基于SuperMap的GIS课程实验的设计

施 冬,何贞铭,吴东胜 (长江大学地球科学学院,湖北荆州434023)

地理信息系统 (Geography Information System,GIS)是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学为一体的新兴学科[1]。石油院校资源勘察工程专业开设GIS课程可以满足石油行业对GIS人才的急需,同时改善GIS从业人员的结构,拓展GIS应用。GIS具有较强的实践性,因此在开设课程时既安排了基础理论学时,还增加了与课程基础内容同步的实习课时[2],此外,还要考虑与相关专业紧密结合,对于油气资源勘查工程的学生,应该以解决其专业问题为实验目标,在一套油田实际数据支持下,通过GIS的不同实验环节,解决油田的实际问题。

SuperMap Deskpro是北京超图地理信息技术有限公司基于SuperMap GIS核心技术研制的通用桌面地理信息处理平台和GIS应用工具。下面,笔者根据GIS课程的特点[3],结合SuperMap Deskpro的功能,采用收集的油田实际数据,设计了以下与GIS课程内容相匹配5个实验❶长江大学校级重点专业建设项目。。

1 数据采集和处理 (实验1)

GIS数据包括地理空间数据和相关的属性数据。属性数据一般采用手工输入或软件自动生成 (采用数据库技术),地图数字化和GPS是空间数据采集的2种常用方式。实验收集了某油田比例尺均为1∶10000的沉积微相平面图,储层厚度、孔隙度和渗透率平面等值线图,将这些图件作为实验的基础数据。

1)实验方法和步骤 ①数据准备,准备好需要矢量化的地质图件,确定图中点、线、面地理实体及表达,按实体性质的不同分别归入不同的数据集 (见表1),用扫描仪扫描该图件,保存成栅格图;②创建数据源与数据集;③图形导入与配准;④图形矢量化;⑤数据检查、编辑与处理;⑥属性赋值与编辑;⑦成果显示。

2)实验目的 通过地图扫描矢量化操作,掌握矢量与栅格数据集的建立方法,熟悉地图扫描矢量化的基本流程与方法,掌握空间数据的编辑与处理,通过对数据表的操作掌握属性数据处理及连接方式。

表1 要素分类表

2 GIS数据库的建立 (实验2)

空间数据的组织和管理是GIS研究的核心。根据实习要求选择数字化要素,进行数字化要素的分层和代码设计、属性数据表设计。实验选取油田的实际钻井数据 (见表2)。

1)实验步骤 ①根据所选资料特点,创建数据库;②依据所给定的属性数据资料,设计属性数据库表格并输入属性数据,建立属性数据库;③选择合适的修饰参数,显示各类图件。通过该实验,有助于学生熟悉GIS中数据的处理方式和管理方式,掌握空间数据库建立的原理和过程。

表2 钻井数据表

3 空间查询与分析 (实验3)

地理信息系统最大的优势在于其强大的空间分析功能。实验目的是熟悉SuperMap Deskpro中的空间查询与分析功能。实验内容分为以下几个模块。

1)空间查询 利用实验2的成果进行图查属性、属性查图 (SQL查询)和联合查询:①利用查询菜单的 “空间查询”功能,查询河道分布区的钻井,显示查询结果;②利用查询菜单的 “SQL查询”功能,设定参数,查询油井、油水井和水井;③应用给定标准对厚度、孔隙度、渗透率进行分级、分类处理,构造相应的分类数据集 (面数据集)。

2)缓冲区分析 缓冲区分析是根据指定点的距离在点、线和多边形实体周围自动建立一定宽度的区域范围的分析方法。比如,在某井位点多少范围内有多少油井?实验的目的是理解掌握空间信急缓冲区分析的基本原理和方法,掌握SuperMap Deskpro缓冲区分析的技术方法,并能够利用缓冲区分析方法解决油田实际问题。实验内容包括点、线、面数据的缓冲区原理验证分析、缓冲区分析的实际问题应用。

3)叠加分析 利用分析菜单中的 “叠加分析”功能,应用分类数据集进行叠加分析并显示处理结果 (空间和属性)。实验的目的是理解叠加分析的基本原理,掌握在SuperMap Deskpro中进行叠加分析的操作方法。实验内容包括剪裁运算、擦除运算、并运算、交运算、同一运算。

4 空间数据的可视化分析 (实验4)

该实验目的是掌握DEM的建立过程,解决油田地下剖面模拟等实际问题。其内容包括不同类型数据间的转换 (TTN与DEM的等转换)、模型的三维可视化操作等。

5 专题图的制作与地图排版 (实验5)

在以上4个实验的基础上,以上述分析成果作为基础数据,以SuperMap Deskpro作为桌面GIS软件,制作各类专题图。①采用分级符号专题地图表达单井产油状况和厚度、孔隙度、渗透率等值线图;②采用分级色彩专题地图分区表达厚度、孔隙度、渗透率等参数的分级和分类结果;③采用统计专题地图表达单井的储层厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度等特征;最后应用地图布局与排版方法将上述图形输出为正规的地图。

该实验是对前几个实验的总结和综合,通过前几个实验的熟悉和练习,学生自己亲手制作一张专题地图。实验目的是掌握数据的显示与输出方法、各类专题图绘制、正规图件排版等。

6 结 语

根据地理信息系统课程的主要内容和特点,设计了以SuperMap Deskpro为软件平台、5个与课程内容同步的实验。通过这些实验,既有助于学生对GIS课程内容的理解和掌握,又提高了学生利用GIS解决油田实际问题的能力。

[1]吴信才.地理信息系统原理与方法 [M].第2版.北京:电子工业出版社,2009.

[2]汤国安,周卫.“地理信息系统”课程的设计与实践 [J].地球信息科学,2005,6(2):65-69.

[3]李强.基于ArcView GIS的地理信息技术实践教学研究[J].陕西教育学院学报,2008,6(2):106-109.