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隨著測量技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用范圍的擴大，越來越多的測量數(shù)據(jù)被不斷產(chǎn)生并儲存。如何使這些海量數(shù)據(jù)真正發(fā)揮價值，成為一個重要的問題。測量數(shù)據(jù)管理（MDM）應(yīng)運而生，通過對測量數(shù)據(jù)的整合、分析和利用，提高了測量數(shù)據(jù)的效益和可靠性。
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測量數(shù)據(jù)管理是一個系統(tǒng)性的概念，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)輸出等環(huán)節(jié)。其中，數(shù)據(jù)采集和整合是測量數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵。傳統(tǒng)上，查找數(shù)據(jù)的途徑是在硬盤上尋找存儲文件，但這種方式很難發(fā)揮數(shù)據(jù)的更大利用價值。因此，大量的商業(yè)軟件提供了測量數(shù)據(jù)管理功能，提高數(shù)據(jù)的可讀性、可靠性和易用性。
實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)管理的首要任務(wù)是建立原始數(shù)據(jù)庫。原始數(shù)據(jù)庫是從各自測量場地產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)集，其包括測試結(jié)果、標準及實驗室處理的測量數(shù)據(jù)。特別是在工業(yè)領(lǐng)域，測量數(shù)據(jù)的量往往達到幾千上萬個，如何高效的對這些海量的數(shù)據(jù)進行管理成為一個挑戰(zhàn)。
原始數(shù)據(jù)庫的建立需要考慮數(shù)據(jù)密度、數(shù)據(jù)量和訪問速度等因素。建立原始數(shù)據(jù)庫的目的是為了方便管理和使用原始數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性都是要考慮的因素。常見的原始數(shù)據(jù)文件格式有ASCII、BIN、MAT、XML等，這些格式都具有可讀性等優(yōu)點，因此是數(shù)據(jù)管理的首選格式。
除了建立原始數(shù)據(jù)庫，另一個重要的要素是對數(shù)據(jù)的新加入者進行管理。在一個數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，測量數(shù)據(jù)的收集和管理是相當復(fù)雜的，因此需要建立一套完整的數(shù)據(jù)收集體系，以收集所有測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集的體系是將所有的數(shù)據(jù)從各個方面進行整合，以最終提供一個全面的數(shù)據(jù)解決方案。這樣可以幫助測量數(shù)據(jù)管理者更準確和簡單地理解和使用數(shù)據(jù)。
測量數(shù)據(jù)管理是一項持續(xù)的工作，需要不斷進步和完善。在數(shù)據(jù)收集的同時，數(shù)據(jù)分析也同樣重要，目的是為了找出數(shù)據(jù)的特點和規(guī)律，以便更好地解釋數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析涉及的工具和技術(shù)有大量的統(tǒng)計、數(shù)學建模、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等諸多技術(shù)。
合理的測量數(shù)據(jù)管理能夠大大提高數(shù)據(jù)效益和可靠性，使得數(shù)據(jù)的利用價值充分發(fā)揮出來。要實現(xiàn)這樣的效果，需要建立完整的數(shù)據(jù)體系、建立完整的數(shù)據(jù)管理策略、建立完整的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和規(guī)范的數(shù)據(jù)運行機制。只有通過這些系統(tǒng)的工作，我們才能夠更好地管理和利用測量數(shù)據(jù)，促進工業(yè)和科學的進步和發(fā)展。
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數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型（數(shù)據(jù)庫邏輯模型）是將數(shù)據(jù)概念模型轉(zhuǎn)換為所使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）支持的數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，即將E-R圖表示成關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式。數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的結(jié)果不是唯一的，需利用規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。
在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二型吵帆維表。在數(shù)據(jù)庫中，滿足下列條件的二維表稱為關(guān)系模型：
1）每列中的分量是類型相同的數(shù)據(jù)；
2）列的順序可以是任意的；
3）行的順序可以是任意的；
4）表中的分量是不可再分割的最小數(shù)據(jù)項，即表中不允許有子表；
5）表中的任意兩行不能完全相同。
由此可見，有序的航空物探測量剖面數(shù)據(jù)不滿足數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型條件第3條“行的順序可以是任意的”，因此，不能簡單地直接利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫（如Oracle，SQL Server，Sybase等）來管理剖面數(shù)據(jù)，需將數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存儲方式改為大字段存儲，確保不因數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的增加和刪除等操作改變剖面數(shù)據(jù)有序特性。
一、大字段存儲
（一）大字段存儲技術(shù)
大字段LOB（Large Object）技術(shù)是Oracle專門用于存放處理大對象類型數(shù)據(jù)（如多媒體材料、影像資料、文檔資料等）的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。LOB包括內(nèi)部的和外部的兩種類型。內(nèi)部LOB又分CLOB（字符型）、BLOB（二進制型）等3種數(shù)據(jù)類型，其數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，并且支持事務(wù)操作；外部LOB只有BFILE類型，其數(shù)據(jù)存儲在操作系統(tǒng)中，并且不支持事務(wù)操作。LOB存放數(shù)據(jù)的長度更大可以達到4G字節(jié)，并且空值列（沒有存放數(shù)據(jù)）不占空間（圖2-6）。
圖2-6 大字段存儲示意圖
由于外部LOB存放在操作系統(tǒng)文件中，其安全性比內(nèi)部LOB差一些。此外，大字段的存儲支持事務(wù)操作（批量提交和回滾等），而外部LOB不支持事務(wù)操作。所以，航空物探測量剖面數(shù)據(jù)采用BLOB來存儲。對于BLOB類型，如果數(shù)據(jù)量小于4000字節(jié)，數(shù)據(jù)庫通常采用行內(nèi)存儲，而數(shù)據(jù)量大于4000字節(jié)采用行外存儲。分析航空物探測量剖面數(shù)據(jù)，每個場值數(shù)據(jù)占4個字節(jié)（單精度），目前航磁數(shù)據(jù)采樣率為10次/s，4000字節(jié)只能存儲100 s數(shù)據(jù)；一般情況下航空物探測量每條測線飛行時間至少在10 min以上，每條測線數(shù)據(jù)量遠遠大于4000字節(jié)。所以，航空物探測量剖面數(shù)據(jù)采用行外存儲方式，即大字段列指定“Disable Storage In Row”的存儲參數(shù)。
由于大字段類型長度可變，更大可到4G。假設(shè)測線飛行時間為T，場值采樣率為n次/s，測線場值數(shù)據(jù)量為4Tn，所以有4Tn≤4G。單條測線飛行時間T不會超過10 h（36000 s，航空物探測量1架次至少飛行1個往返2條測線），則場值的采樣率n≤4G/4T=4×1024×1024×1024/4×36000次/s=29826次/s。采用大字段來存儲測量數(shù)據(jù)，不僅能夠減少數(shù)據(jù)表的記錄數(shù)，提高查詢效率，而且使得采樣率的擴展不受限制。
（二）大字段存儲技術(shù)應(yīng)用
由于航空物探數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大，現(xiàn)有的航磁測量數(shù)據(jù)按基準點方式（點存儲）存儲可達卜雹幾億個數(shù)據(jù)記錄。若按磁場數(shù)據(jù)采樣點存儲方式（簡稱“場值存儲方式”），則記錄條數(shù)=（磁場數(shù)據(jù)采樣率/坐標采樣率）點存儲方式的記錄數(shù)，達幾十億條數(shù)據(jù)記錄，且隨著數(shù)據(jù)采樣率的擴展、測點的加密，航空物探測量數(shù)據(jù)量隨著時間的推移呈現(xiàn)快速增長之勢。顯然，如果采用常規(guī)的表結(jié)構(gòu)來存儲，勢必造成數(shù)據(jù)的存儲、管理、檢索、瀏覽和提取都非常困難。另一方面，從航空物探專業(yè)應(yīng)用需求來說，很少對單個測點的場值數(shù)據(jù)進行運算、分析等操作，一般至少是對一條測線或以上測線，多數(shù)時候是需要對整個測區(qū)的場值數(shù)據(jù)進行化極、上延、正反演擬合等。
因此，在航空物探數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計時，改變過去將基準點或場值點數(shù)據(jù)記錄作為數(shù)據(jù)庫最小管理對象的理念，采用了大字段存儲技術(shù)，將測線作為數(shù)據(jù)庫最小管理對象，將測線上的測量數(shù)據(jù)，如坐標數(shù)據(jù)和磁場、重力場數(shù)據(jù)分別存儲在相應(yīng)大字段中。在航空物探數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，大量采用數(shù)據(jù)庫的大字段存儲技術(shù)（詳見《航空物探信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計》）。
（三）大字段存儲效率
以航磁測量數(shù)據(jù)為例分析大字段存儲技術(shù)優(yōu)勢。如果以場值存儲方式存儲測線數(shù)據(jù)，則每條記錄包含架次號、測線號、基碰則準號、地理坐標、投影坐標、磁場數(shù)據(jù)等，由于坐標數(shù)據(jù)采樣率2次/s，磁場數(shù)據(jù)采樣率10次/s，每5個磁場數(shù)據(jù)中，只有第1個磁場數(shù)據(jù)有坐標數(shù)據(jù)，其他4個坐標數(shù)據(jù)是內(nèi)插出來，因此在測線記錄中會產(chǎn)生大量冗余的數(shù)據(jù)坐標數(shù)據(jù)。采用點存儲方式存儲的測線數(shù)據(jù)記錄數(shù)等于線上基準點數(shù)，若采用大字段存儲方式，一條測線數(shù)據(jù)只存儲為1條數(shù)據(jù)記錄（圖2-7），一般一條測線的測點數(shù)近萬個，甚至更多，可見采用大字段存儲大大減少測線數(shù)據(jù)存儲記錄數(shù)，提高數(shù)據(jù)的存取效率。
以某測區(qū)的兩條航跡線為例，分別采用3種方式測試數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲效率。磁場數(shù)據(jù)的采樣率10次/s，坐標數(shù)據(jù)采樣率2次/s，兩條測線上共有基準點8801個。以場值方式存儲先內(nèi)插坐標信息，使得每個場值數(shù)據(jù)都擁有自己的坐標，然后存入數(shù)據(jù)庫，共有數(shù)據(jù)記錄44005條，寫入數(shù)據(jù)庫時間為57.22 s，讀取時間為1.03 s。第二種方式是以采樣點的方式進行存儲，共有8801條記錄，寫入數(shù)據(jù)庫時間為9.47 s，讀取需要0.91 s。第三種方式是以大字段的形式存儲，只有2條記錄，寫入數(shù)據(jù)庫1.03 s，讀取時間為0.44 s（表2-2）。大字段數(shù)據(jù)存儲記錄數(shù)最少，存取效率更高。用整個測區(qū)數(shù)據(jù)測試效果更加明顯。
表2-2 三種數(shù)據(jù)存儲方法的存取效率比較
圖2-7 大字段存儲方式示意圖
二、聯(lián)合主鍵
主外鍵是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫建立表間關(guān)系的核心。在航空物探空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中，要素類與要素類之間、要素類與對象類之間，以及對象類與對象類之間的關(guān)系的描述有3種形式，即拓撲關(guān)系——描述要素類與要素類之間結(jié)點、鄰接和聯(lián)通關(guān)系；疊加關(guān)系——描述要素類與要素類之間的相交、包含與分類關(guān)系；隸屬關(guān)系——描述對象類與對象類之間的派生關(guān)系。前兩種關(guān)系是采用空間數(shù)據(jù)模型建立的關(guān)系，而隸屬關(guān)系是通過主鍵建立的對象類與對象類之間的關(guān)系。在建立一對一、一對多的表間關(guān)系時，需要在整個數(shù)據(jù)庫表中確定具有唯一性的一個字段作為主鍵（主關(guān)鍵字）。
按照傳統(tǒng)的航空物探數(shù)據(jù)的檔案管理模式，每個項目分配一個自然數(shù)作為檔案號，項目的所有資料均與此檔案號相聯(lián)系?？辈轫椖亢涂蒲许椖康臋n案號是獨立編號的，且均從001開始。加之人工管理的原因，存在1個項目2個檔案號和2個項目1個檔案號的情況，因此現(xiàn)行的檔案號與項目之間的對應(yīng)關(guān)系不具備唯一性，不能作為項目的唯一標識，即不能作為數(shù)據(jù)庫表的主鍵。項目編號也不能作為數(shù)據(jù)庫表的主鍵，項目編號也只是近十年的事，以前的項目沒有項目編號。
綜合考慮上述因素和項目具有分級、分類的特點，提出了構(gòu)造項目唯一標識碼（簡稱“項目標識”）的方法，并以此碼作為數(shù)據(jù)庫表的主鍵。
項目標識（主鍵）：AGS+項目類別（2位）+項目起始年份（4位）+檔案號（6位）
標識含義：AGS——航空物探的縮位代碼；
項目類別——2位代碼，01代表勘查項目、02代表科研項目；
起始年份——4位代碼，項目開始年號；
檔案號——6位代碼，為了與傳統(tǒng)的項目管理方式相銜接，后面3～4位是
項目檔案管理模式下的檔案號，不足部分補零。
以上15位編碼是一級項目的項目標識，二級及其以下級別的項目標識是在上一級項目標識基礎(chǔ)上擴展2位數(shù)字代碼，中間用“.”號隔開，數(shù)字為該級項目的序號。項目標識定義為30位編碼，適用于六級以內(nèi)的項目。例如：AGS.08.04.02，表示該項目為2023年開展的檔案號為576的航空物探科研項目（一級項目）的第8課題（二級項目）第4子課題（三級項目）的第2專題。由此可見，該項目標識不僅僅是一個建立表間關(guān)系的關(guān)鍵字，同時還表達了不同級別項目間的隸屬關(guān)系。在系統(tǒng)軟件開發(fā)時，利用此關(guān)系生成了項目的分級樹形目錄，用戶對項目的層次關(guān)系一目了然，便于項目查詢。
數(shù)據(jù)庫的主鍵一經(jīng)確定，相應(yīng)地需要確定聯(lián)合主鍵的組成及其表達方式。所謂聯(lián)合主鍵就是數(shù)據(jù)資料的唯一標識，在一個數(shù)據(jù)庫表中選擇2個或者2個以上的字段作為主鍵。由于航空物探數(shù)據(jù)絕大部分與項目標識有關(guān)，加之數(shù)據(jù)的種類較多，分類復(fù)雜，單憑主鍵確定數(shù)據(jù)庫表中記錄的唯一性，勢必需要構(gòu)建極其復(fù)雜的主鍵，這種方法既不利于主鍵的數(shù)據(jù)操作，又會造成大量的數(shù)據(jù)冗余，合理地使用聯(lián)合主鍵技術(shù)可以很好地解決資料唯一問題。以項目提交資料為例，提交的資料分為文字類資料、圖件類資料和媒體類資料，我們對資料進行分類和編號，例如100代表文字資料（110——World文檔，120——PDF文檔），200代表圖件資料（210——基礎(chǔ)地理資料、220——基礎(chǔ)地質(zhì)資料，230——航跡線圖，240——剖面圖，250——等值線圖等），300代表媒體資料（310——PPT文檔，320——照片等），第1位（百位）表示該資料的類型，第2～3位表示該類資料的序號。
在數(shù)據(jù)庫管理和項目資料查詢時，采用項目標識與資料分類編號作為聯(lián)合主鍵（圖2-8），可以高效地實現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)的查詢。在整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中多處（項目查詢、數(shù)據(jù)提取等模塊）使用聯(lián)合主鍵技術(shù)。
圖2-8 聯(lián)合主鍵實例
三、信息標準化
為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在航空物探數(shù)據(jù)庫建模過程中，參考和引用了近百個國家信息化標準，編制了4個中心信息化標準和1個圖件信息化工作指南。
（一）引用的國家信息化標準
1）地質(zhì)礦產(chǎn)術(shù)語分類代碼：地球物理勘查，地球化學勘查，大地構(gòu)造學，工程地質(zhì)學，結(jié)晶學及礦物學，礦床學，水文地質(zhì)學，巖石學，地質(zhì)學等。
2）國家基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼，國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼，地球物理勘查技術(shù)符號，地面重力測量規(guī)范，地面磁勘查技術(shù)規(guī)程，地面高精度磁測技術(shù)規(guī)程，大比例尺重力勘查規(guī)范，地理信息技術(shù)基本術(shù)語，地理點位置的緯度、經(jīng)度和高程的標準表示法，地名分類與類別代碼編制規(guī)則。
3）地球空間數(shù)據(jù)交換格式；數(shù)學數(shù)字地理底圖數(shù)據(jù)交換格式；數(shù)字化地質(zhì)圖圖層及屬性文件格式。
（二）本系統(tǒng)建立的信息化標準
編寫了“航空物探空間數(shù)據(jù)要素類和對象類劃分標準”，“航空物探項目管理和資料管理分類代碼標準”，“航空物探勘查分類代碼標準”，“航空物探信息系統(tǒng)元數(shù)據(jù)標準”，“航空物探圖件信息化工作指南”，以便與其他應(yīng)用系統(tǒng)進行信息交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資料共享。
航空物探空間數(shù)據(jù)要素類和對象類劃分標準：根據(jù)物探方法、數(shù)據(jù)處理過程以及推斷解釋方法和過程，把與GIS有關(guān)的數(shù)據(jù)劃分為不同類型的要素類-對象類數(shù)據(jù)，按專業(yè)、比例尺、數(shù)據(jù)內(nèi)容對要素類和對象類進行統(tǒng)一命名，使空間數(shù)據(jù)庫中的每個要素類和對象類的命名具有唯一性，防止重名出現(xiàn)。規(guī)定要素類-對象類數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)項數(shù)值類型。
航空物探項目管理和資料管理分類代碼標準：規(guī)定了航空物探項目管理和資料管理的相關(guān)內(nèi)容，包括航空物探勘查項目和科研項目的項目立項、設(shè)計、實施、成果、評審、資料匯交等項目管理的全過程中的內(nèi)容，以及項目成果資料和收集資料的歸檔、發(fā)送、銷毀、借閱等資料管理與服務(wù)過程中的內(nèi)容和數(shù)據(jù)項代碼。
航空物探勘查分類代碼標準：在“地質(zhì)礦產(chǎn)術(shù)語分類代碼 地球物理勘查”（國家標準GB/T 9649.28—1998）增加了航磁、航重專業(yè)方面所涉及的數(shù)據(jù)采集、物性參數(shù)、方法手段、儀器設(shè)備、資料數(shù)據(jù)解釋及成圖圖件等內(nèi)容和數(shù)據(jù)項代碼。
航空物探信息系統(tǒng)元數(shù)據(jù)標準：規(guī)定了航空物探空間數(shù)據(jù)管理與服務(wù)的元數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)的標識、內(nèi)容、質(zhì)量、狀況及其他有關(guān)特征）的內(nèi)容。
四、航跡線數(shù)據(jù)模型
（一）航跡線模型的結(jié)構(gòu)
航空物探測量是依據(jù)測量比例尺在測區(qū)內(nèi)布置測網(wǎng)（測線和切割線）。當飛機沿著設(shè)計的測線飛行測量時，航空物探數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)按照一定的采樣率采集采樣點的地理位置、高度和各種地球物理場信息。采用屬性數(shù)據(jù)分置的方法，將測線地理位置信息從航空物探測量數(shù)據(jù)中分離出來，形成航跡線要素類表，在此表中只存儲與航跡線要素類有關(guān)的數(shù)據(jù)，如項目標識、測區(qū)編號、測線號、測線類型（用于區(qū)分測線、切割線、不同高度線、重復(fù)線等）、坐標、高度值等；將航跡線的對象類數(shù)據(jù)（磁場、重力場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）分別以大字段形式存儲在各自的二維表中，它們共享航跡線，解決了多源有序不同采樣率的航空物探測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲問題，在滿足要素類空間查詢的同時，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的存儲方式（圖2-9）。航跡線要素類隸屬于測區(qū)要素類，它們之間為空間拓撲（包含）關(guān)系。測區(qū)從屬于勘查項目，每個勘查項目至少有一個測區(qū)，它們之間為1對多關(guān)系。有關(guān)項目信息存放在項目概況信息對象類表中，各種表之間通過項目標識進行聯(lián)接。
圖2-9 航跡線數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)
（二）航跡線的UML模型
統(tǒng)一建模語言UML（Unified Modeling Language）是一種定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用的建模語言。它溶入了軟件工程領(lǐng)域的新思想、新方法和新技術(shù)。UML是面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域內(nèi)占主導(dǎo)地位的標準建模語言，成為可視化建模語言的工業(yè)標準。在UML基礎(chǔ)上，ESRI定義了空間數(shù)據(jù)庫建模的ArcGIS包、類庫和擴展原則。
圖2-10 與航跡線有關(guān)的數(shù)據(jù)庫表邏輯模型結(jié)構(gòu)圖
在確定航跡線數(shù)據(jù)模型后，以它為基礎(chǔ)，使用UML完成與航跡的有關(guān)的項目概況信息、測區(qū)信息、原始數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫表邏輯模型設(shè)計（圖2-10）。
由UML模型生成Geodatabase模式時，模型中的每個類都對應(yīng)生成一個要素類或?qū)ο箢?。類的屬性映射為要素類或?qū)ο箢惖淖侄??；悓傩灾邪淖侄危诶^承類中不需重復(fù)創(chuàng)建。例如，每個類都包括項目標識等字段，可以創(chuàng)建一個包含公共屬性的基類，其他類從該類繼承公共的屬性，而無需重復(fù)建基類中包含的屬性。因為基類沒有對應(yīng)的要素類或?qū)ο箢悾詫⒒愒O(shè)置為抽象類型。要素類之間的關(guān)系采用依賴關(guān)系表示。
五、數(shù)據(jù)庫邏輯模型
關(guān)系數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)由一組關(guān)系模式組成，因而從概念結(jié)構(gòu)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換就是將概念設(shè)計中所得到的概念結(jié)構(gòu)（ER圖）轉(zhuǎn)換成等價的UML關(guān)系模式（圖2-11）。在UML模型圖中，要素數(shù)據(jù)集用Geodatabase工作空間下的靜態(tài)包表示。要素集包不能互相嵌套，為了容易組織，在生成物理模型后，在要素數(shù)據(jù)集包中自定義嵌套。要素數(shù)據(jù)集與空間參考有關(guān)，但是空間參考不能在UML中表達。要素類和二維表都是以類的形式創(chuàng)建的，區(qū)別是要素類繼承Feature Class的屬性，而二維表繼承Object屬性。為了表達每種元素的額外屬性，比如設(shè)置字符型屬性字段的字符串長度，設(shè)置要素類的幾何類型（點、線或面）需要使用Geodatabase預(yù)定義的元素標記值。
圖2-11 邏輯設(shè)計關(guān)系轉(zhuǎn)換
基于航空物探數(shù)據(jù)的內(nèi)在邏輯關(guān)系進行分析，使用統(tǒng)一建模語言（UML）構(gòu)建數(shù)據(jù)實體對象間的關(guān)系類，定義了航空物探數(shù)據(jù)庫的邏輯模型（圖2-12）。
數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
新一輪油氣資源評價數(shù)據(jù)庫是建立在國家層面上的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫設(shè)計首先立足于國家能源政策和戰(zhàn)略制定的宏觀要求，還要結(jié)合油氣資源評價的工作特征和各個評價項目及資源的具體情況。使用當前更流行和最成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行數(shù)據(jù)庫的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以《石油工業(yè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范》為指導(dǎo)標準，以《石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)》為設(shè)計基礎(chǔ)，借鑒前人的優(yōu)秀設(shè)計理念和思路，參考國內(nèi)外優(yōu)秀的資源評價數(shù)據(jù)庫和油氣資源數(shù)據(jù)庫的設(shè)計技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合本輪資源評價的具體特點，按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計和面向過程的設(shè)計相結(jié)合的設(shè)計方法，進行數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)劃分設(shè)計。
油氣資源評價數(shù)據(jù)庫要滿足新一輪全國油氣資源評價工作的常規(guī)油氣資源評價、煤層氣資源評價、油砂資源評價、油頁巖資源評價四個油氣資源評價的數(shù)據(jù)需求。進行數(shù)據(jù)庫具體數(shù)據(jù)內(nèi)容設(shè)計。
并且，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計要為油氣資源評價的快速、動態(tài)評價和遠程評價工作的需求保留足夠數(shù)據(jù)擴展接口，數(shù)據(jù)庫具有良好開放性、兼容性和可擴充性。
（一）數(shù)據(jù)劃分
數(shù)據(jù)庫內(nèi)存放的數(shù)據(jù)將支持資源評價的整個過程。為了能更好地管理庫中數(shù)據(jù)，需要對整個過程中將用到的數(shù)據(jù)進行分類管理。具體分類方式如下（圖4-11）：
圖4-11 數(shù)據(jù)分類示意圖
1.按照應(yīng)用類型劃分
按照數(shù)據(jù)在資源評價過程中的應(yīng)用類型劃分，可以劃分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)和評價結(jié)果數(shù)據(jù)。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是指從勘探生產(chǎn)活動及認識中直接獲取的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般沒有經(jīng)過復(fù)雜的處理和計算過程。如分析化驗數(shù)據(jù)、鉆井地質(zhì)數(shù)據(jù)、盆地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)是整個評價工作的基礎(chǔ)。
參數(shù)數(shù)據(jù)是指在評價過程中各種評價方法和軟件直接使用的參數(shù)數(shù)據(jù)。
評價結(jié)果數(shù)據(jù)是指資源評價中產(chǎn)生的各種評價結(jié)果數(shù)據(jù)，如資源量結(jié)果數(shù)據(jù)、地質(zhì)評價結(jié)簡戚頌果數(shù)據(jù)等。
2.按照評價對象劃分
本次評價共分為大區(qū)、評價單元、計算單元三個層次，在研究中又使用了盆地、一級構(gòu)造單元，在評價對象總體考慮中按照評價對象將數(shù)據(jù)劃分為大區(qū)、評價單元、計算單元等類型。
3.按照獲取方式劃分
按照獲取方式可以將數(shù)據(jù)分為直接獲取、研究獲取、間接獲取幾類。
4.按照存儲類型劃分
按照存儲類型可以將數(shù)據(jù)劃分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指能夠用現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)直接管理的數(shù)據(jù)，進一步又可以分為定量數(shù)據(jù)和定性數(shù)據(jù)兩類。
非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指不能用現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)直接管理和操作的數(shù)據(jù)，它必須借助于另外的工具管理和操作。如圖件數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)等攔鄭。
庫中數(shù)據(jù)類型的劃分共分六個層次逐次劃分，包括：數(shù)據(jù)存儲類型→資源類型→評價對象→應(yīng)用→獲取方式→數(shù)據(jù)特征。
對于結(jié)構(gòu)化存儲的數(shù)據(jù)在應(yīng)用層分為三類：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中包含用于類比的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、用于統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和直接用于公式運算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；結(jié)構(gòu)化存儲的數(shù)據(jù)在獲取方式上可以繼續(xù)劃分，其中，用于公式運算的數(shù)據(jù)可以細化為專家直接錄入、由地質(zhì)類比獲取、通過生產(chǎn)過程獲取、通過地質(zhì)研究過程獲取及其他方式。中間數(shù)據(jù)可以從以下方式獲?。簶藴?、統(tǒng)計、類比、參數(shù)的關(guān)聯(lián)。結(jié)果數(shù)據(jù)的獲取有兩種方式：公式運算結(jié)果和通過鉆井、地質(zhì)、綜合研究等提交的文字報告。
對于非結(jié)構(gòu)化存儲的數(shù)據(jù)在應(yīng)用層分為兩類：圖形數(shù)據(jù)和文檔數(shù)據(jù)。
圖形數(shù)據(jù)在獲取方式上可以繼續(xù)劃分成四種方式：通過工程測量數(shù)據(jù)獲?。ㄈ绲乩韴D件、井位坐標數(shù)據(jù)等）、通過地質(zhì)研究過程獲?。ㄈ绯练e相圖、構(gòu)造區(qū)劃圖等）、由綜合研究獲?。ㄈ缇C合評價圖等）、其他方式。
圖形數(shù)據(jù)在表現(xiàn)方式上又可以進一步分為有坐標意義的圖形（如構(gòu)造單元劃分圖、地理圖、井位圖等）、數(shù)值圖（如產(chǎn)烴率曲線圖、酐洛根熱降解圖等）和無坐標含義圖（如剖面圖）等。
文檔數(shù)據(jù)是指評價過程中產(chǎn)生的各種報告、項目運行記錄等。
（二）數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
從業(yè)務(wù)需求上，根據(jù)數(shù)據(jù)用途、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源，可將本次的油氣資源評價數(shù)據(jù)庫分為三級：基礎(chǔ)庫、參數(shù)庫仔沒、成果庫（圖4-12）。其結(jié)構(gòu)如下：
圖4-12 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)示意圖
1.基礎(chǔ)庫
基礎(chǔ)庫是油氣資源評價工作的最基礎(chǔ)的原始數(shù)據(jù)，有實測數(shù)據(jù)（物探數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、鉆井數(shù)據(jù)、開發(fā)數(shù)據(jù)等）、實驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)等。
確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實際上是一項涉及油田勘探、開發(fā)等領(lǐng)域的多學科的復(fù)雜工作，是油氣資源評價工作的研究過程和研究成果在數(shù)據(jù)庫中的具體表現(xiàn)方式。在設(shè)計數(shù)據(jù)庫的過程中，需要與參數(shù)研究專家經(jīng)過多次反復(fù)，才能最終確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫能滿足目前所有評價工作中計算的需要。
2.參數(shù)庫
參數(shù)庫用于存儲油氣資源評價工作所用到的參數(shù)數(shù)據(jù)，評價軟件，直接從參數(shù)庫中提取參數(shù)數(shù)據(jù)，用于計算。參數(shù)數(shù)據(jù)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總而來，也可以由專家根據(jù)經(jīng)驗直接得到。
本次評價中所涉及的參數(shù)大致可以分為以下幾類：①直接應(yīng)用的參數(shù)；②通過標準或類比借用的參數(shù)；③通過研究過程或復(fù)雜的預(yù)處理得到的參數(shù)。
3.成果庫
成果庫用于存儲資源評價結(jié)果，包括各種計算結(jié)果、各種文檔、電子表格、圖片、圖冊等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)采用分布式多層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，包括三個組成部分：應(yīng)用服務(wù)層、應(yīng)用邏輯層和數(shù)據(jù)服務(wù)層。
數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)如圖4-13所示。
圖4-13 體系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
（1）應(yīng)用服務(wù)層：應(yīng)用服務(wù)層包含復(fù)雜的事務(wù)處理邏輯，應(yīng)用服務(wù)層主要由中間件組件構(gòu)成。中間件是位于上層應(yīng)用和下層服務(wù)之間的一個軟件層，提供更簡單、可靠和增值服務(wù)。并且能夠?qū)崿F(xiàn)跨庫檢索的關(guān)鍵技術(shù)。它能夠使應(yīng)用軟件相對獨立于計算機硬件和操作系統(tǒng)平臺，把分散的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有機地組合在一起，為應(yīng)用軟件系統(tǒng)的集成提供技術(shù)基礎(chǔ)，中間件具有標準程序接口和協(xié)議，可以實現(xiàn)不同硬件和操作系統(tǒng)平臺上的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作。而在具體實現(xiàn)上，中間件是一個用API定義的分布式軟件管理框架，具有潛在的通信能力和良好的可擴展性能。中間件包含系統(tǒng)功能處理邏輯，位于應(yīng)用服務(wù)器端。它的任務(wù)是接受用戶的請求，以特定的方式向應(yīng)用服務(wù)器提出數(shù)據(jù)處理申請，通過執(zhí)行相應(yīng)的擴展應(yīng)用程序與應(yīng)用服務(wù)層進行連接，當?shù)玫綉?yīng)用服務(wù)器返回的處理結(jié)果后提交給應(yīng)用服務(wù)器，再由應(yīng)用服務(wù)器傳送回客戶端。根據(jù)國內(nèi)各大石油公司具體的需求開發(fā)相應(yīng)的地質(zhì)、油藏、生產(chǎn)等應(yīng)用軟件功能程序模塊和各種算法模塊。
（2）應(yīng)用邏輯層：邏輯數(shù)據(jù)層是擴展數(shù)據(jù)服務(wù)層邏輯處理層，針對當前的底層數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體的需求，應(yīng)用各種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，包括臨時表、視圖、存儲過程、游標、復(fù)制和快照等技術(shù)手段從底層數(shù)據(jù)庫中提取相關(guān)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建面向具體應(yīng)用的邏輯數(shù)據(jù)庫或者形成一個虛擬的數(shù)據(jù)庫平臺。邏輯數(shù)據(jù)層包含底層數(shù)據(jù)庫的部分或全部數(shù)據(jù)處理邏輯，并處理來自應(yīng)用服務(wù)層的數(shù)據(jù)請求和訪問，將處理結(jié)果返回給邏輯數(shù)據(jù)層。
形成一個虛擬的數(shù)據(jù)庫平臺我們可以應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的多個技術(shù)來實現(xiàn)。如果系統(tǒng)中的一個節(jié)點中的場地或分片數(shù)據(jù)能夠滿足當前虛擬數(shù)據(jù)庫，可以在應(yīng)用服務(wù)層中使用大量的查詢，生成一個以數(shù)據(jù)集結(jié)果為主的虛擬數(shù)據(jù)庫平臺，并且由數(shù)據(jù)集附帶部分數(shù)據(jù)庫的管理應(yīng)用策略?；蛘邔?jié)點上的數(shù)據(jù)庫進行復(fù)制方法進行虛擬數(shù)據(jù)庫的建立。對與需要對多個節(jié)點上的數(shù)據(jù)庫進行綜合篩選，則要對各個節(jié)點上的數(shù)據(jù)庫進行復(fù)制，合并各個復(fù)制形成一個應(yīng)用邏輯層，從而建立一個虛擬數(shù)據(jù)平臺。
（3）數(shù)據(jù)服務(wù)層：即數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層，其中包含系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理邏輯，位于不同的操作系統(tǒng)平臺上，不同數(shù)據(jù)庫平臺（異構(gòu)數(shù)據(jù)庫），具體完成數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的完整性約束。也可以直接處理來自應(yīng)用服務(wù)層的數(shù)據(jù)請求和訪問，將處理結(jié)果返回給邏輯數(shù)據(jù)層或根據(jù)邏輯數(shù)據(jù)層通過提交的請求，返回數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)處理邏輯方法。
（三）數(shù)據(jù)建設(shè)標準
1.評價數(shù)據(jù)標準
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)格式、大小、類型遵從國家及行業(yè)標準，參考的標準如表4-23。
表4-23 數(shù)據(jù)庫設(shè)計參考標準
續(xù)表
系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的格式及單位參考《常規(guī)油氣資源評價實施方案》、《煤層氣資源評價實施方案》、《油砂資源評價實施方案》、《油頁巖資源評價實施方案》及數(shù)據(jù)字典。
2.圖形圖件標準
對于地質(zhì)研究來說，地質(zhì)類圖件是比較重要的。各種地質(zhì)評價圖形遵循以下標準（表4-24）。
表4-24 系統(tǒng)圖形遵循的相關(guān)標準
系統(tǒng)對圖形的要求為必須為帶有地理坐標意義的、滿足上述標準體系要求的矢量圖形，且采用統(tǒng)一的地理底圖。圖形格式采用：MapGIS圖形交換格式、GeoInfo圖形格式、ArcInfo圖形交換格式、MapInfo圖形交換格式和GeoMap圖形交換格式。
圖件的比例尺要求：
全國性圖件：1∶400萬或1:600萬
大區(qū)圖件：1:200萬
盆地圖件：1:40萬或1:50萬
評價單元圖件：1:10萬或1:20萬
圖件的內(nèi)容要求符合《常規(guī)油氣資源評價實施方案》、《煤層氣資源評價實施方案》、《油砂資源評價實施方案》和《油頁巖資源評價實施方案》的規(guī)定。
（四）數(shù)據(jù)內(nèi)容
數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)包括常規(guī)油氣相關(guān)數(shù)據(jù)、煤層氣相關(guān)數(shù)據(jù)、油砂相關(guān)數(shù)據(jù)和油頁巖相關(guān)數(shù)據(jù)；還有可采系數(shù)研究涉及的數(shù)據(jù)，包括研究所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和研究成果數(shù)據(jù)；以及趨勢預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)。
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