当前油田地面工程系统的管理中，信息检索和查询的手段落后，缺乏实时刷新手段，缺乏图形数据与属性数据的有机耦联，缺乏将管网视图与管网运行参数实时监测、系统模拟和仿真等有机结合的方法，同时管网视图与地理信息难以协调统一。这些问题严重制约着油田地面工程系统管理信息化发展，导致油田地面工程系统管理水平低下，难以适应日益严峻的国际竞争。针对油田地面工程系统信息管理现状和数字油田建设的需要，结合GIS技术、数据库技术、工程优化技术和软件工程，系统开展油田地面工程系统信息管理及应用研究具有非常重要的意义。 本文对油田地面工程系统所包含的各种设施、设备、元器件及系统工艺流程进行分类整理，并按照GIS系统的要求对各种数据进行有效组织，建立了满足用户需求、适合模块化开发的系统数据库。在GIS系统框架下，充分考虑地理信息(如管线穿越障碍物：山脉、河流等)对地面工程系统布局优化的影响，建立了地面工程系统布局优化的新模型，并采用禁忌算法对模型进行求解，取得了很好的优化效果。 利用GIS的空间分析功能及图论的知识建立了道路的拓扑结构模型，通过对当前各种最短路径求解方法进行对比，探索出了一套适合本系统的最短路径求解方案，所确定的管网系统最佳检修路径为油田紧急情况的及时处理奠定了坚实的基础。 在管网系统拓扑结构的基础上，根据管网系统中阀门的控制状态、管线连通情况以及管道内流体的流动方向建立了管网系统模拟控制的数学模型，实现了管网运行的计算机控制模拟，为油田事故处理中正确决策和施工提供技术支持。 在系统理论研究的基础上，参照“石油工业应用软件工程规范”，采用模块化和工作平台软件工程设计思想，通过需求分析、概要设计、详细设计、编程调试和模块功能单元应用测试及综合应用测试各环节，实现了油田地面工程系统信息管理软件的开发。软件不仅实现地面工程系统与地理信息有机关联及布局优化和图形化，将海量数据信息可视化，而且方便、迅速、精确地实现油田地面建设空间信息和属性信息的存储、查询、分析、输出等功能。软件的成功研制，弥补了手工绘图或计算机绘图不能有效地组织信息、管理信息和应用信息的不足，提高油田地面工程系统的综合管理水平。