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【6h】

基于GIS的油田地面工程拓扑关系及最短路径算法应用研究

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目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 空间拓扑关系

1.2.2 最短路径分析

1.3 论文的组织结构

第2章 论文相关技术介绍

2.1 油田地面工程

2.1.1 油田地面工程的概念

2.1.2 油田地面工程专业系统

2.2 地理信息系统

2.2.1 地理信息系统概述

2.2.2 地理信息系统的特点

2.3 空间数据

2.3.1 空间数据的概念

2.3.2 空间要素

2.4 空间拓扑关系

2.4.1 空间拓扑关系的概念

2.4.2 空间拓扑要素

2.4.3 空间拓扑关系分类

2.4.4 空间数据模型与拓扑关系

2.5 最短路径分析及算法

2.5.1 图论与最短路径分析

2.5.2 Dijkstra算法

2.5.3 Floyd算法

2.6 本章小结

第3章 建立拓扑关系的空间数据模型选择

3.1 常见空间数据模型

3.1.1 MapInfo数据模型

3.1.2 Arc/Info数据模型

3.1.3 Geodatabase数据模型

3.1.4 空间数据模型的对比选择

3.2 Geodatabase的体系结构

3.3 Geodatabase的拓扑实现

3.3.1 拓扑规则的属性

3.3.2 Geodatabase网络模型

3.3.3 Geodatabase的网络连通性规则

3.4 本章小结

第4章 使用Geodatabase建立油田地面工程拓扑关系

4.1 使用Geodatabase建立油田地面工程拓扑关系的技术路线

4.2 原油集输系统拓扑关系建立

4.2.1 构成原油集输系统的设施分析

4.2.2 原油集输系统的子类、网络要素类型划分及命名

4.2.3 原油集输系统的拓扑验证规则

4.2.4 原油集输系统的连通性规则

4.2.5 原油集输系统Geodatabase的UML模型

4.3 注水系统拓扑关系建立

4.3.1 构成注水系统的设施分析

4.3.2 注水系统的子类、网络要素类型划分及命名

4.3.3 注水系统的拓扑验证规则

4.3.4 注水系统的连通性规则

4.3.5 注水系统Geodatabase的UML模型

4.4 电力系统拓扑关系建立

4.4.1 构成电力系统的设施分析

4.4.2 电力系统的子类、网络要素类型划分及命名

4.4.3 电力系统的拓扑验证规则

4.4.4 电力系统的连通性规则

4.4.5 电力系统Geodatabase的UML模型

4.5 拓扑关系建立的结果验证

4.6 本章小结

第5章 最短路径分析研究

5.1 有限制条件的最短路径分析

5.1.1 基本思路

5.1.2 算法的实现

5.2 有限制条件最短路径分析在GIS中的实现

5.2.1 功能实现技术路线

5.2.2 道路系统模型的建立

5.2.3 有限制条件最短路径分析在GIS中的实现

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢

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摘要

石油勘探与开发是油田的主要业务。作为多专业协作的技术密集型企业,油田具有“高投资、高风险、高回报”的特点。每一年,油田用于地面工程建设的投资费用极高,对地面设施实施信息化管理的要求极为迫切。由于油田地面工程地域面积大,种类和结构复杂的特点,GIS成为了建设油田地面工程信息管理平台的最佳手段。
   随着管理水平的逐步提高,油田对基于GIS的地面工程管理系统已不再满足于仅用做数据存储和共享查询,更需要利用GIS所特有的空间分析功能,通过与生产、应急、环保、物资配送等专业数据库的集成,为油田的规划建设、生产调度、应急处置、环境保护和物资配送等工作的开展提供更好的辅助决策支持。建立地面工程设施之间的拓扑关系是实现空间分析的必要前提。由于油田各种地面工程设施交织在一起,种类多,连接关系复杂,给拓扑关系的建立带来了较大的困难。
   本文以“胜利油田地面建设信息系统”项目及ESRI公司的GIS软件ArcGIS为支撑,通过对油田原油集输、注水、电力等典型地面工程专业系统设施特点的分析,研究了设施之间的相互连接关系及建立拓扑关系的方法和规则,进而使用Case工具建立了各系统Geodatabase的UML模型。该模型可以通过XMI格式导入空间数据库,形成具有拓扑关系的数据库框架,为空间分析功能的实现奠定基础。同时,采用与建立油田地面工程专业系统拓扑关系相同方法建立了油田道路系统模型,实现了有限制条件的最短路径分析算法并应用到了GIS工作中,验证了油田地面工程专业系统拓扑关系建立的研究成果,并为油田日常巡井、拉油与物资配送等工作的实际需要提供了技术手段。
   本文的研究成果,为提高油田地面工程管理水平,实现数据的深入应用提供了理论成果和实现手段。

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