dr. Elek István:

A térinformatika alkalmazása az olajkutatásban

című doktori értekezésének

 

 

  

Témavezető:

Dr. Klinghammer István tanszékvezető egyetemi tanár

Tudományág: Földtudomány

Doktori program:

A földrajzi környezet természeti és társadalmi rendszereinek vizsgálata (Térképészet)

Eötvös Loránd Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Térképtudományi Tanszék

Budapest, 2001

 

 

Tézisek

 

 

 

  1. A szerző által tervezett, megvalósított és a dolgozatban bemutatásra kerülő rendszerekről elmondható, hogy a hazai szénhidrogén-kutatásban első ízben történt térinformatikai alapokon álló információs rendszer bevezetése.
  2. A Külföldi koncessziós kutatás vezetői döntéselőkészítő információsrendszerhez hasonló még elemeiben sem létezett előzőleg. Egyik legfőbb érdeme az adatok magasfokú integráltsága, amelynek használhatóságát az MS Office szoftverkörnyezettel való összedolgozottsága jelenti. Nemzetközi össze-hasonlításban is csak a svájci Petroconsultants cég rendelkezik hasonló rendszerrel. Ez a megállapítás csak a rendszer megépítésekor volt igaz (1996-97), azóta születtek több helyen is a világban hasonló rendszerek.
  3. A Területi kutatási térinformatikai rendszer úttörő jellegű az adatok és a funkciók komplexitását tekintve. Ennyire egységes szemléletű, ennyire sokféle forrásból származó adatot tartalmazó térinformatikai rendszer a magyar olajkutatásban első ízben fordult elő. A rendszer egyes elemei ugyan előfordultak bizonyos kutatási projektekben, mint pl. digitális térképek használata, domborzati modellek megalkotása, de ezek egyike sem volt térinformatikai alapon álló kutatás (éppen ezért ezeket nem is nevezthetjük a szó klasszikus értelmében információs rendszereknek). A rendszertervek alapján felhasznált és előállított adatok, valamint az alkalmazott szoftverek együttese az, amit információs rendszernek nevezhetünk. Két ilyen rendszer megtervezését és megvalósítását végezte el a szerző (Külföldi koncessziós kutatás vezetői döntéselőkészítő információs rendszer, Területi kutatási térinformatikai rendszer).
  4. Az ORACLE CASE módszerét követve első alkalommal valósúlt meg szénhidrogénkutatási célra készített információs rendszer esetében a teljes életciklus követése alapján történő rendszerépítés. Ez a tény módszertani jelentőségű. A klasszikus adatbáziskezelés területén mértékadó CASE módszer kiterjesztése térinformatikai rendszerekre a szerző munkája, amelyet "A rendszerépítés projekt szintű áttekintése", továbbá az "Általános rendszerépítési elvek" című fejezetben ismertettünk, és aminek összefoglaló ábráját jelen összefoglalóban "A rendszer létrehozásának folyamata" című részben láthatjuk.
  5. A Területi kutatási térinformatikai rendszerre vonatkozó 3D-s feldolgozás és terepmodell, valamint a vektoros és a raszteres adatok összedolgozása, és az ezekre alapozott értelmezési munkák módszertanilag is az alapjául szolgáltak a későbbi olajipari célú rendszereknek, annak ellenére, hogy az egyes feldolgozási folyamatok, elemeikben, eddig is jelen voltak az értelmezési munkákban.

 

 

 

A dolgozat rövid bemutatása

 

    Külföldi koncessziós kutatás vezetői döntéselőkészítő információs rendszer rövid ismertetése

     

    A rendszer célja

    A rendszer célja az olajipari vállalat legfelső vezetése stratégiai döntéseinek támogatása. Segítséget nyújt abban, hogy a lehető legkisebb kockázat mellett eldönthető legyen egy a világpiacon megvásárolható koncessziós terület perspektivitása, a kitermelés, elszállítás, értékesítés nehézségeinek becslése. A rendszer segít a cselekvési terv készítésben, költség/haszon elemzésekben, kockázat elemzésben, előterjesztések, beszámolók térképi ábra anyagának létrehozásában.

    A rendszer funkciómodellje

    Számos információs rendszer funkciókészlete tagolható rendsszergazda funkciókra és végfelhasználói funkciókra. A koncessziós rendszer is ilyen.

    Rendszergazda funkciók

    A rendszer felépítéséhez, üzemeltetéséhez, az adatok naprakészen tartásához elengedhetetlenül szükséges, hogy legyen olyan funkcióköre a rendszernek, amelyben tetszőleges adatmanipulációs feladat elvégezhető. Ennek megfelelően az adatbázis rendszergazda minden, a hatáskörébe tartozó adathoz hozzáférhet (az ő jogait az adott vállalat, szervezeti egység általános rendszergazdája adja), ebből következően feladatkörének ellátása nagy körültekintést és tudást igényel, vagyis csak alaposan kiképzett szakember válhat adatbázis rendszergazdává.

    Végfelhasználói alkalmazás

    A rendszer néhány általános funkció ellátására épül, amely a koncessziós területekre vonatkozó adatok vizsgálatát jelenti. Az alkalmazás elsőrendű célja, hogy térinformatikában nem járatos, átlagos számitástechnikai ismeretekkel rendelkező személyek is képesek legyenk az alább vázlatosan ismertetésre kerülő feladatok végrehajtására. Ezek közül a legfontosabbak a következők:

    A rendszer entitásai

    Minden információs rendszer legnagyobb értéke az adat. Egy informatikai rendszer elemi objektumait, adatait entitásnak nevezzük. Az entitások egymáshoz való viszonya (entity relationship) minden rendszerterv legalapvetőbb tartalma. Jelen esetben két entitáscsoportot különböztetünk, nevezetesen grafikus és szöveges entitásokat. Elméletileg szükségtelennek vélhetnénk e két adatféleség megkülönböztetését, hiszen egy-egy objektum grafikus attributuma is csak egy a sok leíró adat közül. E megkülönböztetésnek praktikus okai vannak. Mivel grafikus adatok természete (és az adatokhoz kapcsolódó funkciók) lényegesen összetettebbek, mint a hagyományos alfanumerikus adatoké, ezért alapvetően fontos ezen entitások szétválasztása. Tekintsük át tételesen ezen adatféleségeket.

    Területi szegmentáltság

    A vezetői információs rendszerben ugyanazok a funkciók szükségesek valamennyi régióra és országra, de ennek ellenére szükségesnek bizonyult az információs rendszer régiónkénti szegmentálása, tekintettel a szervezet működési struktúrájára, ahol is az egyes régiók külön szervezeti egységként, külön vezetéssel és személyzettel működtek.

    A szegmentáltság a stratégiai területi beosztáson alapul:

    Ezen régiókon belül a egyes kiemelt országokra lebontott alrendszerek készültek az 1:1.000.000 méretarány információtartalmának megfelelően.

    Régiók és országok

    Közel-Kelet

    Sziria, Jordánia, Izrael, Irán, Szaud Arábia, Egyesült Arab Emirátusok, Oman, Yemen, Qatar, Törökország, Kuwait, Libanon

    Észak-Afrika

    Marokkó, Algéria, Lybia, Tunézia, Egyiptom

    FÁK-régió

    Oroszország, Azerbajdzsán, Turkmenistan, Kazakhsztan

    Távol-Kelet

    Pakisztán, Indonézia, Malayzia, Kambodzsa, Vietnam, Thayföld

     

    Grafikus entitáscsoport

    Áttekintő digitális világtérkép: 1:30.000.000 méretarányú, a világ valamennyi országát, fővárosát, nagy folyókat, óceánokat és tengereket tartalmazó objektumcsoport. Nagyobb területek megtekintésére alkalmas. A kutatási stratégia elemzésére, régiónkénti áttekintésre alkalmas.

    Az áttekintő világtérkép és a rétegek tartalma (stratégiai területek markánsan szinezve és feliratozva)



    Egyes régiókra vonatkozó áttekintő térkép és adatbázis

     

    A világ országainak áttekintő, topográfiai térképei (1:1.000.000 m.a.). Egyes kiemelt országok viszonylag részletesebb objektumcsoportjai a következő tematikus tartalommal:

    országhatár, megyék, települések, bel- és külterülete, közigazgatási határok, vizrajz, egyéb létesítmények (pl. repülőterek), domborzat, részletes település tartalom, részletes közlekedési hálózat (útvonalak, hidak, attributiv adatokkal), energetikai hálózat attributiv adatokkal, létesítmények (pl. vízmű, gyár, stb.), felszín borítottság, stb. Ez az adattartalom vonatkozik bármelyik régióba eső bármelyik országra. Valamennyi feldolgozott országban teljesen azonos az adatbázisok strukturája.


    Speciális olajipari vonatkozású térképi adatok (mint pl. kutatási koncessziós területek határai, termelési koncessziós területek határai, olajmezők határai, fúráspontok, stb.)



    Szöveges entitáscsoport

    Az alaptérképek grafikus adattartalmához számos (több száz) szöveges, leíró vagy számszerü adat kapcsolódik. Ezek tételes felsorolása túlzás lenne. Azt azonban mindenképpen el kell mondanunk, hogy a térképi adatokból, és a szöveges adatok kódmezőiből és adatmezőiből rendkívül összetett információtartalmú tematikus térképek állíthatók elő. Ennek jelentősége abban áll, hogy mindig az adott kérdés megválaszolásához legjobban megfelelő térképet állítjuk elő, azonban az adatbázis struktúrájára való tekintettel ez néhány másodpercbe telik csupán. Speciális olajipari tartalmú szöveges leíró adatok, amelyek jellemzik a koncessziós területeket, mezőket, kutakat.

     

    A rendszer entitásainak kapcsolatai

     

    A koncessziós információs rendszer, hasonlóan a többi térinformatikai rendszerhez bonyolult belső kapcsolatrendszerrel rendelkezik. A térinformatika mint szakterület speciális adatmodellel rendelkezik, amelyben kulcsfontosságú szerepe van a térképi és szöveges adatbázisok kapcsolatának.

    A szöveges és térképi adatok kapcsolatát entitásazonosítók biztosítják, amelyek kölcsönösen egyértelmű kapcsolatot biztosítanak számukra. Ezen kapcsolatok teszik lehetővé, hogy a szöveges adatokra megadott feltételek alapján a lekérdezések eredményét megjeleníthessük a térképen, és megfordítva, grafikus feltételek alapján (pl. geometriai tartalmazás, szomszédság, stb.) alapján szelektáljunk és a szelektált állományok szöveges adatait táblázatos vagy más formában megtekinthessük.

    Általában kijelenthetjük, hogy a koncessziós információs rendszer működésének egyik legfontosabb alapköve a jól megtervezett és megvalósított entitás kapcsolat. A kapcsolatrendszert egyfelöl az alrendszerek, és ennek megfelelően az általuk kezelt adatok, egymáshoz való viszonya, másfelöl a grafikus és szöveges adatbázisok viszonya alkotja. Ezen kapcsolatrendszer felépítéséhez azonban pontosan ismernünk kell a megvalósítani kívánt funkciókat, az adatok jellegét, szerkezetét.

     

    Rendszerek és alrendszerek szimbolikus kapcsolatai


    A grafikus és szöveges adatbázisok szimbolikus kapcsolatai

    Mivel jelen dolgozat nem rendszerterv, ezért tételesen nem tárgyaljuk az enitások kapcsolatait. Annyit azonban mindenképpen el kell mondani, hogy valamennyi olajipari vonatkozású adat rendelkezik koordinátákkal, ami lehetővé teszi tetszőleges alaptérképen való ábrázolását. Belső azonosítókon keresztül csak az olajipari adatok hivatkoznak egymásra (pl. kútnév, mezőnév, stb).






    A területi kutatási térinformatikai rendszer rövid ismertetése

    Bevezetés

    Az információtechnológia egyik legnagyobb eredménye a döntések előkészítésekor felhasznált információk sokfélesége, hallatlan gazdagsága, amely különböző adatforrásokból származik. Az adatforrások eltérő megbízhatóságú adatokat nyújtanak, amelyek a szakértők tapasztalatain átszűrődve eredményezik a döntéseket. Gyakran többféle szakterület szakértőinek tapasztalatait és adatait kell integrálnia egy-egy információs rendszernek. A térinformatika előnyei leginkább interdiszciplináris területeken mutatkoznak meg.

    Az olajipar tipikusan ilyen interdiszciplináris szakterület, ahol többek között a geológus, geofizikus, rezervoár mérnök, fúrómérnök, szállítási szakértő együttes munkája eredményezi a sikeres olajkutatást. A következőkben bemutatásra kerülő olajkutatási projektben a térinformatika alapvető szerepet játszott a felszini információs rendszerben. A kutatási programnak csak a térinformatikával kapcsolatos részeire térünk ki, egyéb részleteit nem ismertetjük, mivel terjedelmi okokból az informatikai rendszer részletes bemutatására sincs lehetőségünk. Célunk csupán annyi, hogy érzékeltessük az olajkutatás felszini informatikai rendszerének főbb képességeit.


    A rendszer célja

    A rendszer célja egyrészt az volt, hogy gyors és megbízható hozzáférést biztosítson az olajkutatási célú adatokhoz, adatbázisokhoz, mint pl. geológiai térképek, gravitációs és mágneses anomália térképek, szeizmikus adatok (csak nézegetés, nem feldolgozás), fúrásokkal kapcsolatos adatok. A rendszer másik, talán kevésbé hangsúlyozott célja a sivatagbeli navigáció volt. Ennek jelentősége nemcsak az eltévedés elkerülésében rejlik, hanem főként az egyes terepi objektumok földrajzi helyének pontosabb meghatározásában. Logikailag tehát két alrendszert különböztetünk meg: a navigációs alrendszert, és a geológiai alrendszert.

    A rendszerek elemi célja általánosságban a döntéstámogatás. A döntéshozás a gondolkodó ember feladata, azonban a helyes döntésekhez minél teljesebbkörű informálódásra van szükség, amiben alapvető szerepe van a térinformatikának.

    Az ismertetett alrendszerek alapvetően nem választhatók szét, mivel számos adatbázis közös mindkét rendszerben. Szétválasztásuk inkább csak a fő funkcióik miatt indokolt. Valamennyi alaptérképi réteg elérhető az alrendszerek bármely dedikált felhasználója számára.


    Főbb entitáscsoportok

    A rendszer számos különböző adatforrásból származó szöveges és grafikus adatból áll, ezért a rendszer készítőinek óriási tervező, adatintegráló munkát kellett végezniük. A kutatás előkészítéséhez számos térképi adatforrás felhasználása és azonos koordinátarendszerben való egyesítése volt szükséges. Pontos és részletes térképekre volt szükség, tekintettel arra, hogy kiindulásként csak egy 1:1.000.000 méretarányú áttekintő térkép állt rendelkezésre digitális formában, ezért be kellett szerezni pontos topográfia térképeket, továbbá a hasonló méretarányú különböző geológia térképeket. Mivel ezek a térképek analóg formában álltak csak rendelkezésre nagy mennyiségű digitalizálási munkát kellett elvégezni. A geomorfológia tanulmányozása céljából be kellett illeszteni a rendszerbe a konkrét kutatási területet lefedő SPOT és LANDSAT műhold képeket is, amelyeket összhangba kellett hozni egymással és a digitális vektortérképekkel.

    Tekintettel arra, hogy a rendelkezésre álló adatforrások adatai vegyes minőségűek voltak, ezért a gyakran eltérő koordinátarendszerű, különböző méretarányú és pontosságú, továbbá eltérő időben és módszerrel felmért térképek összhangba hozása hallatlan nagy erőfeszítést igényelt. Tovább tarkította az amúgy is sokszínű képet, hogy a legtöbb térkép arab nyelvű volt.

    A következő táblázatban összefoglaljuk a főbb entitáscsoportokat:

    Vektortérképek

    Űrfelvételek

    Alfanumerikus adatok

    Egyéb grafikus adatok

    (fényképek, ábrák, metszetek...)

    Egyéb szöveges adatok

    1:200.000 topográfiai térképek

    1:50.000 topográfiai térképek

    1:200.000 geológiai térképek

    1:50.000 geológiai térképek

    geofizikai térképek (mágne-ses, gravitációs, szeizmikus vonalhálózatok)

    5 db SPOT,

    és 1 db LANDSAT

    kép

    topográfiai és geológiai térképek valamennyi objektumának leíró adatai, a szeizmikus vonalhálózatok leíró adatai,

    fúrási pontok, mintavételi helyek leíró adatai

    geomorfológiára vonatkozó fényképek, magfotók, geológiai metszetek, rétegsorok, stb grafikus ábrái

    egy-egy felszini objektumhoz tartozó összetettebb szöveges dokumentum (pl. szerződés, magleírás, stb)


    Főbb funkciók


    Rendszergazda funkciók

    Ugyanaz, mint a Külföldi koncessziós kutatás vezetői döntéselőkészítő információs rendszer esetében (lásd fentebb).


    Végfelhasználói alkalmazás

    A rendszer néhány általános funkció ellátására épül, amely a koncessziós területekre vonatkozó adatok vizsgálatát jelenti. Az alkalmazás elsőrendű célja, hogy térinformatikában nem szakértő, de átlagos számitástechnikai ismeretekkel rendelkező személyek is képesek legyenek az alább vázlatosan ismertetésre kerülő feladatok végrehajtására. Ezek közül a legfontosabbak a következők:

    • mindazon adatok, térképek, információk kezelése, amely a koncessziós megállapodás szempontjából lényeges (pl. áttekintő világtérkép: 1:1.000.000 méretarány, kutak, mezők szöveges leíró adatok, 1:500.000 topográfiai térképek, bármely olajipari adatféleség)
    • a rendelkezésre álló információk alapján gyors, pontos, áttekinthető összefoglalást adni a koncessziós területről (bármely terület, területrész kiválasztható, kereshető legyen, tetszőleges feltétel megadása szerint legyűjtések legyenek végrehajthatók, tematikus térképek, kivágatok, piktogramok, kartogramok, metszetek készíthetők legyenek)
    • új térképi és szöveges elemek bevitele, a meglévő adatok változtatása
    • bármely elemzés, legyűjtés grafikus (térképi, kartogram) és szöveges vagy táblázatos eredményeinek az irodaautomatizálás eszközkészletével történő kezelése
    • változatos lekérdezési lehetőségek, mint pl. pontokhoz rendelt szöveges adatok, koordináták, két pont közti távolság, pontsorozatok összegzett távolsága, poligon területe, kerülete, poligonon kivül/belül eső pontok, bármely objektum felirata, poligonokhoz rendelt szöveges adatok, vonalakhoz rendelt szöveges adatok, hatászóna definiálás (buffer)
    • A fenti funkciókon kívül további, az alaprendszerben meg nem lévő funkció is működik:
    • intelligens szintvonalak alapján metszet készítés (lejtési viszonyok elemzése, úttervezés, fúráspont kitűzés, stb. céljából)
    • a terület három dimenziós modelljének elkészítése (szabályos magassági rács kiszámítása, 3D-s megjelenítése geomorfológiai és vető elemzési célból)
    • térképi objektumokhoz (poligon, vonal, pont) kapcsolt fényképek, egyéb grafikák (rajzok, ábrák, metszetek, stb), valamint dokumentumok (szerződések, magleírások, fúrási jelentések, bármely szöveges dokumentum) kezelése és megjelenítése
    • GPS navigációs eszközök integrálása a rendszerbe
    • szeizmikus és karotázs eredmények importálása és megjelenítése
    • bármely lekérdezés eredményének (pl. térkép, táblázat, fénykép) átadása az Office-nak.

    A felsorolt funkciókészlet távolról sem teljes, de arra alkalmas, hogy érzékeltesse a rendszer teljesítőképességét.


    A rendszer létrehozásának folyamata

     

     

    Néhány példa a rendszerből:

    Geológiai alrendszer

    A geológiai alrendszer számos topográfiai és geológiai adatféleségből áll. Valamennyi objektum intelligens, vagyis külső adatok hozzákapcsolására fel van készítve. Ezen adatok nélkülözhetetlenek a geológiai interpretáció számára, mivel ez az olajfúrások kitűzésének alapja.




    Közepes méretarányú topográfiai térkép a geológiai rendszerből. Az intelligens szintvonalaknak köszönhetően egy adott vonal mentén (A-B) bármely területről tetszőleges irányú magassági metszet készíthető.




    Közepes méretarányú geológiai térkép a kutatási terület határának megjelölésével és szeizmikus vonalakkal

     

    Részletes, nagy méretarányú geológiai térkép a formációk jel- és színkulcsának feltüntetésével, valamint két vonal mentén a geológiai szelvény képével.



    A kutatási terület és az űrfelvételek elhelyezkedése. A vastag, kitöltetlen keret a LANDSAT, míg a többi kisebb méretű négyszög a SPOT képek helyét mutatja.

     


    Öt SPOT képből álló mozaik a kutatási területről

     

     


    3D-s domborzati modell. Többféle adatforrásból készült valósághű felületmodell, amely szemléletesen mutatja a kutatási területet felépítő tektonikai vonalakhoz kapcsolódó hegyvidéket, magas gerinceket, meredek fallal határolt magas platókat és a közöttük húzódó mély, kisebb ill. nagyobb kiterjedésű medencéket.


    Az előbbi 3D-s felületmodellre ráfeszítve láthatjuk a közepes méretarányú geológiai térképet és a szeizmikus vonalakat




    Felhasznált Irodalom

     

    1. G.F. Hice - W.S. Turner - L.F. Cashwell: "Számítógépes rendszerek fejlesztésének módszertana", Műszaki könyvkiadó, 1983 (az eredeti könyv címe: System Development Methodology, SDM, a kiadás éve 1978)
    2. Handbook of System Analysis. Overview of Uses, Producers, Applications, and Practice. Edited by Hugh J. Miser and Edward S. Quade. North-Holland, New York - Amsterdam - Oxford, Elsevier Science Publishing Co., Inc., 1985
    3. Richard Barker: "CASE*METHOD, Entity Relationship Modelling", Addison-Wesley Publishing Company, 1989
    4. Quittner Pál - Kotsis Domokos: "Számitástechnika rendszerszervezőknek", Akadémiai Kiadó, Budapest, 1989
    5. Richard Barker: "CASE*METHOD, Tasks and Deliverables", Addison-Wesley Publishing Company, 1990
    6. D. Maguire, M. Goodchild, D. Rhind: "Geographical Information Systems", Longman, 1991
    7.  

       

      A szerzőnek a dolgozathoz kapcsolódó publikációi

       

    8. Elek István: "Térinformatikai rendszerek tervezése", TÉRINFORMATIKA, 1991, Budapest
    9. Elek István: "Informatikai koncepció a MOL külföldi vállalkozási tevékenységének elősegítésére", 1995, a MOL számára készített tanulmány
    10. Elek István: "A MOL Rt. Kutatás- Termelési Ágazat Koncessziós Térinformatikai Rendszer", 1995, a MOL számára készített rendszerterv
    11. Elek István - Pandiné Szegedi Szilvia - Benkő Zoltán - Kovács György - Pintér Zsolt: A MOL Rt. Külföldi Szénhidrogénkutatási Koncessziós Térinformatikai Rendszere
      VI. Országos Térinformatikai Konferencia, Szolnok, 1996. Szeptember 26-27.
    12. István Elek: "A geographical information system for oil research, System Plan", 1997, Damascus, a MOL SYRIA Ltd számára készített területi kutatási rendszer rendszerterve
    13. Elek István-B. Árgyelán Gizella: "Olajozott fejlesztés: A MOL egyik közel-keleti koncessziós kutatási térinformatikai rendszere", Térinformatika, 1999/4. Június
    14. Elek István: "Egy térinformatikai rendszer arab olajmezők feltárásában "
      Magyar Geofizika, 41. évfolyam, 3.sz.,
      2000
    15. Elek István: "Döntés-előkészítő információs rendszer külföldi koncessziós kutatások vezetői számára", Geodézia és Kartográfia, 2000, október, 22-30.o.

     


    ----------------------------------------------------------------
    Ez az oldal Microsoft Internet Explorerrel nézhető a legjobban
    Készítette: Elek István
    e_mail: isis@mail.datanet.hu
    Tel/fax: 315-01-41, 06-30-94-94-516