МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОУ ВПО «ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ М.К. АМОСОВА»
Биолого-географический факультет
Кафедра географии
Реферат
по дисциплине «Геоинформационные системе (ГИС)»
на тему:
Использование ГИС в муниципальном управлении
Выполнил: ст. IV курса гр. ГО-05
Кириллин Василий Васильевич
Проверила: Саввинова А.Н.
Якутск 2008
СОДЕРЖАНИЕ
Введение… 3
Глава 1. Геоинформационная система (ГИС): понятие, программы… 4
1.1.Понятие о Геоинформационной системе (ГИС) 4
1.2. Программное обеспечение ГИС… 6
Глава 2. Использование ГИС в муниципальном управлении. 10
2.1. Обзор научной литературы по использованию ГИС в муниципальном управлении 10
2.2. Сферы применения муниципальных ГИС в ОМСУ… 16
2.3. ГИС как инструмент дежурства городской топографической основы… 16
2.4. Муниципальная ГИС для жителей города. 17
2.5. Градостроительная ГИС… 17
2.6. Муниципальные ГИС… 18
2.7. Подходы к проектированию МГИС… 22
Заключение… 26
Литература… 27
XXI век называют веком компьютеризации (информатизации) всей сферы жизнедеятельности человека: управления, образования, здравоохранения, сельского хозяйства и многих других сфер. Одним из бурно развивающих направлений компьютеризации является использование Геоинформационной системы.
Геоинформационная система (ГИС) в настоящее время внедряется во все сферы жизни человека, в том числе и в муниципальное управление, где она нашла разнообразные формы применения, речь о которой пойдет на данном реферате.
Объект исследования: Геоинформационная система.
Предмет использования: использование ГИС в муниципальном управлении.
Цель исследования: ознакомление с Геоинформационной системой, изучение использования ГИС в муниципальном управлении, выявление основных направлений ГИС в муниципальном управлении.
Для достижения нашей цели поставили следующие задачи:
· изучить научную литературу по данной проблематике;
· проанализировать ГИС-технологии и программы;
· выявить основные направления использования ГИС в муниципальном управлении;
· обобщить полученные данные.
При написании реферата опирались на данные журнала «ArcReview», на труды Берлянта А.М., на данные Интернет-сайта: www. dataplus. ru, www. gis. su.
Геоинформационная система (ГИС) – это программно-аппаратный комплекс, решающий совокупность задач по хранению, отображению, обновлению и анализу пространственной и атрибутивной информации по объектам территории. Одна из основных функций ГИС – создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений (Берлянт, 2001). Основой любой информационной системы служат данные. Данные в ГИС подразделяются на пространственные, семантические и метаданные.
Пространственные данные – данные, описывающие местоположение объекта в пространстве. Например, координаты угловых точек здания, представленные в местной или любой другой системе координат. Семантические (атрибутивные) данные – данные о свойствах объекта. Например, адрес, кадастровый номер, этажность и прочие характеристики здания.
Метаданные – данные о данных. Например, информация о том, кем, когда и с использованием какого исходного материала, в систему было внесено здание (Томилин, 2007).
Первые ГИС были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов в середине 1960-х годах, а сейчас в промышленно развитых странах существует тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, экологии, управлении и охране природных ресурсов, кадастре, науке, образовании и т.д. Они интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования и экологического мониторинга, статистику и переписи, гидрометеорологические наблюдения, экспедиционные материалы, результаты бурения и др.
Структурно, муниципальная ГИС представляет собой централизованную базу данных пространственных объектов и инструмент, который предоставляет возможности хранения, анализа и обработки любой информации, связанной с тем или иным объектом ГИС, что сильно упрощает процесс использования информации об объектах городской территории заинтересованными службами и лицами.
Также стоит отметить, что ГИС может быть (и должна) интегрирована с любой другой муниципальной информационной системой, использующей данные об объектах городской территории. Например, система автоматизации деятельности комитета по управлению муниципальным имуществом должна использовать в своей работе адресный план и карту земельных участков муниципальной ГИС. Также в ГИС могут храниться зоны, содержащие коэффициенты арендных ставок, которые могут использоваться при расчете арендной платы.
В том случае, когда в городе используется централизованная муниципальная ГИС, все сотрудники ОМСУ и городских служб имеют возможность получать регламентированный доступ к актуальным данным ГИС, при этом затрачивая гораздо меньшее время на их поиск, анализ и обобщение.
ГИС предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества.
Основу ГИС составляют автоматизированные картографические системы, а главными источниками информации служат различные геоизображения.
Геоинформатика — наука, технология и производственная деятельность:
— по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем;
— по разработке геоинформационных технологий;
— по прикладным аспектам или приложениям ГИС для практических или геонаучных целей.
Программные обеспечения ГИС делятся на пять основных используемых классов. Первый наиболее функционально полный класс программного обеспечения — это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции) и, наконец, для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции. Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу, как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем.
Второй важный класс — так называемые ГИС-вьюверы, то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. Как правило, ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и зуммирования картографических изображений. Естественно, вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных.
Третий класс — это справочные картографические системы (СКС). Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов визуализации пространственно распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится обычно поставщиком СКС за дополнительную плату.
Четвертый класс программного обеспечения — средства пространственного моделирования. Их задача — моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и другие). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции).
Пятый класс, на котором стоит заострить внимание — это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической) через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана.
Кроме упомянутых классов существует еще разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и ПО для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экология, гидрогеология и пр).
Естественно, возможны и другие принципы классификации программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции) и т д.
Стремительный рост количества потребителей ГИС-технологий за счет децентрализации расходования бюджетных средств и приобщения к ним все новых и новых предметных сфер их использования. Если до середины 90-х годов основной рост рынка был связан лишь с крупными проектами федерального уровня, то сегодня главный потенциал перемещается в сторону массового рынка. Это мировая тенденция: по данным исследовательской фирмы Daratech (США), мировой рынок ГИС для персональных компьютеров в настоящий момент в 121,5 раза опережает общий рост рынка ГИС-решений.
Массовость рынка и возникающая конкуренция приводят к тому, что потребителю за ту же или меньшую цену предлагается все более качественный товар. Так, для ведущих поставщиков инструментальных ГИС стала уже правилом поставка вместе с системой и цифровой картографической основы того региона, где распространяется товар. Да и сама приведенная классификация ПО стала реальностью. Еще буквально два-три года назад функции автоматизированной векторизации и справочных систем можно было реализовать только с помощью развитых и дорогостоящих инструментальных ГИС (Arc/Info, Intergraph).
Прогрессирующая тенденция к модульности систем, позволяющая оптимизировать затраты для конкретного проекта. Сегодня даже пакеты, обслуживающие какой-либо технологический этап, например векторизаторы, можно приобрести как в полном, так и в сокращенном наборе модулей, библиотек символов и т.п. Выход целого ряда отечественных разработок на «рыночный» уровень.
Такие продукты, как GeoDraw / GeoGraph, Sinteks / Tri, GeoCAD, EasyTrace, обладают не только значительным количеством пользователей, но и имеют уже все атрибуты рыночного оформления и поддержки. В российской, геоинформатике есть некая критичная цифра работающих инсталляций — пятьдесят. Как только вы ее достигли, дальше есть только два пути: или резко вверх, наращивая число своих пользователей, либо — уход с рынка из-за невозможности обеспечить необходимую поддержку и развитие своему продукту. Интересно, что все упомянутые программы обслуживают нижний ценовой уровень; другими словами, в них найдено оптимальное соотношение между ценой и напором функциональных возможностей именно для российского рынка.
Интерес к внедрению ГИС в практику государственного и муниципального управления во всем мире остается высоким многие годы. В России и странах СНГ проектам с применением ГИС также уделяется довольно большое внимание. И если раньше в реализации таких проектов большую активность демонстрировали органы государственного управления (министерства, агентства и т.п.), то в последнее время серьезную заинтересованность проявляют и органы местной власти: областные и муниципальные органы управления. Это связано со значительными изменениями в законодательстве, существенно изменяющими экономическую основу регионального управления. Муниципалитетам предоставляются большие возможности и, одновременно, на них возлагается ответственность за управление землей и недвижимостью, обслуживание инфраструктуры, сохранение экологической среды и обеспечение безопасности населения.
Геоинформационные системы давно и широко используются для решения задач государственного и муниципального управления. Имеется масса примеров успешного и не очень успешного внедрения ГИС в практику работы соответствующих органов. Конечно, эффективность использования ГИС определяется множеством факторов, и, наверное, не только выбором программного обеспечения от того или иного поставщика. Однако сама возможность реализовать требуемые функции, построить полноценную информационную систему, интегрировать ее в существующую информационную инфраструктуру, внедрить и обеспечить техническую поддержку решений, существенным образом зависит от свойств и качества программного обеспечения ГИС.
ГИС-технология обеспечивает средства для отображения и понимания того, что находится в одном конкретном или многих местоположениях, предоставляет инструменты моделирования ресурсов, выявления взаимосвязей, процессов, зависимостей, примеров, угроз и рисков. Эти возможности позволяют увидеть, что и где реально происходит, измерить размер и масштабы события или воздействия, совместно проанализировать разнообразные данные, разработать планы и, в конечном итоге, помогает решить, какие шаги и действия следует предпринять. Способность ГИС интегрировать пространственные и непространственные данные, вместе с функциями анализа и моделирования процессов, позволяет использовать эту технологию в качестве общей платформы для интеграции бизнес процессов разных департаментов, видов деятельности и дисциплин в масштабах всего городского или регионального правительства (Глебова, 2006).
Для эффективного управления муниципальными образованиями и динамично развивающимися регионами необходимы достоверные и актуальные данные об объектах и процессах на их территории, а также передовые технологии накопления, обработки и представления информации. Современные географические информационные системы с их развитыми аналитическими возможностями позволяют наглядно отобразить и осмыслить информацию о конкретных объектах, процессах и явлениях в их совокупности. ГИС позволяют выявить взаимосвязи и пространственные отношения, поддерживают коллективное использование данных и их интеграцию в единый информационный массив.
К цифровым картам, или цифровой картографической основе с тематическими слоями, являющимися геопространственным базисом ГИС, могут подключаться базы данных недвижимости, земельных участков организаций, денежной оценки земель, инженерных сооружений, памятников градостроения и архитектуры, сведений по геологии, истории развития и т.д. В базе данных также можно организовать хранение как графической, так и всей технической, справочной и иной документации.
В современных ГИС появилась возможность трехмерного представления территории. Трехмерные модели объектов, внедряемые в 3-мерный ландшафт, спроектированный на основе цифровых картографических данных и материалов дистанционного зондирования, позволяют повысить качество визуального анализа территории и обеспечивают принятие взвешенных решений с большей эффективностью.
Рис. Трехмерное моделирование города
Современные геоинформационные системы и основанные на них технологические решения требуются не только крупным регионам, городам или предприятиям и ведомствам с разбросанными на обширной территории объектами, но и небольшим населенным пунктам, которые пока, как правило, слабо вовлечены в процессы геоинформатизации. Развивающийся рынок ГИС в России крайне нуждается в специфическом продукте, который, с одной стороны, удовлетворял бы потребностям небольших муниципалитетов в стартовом ГИС-решении и, с другой стороны, соответствовал бы их крайне ограниченным финансовым возможностям. Концепция подобного продукта разработана специалистами Института высоких энергий подмосковного Протвино и отдела обработки ДДЗ компании «DATA+». Предлагаемые технологические решения проверены при создании ГИС Протвино и ряда других небольших муниципальных образований (Еремченко, 2005).
Решение комплексных проблем, связанных с различными сферами регионального и муниципального управления (экономика, демография, социальная сфера, жилищно-коммунальное хозяйство и прочее), требует создания ГИС общего назначения с возможностью быстрой настройки на решение как частных, так и общих задач. Таким образом, возникает задача создания базовой ГИС и средств ее настройки.
Базовая ГИС состоит из функциональных инвариантных блоков, используемых при создании проблемно-ориентированной ГИС: ввод графической и параметрической информации, актуализация базы данных, хранение и поиск информации, инструментальные средства построения тематического описания предметной области, средства для решения прикладных задач.
Создание проблемно-ориентированных ГИС осуществляется на основе базовой путем построения классификатора и моделей объектов заданной предметной области, а так же включения специализированных программных средств для решения прикладных задач.
Используется объектно-ориентированный подход. Каждый объект предметной области ГИС представлен в классификаторе и описан набором его свойств — характеристик. Для описания взаимосвязей между объектами используется специальная единица данных — отношение. Комбинации этих элементов образуют модели объектов и ситуации. Классификатор представляет собой совокупность систематизированных по классификационным признакам исходных единиц информации (понятий выбранной предметной области) и их группировок, представляющих обобщенные понятия. Реконструирование классификатора, а также создание модели объектов предметной области, позволяют адаптировать базовую ГИС к решению широкого круга задач информационного обеспечения структур административного управления.
Использование вышеуказанных принципов построения информационно-аналитической системы позволило на основе базовой реализовать комплекс проблемно-ориентированных ГИС, решающих задачи ведения имущественного реестра, земельного кадастра, аренды, зонирования территории города по коэффициентам оценки объектов недвижимости, мониторинга социально-экономического состояния административно-территориальных структур.
Одной из последних разработок в этом ряду является система «Мониторинга социально-экономического состояния района». Целью разработки было создание системы, позволяющей производить оперативную обработку и комплексный анализ социально-экономических показателей района.
Система включила три функциональные подсистемы: подсистемы классификатора, параметрической подсистемы, картографической подсистемы.
Подсистема классификатора представляет собой специализированный программный комплекс, предназначенный для создания и ведения классификатора объектов и показателей мониторинга. Классификатор определяет набор средств для идентификации, описания, структурирования и кодирования всех используемых понятий мониторинга в виде иерархического дерева, что обеспечивает четкую структуризацию информационных ресурсов и позволяет организовать быстрый поиск объектов и их характеристик в информационной базе. Классификатор используется в автоматизированных процедурах ввода, хранения, обработки и выдачи всех видов информации, представленных в рамках системы, как в параметрической, так и в картографической формах. Классификатор включает общероссийские статистические классификаторы и справочники (отраслевые, по формам собственности, организационно — правовым и пр). Подсистема обеспечивает: реконструирование классификатора и модификацию базы данных по результатам изменения классификатора.
Параметрическая подсистема предназначена для поддержки ввода, обработки и представления результатов обработки показателей мониторинга Подсистема обеспечивает: ввод и актуализацию параметрических данных; построение проблемно-ориентированных моделей ввода и отображения; построение фильтров отбора информации на основе классификатора и логических условий; отслеживание динамики исходных и расчетных показателей в заданном интервале с заданными периодами; выполнение расчетов по количественным показателям; отслеживание данных по уровням обобщения классификатора объектов и характеристик; представление результатов мониторинга в виде таблиц, диаграмм и графиков.
Картографическая подсистема предназначена для картографического представления объектов мониторинга. Подсистема обеспечивает: редактирование графической информации; привязку объектов к электронной карте района, привязку к предприятиям их ситуационных планов; многоуровневую визуализацию графической информации; отображение элементов содержания графической составляющей базы данных по тематическим слоям; выборку объектов на плане и получение параметрической справки об объекте; формирование дискретных условных знаков и привязку к ним тематической информации; отображение тематической информации с использованием цветовой палитры, позволяющее проводить сравнительный анализ количественных характеристик объектов, представленных на электронной карте (Дьяченко, 2).
ГИС помогает создать базовую структуру для совместной работы и общения, предоставляя общее поле ссылки на данные на основе их пространственного местоположения. То есть появляется возможность привязать к этому местоположению (или к находящемуся в данном месте объекту) любую связанную с ним информацию, легко извлекать ее и наладить удобный и быстрый обмен этой информацией.
До недавних пор многие муниципальные правительства использовали модель ГИС, основанную на файловой структуре хранения и обращения к данным. В результате, отдельные ГИС-пользователи или небольшие группы, выполняющие частные проекты, создавали и поддерживали свои собственные наборы данных, хранящиеся на их персональных компьютерах. Такой способ работы часто приводил к быстрому росту объемов избыточных данных и приложений, которые, по сути, были недоступны для других пользователей даже в той же самой организации. Цель создания корпоративной ГИС заключается во внедрении технологий, стандартов и методов, обеспечивающих более тесное взаимодействие и взаимообмен данными и услугами и, следовательно, повышающих производительность и эффективность работы и ГИС-пользователей, и всей организации.
В случае, когда организация координирует свою деятельность на основе ГИС, все сотрудники, использующие пространственные данные, получают возможность обращаться к общим данным, затрачивая меньше времени на их поиск, обновление и обобщение. У них появляется значительно больше времени и возможностей в полной мере использовать в своей работе мощные аналитические средства, которые предоставляет ГИС-технология.
Пространственный или географический фактор является одним из доминирующих при управлении городской территорией и решении повседневных задач городскими службами и организациями. Без знания о том, где расположен объект, какими характеристиками он обладает, с какими другими территориальными объектами он связан, невозможно принять эффективное управленческое решение или своевременно решить оперативную задачу.
Базовая задача любой геоинформационной системы – это актуализация пространственных данных. Сама по себе информация в цифровом виде, несомненно, имеет ряд преимуществ перед бумажными носителями, но без непрерывного процесса обновления система рано или поздно теряет достоверность и ее использование становится неэффективным. При использовании ГИС-технологий процесс обновления информации становится менее трудоемким, появляется возможность структурной организации и классификации данных на моменте их ввода в систему.
Открытый геоинформационная система, созданная на основе актуальных данных муниципальной ГИС, может быть размещен в сети интернет для организации доступа к ней жителей города. Очевидно, что информация содержащаяся на таком ресурсе, не должна содержать никаких сведений, отнесенных текущим законодательством к информации ограниченного доступа.
Эта интерактивная ГИС может содержать любую информацию, которая может быть полезна, и востребована жителями города – такую как месторасположение объектов социально-культурной сферы, сферы услуг, избирательных участков, государственных учреждений, коммерческих организаций и т.д.
На таком ресурсе возможно размещение проекта правил землепользования и застройки и иных документов территориального планирования, содержащих схемы территориальных зон и градостроительных регламентов, что существенно увеличивает уровень подготовки граждан для участия в публичных слушаниях.
Сам процесс создания и само структурное построение градостроительной проектной документации, очевидно, свидетельствует об эффективности использования ГИС-технологий. Во-первых, поскольку исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. В-четвертых, базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории (Проектный план) и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным (рис.2).
Рис.1. Блок-схема «Упрощенная схема разработки Генерального плана города с использованием ГИС-технологий».
Результатом такой работы становится создание полноценной градостроительной геоинформационной системы, которая вполне может рассматриваться как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории (Скатерщик).
Очередной, 46-й, выпуск газеты ARCREVIEW — ежеквартального издания компании «ДАТА+» — в основном посвящен отечественным проектам, связанным с решением городских задач с использованием технологии географических информационных систем (ГИС).
Мировой опыт свидетельствует, что для поддержки управления городами и общинами (муниципальными образованиями) все чаще создаются комплексные (муниципальные) ГИС. По сути, они являются одним из наиболее распространенных видов корпоративных геоинформационных систем. Технология ГИС уже в течение десятилетий используется правительственными органами разных уровней: городскими, региональными, федеральными. Внедрение ГИС в таких структурах чаще всего начинается в одном или нескольких департаментах, а затем, по мере осознания полезности и эффективности этой технологии, ее применение распространяется и на другие подразделения. Иногда результатом такой экспансии становятся отдельные или частично связанные между собой системы уровня департамента. Но, хотя продуктивность работы подразделений и при таком варианте повышается, потенциал ГИС при этом реализуется не в полной мере. Максимальные преимущества, в том числе высокую возвратность вложений, может предоставить интегрированная ГИС, которая служит интересам всей организации.
Роль корпоративной ГИС заключается в предоставлении пространственных данных и программных инструментов (независимо или вместе с другими корпоративными системами, используемыми для создания информационных продуктов), востребованных большим числом пользователей с разными потребностями. Хотя данные и функциональность ГИС могут распространяться независимо, все чаще они интегрируются с ресурсами данных и программными инструментами других информационных систем, что обеспечивает дополнительные возможности для поддержки бизнес-процессов департаментов и всей организации. При этом корпоративная ГИС предоставляет среду для взаимодействия, позволяющую организовать и наладить информационный обмен на основе общей структуры ссылок — местоположения.
Не менее популярен подход к предоставлению программного обеспечения и информационных продуктов на корпоративном уровне, основанный на централизованных сервисах. При этом частично отпадает необходимость установки программного обеспечения или ресурсов данных везде, где в них есть потребность. Этот подход относится к направлению, называемому сервис-ориентированной архитектурой. В своем развитии ГИС все в большей мере поддерживают эту модель, предоставляя средства управления пространственными данными, их анализа, визуализации и создания отчетных материалов в виде сервисов через корпоративные сети или Web. При использовании сервисов данные и инструменты могут располагаться как внутри, так и вне организации. Их можно запрашивать и использовать для поддержки бизнес-функций всех конечных пользователей.
Такая основанная на сервисах технология может существенно стимулировать деятельность муниципальных и других правительственных органов, повысить эффективность их работы, предоставляя востребованные бизнес-функции и информационные продукты по всей организации. Последние обеспечивают необходимую поддержку процесса принятия решений и операционную эффективность при любой физической структуре организации.
Основная цель подобной системы состоит в распространении функциональности ГИС и данных в пределах всей организации и, одновременно, в возможности интеграции функций и данных, предоставляемых другими технологиями. Реализация этой задачи требует приверженности стандартам и использования единообразных методов для определения ГИС-данных, сервисов и компонентов информационных продуктов с поддержкой необходимых бизнес-функций. Новые или адаптированные бизнес-процессы и информационные продукты способствуют повышению эффективности деятельности внутри организации и улучшают сервисы для публики. Например, стандартный сервис геокодирования позволяет предоставлять всем департаментам города актуальную согласованную информацию по адресам и единообразный отклик на приходящие запросы.
Для создания полноценной корпоративной ГИС, в том числе муниципальной, необходимо заранее выработать четкую стратегию планирования. Обычно все начинается с подготовки (своими силами или с участием сторонних консультантов) стратегического плана создания системы, важным элементом которого является план многолетнего развития, содержащий общее видение системы и решаемых с ее помощью задач, ежегодные приоритеты, а также предварительные грубые оценки необходимых ресурсов. Рабочий план предоставляет эту информацию по каждому из четырех компонентов: приложения, база данных, инфраструктурные ресурсы и вопросы организации/формирования штата сотрудников.
При внедрении корпоративных, в том числе муниципальных, ГИС целесообразно сосредоточить усилия на следующих важных моментах:
— развитие общекорпоративного подхода к созданию ГИС с использованием общих стандартов и последовательных методик, соответствующих потребностям всех подразделений организации;
— перевод существующих ГИС-приложений и данных на новую платформу с возможностью единообразной поддержки всех потенциальных пользователей;
— интеграция ГИС-данных и сервисов с другими информационными системами в пределах организации, как часть общего корпоративного информационного решения;
— адаптация структуры штата ГИС-специалистов для поддержки корпоративного подхода;
— обучение штатных сотрудников, специализирующихся на ИТ и ГИС, с целью решения задач создания, развития и ведения общекорпоративных ГИС-ресурсов;
— обучение сотрудников разных департаментов эффективному использованию ГИС в соответствии с их потребностями.
Муниципальные образования, как большие, так и малые, имеют департаменты (отделы), выполняющие сотни бизнес-функций, в том числе по предоставлению услуг (сервисов) обществу. Большинство этих функций опирается на такой важный аспект, как пространственное местоположение. Поэтому эффективность и действенность предоставления информации и сервисов можно улучшить за счет предлагаемых ГИС преимуществ. Например, в ходе недавнего обследования среднего по размерам американского города было выявлено более 300 бизнес-функций, выполняемых 24 департаментами муниципалитета, где можно с пользой применить инструменты ГИС. Более того, анализ показал, что почти в 70% случаев используются общие шаблоны обработки, исследования и управления информацией, а также составления отчетных документов на ее основе. Обследование деятельности других муниципальных организаций позволило наглядно показать, что ситуация в них аналогична: примерно та же доля их бизнес-функций характеризуется сходными принципами работы с геоданными.
Таким образом, вполне очевидно, что местные властные и исполнительные структуры являются идеальными кандидатами для внедрения корпоративных ГИС.
После анализа мирового рынка программного обеспечения, которое может стать основой проектирования, разработки и запуска проекта МГИС, выбор был остановлен на решениях от компании ESRI. Эта компания при создании программных продуктов ориентируется на удовлетворение современных потребностей пользователей ГИС, в том числе и в сфере муниципального управления. По каждому из программных продуктов семейства ArcGIS имеется подробная документация, примеры использования, инструментарий для разработчиков, обеспечивается техническая поддержка, активно работают форумы пользователей.
После выбора программной платформы необходимо провести инфологическое (концептуальное) проектирование системы. На данном этапе должны быть определены основные логические компоненты МГИС, их структура и взаимосвязи. Функциональная схема взаимодействия компонентов муни
ципальной ГИС представлена на рис.2. В левом нижнем углу указаны соответствия типа «значок – программа».Рис.2. Функциональная схема компонентов муниципальной ГИС.
Серверный блок представлен набором компонентов, которые отвечают за хранение, извлечение, обработку и анализ имеющихся данных. На логическом уровне в этом блоке располагается сервер баз геоданных, в котором хранятся пространственные данные, и сервер баз данных, в котором хранятся непространственные, например, текстовые данные. Сервер баз данных выступает в роли хранилища данных, не используемых в ГИС напрямую. ГИС-сервер представляет собой компьютер (или кластер компьютеров), который выполняет серверные функции по извлечению ГИС-данных и их передаче клиентам. На логическом уровне ГИС-сервер не включает в себя Web-сервер, однако на физическом уровне эти компоненты могут быть размещены на одном компьютере. Web-сервер (Internet Information Services от Microsoft) представляет собой компонент, который отвечает за динамическое формирование Web-страницы в случае доступа к ГИС-данным по Web-протоколу.
Блок внутренних пользователей (редакторов) объединяет набор аппаратно-программных средств и группу людей, участвующих в формировании (редактировании, обновлении) содержания баз данных и баз геоданных в серверном блоке. Доступ к данным на серверах баз данных/геоданных может осуществляться мобильными пользователями (ArcGIS for Tablet PC, ArcPad), офисными пользователями (ArcGIS Desktop) или средствами прочих приложений (ГИС-приложений других компаний, пользовательских приложений ESRI, приложений третьих лиц).
Пользователями внутреннего блока могут быть сотрудники муниципальных служб, которые принимают непосредственное участие в работе с базовыми ГИС-данными (например, кадастровыми данными, данными адресного плана и пр), специалисты государственных служб, занимающихся обновлением тематической информации (например, пожарные части, обновляющие данные о местоположении пожарных гидрантов и т.д.), сотрудники муниципальных картографических служб.
Пользователи внешнего блока, в отличие от пользователей внутреннего блока, не выполняют редактирование и обновление данных, а осуществляют просмотр данных, производят пространственные и атрибутивные запросы к данным, выполняют анализ данных.
Условно все внешние пользователи системы МГИС делятся на использующих «толстые» и «тонкие» приложения (клиенты). К «толстым», или тяжелым, клиентам можно отнести приложения, которые требуют дополнительной установки на компьютер, имеют расширенный функционал и занимают значительный объем дисковой памяти компьютера (приложения ArcGIS Desktop). К «тонким», или легким, клиентам относят не требующие установки приложения, которые обычно поставляются в комплекте с операционной системой (например, Web-браузер), а также ГИС-приложения с ограниченной функциональностью (ArcGIS Explorer).
Пользователи «толстых» клиентов внешнего блока могут выполнять такой же объем операций, что и офисные пользователи внутреннего блока. Впрочем, современные Web-технологии могут предоставить пользователям «тонких» клиентов почти все основные функции анализа ГИС-данных, доступные пользователям «толстых» клиентов. Примерами могут служить операции построения буферной зоны вдоль магистральной дороги или редактирования геометрии пространственного объекта с помощью обычного Web-браузера. В этом случае речь идет о сервис-ориентированной архитектуре (СОА) системы. Суть этого подхода заключается в идее предоставления функциональности программного обеспечения в виде сервиса. При этом отпадает необходимость установки дополнительного программного обеспечения на компьютеры пользователей, а также обеспечивается возможность многопользовательской работы. Таким образом, ГИС-пользователи могут производить операции пространственного анализа, визуализации данных и подготовки расширенных отчетов по сети Интернет. Будучи элементами сервиса, данные и инструменты могут располагаться физически на нескольких компьютерах, и к ним может быть обеспечен доступ для поддержки бизнес-функций всех конечных пользователей.
Задачи реализации сервис-ориентированной архитектуры могут быть успешно решены с помощью программного продукта ArcGIS Server от компании ESRI, который предоставляет мощные средства для реализации многопользовательской многоуровневой распределенной ГИС.
На этапе создания схемы базы геоданных МГИС весьма эффективным оказался также дополнительный инструмент ArcGIS Diagrammer с удобным интерфейсом и всеми необходимыми функциями для создания модели данных базы данных. С его помощью была создана схема базы геоданных МГИС, которая стала основой прототипа системы (рис.3) (Еремченко, 2005).Рис.3. Модель данных базы геоданных муниципальной ГИС.
Таким образом, реферирование показала, какого значение ГИС в муниципальном управлении.
ГИС в муниципальном управлении используется во многих сферах управление таких, как управление, градостроительство и т.п.
В настоящее время ГИС является фундаментом муниципальной информационной системы, поскольку она является источником всех пространственных данных по объектам городской территории и может служить мощнейшим средством по обработке этих данных, решать сложнейшие аналитические задачи в области моделирования процессов в городской среде и выступает в роли неотъемлемого инструмента при принятии территориальных управленческих решений.
Не стоит недооценивать роль данных систем и при решении управленческих задач высшего уровня и использования ГИС-технологий на рабочих местах высшего звена муниципального управления.
При реализации программ информатизации органов местного самоуправления проблемам разработки и развития муниципальных ГИС-технологиям должно быть уделено особое место.
1. Берлянт А.М. Картография: Учебник для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2001. – 336 с.
2. Глебова Н. ГИС для управления городами и территориями // ArcReview, 2006. — № 3(38).
3. Дьяченко Н.В. Использование ГИС-технологий в решении задач управления. — http: // www. nocnit. ru/2st/materials/Diachenko. html
4. Дьяченко Н.В. Опыт разработки информационно-аналитических систем поддержки принятия управленческих решений — http: // www. nocnit. ru/2st/materials/Diachenko. html
5. Еремченко Е. Новый подход к созданию ГИС для небольших муниципальных образований // ArcReview, 2005. — №2(32).
6. Красовская О., Скатерщиков С., Тясто С., Хмелефа Д. ГИС в системе территориального планирования и управления территорией // ArcReview, 2003. – №3 (38).
7. Томилин В.В., Нориевская Г.М. Использование ГИС в муниципальном управлении // Практика муниципального управления, 2007. — №7.
8. Щербинин Ю.Б. Нетрадиционные подходы к созданию геоинформационных систем управления муниципальными образованиями. – СНИБ «Эльбрус».
9. Скатерщик С. ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями // ArcReview.
10. http: // www. dataplus. ru
11. http: // www. gis. su
www.ronl.ru
А.В. Костин, д.г.-м.н., заведующий лабораторией геологии и минералогии благородных металлов и лабораторией геологических информационных технологий, Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, г. Якутск
Мы долго рисовали и раскрашивали картинки в Corel Draw и думали, что оно никогда не наступит. А оно пришло — время ГИС. Это сразу обозначило границу между исследователями, которые умеют и которые не умеют создавать базы данных и управлять ими. Дело в том, что каждый нарисованный в ГИС объект автоматически обзаводится записью в атрибутивной базе данных. Заполняя поля базы данных разными свойствами объекта, мы получаем возможность пространственного анализа этих самых объектов.
В наше время применение географических информационных систем (ГИС) стало неотъемлемой составной частью информационного обеспечения научных исследований. ГИС выполняют несколько функций. Они позволяют интегрировать огромные объемы научных данных, используемых в повседневной работе. Задействовав пространственную компоненту этих данных в качестве ключа связи, ГИС может динамически создавать новые связи между данными, в том числе, хранимыми в разнородных базах, обеспечивая доступ к данным и просмотр информации в контексте карты. С другой стороны, ГИС решает задачи подготовки и построения базовых и тематических карт, а также задачи, связанные с пространственным анализом геологической информации и моделированием.
Спектр задач, возлагаемых на ГИС в Институте геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, весьма широк. Наиболее важные из них:
— учет фактического местоположения коренных месторождений алмазов, благородных, цветных и редких металлов;
— наполнение атрибутивных баз данных характеристикой рудных месторождений для последующего металлогенического анализа;
— создание ГИС по магматическим образованиям (плутонам и дайкам) для выделения рудно-магматических систем и установления их металлогенической специализации;
— учет местоположения россыпей алмазов и золота для прогнозирования их коренных источников;
— создание эффективных структур баз данных для наполнения их информацией и последующего всестороннего анализа геологии и прогноза месторождений алмазов;
— создание комплексных географических, геологических и металлогенических проектов для оценки экономического потенциала территорий;
— пространственный анализ геофизических аномалий и связанных с ними месторождений полезных ископаемых;
— получение новых геологических знаний путем анализа и интерполяции имеющегося фактического материала.
Для реализации концепции ГИС научного учреждения как среды, объединяющей ее информационные ресурсы, необходимо обеспечить централизованное хранение и управление данными в рамках научной информационной управляющей системы. Это непременное условие не только обеспечения их целостности и сохранности, но и мощный стимул научных исследований. Геоинформационные технологии предоставляют широкие возможности для совместного использования пространственных и табличных данных на уровне приложений. Программные продукты ESRI обладают развитыми функциями представления пространственной и атрибутивной информации, включающими как традиционные средства построения диаграмм и графиков, так и современные средства синтеза разнородных данных и реалистичной трехмерной визуализации в специализированном приложении.
В современных условиях создание нового ГИС-проекта не начинается с нуля. Необходимо учитывать и использовать уже наработанные другими коллективами информационные системы, доступные для общего пользования. К таковым относятся гидросеть, изолинии рельефа, растительный покров, автодороги, населенные пункты и прочие географические материалы, позволяющие улучшить понимание инфраструктуры региона, для которого создается новый ГИС-проект.
Большое значение для понимания геологических структур имеет использование космических снимков Landsat ETM с разрешением 14, 5 м на 1 пиксел (лежат в свободном доступе на сервере ftp://ftp.glcf.umiacs.umd.edu/glcf/Mosaic_Landsat/). Изданные типографским способом геологические карты масштабов 1:500 000 и 1:200 000 сканируются и привязываются средствами ArcGIS к заранее подготовленной координатной сети. Геологическая информация из этих карт может оцифровываться и собираться в отдельные тематические слои.
Учет фактического местоположения коренных месторождений алмазов, благородных, цветных и редких металлов осуществляется в регистрационном кадастре месторождений полезных ископаемых. Атрибутивные базы данных регистрационных кадастров удовлетворяют «первой нормальной форме» и не содержат повторяющихся полей. В ключевом поле хранятся уникальные названия объектов, что позволяет устанавливать отношения с другими таблицами, содержащими дополнительные аналитические данные.
Слой «рудные месторождения» включает около десяти тысяч месторождений, рудопроявлений и точек рудной минерализации, различных по генетическим и морфо-структурным особенностям, а также набору полезных компонентов. Атрибутивный файл базы данных включает следующие поля: название месторождения, вид полезного ископаемого, временная группа рудных формаций, рудная формация, геолого-промышленный тип, размер месторождения. В пределах рудных узлов месторождения могут ранжироваться по размеру (крупные, средние, мелкие и т.д.) и по принадлежности к рудной формации. По признаку «временная группа рудных формаций» рудные узлы группируются в металлогенические зоны.
Слой «кимберлитовые трубки» включает около тысячи объектов. Атрибутивный файл базы данных включает следующие поля: название кимберлитового поля, название трубки, алмазоносность, Rb-Sr и K-Ar возрасты, значение аномалии магнитного поля.
Реестр плутонов учитывает его местоположение, имя и название породы. Основой для его создания послужили изданные геологические карты 1:500000 и 1:200000 масштабов. Для анализа перспективной рудоносности плутонов на основе его петрохимических характеристик создана вспомогательная база данных с более чем 10000 петрохимических анализов изверженных пород. На основе этой базы данных и системы запросов можно выбирать плутоны различной металлогенической специализации.
Площади распространения плутонов и даек, как правило, подчеркиваются аномальными геофизическими полями. Их анализ помогает оконтуривать площади, перспективные на различные типы оруденения. Большое значение для прогноза перспективных территорий и направления геолого-поисковых работ играют участки с контрастными магнитными аномалиями, изучение которых позволяет определить характер и форму скрытых рудогенерирующих плутонов.
В связи с экономическим развитием нашего региона может возникать потребность в выявлении наиболее перспективных для освоения участков. К таковым могут относиться места скопления месторождений востребованных полезных ископаемых, находящиеся вблизи населенных пунктов или авто- и железных дорог. Одна из наиболее типовых задач — оценить рудный потенциал в зоне влияния автодороги или ее отрезка, или в заданном радиусе вокруг населенного пункта. Основным инструментом для решения подобных задач является SpatialAnalyst ArcGis. С его помощью строятся буферные зоны, контуры которых могут являться условием выборки из другого слоя входящих в него месторождений и последующей оценки их ресурсного потенциала.
И чем больше мы создаем новых слоев и связанных с ними баз данных, тем более неуправляемой для неподготовленного человека выглядит вся система, называемая ГИС-проект. Поэтому, кто еще не начал изучать ГИСы, самое время. Ибо кто владеет информацией, тот владеет миром, а кто не успел, тот уже никогда не успеет.
www.ronl.ru
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ГИС в топливно-энергитическом комплексе
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. Пространственные данные – ключ к успеху в нефтегазовой отрасли.
1.1 Соответствие потребностям нефтегазовой индустрии
1.2 Основа для глобальной экономики.
1.3 Модели данных.
2. Принципы построения ГИС в нефтегазовой промышленности.
3. ГИС для анализа ресурсной базы нефтегазовых компаний
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Большая часть данных, с которыми приходится иметь дело компаниям, занимающимся добычей полезных ископаемых, в том числе углеводородов, имеет пространственный компонент. То есть, эти данные характеризуют объекты или явления окружающего мира с точки зрения их географического расположения. Наличие огромных объемов данных подразумевает необходимость применения современных средств их обработки и анализа. И в первую очередь к таким средствам следует отнести технологию географических информационных систем (ГИС), предоставляющую наиболее прогрессивные функции управления данными, как на локальном, так и на корпоративном уровнях.
Успешная деятельность добывающей компании во многом зависит от ее способности управлять массивом информационных ресурсов, накапливаемых в разных базах данных, распределенных по разветвленным компьютерным сетям.
Исторически сложилось так, что многие компании покрывают свои потребности в информационном обеспечении путем создания систем сбора данных под конкретные производственные задачи. Это приводит к разобщению и частичному дублированию однотипных данных в огромном количестве небольших разобщенных баз данных, относящихся к одной и той же территории. И даже простой поиск необходимых данных может потребовать неоправданно много времени.
В качестве выхода из такой ситуации некоторые компании организуют процесс хранения данных в единой корпоративной базе данных. Другие используют распределенное хранилище, состоящее из связанных между собой баз данных по отдельным проектам. Третьи используют ГИС как центральное звено управления данными по разведке, добыче и сбыту. Этот подход объединяет средства графической визуализации с предоставляемыми ГИС мощными инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые в комплексе обеспечивают новые революционные пути эффективной организации данных и управления ими.
Подобно другим крупным проектам, проекты, связанные с обустройством и эксплуатацией месторождений, развиваются по этапам: планирование, строительство, эксплуатация и завершение. Природные, инженерные, финансовые и рыночные данные, полученные на стадии планирования, можно эффективно использовать на последующих стадиях, если эти данные можно модифицировать и достраивать, экономя тем самым время и деньги. Технология ГИС позволяет это сделать.
Например, стадия планирования трубопровода может включать сбор изображений (аэрофотоснимки, спутниковые данные), пространственных данных (использование земли, почвы, модели местности), данных о земельной собственности и полевых съемок (окружающей среды, геотехнического состояния), которые используются в таких задачах, как выбор и прокладка трассы, оценка воздействия на окружающую среду, получение разрешений.
На следующей стадии (создание и строительство) используются ранее накопленные данные и, кроме того, база данных дополняется новой информацией, такой как карты прокладки, детальные технические сведения и чертежи, планы защиты окружающей среды, документы согласования. Больше деталей добавляется к моделям местности, к геотехнической базе данных, к базе данных о растительности и ее восстановлении, и т.д.
После завершения строительства пространственная база данных используется на стадии эксплуатации. Накопленная информация используется в программе обслуживания трассы с учетом расположения инженерных сооружений и уязвимых природных участков для прогнозирования и устранения аварийных ситуаций, выполнения плановых технологических мероприятий, мероприятий по охране окружающей среды и соблюдения мер безопасности.
ГИС выступает в данном случае как интегратор информации не только по объектам технологической инфраструктуры, но и по земельным участкам, а также по любым другим пространственно распределенным объектам. В результате создания такой интегрированной информационной системы у компании появляется возможность анализа эффективности ее производственной деятельности, принятия оптимальных стратегических и тактических решений, то есть обеспечивается поддержка управленческих задач разных уровней. Данные такой интегрированной системы могут использоваться и в качестве информационной основы при выполнении различного рода пользовательских задач, в том числе геомоделирования.
1. Пространственные данные – ключ к успеху в нефтегазовой отрасли
Пространственная информация лежит в основе любого начинания, связанного с разведкой, добычей, транспортировкой и сбытом нефти и газа. Поэтому по мере развития научно-изыскательского, прикладного и экономического аспектов поиска и извлечения запасов углеводородов и реализации продуктов их переработки геопространственные инструменты и решения становятся все более важными, ключевыми элементами продолжающейся промышленной революции. Результаты этой революции поразительны — информация, извлекаемая из «сырых» данных, помогает повышать производительность и эффективность производства.
Однако сейчас мы уже стоим на пороге второй революции. Объемы хранилищ данных растут экспоненциально, а высокая конкуренция на нефтегазовом рынке заставляет предприятия широко внедрять новые технологии и прогрессивные решения в области создания, управления, распространения и использования информации. Ведь чтобы достойно реагировать на растущие потребности в энергии, более эффективно вести учет и распределение добываемых энергоносителей, соблюдать нормы и правила, количество которых постоянно увеличивается, необходимо обеспечить соответствующей информацией всё большее число пользователей, как в пределах своей организации, так и внешних, в том числе через глобальные сети.
Однако сами нефтяные компании заняты поиском, добычей и продажей нефти, а обработка данных — вовсе не главное направление их деятельности. Тем не менее, будущее данной индустрии — в объединённых данных. Крупные, связанные друг с другом базы данных, к которым можно обратиться через интуитивные интерфейсы, в основе которых лежит пространственный (географический) подход, могут помочь воплотить мечту в реальность. Предлагаемые компанией ESRI стандарты представления данных, программное ГИС обеспечение, позволяющее реализовать решения для выполнения задач любого уровня сложности, и широкие возможности работы с данными через Интернет позволяют объединить персональные, групповые, региональные и глобальные информационные системы в единую сеть.
Соответствие потребностям нефтегазовой индустрии
Компания ESRI полностью переписала своё программное обеспечение. В результате, его стало намного проще поддерживать и развивать, а удобство для пользователей обеспечивается единым стандартизированным интерфейсом всего семейства программных продуктов ArcGIS, удачно скомпонованными наборами инструментов и развитой функциональностью.
Программное обеспечение ESRI поддерживает разнообразные функции и аналитические операции. ArcSDE обеспечивает управление пространственными данными, которые хранятся в стандартных системах управления базами данных (СУБД). Настольные продукты ArcGIS предоставляют все необходимые инструменты для интеграции, анализа и отображения данных. ArclMS обеспечивает сервисы предоставления карт и данных через Интранет и Интернет, взаимодействие с переносными компьютерами с установленным на них пакетом полевой ГИС ArcPad. Сетевой поиск данных как во внутренних БД, так и в БД других подразделений и организаций стал более эффективным за счет добавления служб метаданных в серверное приложение ArcIMS. Теперь пользователи могут быстро и просто искать, просматривать и публиковать как метаданные, так и сами исходные данные.
Эти новые возможности повышают эффективность создания данных, управления ими и обращения к данным для широкого круга пользователей. Географические и временные компоненты управления данными могут быть более тесно интегрированы, а точность, целостность и доступ к данным — усовершенствованы и оптимизированы.
Дополнительные аналитические модули ArcGIS обеспечивают трёхмерное моделирование, развитые средства пространственного и геостатистического анализа данных. АгсМар, одно из базовых приложений ArcGIS, обеспечивает создание высококачественных карт на основе геологических и других типов данных, используемых в нефтегазовой отрасли. Если вы захотите просмотреть и переслать созданные в АгсМар карты в режиме онлайн, вам не потребуется их воссоздавать. Достаточно воспользоваться средствами АгсМар Server. С их помощью данные из баз геоданных, покрытий, чертежей САПР и из шейп-файлов могут быть отображены через клиента ArcIMS.
Карты, на которых имеются созданные пользователями в АгсМар условные знаки и другие объекты, также можно передавать другим, причем не только тем, у кого имеются аналогичные ГИС пакеты, но и тем, у кого установлен только вьюер ArcReader. Бесплатный и лёгкий в употреблении, ArcReader позволяет пользователям просматривать, анализировать и выводить на печать файлы с картами, которые были созданы в АгсМар как документы карты с использованием ArcPubIisher дополнительного модуля ArcGIS.
--PAGE_BREAK--Основа для глобальной экономики
Интернет обеспечивает новый тип структурирования информации, которой оперируют нефтяные организации, предоставляет недоступные ранее возможности обмена данными в глобальном масштабе. Предлагаемая ESRI архитектура географической сети (g.nеt) обеспечивает глобальный доступ с вашего рабочего места к ГИС информации, содержащейся в различных источниках, через удобный современный пользовательский интерфейс.
За счет внедрения технологии g.nеt в нефтегазовой отрасли поставщики информации получили прекрасную возможность обеспечивать клиентов высококачественными данными, поставщики решений — предлагать программные приложения, использующие эти данных для выполнения разнообразных задач, а пользователи могут создавать собственные порталы для распространения информации и готовых решений среди партнеров и других заинтересованных организаций.
Хорошим примером применения технологии g.nеt, обеспечивающим удобный доступ к данным по нефти, является Цифровой Атлас и Библиотека Энергоресурсов (DEAL), разработанные и поддерживаемые Геологической службой Великобритании (BGS). Веб-сайт DEAL работающий под управлением ArclMS, обеспечивает доступ к данным по разведке и добыче углеводородов на континентальном шельфе Соединенного Королевства через ссылки и сводный каталог с информацией о поставщиках данных. Аналогичным образом организован сайт по оценочным национальным запасам нефти и газа Центра энергоресурсов Геологической службы США (httр://еnеrgу.СГ.usgS.gоv/оilgаs/nоgа).
На основе информации, которую предоставляет глобальная ГИС-сеть, финансисту, например, будет легче понять экономические, социальные, политические и экологические аспекты, оправдывающие вложение капитала на изменение маршрута трубопровода. Государственный чиновник сможет наглядно показать, почему разведка нефти разрешена, либо запрещена, в данном регионе. Новые технологии и архитектура сети g.net также обеспечивают практическую реализацию новых принципов объединения и распространения информации.
Модели данных
Разработка моделей данных — еще один необходимый компонент комплексного ГИС решения для нефтегазовой отрасли. Модели данных — это базовые шаблоны, помогающие выполнению основанных на ГИС проектов в разных прикладных областях (создается более 20 разных моделей). В рамках этой широкомасштабной инициативы компания ESRI вместе с пользователями и партнёрами активно работает над созданием базовых (не всеобъемлющих) моделей данных для нефтегазовой отрасли. В основу одной из них положена известная модель РРОМ (Публичная модель данных по нефти). Создаются также модели данных по трубопроводам, геологическая, гидрологическая, земельного кадастра, транспортная, лесная и др. Эти модель публикуются и представляются на всеобщее рассмотрение и обсуждение. Их основное предназначение — помочь пользователям и партнёрам в эффективном использовании, развитии и адаптации ArcGIS и стандартной структуры базы геоданных под потребности конкретной отрасли.
2. Принципы построения ГИС в нефтегазовой промышленности
Требования к ГИС:
Централизованное хранение данных / распределенный доступ. Система должна обеспечивать централизованное хранение и администрирование большого объема данных с соблюдением требований защиты информации. Доступ к информации должен быть организован в клиент/серверной технологии в локальной сети и, возможно, сети Inteгnet для удаленных рабочих мест.
Однозначная идентификация объектов учета (земельных участков) по уникальному идентификатору — кадастровому номеру.
Работа с данными в едином координатном пространстве. Данные в системе целесообразно хранить в той системе координат, в которой выполнен кадастровый учет. В этом случае сохраняется идентичность цифровых данных и бумажных правовых документов. Для совместного анализа и использования данных в разных системах координат необходима функция автоматического перепроецирования в сеансе работы с данными. Такая процедура не требует физического пересчета координат источника данных, что важно и с точки зрения сохранности материалов, и с точки зрения эффективности работы ГИС.
Контроль корректности и целостности данных. Система должна обладать возможностью автоматизированного контроля качества данных и внутри одного графического слоя, и между слоями (межслойная топология). Координаты и границы пространственных объектов после государственного кадастрового учета документально закреплены, и изменять их внутри системы уже нельзя. Поэтому топологические правила должны быть гибкими и настраиваться на каждый конкретный случай «ошибок», встречающихся в системе.
Интеграция с внешними информационными системами. ГИС должна поддерживать возможность связи с другими информационными системами — осуществляющими бухучет, управление производством, ведение реестра правоустанавливающих документов и другими на уровне запросов и обмена данными.
Развитая система мониторинга данных. Основой системы являются сведения о земельных участках, соответствующие информации в Едином государственном реестре земель (ЕГРЗ). Эти данные обязательно будут меняться в результате различных транзакций с недвижимостью. Необходимы механизмы мониторинга данных, не зависящие от подрядных организаций — поставщиков первоначальных данных.
Этапы создания ГИС:
I этап. Этап первичного сбора информации. Ориентирован на быстрый сбор материалов без использования ГИС средств. Данные собираются в файловое хранилище, структура которого ориентирована на документооборот и представляет собой аналог бумажного архива межевых дел.
IIэтап. Реализуется на выбранной ГИС платформе. Условия перехода: разработка концепции внедрения ГИС и специализированного программного обеспечения для конвертирования данн в ГИС формат. Прототип такой системы реализован компанией ДАТА+ на базе программных продуктов ArcGIS.
В базу пространственных данных конвертированы данные кадастрового учета. Обеспечено точное координатное позиционирование земельных участков внутри территорий действия одной системы координат (например, на территории одного административного образования). Обеспечено агрегирование данных по некоординатным описаниям (адрес) до более крупных территорий. В качестве базовой картографической информации используются мелкомасштабные цифровые карты.
Хранилище данных представляет собой базу геоданных, структура которой сходна со структурой файлового хранилища I этапа. Данные хранятся в промышленной СУБД (Oracle, SQL). Доступ к данным и администрирование осуществляется через сервер пространственных данных ArcSDE. Для автоматизации загрузки данных в базу геоданных разработан специализированный конвертор.
Работа с данными осуществляется в настольных продуктах ArcView и ArcEditor. В качестве базовой карты использована карта России масштаба 1:1000000. Агрегирование данных осуществляется с помощью словарей и ссылок, основанных на адресной системе РФ с кодами ОКАТО, схеме кадастрового деления территории РФ.
IIIэтап. Реализация полнофункциональной ГИС. Прототип системы обеспечивает многие функции и информационные запросы, связанные с учетом и управлением недвижимостью. Затраты на его реализацию и внедрение невелики. Создание полнофункциональной ГИС является гораздо более трудоемким проектом, реализация которого требует решения ряда серьезных, в том числе и организационных задач:
Получение описаний всех используемых систем координат для обеспечения точного координатного позиционирования объектов на любых территориях.
Разработка корпоративных классификаторов пространственных данных и соответствующая реструктуризация всех данных в хранилище.
Создание банков картографической информации необходимых масштабов — от мелких (1: 1000000) до крупномасштабных планов отдельных территорий (1:500). Создание системы мониторинга картографической информации. Разработка регламентов обмена информацией с государственными и корпоративными реестрами.
Разработка специализированного программного обеспечения ГИС для реализации некоторых функций системы, таких как формирование охранных зон технологических объектов.
3. ГИС для анализа ресурсной базы нефтегазовых компаний
Ресурсная база — основа развития нефтяной компании. Практически любая информация по ресурсной базе (подсчетные планы, схемы, карты и т.д.) имеет точную координатную привязку и, в большинстве случаев, результаты ее обработки и анализа представлены в картографической форме, что подразумевает необходимость использования геоинформационных технологий. Применение возможностей геоинформационных систем позволяет не только повысить достоверность количественного прогноза нефтегазоносности, но и решать ряд других насущных задач, таких как:
оценка экономической эффективности и планирование геологоразведочных работ;
отслеживание состояния ресурсной базы на территории деятельности нефтяной компании;
проверка пространственной корректности данных;
мониторинг за выполнением условий лицензионных соглашений в сфере добычи углеводородного сырья и многих других.
Эффективное планирование геологоразведочных работ на углеводородное сырье требует знания ресурсной базы конкретного региона для прогноза развития нефтегазовой отрасли на перспективу. Структура ресурсной базы включает текущие запасы промышленных категорий А, В, С1, предварительно оцененные С2 и собственно ресурсы, которые по степени геолого-геофизической изученности подразделяются на перспективные и прогнозные. При переводе ресурсов в запасы промышленных категорий с максимальной эффективностью важную роль также играют геоинформационные системы.
Поскольку для решения вышеперечисленных задач необходимы большие объемы разнородной и специализированной информации, тут не обойтись без совместной работы различных геологических отделов. А для этого важно создание модели, наиболее полно описывающей предметную область, и соответствующего программного комплекса, обеспечение их интеграции с другими базами данных и системами.
Одним из наиболее ярких примеров работы с ресурсной базой с использованием геоинформационных технологий служит «Система мониторинга недропользования» (СМН), построенная на основе программного обеспечения ESRI ArcGIS и Мiсrоsоft.NET Framework. Разработка велась в течение пяти лет в 000 „Сибгеопроект» (г. Тюмень) и вобрала в себя опыт работы большого количества специалистов разных направлений нефтегазовой отрасли. Часть системы, реализующая возможности ГИС, основана на технологии ESRI ArcGIS. являющейся корпоративным стандартом во многих ведущих компаниях, в том числе и нефтегазовой отрасли. Также ArcGIS — это широко распространенная, многофункциональная и мощная геоинформационная система, предоставляющая развитые возможности для работы с пространственными данными и позволяющая реализовывать эти возможности в разномасштабных корпоративных программных комплексах, таких, например, как «Система мониторинга недропользования». В систему также входит модель данных, используемая этим программным комплексом и обеспечивающая хранение как документальных, так и пространственно привязанных данных. Модель системы развертывается на современных, надежных, являющихся стандартами в своих областях системах управления базами данных — SQL Seгver и Oracle.
В системе содержатся сведения по балансу запасов месторождений, сгруппированные по субъектам федерации и годам, что позволяет отслеживать пространственно-временные изменения состояния запасов и ресурсов. Информация хранится в структурированной древовидной форме:
/>
По каждому из объектов дерева можно просмотреть информацию по запасам на начало и конец года, изменения, произошедшие в текущем году, уровни добычи. Каждый объект имеет пространственное представление в системе, за исключением флюидов. Одним из преимуществ системы является упрощение привязки объектов к их географическому представлению. При этом необходимо привязать к карте только контура категории залежи, контура же пластов (залежей) и месторождений система сформирует автоматически. Это позволяет избежать несогласованности контуров месторождений, пластов, залежей и категорий залежей между собой.
продолжение --PAGE_BREAK--Для полного анализа, например для расчетов при планировании различных работ, пользователям очень часто необходимы исторические сведения. В системе, помимо актуальных данных на конкретный период, также хранятся исторические сведения за прошедшие года. Разработан инструмент позволяющий проводить временной анализ по ресурсной базе как по годам, так и по стратиграфии. В данном случае пользователю предоставляется возможность проводить анализ по всей территории производственной деятельности предприятия. То есть система фильтрует и визуализирует только те контура месторождений, пластов (залежей), категорий залежей, которые относятся к конкретному ярусу (группе ярусов).
Помимо разработанных специализированных инструментов в системе используются стандартные средства ArcGIS: слияние, объединение, пересечение, отсечение, буфер по расстоянию от объекта и другие. Одним из примеров может служить разрезание контура категории залежи по лицензионному участку в случае, когда месторождение находится на двух или более лицензионных участках, для приведения анализа пространственных объектов в соответствии с балансом запасов. В данном случае существует возможность просмотра сведений по запасам как по месторождениям в целом, так и по лицензионному участку. Так как отчетные формы по балансу запасов, например 6-ГР, «разделяют» пласт (залежь) на лицензионные участки и, следовательно, у данной структурной единицы есть свой уникальный идентификатор, то в этом случае им является номер лицензионного участка.
Поскольку информация по ресурсной базе зачастую является очень сложной и многоуровневой, использование геоинформационных технологий значительно облегчает работу с ней. Например, при создании или изменении контура горного отвода в случае полного занесения пространственной информации по месторождению легко прослеживается общий контур пересечения категорий АВС1, на основе которого создается контур горного отвода. Одновременно с этим можно производить пространственную проверку корректности данных, выявление совпадений между контуром месторождения и горного отвода.
Для удобства пользователей была разработана методика расчета баланса на следующий год с учетом изменений за текущий год. Помимо этого, также существует возможность создания копии пласта (залежи) в том случае, если у залежей одинаковые фильтрационно-емкостные свойства, физико-химическая характеристика и другие параметры, во избежание дублирования ручного ввода информации по пласту (залежи).
“Система мониторинга недропользования” обладает единым информационным полем по пространственным, атрибутивным и подтверждающим документальным данным, которые необходимы для полного анализа и эффективного развития ресурсной базы. Они условно делятся на следующие блоки:
Лицензирование — карты недропользования, обзорные схемы лицензионных участков, лицензионные соглашения и дополнения;
Изученность поисково-разведочное бурение, сейсмопрофили, схемы изученности, обзорные карты районов работ сейсмопартий;
Картографический материал подсчетные планы, схемы корреляции и опробования, карты тектонического районирования;
Результаты геологоразведочных работ;
Проектные документы;
Экология;
Система управления ресурсами дает возможность специалистам компаний решать задачи по повышению эффективности геологоразведочных работ, оптимизации затрат на подготовку новых запасов и вовлечение их в разработку. Система легко масштабируется, имеет развитый набор функций и инструментов, позволяет осуществлять различные виды анализа, создавать высококачественную картографическую продукцию.
В заключение хотелось бы отметить, что «Система мониторинга недропользования» успешно внедрена и эксплуатируется в большинстве крупных нефтегазовых компаний Российской Федерации, таких как ОАО „ТНК ВР», 000 “ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь», ОАО „Газпромнефть», ОАО “Русснефть».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По мере быстрого внедрения ГИС в сферу исследования запасов углеводородов и других полезных ископаемых, их разведке, добыче и транспортировке стремительно растет как число выполненных проектов, так и круг задач, реально решаемых с помощью этой технологии в разных странах.
Некоторые, но далеко не все, преимущества использования ГИС состоят в том, что:
использование ГИС-моделирования сокращает полевые изыскательские работы;
экономится время и стоимость обсуждения проекта;
повышается рентабельность за счет ускорения строительства и эксплуатации;
эффективно используются современные, легко доступные спутниковые данные для планирования задач, особенно регионального масштаба;
создаются пространственные базы данных по мониторингу окружающей среды и социально-экономическим аспектам, которые можно легко обновлять и изменять в течение периода эксплуатации технологических объектов добывающей компании, а также использовать совместно с партнерами;
сокращается время на создание и реализацию программ, требующих анализа пространственных данных;
цифровые пространственные данные, используемые в диалоговом режиме, кардинально облегчают решение логистических задач и задач трассирования;
при ликвидации аварийных ситуаций уменьшаются затраты на очистку от загрязнения и возмещение убытков;
создаются базы данных о собственности, помогающие в планировании и выборе перспективных вариантов использования имущества компании.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Журнал ARCREVIEW Современные геоинформационные технологии; тема номера «ГИС в нефтегазовой промышленности»; №4 [27]; 2003 г.
Журнал ARCREVIEW Современные геоинформационные технологии; тема номера «ГИС и топливно-энергетический комплекс»; №2 [41]; 2007 г.
www.ronl.ru
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ГИС в топливно-энергитическом комплексе
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. Пространственные данные – ключ к успеху в нефтегазовой отрасли.
1.1 Соответствие потребностям нефтегазовой индустрии
1.2 Основа для глобальной экономики.
1.3 Модели данных.
2. Принципы построения ГИС в нефтегазовой промышленности.
3. ГИС для анализа ресурсной базы нефтегазовых компаний
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Большая часть данных, с которыми приходится иметь дело компаниям, занимающимся добычей полезных ископаемых, в том числе углеводородов, имеет пространственный компонент. То есть, эти данные характеризуют объекты или явления окружающего мира с точки зрения их географического расположения. Наличие огромных объемов данных подразумевает необходимость применения современных средств их обработки и анализа. И в первую очередь к таким средствам следует отнести технологию географических информационных систем (ГИС), предоставляющую наиболее прогрессивные функции управления данными, как на локальном, так и на корпоративном уровнях.
Успешная деятельность добывающей компании во многом зависит от ее способности управлять массивом информационных ресурсов, накапливаемых в разных базах данных, распределенных по разветвленным компьютерным сетям.
Исторически сложилось так, что многие компании покрывают свои потребности в информационном обеспечении путем создания систем сбора данных под конкретные производственные задачи. Это приводит к разобщению и частичному дублированию однотипных данных в огромном количестве небольших разобщенных баз данных, относящихся к одной и той же территории. И даже простой поиск необходимых данных может потребовать неоправданно много времени.
В качестве выхода из такой ситуации некоторые компании организуют процесс хранения данных в единой корпоративной базе данных. Другие используют распределенное хранилище, состоящее из связанных между собой баз данных по отдельным проектам. Третьи используют ГИС как центральное звено управления данными по разведке, добыче и сбыту. Этот подход объединяет средства графической визуализации с предоставляемыми ГИС мощными инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые в комплексе обеспечивают новые революционные пути эффективной организации данных и управления ими.
Подобно другим крупным проектам, проекты, связанные с обустройством и эксплуатацией месторождений, развиваются по этапам: планирование, строительство, эксплуатация и завершение. Природные, инженерные, финансовые и рыночные данные, полученные на стадии планирования, можно эффективно использовать на последующих стадиях, если эти данные можно модифицировать и достраивать, экономя тем самым время и деньги. Технология ГИС позволяет это сделать.
Например, стадия планирования трубопровода может включать сбор изображений (аэрофотоснимки, спутниковые данные), пространственных данных (использование земли, почвы, модели местности), данных о земельной собственности и полевых съемок (окружающей среды, геотехнического состояния), которые используются в таких задачах, как выбор и прокладка трассы, оценка воздействия на окружающую среду, получение разрешений.
На следующей стадии (создание и строительство) используются ранее накопленные данные и, кроме того, база данных дополняется новой информацией, такой как карты прокладки, детальные технические сведения и чертежи, планы защиты окружающей среды, документы согласования. Больше деталей добавляется к моделям местности, к геотехнической базе данных, к базе данных о растительности и ее восстановлении, и т.д.
После завершения строительства пространственная база данных используется на стадии эксплуатации. Накопленная информация используется в программе обслуживания трассы с учетом расположения инженерных сооружений и уязвимых природных участков для прогнозирования и устранения аварийных ситуаций, выполнения плановых технологических мероприятий, мероприятий по охране окружающей среды и соблюдения мер безопасности.
ГИС выступает в данном случае как интегратор информации не только по объектам технологической инфраструктуры, но и по земельным участкам, а также по любым другим пространственно распределенным объектам. В результате создания такой интегрированной информационной системы у компании появляется возможность анализа эффективности ее производственной деятельности, принятия оптимальных стратегических и тактических решений, то есть обеспечивается поддержка управленческих задач разных уровней. Данные такой интегрированной системы могут использоваться и в качестве информационной основы при выполнении различного рода пользовательских задач, в том числе геомоделирования.
1. Пространственные данные – ключ к успеху в нефтегазовой отрасли
Пространственная информация лежит в основе любого начинания, связанного с разведкой, добычей, транспортировкой и сбытом нефти и газа. Поэтому по мере развития научно-изыскательского, прикладного и экономического аспектов поиска и извлечения запасов углеводородов и реализации продуктов их переработки геопространственные инструменты и решения становятся все более важными, ключевыми элементами продолжающейся промышленной революции. Результаты этой революции поразительны — информация, извлекаемая из «сырых» данных, помогает повышать производительность и эффективность производства.
Однако сейчас мы уже стоим на пороге второй революции. Объемы хранилищ данных растут экспоненциально, а высокая конкуренция на нефтегазовом рынке заставляет предприятия широко внедрять новые технологии и прогрессивные решения в области создания, управления, распространения и использования информации. Ведь чтобы достойно реагировать на растущие потребности в энергии, более эффективно вести учет и распределение добываемых энергоносителей, соблюдать нормы и правила, количество которых постоянно увеличивается, необходимо обеспечить соответствующей информацией всё большее число пользователей, как в пределах своей организации, так и внешних, в том числе через глобальные сети.
Однако сами нефтяные компании заняты поиском, добычей и продажей нефти, а обработка данных — вовсе не главное направление их деятельности. Тем не менее, будущее данной индустрии — в объединённых данных. Крупные, связанные друг с другом базы данных, к которым можно обратиться через интуитивные интерфейсы, в основе которых лежит пространственный (географический) подход, могут помочь воплотить мечту в реальность. Предлагаемые компанией ESRI стандарты представления данных, программное ГИС обеспечение, позволяющее реализовать решения для выполнения задач любого уровня сложности, и широкие возможности работы с данными через Интернет позволяют объединить персональные, групповые, региональные и глобальные информационные системы в единую сеть.
Соответствие потребностям нефтегазовой индустрии
Компания ESRI полностью переписала своё программное обеспечение. В результате, его стало намного проще поддерживать и развивать, а удобство для пользователей обеспечивается единым стандартизированным интерфейсом всего семейства программных продуктов ArcGIS, удачно скомпонованными наборами инструментов и развитой функциональностью.
Программное обеспечение ESRI поддерживает разнообразные функции и аналитические операции. ArcSDE обеспечивает управление пространственными данными, которые хранятся в стандартных системах управления базами данных (СУБД). Настольные продукты ArcGIS предоставляют все необходимые инструменты для интеграции, анализа и отображения данных. ArclMS обеспечивает сервисы предоставления карт и данных через Интранет и Интернет, взаимодействие с переносными компьютерами с установленным на них пакетом полевой ГИС ArcPad. Сетевой поиск данных как во внутренних БД, так и в БД других подразделений и организаций стал более эффективным за счет добавления служб метаданных в серверное приложение ArcIMS. Теперь пользователи могут быстро и просто искать, просматривать и публиковать как метаданные, так и сами исходные данные.
Эти новые возможности повышают эффективность создания данных, управления ими и обращения к данным для широкого круга пользователей. Географические и временные компоненты управления данными могут быть более тесно интегрированы, а точность, целостность и доступ к данным — усовершенствованы и оптимизированы.
Дополнительные аналитические модули ArcGIS обеспечивают трёхмерное моделирование, развитые средства пространственного и геостатистического анализа данных. АгсМар, одно из базовых приложений ArcGIS, обеспечивает создание высококачественных карт на основе геологических и других типов данных, используемых в нефтегазовой отрасли. Если вы захотите просмотреть и переслать созданные в АгсМар карты в режиме онлайн, вам не потребуется их воссоздавать. Достаточно воспользоваться средствами АгсМар Server. С их помощью данные из баз геоданных, покрытий, чертежей САПР и из шейп-файлов могут быть отображены через клиента ArcIMS.
Карты, на которых имеются созданные пользователями в АгсМар условные знаки и другие объекты, также можно передавать другим, причем не только тем, у кого имеются аналогичные ГИС пакеты, но и тем, у кого установлен только вьюер ArcReader. Бесплатный и лёгкий в употреблении, ArcReader позволяет пользователям просматривать, анализировать и выводить на печать файлы с картами, которые были созданы в АгсМар как документы карты с использованием ArcPubIisher дополнительного модуля ArcGIS.
--PAGE_BREAK--Основа для глобальной экономики
Интернет обеспечивает новый тип структурирования информации, которой оперируют нефтяные организации, предоставляет недоступные ранее возможности обмена данными в глобальном масштабе. Предлагаемая ESRI архитектура географической сети (g.nеt) обеспечивает глобальный доступ с вашего рабочего места к ГИС информации, содержащейся в различных источниках, через удобный современный пользовательский интерфейс.
За счет внедрения технологии g.nеt в нефтегазовой отрасли поставщики информации получили прекрасную возможность обеспечивать клиентов высококачественными данными, поставщики решений — предлагать программные приложения, использующие эти данных для выполнения разнообразных задач, а пользователи могут создавать собственные порталы для распространения информации и готовых решений среди партнеров и других заинтересованных организаций.
Хорошим примером применения технологии g.nеt, обеспечивающим удобный доступ к данным по нефти, является Цифровой Атлас и Библиотека Энергоресурсов (DEAL), разработанные и поддерживаемые Геологической службой Великобритании (BGS). Веб-сайт DEAL работающий под управлением ArclMS, обеспечивает доступ к данным по разведке и добыче углеводородов на континентальном шельфе Соединенного Королевства через ссылки и сводный каталог с информацией о поставщиках данных. Аналогичным образом организован сайт по оценочным национальным запасам нефти и газа Центра энергоресурсов Геологической службы США (httр://еnеrgу.СГ.usgS.gоv/оilgаs/nоgа).
На основе информации, которую предоставляет глобальная ГИС-сеть, финансисту, например, будет легче понять экономические, социальные, политические и экологические аспекты, оправдывающие вложение капитала на изменение маршрута трубопровода. Государственный чиновник сможет наглядно показать, почему разведка нефти разрешена, либо запрещена, в данном регионе. Новые технологии и архитектура сети g.net также обеспечивают практическую реализацию новых принципов объединения и распространения информации.
Модели данных
Разработка моделей данных — еще один необходимый компонент комплексного ГИС решения для нефтегазовой отрасли. Модели данных — это базовые шаблоны, помогающие выполнению основанных на ГИС проектов в разных прикладных областях (создается более 20 разных моделей). В рамках этой широкомасштабной инициативы компания ESRI вместе с пользователями и партнёрами активно работает над созданием базовых (не всеобъемлющих) моделей данных для нефтегазовой отрасли. В основу одной из них положена известная модель РРОМ (Публичная модель данных по нефти). Создаются также модели данных по трубопроводам, геологическая, гидрологическая, земельного кадастра, транспортная, лесная и др. Эти модель публикуются и представляются на всеобщее рассмотрение и обсуждение. Их основное предназначение — помочь пользователям и партнёрам в эффективном использовании, развитии и адаптации ArcGIS и стандартной структуры базы геоданных под потребности конкретной отрасли.
2. Принципы построения ГИС в нефтегазовой промышленности
Требования к ГИС:
Централизованное хранение данных / распределенный доступ. Система должна обеспечивать централизованное хранение и администрирование большого объема данных с соблюдением требований защиты информации. Доступ к информации должен быть организован в клиент/серверной технологии в локальной сети и, возможно, сети Inteгnet для удаленных рабочих мест.
Однозначная идентификация объектов учета (земельных участков) по уникальному идентификатору — кадастровому номеру.
Работа с данными в едином координатном пространстве. Данные в системе целесообразно хранить в той системе координат, в которой выполнен кадастровый учет. В этом случае сохраняется идентичность цифровых данных и бумажных правовых документов. Для совместного анализа и использования данных в разных системах координат необходима функция автоматического перепроецирования в сеансе работы с данными. Такая процедура не требует физического пересчета координат источника данных, что важно и с точки зрения сохранности материалов, и с точки зрения эффективности работы ГИС.
Контроль корректности и целостности данных. Система должна обладать возможностью автоматизированного контроля качества данных и внутри одного графического слоя, и между слоями (межслойная топология). Координаты и границы пространственных объектов после государственного кадастрового учета документально закреплены, и изменять их внутри системы уже нельзя. Поэтому топологические правила должны быть гибкими и настраиваться на каждый конкретный случай «ошибок», встречающихся в системе.
Интеграция с внешними информационными системами. ГИС должна поддерживать возможность связи с другими информационными системами — осуществляющими бухучет, управление производством, ведение реестра правоустанавливающих документов и другими на уровне запросов и обмена данными.
Развитая система мониторинга данных. Основой системы являются сведения о земельных участках, соответствующие информации в Едином государственном реестре земель (ЕГРЗ). Эти данные обязательно будут меняться в результате различных транзакций с недвижимостью. Необходимы механизмы мониторинга данных, не зависящие от подрядных организаций — поставщиков первоначальных данных.
Этапы создания ГИС:
I этап. Этап первичного сбора информации. Ориентирован на быстрый сбор материалов без использования ГИС средств. Данные собираются в файловое хранилище, структура которого ориентирована на документооборот и представляет собой аналог бумажного архива межевых дел.
IIэтап. Реализуется на выбранной ГИС платформе. Условия перехода: разработка концепции внедрения ГИС и специализированного программного обеспечения для конвертирования данн в ГИС формат. Прототип такой системы реализован компанией ДАТА+ на базе программных продуктов ArcGIS.
В базу пространственных данных конвертированы данные кадастрового учета. Обеспечено точное координатное позиционирование земельных участков внутри территорий действия одной системы координат (например, на территории одного административного образования). Обеспечено агрегирование данных по некоординатным описаниям (адрес) до более крупных территорий. В качестве базовой картографической информации используются мелкомасштабные цифровые карты.
Хранилище данных представляет собой базу геоданных, структура которой сходна со структурой файлового хранилища I этапа. Данные хранятся в промышленной СУБД (Oracle, SQL). Доступ к данным и администрирование осуществляется через сервер пространственных данных ArcSDE. Для автоматизации загрузки данных в базу геоданных разработан специализированный конвертор.
Работа с данными осуществляется в настольных продуктах ArcView и ArcEditor. В качестве базовой карты использована карта России масштаба 1:1000000. Агрегирование данных осуществляется с помощью словарей и ссылок, основанных на адресной системе РФ с кодами ОКАТО, схеме кадастрового деления территории РФ.
IIIэтап. Реализация полнофункциональной ГИС. Прототип системы обеспечивает многие функции и информационные запросы, связанные с учетом и управлением недвижимостью. Затраты на его реализацию и внедрение невелики. Создание полнофункциональной ГИС является гораздо более трудоемким проектом, реализация которого требует решения ряда серьезных, в том числе и организационных задач:
Получение описаний всех используемых систем координат для обеспечения точного координатного позиционирования объектов на любых территориях.
Разработка корпоративных классификаторов пространственных данных и соответствующая реструктуризация всех данных в хранилище.
Создание банков картографической информации необходимых масштабов — от мелких (1: 1000000) до крупномасштабных планов отдельных территорий (1:500). Создание системы мониторинга картографической информации. Разработка регламентов обмена информацией с государственными и корпоративными реестрами.
Разработка специализированного программного обеспечения ГИС для реализации некоторых функций системы, таких как формирование охранных зон технологических объектов.
3. ГИС для анализа ресурсной базы нефтегазовых компаний
Ресурсная база — основа развития нефтяной компании. Практически любая информация по ресурсной базе (подсчетные планы, схемы, карты и т.д.) имеет точную координатную привязку и, в большинстве случаев, результаты ее обработки и анализа представлены в картографической форме, что подразумевает необходимость использования геоинформационных технологий. Применение возможностей геоинформационных систем позволяет не только повысить достоверность количественного прогноза нефтегазоносности, но и решать ряд других насущных задач, таких как:
оценка экономической эффективности и планирование геологоразведочных работ;
отслеживание состояния ресурсной базы на территории деятельности нефтяной компании;
проверка пространственной корректности данных;
мониторинг за выполнением условий лицензионных соглашений в сфере добычи углеводородного сырья и многих других.
Эффективное планирование геологоразведочных работ на углеводородное сырье требует знания ресурсной базы конкретного региона для прогноза развития нефтегазовой отрасли на перспективу. Структура ресурсной базы включает текущие запасы промышленных категорий А, В, С1, предварительно оцененные С2 и собственно ресурсы, которые по степени геолого-геофизической изученности подразделяются на перспективные и прогнозные. При переводе ресурсов в запасы промышленных категорий с максимальной эффективностью важную роль также играют геоинформационные системы.
Поскольку для решения вышеперечисленных задач необходимы большие объемы разнородной и специализированной информации, тут не обойтись без совместной работы различных геологических отделов. А для этого важно создание модели, наиболее полно описывающей предметную область, и соответствующего программного комплекса, обеспечение их интеграции с другими базами данных и системами.
Одним из наиболее ярких примеров работы с ресурсной базой с использованием геоинформационных технологий служит «Система мониторинга недропользования» (СМН), построенная на основе программного обеспечения ESRI ArcGIS и Мiсrоsоft.NET Framework. Разработка велась в течение пяти лет в 000 „Сибгеопроект» (г. Тюмень) и вобрала в себя опыт работы большого количества специалистов разных направлений нефтегазовой отрасли. Часть системы, реализующая возможности ГИС, основана на технологии ESRI ArcGIS. являющейся корпоративным стандартом во многих ведущих компаниях, в том числе и нефтегазовой отрасли. Также ArcGIS — это широко распространенная, многофункциональная и мощная геоинформационная система, предоставляющая развитые возможности для работы с пространственными данными и позволяющая реализовывать эти возможности в разномасштабных корпоративных программных комплексах, таких, например, как «Система мониторинга недропользования». В систему также входит модель данных, используемая этим программным комплексом и обеспечивающая хранение как документальных, так и пространственно привязанных данных. Модель системы развертывается на современных, надежных, являющихся стандартами в своих областях системах управления базами данных — SQL Seгver и Oracle.
В системе содержатся сведения по балансу запасов месторождений, сгруппированные по субъектам федерации и годам, что позволяет отслеживать пространственно-временные изменения состояния запасов и ресурсов. Информация хранится в структурированной древовидной форме:
/>
По каждому из объектов дерева можно просмотреть информацию по запасам на начало и конец года, изменения, произошедшие в текущем году, уровни добычи. Каждый объект имеет пространственное представление в системе, за исключением флюидов. Одним из преимуществ системы является упрощение привязки объектов к их географическому представлению. При этом необходимо привязать к карте только контура категории залежи, контура же пластов (залежей) и месторождений система сформирует автоматически. Это позволяет избежать несогласованности контуров месторождений, пластов, залежей и категорий залежей между собой.
продолжение --PAGE_BREAK--Для полного анализа, например для расчетов при планировании различных работ, пользователям очень часто необходимы исторические сведения. В системе, помимо актуальных данных на конкретный период, также хранятся исторические сведения за прошедшие года. Разработан инструмент позволяющий проводить временной анализ по ресурсной базе как по годам, так и по стратиграфии. В данном случае пользователю предоставляется возможность проводить анализ по всей территории производственной деятельности предприятия. То есть система фильтрует и визуализирует только те контура месторождений, пластов (залежей), категорий залежей, которые относятся к конкретному ярусу (группе ярусов).
Помимо разработанных специализированных инструментов в системе используются стандартные средства ArcGIS: слияние, объединение, пересечение, отсечение, буфер по расстоянию от объекта и другие. Одним из примеров может служить разрезание контура категории залежи по лицензионному участку в случае, когда месторождение находится на двух или более лицензионных участках, для приведения анализа пространственных объектов в соответствии с балансом запасов. В данном случае существует возможность просмотра сведений по запасам как по месторождениям в целом, так и по лицензионному участку. Так как отчетные формы по балансу запасов, например 6-ГР, «разделяют» пласт (залежь) на лицензионные участки и, следовательно, у данной структурной единицы есть свой уникальный идентификатор, то в этом случае им является номер лицензионного участка.
Поскольку информация по ресурсной базе зачастую является очень сложной и многоуровневой, использование геоинформационных технологий значительно облегчает работу с ней. Например, при создании или изменении контура горного отвода в случае полного занесения пространственной информации по месторождению легко прослеживается общий контур пересечения категорий АВС1, на основе которого создается контур горного отвода. Одновременно с этим можно производить пространственную проверку корректности данных, выявление совпадений между контуром месторождения и горного отвода.
Для удобства пользователей была разработана методика расчета баланса на следующий год с учетом изменений за текущий год. Помимо этого, также существует возможность создания копии пласта (залежи) в том случае, если у залежей одинаковые фильтрационно-емкостные свойства, физико-химическая характеристика и другие параметры, во избежание дублирования ручного ввода информации по пласту (залежи).
“Система мониторинга недропользования” обладает единым информационным полем по пространственным, атрибутивным и подтверждающим документальным данным, которые необходимы для полного анализа и эффективного развития ресурсной базы. Они условно делятся на следующие блоки:
Лицензирование — карты недропользования, обзорные схемы лицензионных участков, лицензионные соглашения и дополнения;
Изученность поисково-разведочное бурение, сейсмопрофили, схемы изученности, обзорные карты районов работ сейсмопартий;
Картографический материал подсчетные планы, схемы корреляции и опробования, карты тектонического районирования;
Результаты геологоразведочных работ;
Проектные документы;
Экология;
Система управления ресурсами дает возможность специалистам компаний решать задачи по повышению эффективности геологоразведочных работ, оптимизации затрат на подготовку новых запасов и вовлечение их в разработку. Система легко масштабируется, имеет развитый набор функций и инструментов, позволяет осуществлять различные виды анализа, создавать высококачественную картографическую продукцию.
В заключение хотелось бы отметить, что «Система мониторинга недропользования» успешно внедрена и эксплуатируется в большинстве крупных нефтегазовых компаний Российской Федерации, таких как ОАО „ТНК ВР», 000 “ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь», ОАО „Газпромнефть», ОАО “Русснефть».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По мере быстрого внедрения ГИС в сферу исследования запасов углеводородов и других полезных ископаемых, их разведке, добыче и транспортировке стремительно растет как число выполненных проектов, так и круг задач, реально решаемых с помощью этой технологии в разных странах.
Некоторые, но далеко не все, преимущества использования ГИС состоят в том, что:
использование ГИС-моделирования сокращает полевые изыскательские работы;
экономится время и стоимость обсуждения проекта;
повышается рентабельность за счет ускорения строительства и эксплуатации;
эффективно используются современные, легко доступные спутниковые данные для планирования задач, особенно регионального масштаба;
создаются пространственные базы данных по мониторингу окружающей среды и социально-экономическим аспектам, которые можно легко обновлять и изменять в течение периода эксплуатации технологических объектов добывающей компании, а также использовать совместно с партнерами;
сокращается время на создание и реализацию программ, требующих анализа пространственных данных;
цифровые пространственные данные, используемые в диалоговом режиме, кардинально облегчают решение логистических задач и задач трассирования;
при ликвидации аварийных ситуаций уменьшаются затраты на очистку от загрязнения и возмещение убытков;
создаются базы данных о собственности, помогающие в планировании и выборе перспективных вариантов использования имущества компании.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Журнал ARCREVIEW Современные геоинформационные технологии; тема номера «ГИС в нефтегазовой промышленности»; №4 [27]; 2003 г.
Журнал ARCREVIEW Современные геоинформационные технологии; тема номера «ГИС и топливно-энергетический комплекс»; №2 [41]; 2007 г.
www.ronl.ru
