协同会议，改变了原有工作方式，满足了进行异地井位汇报时会议现场查看三维地震剖面的需要。当决策层需要调出汇报地震剖面时，在本地的科研工作者把相同解释地震工区通过此系统调出应用，远端的汇报者即可以将应用直接显示给决策层，还可以通过工区数据加载应用将最新结果快速计算出，应用的效果与本地一致，使决策层能实时掌握最新科研动态，避免了科研信息不通畅造成的决策不科学性和不客观性，从而影响科研生产。

4.2 GeoProbe三维应用软件性能提升

GeoProbe模块是LandMark软件的应用模块，此模块主要实现三维工区建模和显示，是一款典型的三维应用模块，此模块对网络带宽和显卡的依赖程度比较高，无法在普通PC机上正常使用此软件。但利用三维可视化云桌面系统，用户可以在任何一台普通主机上都达到模块正常运行，突破了模块运行的局限性，极大方便了用户的应用研究。

4.3 普通办公环境应用

在原来工作模式下，科研人员需要到本地的数据应用中心或者配置高性能工作站才能进行地震解释应用。但通过此系统用户可以在普通办公环境下，即网络带宽和办公主机都不需要提升的情况下，进行科研工作，网络延迟短，图形显示流畅，透视和凹凸纹理显示正常。使工作人员无需再到中心机房或者购买高性能工作站，为科研人员提供了方便，从而提高了科研工作效率。

5 结论（Conclusion）

油田勘探开发研究是一项复杂工作，经常需要跨区域进行协同工作，决策层也需要实时了解和查看最新研究成果。利用云桌面技术使地震剖面异地显示与共享成为可能，科研人员即使不在数据中心也可以随时进行勘探开发研究工作，改变了原有工作方式，增强了协同工作能力。此系统操作简单、方便，异地显示效果良好，系统建设时具有很好的兼容性和扩展性，在油田技术应用方面可以大力推广。

参考文献（References）

[1] 姜索华，等.三维可视化技术在地震资料解释中的应用[J].中国海洋大学学报，2004，（01）：147-152.

[2] 王峰，等.虚拟桌面及关键技术分析[J].电信技术，2011，（01）：24-26.

[3] 宋小丽.云桌面系统策略管理应用[J].信息系统工程，2012，（05）：49-50.

作者简介：

刘永军（1969-），男，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

陈玉洁（1976-），女，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

祁 雯（1973-），女，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

常润明（1982-），女，学士，工程师.研究领域：油田信息化.endprint

科研用户在企业网范围内，随时随地可登录云桌面，进行科研工作与项目汇报。在异地进行项目汇报时再也不用拷贝大量数据，通过云桌面系统用户在异地就可实现工区数据的三维可视化与应用，大大提高了科研工作效率，具有如下的技术特点：

系统向用户提供统一的三维地震应用平台，平台的友好性使用户可以通过网络在任何地点随时连接工作环境，并以相同的方式进行操作应用。

在带宽有限情况下，远程客户端只需要配置性能一般的PC机就可以满足远程3D/2D交互处理需求，减少了异地购置设备费用，降低了科研投资成本。

系统支持向远程用户共享当前任务，实现实时、无延迟地进行异地三维地震工区数据无缝显示，提高了异地团队合作效率和科研工作的客观性和准确性。

建立地学软件私有云，将数据资源集中统一进行管理，提高了科研工作的安全性、连续性和扩展性。将图形处理和数据集中到数据中心，用户提交作业通过分布式计算系统进行管理，这样即保证了业务的连续性，又实现对可视化方案进行按需配置，随时可以扩展新的业务需求。

4 系统应用（System application）

4.1 协同工作应用

三维可视化云桌面系统经过一年的推广应用和运行，系统以平稳性、安全性、操作性受到科研人员的肯定，异地三维可视化图形显示质量更是有了很大的提高，成为科研人员进行异地科研工作必不可少的工具。此系统在协同工作方面有着优秀的表现，可以用于三方交互会议现场，让科研人员和决策层在两地或者三地进行协同会议，改变了原有工作方式，满足了进行异地井位汇报时会议现场查看三维地震剖面的需要。当决策层需要调出汇报地震剖面时，在本地的科研工作者把相同解释地震工区通过此系统调出应用，远端的汇报者即可以将应用直接显示给决策层，还可以通过工区数据加载应用将最新结果快速计算出，应用的效果与本地一致，使决策层能实时掌握最新科研动态，避免了科研信息不通畅造成的决策不科学性和不客观性，从而影响科研生产。

4.2 GeoProbe三维应用软件性能提升

GeoProbe模块是LandMark软件的应用模块，此模块主要实现三维工区建模和显示，是一款典型的三维应用模块，此模块对网络带宽和显卡的依赖程度比较高，无法在普通PC机上正常使用此软件。但利用三维可视化云桌面系统，用户可以在任何一台普通主机上都达到模块正常运行，突破了模块运行的局限性，极大方便了用户的应用研究。

4.3 普通办公环境应用

在原来工作模式下，科研人员需要到本地的数据应用中心或者配置高性能工作站才能进行地震解释应用。但通过此系统用户可以在普通办公环境下，即网络带宽和办公主机都不需要提升的情况下，进行科研工作，网络延迟短，图形显示流畅，透视和凹凸纹理显示正常。使工作人员无需再到中心机房或者购买高性能工作站，为科研人员提供了方便，从而提高了科研工作效率。

5 结论（Conclusion）

油田勘探开发研究是一项复杂工作，经常需要跨区域进行协同工作，决策层也需要实时了解和查看最新研究成果。利用云桌面技术使地震剖面异地显示与共享成为可能，科研人员即使不在数据中心也可以随时进行勘探开发研究工作，改变了原有工作方式，增强了协同工作能力。此系统操作简单、方便，异地显示效果良好，系统建设时具有很好的兼容性和扩展性，在油田技术应用方面可以大力推广。

参考文献（References）

[1] 姜索华，等.三维可视化技术在地震资料解释中的应用[J].中国海洋大学学报，2004，（01）：147-152.

[2] 王峰，等.虚拟桌面及关键技术分析[J].电信技术，2011，（01）：24-26.

[3] 宋小丽.云桌面系统策略管理应用[J].信息系统工程，2012，（05）：49-50.

作者简介：

刘永军（1969-），男，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

陈玉洁（1976-），女，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

祁 雯（1973-），女，学士，高级工程师.研究领域：油田信息化.

常润明（1982-），女，学士，工程师.研究领域：油田信息化.endprint