本文从地理信息系统的要素和功能角度出发，分析了其发展趋势，认为地理信息系统应用的进一步深入和信息的数据化及相关领域的发展，将推动地理信息系统的发展进程。应用的发展要求系统的数据采集、更新、集成、管理、分析、检索、用户界面等方面的功能要更加有效和强大。为满足实际需要还要求解决很多方面的理论和技术问题，包括空间数据模型基础理论的突破、空间统计分析的完善等，优良的数据模型、精确的空间数据以及多维数据的表达等，都是地理信息系统的研究和发展方向。 本文通过对地理信息系统矢量数据结构和栅格数据数据的分析，描述了适合油田的矢量栅格一体化的数据结构，给出了基于矢量和栅格数据结构的算法，并分析了影响数据质量的三个主要因素，提出了相应的解决办法。本文通过对元数据理论的研究，分析了油田数据的特点，根据这些特点提出了适合油田的元数据标准，标准将元数据分为三层，即元数据子集、元数据实体和元数据元素，并提出了油田地理信息系统元数据指标体系，建立元数据的标准和实现机制。本文通过对空间数据库中空间数据和属性数据的研究，提出油田空间数据库的逻辑设计和物理设计。逻辑设计主要包括图块结构的设计和图层信息的组织，空间数据库的物理设计采用层次模型组织方式，是以记录类型为结点，结点之间具有一定的从属关系，把层次模型中的记录按照从上到下、从左到右的顺序排列就得到一个记录序列，可以通过层次顺序和路径查找记录实现该层次模型。本文通过对空间数据模型包含的概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个层次的基本理论的研究，提出了适合油田的概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型等的设计，提出了空间数据模型的整体结构方案，克服空间数据不能很好被衔接利用等问题。 油田地面采油工程地理信息系统的建立将使地面工程建设的规划设计手段和工作效率产生一个质的飞跃，使规划设计人员摆脱用彩笔与大图纸进行手工计算的规划工作现状，大大缩短规划工作周期，进一步提高规划方案的准确一性、科学性。