基于Android的数字油田移动信息系统构建

刘挺，蔡永香 （长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100）

肖克炎 （中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037）

在信息技术迅猛发展的今天，智能手机的软硬件水平，移动通信以及计算能力得到了很大的提升［1］，移动应用逐渐从大众领域深入到企业领域内，给企业生产管理带来了极大的便利和效率，越来越受到各行各业的重视。移动GIS是结合移动互联网、移动终端，以及移动定位技术的GIS系统，是继桌面GIS、WebGIS之后的技术热点。从大众点评到滴滴打车、移动版百度地图，移动GIS已经成为了移动开发领域内的研究热点［2］。随着数字油田的推进，基于移动智能端的办公越来越受到各油田的重视，在解决数据实时传输等方面，给油田管理人员提供了随时随地的办公服务，提高了油田生产和管理的工作效率［3－7］。

目前，移动GIS在数字油田上的应用仍处于探索阶段。袁满等结合3G通信、GPS定位以及无线数据同步等技术，借助ArcGIS Mobile移动平台开发出油田移动GIS，解决了油田日常生产管理中数据不能实时传输的问题［8］。Chunling Y，Guo L和Yuan M等构建了基于SVG的油田移动GIS地图服务系统［9－11］，采用SVG格式定义和传输地图要素或图层。在网络安全方面，油田信息网络主要采用的是局域网［12］，王英华等为移动GIS接入油田网络提供了可参考的安全策略和技术［4］。移动GIS在数字油田上的应用主要体现在管线巡检方面，宋伟强和肖光荣等采用移动GIS辅助油田管线巡检，为站库管理人员提供了方便［13－14］。国内油田的数字化已经迈入了云计算时代［15］，私有云能够为移动GIS提供数据源［16］，秦国军提出了通过虚拟化技术构建油田私有云服务的基础构架［17］，为搭建油田云平台以及提供移动GIS云端产品提供了理论基础。但是，目前移动应用在数字油田上的应用仅限于油田移动办公，与移动GIS相关的应用多限于油田地面管线巡检，选择的移动平台限于Mobile。据统计，2014年3月，谷歌的Android在中国智能手机市场的占有率达到了82.7%，为油田管理人员和研究人员外出交流的过程中查看工区井位图、油气井柱状图以及油气井成果图件等信息提供了方便。为此，笔者提出了构建基于Android的数字油田移动信息系统的建设思路。

1 系统体系结构

系统采用MVC 3层架构体系进行设计，包括数据管理层、通信服务层、以及终端表现层。其体系架构如图1所示。

1.1 数据管理层

数据主要分为业务数据和空间数据。业务数据包括勘探开发数据、测井数据等。空间数据包括工区井位图、工区管线图、工区地形图等数据。

1.2 通信服务层

主要负责接受客户端请求，然后对数据层数据进行处理，最后将分析处理的结果数据返回给客户端。Android客户端访问GIS资源时，利用 REST （Representational State Transfer的简称，表述性状态转移）服务接口，向GIS服务器端发送请求，服务器根据客户端的请求直接返回服务本身的资源，或者将本身资源进行处理后的结果返回。服务本身的资源如地图，图层等，处理后的资源如图层的查询结果集等。

1.3 终端表现层

负责对业务数据的显示，以及对地图进行显示和操作 （如放大、缩小、漫游等）。为提高交互效率，可以在部署应用时直接在移动端加载缓存地图。如果终端支持离线功能，可以将空间数据直接保存在本地，如ArcGIS 10.2针对移动端，全面支持离线功能［18］。

图1 移动GIS油田信息系统体系结构

2 系统功能设计

2.1 数据管理

通过GIS服务器将地图发布为服务。油田勘探开发过程中会产生新的数据，如在工区增添新井，铺设新的管道后需要将相应的信息更新在地图上。

2.2 数据传输

非空间数据可以通过移动端和Web应用服务进行传输。

2.3 GIS功能

移动端实现对地图的基本操作，如放大、缩小、漫游等。用户可以与图交互查询要素的属性信息。

3 关键技术

在构建基于Android的数字油田移动信息系统中涉及到的关键技术有移动通信、移动定位、移动数据库、云GIS等技术。

3.1 移动通信

现代移动通信技术发展迅速，随着3G无线网络的信号覆盖到越来越多的地区，3G无线网络884kbps高带宽数据传输已完全满足视频实时、流畅、清晰传输的要求。3G网络的普及为数字油田的移动信息化带来了契机。由于油田分布广，地处偏远，铺设有线网络成本高，采用3G网络，即可流畅的加载地图数据和业务数据。作为3G的延伸，4G（第四代移动通信技术）是集3G与WLAN于一体，能够以10Mbps的速度下载，能满足几乎所有用户对于无线服务的要求，但该技术目前仍处于发展阶段，引入4G通信技术也是将来油田移动GIS的发展趋势。

3.2 移动定位

移动终端采用多种定位方式，Android应用中定位方式有3种：GPS定位、网络定位以及基站定位。若移动端的地图参考坐标系与定位采集坐标使用的参考坐标系不同，还应考虑不同参考坐标系下坐标的转换，将采集点的坐标转换为与地图一致的坐标系下的坐标，正确显示地物的位置信息。通常采用的坐标转换方法有7参转换和3参转化，考虑到油田应用数据对位置精度的要求较高，这里推荐使用精度较高的7参转换方法。

3.3 移动数据库

移动客户端存储空间相对较小，数据量较大时会影响数据加载的速度。因此 ，可以在移动端保存经常访问、变化不大且数据量不大的几何地图数据和属性数据 ，再次访问这些数据时不必再从服务器端下载 ，而是直接调用缓存中的数据 ，这样可以明显加快数据加载和显示的速度 ，而且网络连接中断也不会影响客户端的操作。

SQLite是一款轻型的关系型数据库，其占用资源非常低，在嵌入式设备中，几百K的内存就足够。该数据库目前已经在很多嵌入式产品中得到使用。如ArcGIS for Android 10.2支持离线数据，允许用户将业务数据保存在SQLite数据库，并在离线环境中进行查询、编辑和更新；支持离线分析，允许用户在移动端缓存网络数据集，并在离线环境中进行地名检索、路线规划等网络分析功能，使得移动GIS用户摆脱网络束缚，更加自由的工作。在构建移动数字油田GIS可以采用中地公司的MapGIS Mobile 9移动开发平台或者Esri公司的ArcGIS for Android移动开发平台等，借助于地理数据库对要素图层进行存储和管理。

3.4 云GIS

云计算是一种对IT资源的使用模式，它对网络、服务器、存储、应用和服务等资源提供共享的可配置的访问方式。按照服务方式，GIS云也分为3种：公有云，一个独立的第三方供应商提供，多个企业和用户共享使用的云环境；私有云，为了企业单独使用而构建，提供对数据安全性和服务质量的有效控制，企业可以在该基础设施上控制部署应用程序的云环境；混合云，公有云和私有云混合使用的云环境，部分安全性要求高的业务和服务使用私有云技术，其他的使用公有云技术。

目前在国内市场，对云GIS服务提供支持的有Esri和超图公司［16］，中地公司于2014年5月发布了国内首款具有云GIS特性的软件MapGIS 10。中国数字油田已经跨入云计算时代，油田信息化建设逐渐开始引入云计算技术。在构建自己的企业私有云的基础上，油田构建基于移动GIS的数字油田将变得更高效，如Esri的ArcGIS for Server为私有云构建提供了Android客户端到服务端的解决方案，油田企业可用Portal for ArcGIS来打造一个私有的，或非云环境中的Online平台。该平台集地图、服务、应用于一身，按照组织人员的不同分工对资源进行集中组织和管理，并在组织结构内实现资源的灵活共享。

4 结语

介绍了移动GIS在数字油田的应用情况，提出构建基于Android的油田移动信息系统的建设思路和介绍了相关关键技术。利用现有成熟的移动GIS开发平台，开发周期更短，系统更加稳健，在实际构建油田移动信息系统中具有一定的参考价值。

［1］ 郭玲玲，袁满 .基于Mobile SVG的油田移动GIS服务 ［J］.微计算机信息，2009 （22）：123－125.

［2］ 宋金宝 .解读LBS技术 ［J］.电脑爱好者，2013 （16）：62－63.

［3］ 倪良玉，马秀强，南登科 .浅议油田信息化移动应用 ［J］.数字技术与应用，2013（6）：101.

［4］ 史纪强，任恩茂，何兴曙，等 .移动信息技术在油田的应用研究 ［J］.电子世界，2013（20）：116－117.

［5］ 王英华，贺春光，丁社红，等 .中原油田移动办公平台安全策略技术研究 ［J］.电脑编程技巧与维护，2013（10）：115－116，118.

［6］ 杨礼明 .油田企业移动办公平台的建设与应用 ［J］.办公自动化 （学术版），2013（6）：20－21，24.

［7］ 张桂新 .移动办公平台助力智能油田建设 ［J］.无线互联科技，2013（7）：155，178.

［8］ 袁满，于海洋 .基于ArcGIS Mobile的油田移动GIS系统架构与实现 ［J］.科学技术与工程，2011（20）：4800－4804.

［9］ Yang Chunling，Yuan Man，Niu Jianwei.A Light Mobile GIS Framework Based on Mobile SVG ［J］.Computer Science and Information Engineering，2009WRI World Congress on，2009 （7）：616－619.

［10］ Lingling Guo，Man Yuan，Shaobin Hu.Oilfield GIS Service Based on Mobile Platform ［J］.Engineering，2010：2 （4）：402－405.

［11］ Man Yuan，Jing Shu Yuan，Gang Huan，et al.The Mobile Oilfield Map Based on SVG and Inforamtion Integration ［J］.Advanced Materials Research，2013：349－352.

［12］ 张隆国，于波，孟宪坤，等 .数字化油田的网络安全管理探讨 ［J］.中国石油和化工标准与质量，2014（2）：224－224.

［13］ 宋伟强 .基于Android的移动巡检系统开发 ［J］.硅谷，2013（7）：49－50.

［14］ 肖广荣，马海潮，刘志富 .基于移动智能终端的油田巡检系统 ［J］.西安石油大学学报 （自然科学版），2013（3）：104－107.

［15］ 于杰，王保平，郭家全 .中国石油数字化油田迈入物联网与云计算时代 ［J］.中国管理信息化，2014（2）：60－63，64.

［16］ 倪永，陈荣国 .主流云GIS平台软件应用分析 ［J］.测绘科学技术学报，2013（2）：177－181.

［17］ 秦国君 .油田企业私有云建设 ［J］.油气田地面工程，2012（9）：10－11.