地震数据采集处理知识检索平台开发

胡露露 王子国 李伟 张亮 陈冠毅 罗胜杰

中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057

南海西部油田地震数据经过多轮采集、重处理，存在大量地震体，地震采集时间从1981年至今已经有40多年的历史，采集地震体超过100个区块，每次采集的地震又经过多轮重处理，众多的地震体导致科研人员无法迅速了解全部地震数据信息；不同地震体大小、采集处理参数、用途等，研究人员锁定相关参数亦困难；且地震采集处理数据均分散在个人电脑中，无法进行统一的管理。在缺乏统一平台对地震数据管理的背景下，一方面勘探开发跨科室人员难以清晰认识各油田地震采集处理历史，导致重处理数据利用率不高；另一方面，分散的数据不利于进一步创新性的数据分析挖掘工作。因此，急需构建地震数据管理平台。

开发基于开源数据库的地震采集处理知识检索平台，采用开源数据库解决卡脖子问题，达到底层数据库自主可控。且开发地震采集处理知识检索平台，使得科研人员可以快速检索到所需要的采集、处理知识，提高地震数据利用率。开发检索平台显示界面能直观地展示历年的采集、处理信息，将分散的采集数据集中到统一平台，与储量、产量等大数据进行分析进行数据挖掘，为科研生产提供技术支撑。

1 软件架构

1.1 设计方案

基于对平台软件功能需求的分析，设计了软件所要采用的技术路线，如图1所示。平台使用MVC三层架构[1-2]，数据存储使用MyBatis框架[3-4]，SSH开源框架开发，属于B/S（浏览器/服务器）软件结构。

图1 软件设计方案

1.2 数据库设计

常见的数据库模型有关系型数据库和非关系型数据库两种，本软件平台采用关系型数据库。主流关系型数据库管理系统有Oracle、MySQL、SQL Server、Postgre、DB2等，结合研究院现有数据类型及结构，本平台软件采用PostgreSQL作为后台数据库。

在数据库可视化软件中创建一个数据库，并根据需求设计了5个数据表admin、ac、handle、handle_area，well，分别用来存储用户信息、地震采集数据信息、地震处理数据信息、处理工区信息、井数据信息。

1.3 数据存储

在服务器端编写数据存储程序，将txt、excel等格式的地震采集处理数据解析并存储到Postgre数据库中。编程语言使用Java，存储过程使用Mybatis框架代替了传统的JDBC（Java Data Base Connectivity）数据库连接。

MyBatis是一个开源的持久层框架，它支持自定义的SQL语句查询、高级映射和存储过程，通过注解文件将Java对象或接口映射为数据库中的记录，免除了几乎所有的JDBC程序以及获取参数配置和获取结果集的工作。MyBatis在软件开发三层结构（MVC）的基础上，从业务逻辑层中出持久化层，专门负责数据的持久化操作，使业务逻辑层可以真正地关注业务逻辑的开发。MyBatis相比较于JDBC，在数据库的连接和释放、SQL语句、结果集和缓存方面，表现更加优异。

1.4 Web 端软件开发

Web端应用程序采用MVC架构模式，SSH开源框架开发。SSH由Spring、Struts2和Hibernate三部分组成。Struts2是Struts1技术和WebWork技术的结合，它通过拦截器处理HTTP请求，然后经过Action映射器查找需要调用的Action对象并返回Action对象的代理，Action代理对象从配置管理器中读取Struts2的相关配置，读取完毕后从Action容器中再调用Action对象，最后处理完请求，返回相应的JSP或HTML视图。

Hibernate是一个开源的对象关系映射框架，对JDBC进行了轻量级的对象封装，使程序开发人员可以利用面对对象的编程思想对数据库进行操作。在软件开发三层架构（MVC）的基础上，从业务逻辑层中分离出数据持久化层，使业务逻辑层可以真正的关注业务逻辑的开发。

Spring是一个开源的Java开发框架，核心技术是控制反转和面向切面编程。Spring在表现层提供了与Struts2框架的整合，在数据持久化层可以整合Hibernate技术，业务逻辑层可以记录日志和管理事务等。SSH框架不仅实现了MVC软件架构中Model、View、Controller的彻底分离，而且实现了数据持久化层和业务逻辑层的分离，大大降低各层之间的耦合性，提高了Web程序开发的编程效率，也使后期程序的维护变得更加容易。

1.5 登陆界面与主界面

用户经过Web端软件的登录验证，才能进入到主页面。在登录页面获取用户账号和密码信息，点击登录按钮发送登录动作请求，此动作请求会匹配到AdminLoginAction对象并执行该对象的execute（）方法。如果用户账号或者密码数据为空，把此报错信息添加到文件中，如果不为空，调用相关服务，判断数据库中是否有与之匹配的用户账号和密码，如果不存在，把此信息添加到错误动作中，如果存在，用户登录成功，进入到主页面。

用户完成登录验证后进入到主页面，主页面包含查询地震采集信息、查询地震处理信息、查询处理工区信息和井信息4个功能模块。

2 查询地震采集信息

在查询地震采集信息功能模块，Entity（实体类）层创建Ac类，地震采集参数信息类；Dao层（数据访问层）创建AcDao类，负责对数据库CRUD的方法；Service层（业务逻辑层）创建AcService类；Action层（控制层）创建不同地震采集查询参数类，用来显示查询地震采集参数信息。

查询地震采集参数信息的程序流程如图2所示。用户在主界面发送查询请求，匹配显示地震采集参数信息类对象，执行该对象的execute（）方法，然后调用acService服务查询相关信息，并将查询结果转发到信息显示页面。在地震采集参数信息显示页面，科研用户可输入关键字查询相应数据信息。

图2 查询地震采集参数信息的程序流程图

3 显示工区位置信息

在查询工区数据信息显示页面，使用了百度第三方开源库作为可视化工具。考虑到信息安全公司内网环境下，需要处理地图离线化问题，这里解决思路有组织验证ak码、修改BMapAPI加载地址为本地文件、跳过远程瓦片下载，直接爬取本地地图瓦片。在相应的Entity层、Service层，Action层编写相应的业务类。查询工区信息时用户在主界面发送查询工区请求，匹配显示工区数据类对象，执行该对象的execute（）方法，然后调用acService服务查询相关信息，并将查询结果转发到信息显示页面。

在查询工区显示页面这个界面，科研用户可以查询工区和并结合百度地图，直观的查看工区所处的位置、范围大小等；也可对地震工区做进一步数据分析挖掘工作，例如工区总共做了多少次重处理、重采集、采集工区哪些区域做了重处理、多个重采集和重处理工区之间的重叠区域等。

4 主要技术创新点

（1）首次搭建了研究院专属的地震采集处理信息统一后台管理库，并将分散、繁杂的地震数据信息存储到PostgreSQL数据库中。

（2）以B/S软件架构开发了一款地震采集处理平台检索软件，科研人员可根据关键字快捷地查询所需的关键数据信息，提高工作效率。

（3）使用功能强大、开源且国产的百度地图作为可视化第三方库，并在公司内网环境下，成功探索出百度地图的编程离线使用方法，供科研人员在地图上直观查看历年地震采集处理信息，有力支撑了勘探开发科研业务。