5.2.1.1 系統總體功能結構
本系統以海外油氣與固體礦產資源開發利用過程中涉及的各種風險為研究對象，在各種風險評估模型與評價體系的基礎上，實現開發利用過程中的風險評價、可視化展示，輔助國家與企業實現“走出去”戰略，為進行海外油氣與固體礦產資源開發利用提供戰略決策依據。系統結合W ebGIS技術、風險評價技術、數據庫與數據倉庫技術，構建基於.net框架下B/S模式的國外油氣與固體礦產資源開發利用風險管理系統。
整個國外油氣與固體礦產資源開發利用風險管理系統包括6大功能模塊，分別是國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險、需求風險和系統維護（圖5.1）。其中國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險、需求風險5個模塊提供前臺展示功能，系統維護模塊主要提供系統管理功能。
圖5.1 系統功能結構圖
系統前臺展示功能面向普通公***用戶。針對5個風險模塊，通過可視化技術，以多種方式展示相關的風險評估等級以及評價對象基本信息，可為用戶提供直觀、全面的風險評估信息，進而支持用戶進行更有效的風險決策。
系統管理功能面向管理員用戶，提供指標數據、基礎數據、界面屬性等數據的相關維護，用戶權限、口令等系統參數的修改，以及數據備份和恢復管理等功能的實現（左美雲等，2006），為國外油氣與固體礦產開發利用風險管理系統提供比較穩定的後臺支持。
整個系統基於B/S架構，根據WebGIS系統的特點與需求（周秋平，2003），上述6大功能模塊在邏輯結構上按用戶服務層、業務服務層、數據庫服務層的3層結構構建（圖5.2）。
圖5.2 系統總體邏輯結構圖
其中，用戶服務層是用戶在終端瀏覽器瀏覽的用戶界面，主要提供國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險、需求風險的相關風險可視化展示功能，以及評價對象的基本信息展示功能；業務服務層是在服務器端采用基於ASP.net框架構建的各種Web服務程序，如地圖服務器、模型請求服務器等，用以處理用戶終端的請求；數據庫服務層存儲並管理空間數據、屬性數據、評價指標數據、模型和圖形等基礎數據，挖掘有用信息，響應服務層的連接交互請求等。
5.2.1.2 國家風險模塊
作為世界第二大石油消費國，我國石油進口的50%左右來自政治經濟不穩定的中東、海灣地區，因此必須考慮獲得可靠石油資源和與油氣輸出國密切相關的各種風險因素。本模塊旨在通過全面分析世界各地區特別是油氣輸出國家敏感的政治、經濟和地緣等的風險信息，構建國家風險評價指標體系，建立評價模型，並將最終結果壹目了然地呈現在用戶面前，為用戶是否選擇其作為石油進口來源提供科學依據（毛小苓等，2003）。
國家風險模塊分國家風險可視化和國家風險基本信息兩個子模塊，其結構如圖5.3所示。
（1）國家風險可視化
該模塊包括能源安全視角、企業投資視角和恐怖襲擊的風險可視化3個部分，除顯示世界各地區特別是油氣輸出敏感地區的國家綜合風險外，還以GIS專題圖來直觀地展示國家地區的政治、經濟、地緣風險等級。
（2）國家風險基本信息
該模塊包括國家基本信息、評價指標體系、風險因素分析和風險評價結果，它們之間以逐層深入、遞進的方式為用戶呈現國家風險基本信息。
圖5.3 國家風險功能結構圖
5.2.1.3 市場風險模塊
石油市場風險模塊旨在評價國際石油市場綜合風險，分析國際石油市場風險的趨勢；同時，實時動態地進行國際油價趨勢以及油價風險分析；然後，進行石油市場風險的預測，從宏觀角度為石油企業和政府提供決策支持。
市場風險模塊包括5個子模塊（圖5.4）：石油市場系統風險評價、國際石油市場價格抓取、國際石油價格預測、石油市場風險預測與石油價格多維分析。石油市場系統風險評價將全球石油市場視為壹個整體，評價石油市場的整體風險，並對比分析歷次評價的風險；國際石油市場價格抓取模型選擇美國能源部、華爾街日報、中國石油集團等網站定期公布的石油價格數據為對象，采取在線自動抓取的形式獲得實時的國際石油價格數據，供其他風險模塊調用分析；國際石油價格預測結合國際石油價格數據和國際石油價格事件等，構建相應的預測模型來預測其價格的趨勢；石油市場風險預測采取VaR方法，對不同時間間隔的油氣價格風險進行預測；石油價格多維分析模塊則根據石油市場、油品、價格類型等多個維度對石油價格進行分析，並將石油價格數據導出供進壹步分析使用。
圖5.4 市場風險模塊功能結構圖
市場風險模塊涉及大量的基礎數據的收集和應用，包括匯率、石油價格、油價時間等；並具有和多個模塊的接口，包括國際石油價格預測、石油市場風險預測、石油價格多維分析等模型程序。市場風險模塊的數據獲取和應用具有多種不同的方式，並具有多種模型接口處理方式，從而導致了市場風險模塊的復雜性和重要性。
（1）石油市場系統風險評價
石油市場系統風險評價功能包括石油市場基礎數據、石油市場系統風險評價方案及石油市場評價結果等管理（圖5.5）。其中，石油市場基礎數據管理包括國際石油交易所、石油市場資源鏈接、國際油價事件和市場數據的信息收集、分類、整理及展示。
圖5.5 石油市場系統風險評價功能結構圖
1）基礎數據管理。
A.國際石油交易所。國際石油交易所提供全球主要的5個石油交易所信息，包括交易所簡介和地理分布。主要交易所包括美國紐約商品交易所、倫敦國際石油交易所、東京工業品交易所、新加坡交易所和上海期貨交易所。
B.石油市場資源鏈接。石油市場資源鏈接提供了互聯網上和石油市場研究相關的豐富資源鏈接，這些資源如表5.1所示。
表5.1 石油市場資源鏈接
C.國際油價事件。國際油價事件提供國際已經發生過的對油價有重大影響的事件，包含消息來源、事件時間、事件類型及事件概況。這些事件壹方面供系統用戶直接查詢；另壹方面可以在國際石油價格預測中作為油價的影響因素直接供油價預測模型調用。表5.2列出油價事件的典型來源，表5.3列出系統中所提供的油價事件類型。
表5.2 油價事件的來源
表5.3 油價事件類型
D.市場數據。市場數據提供包括外匯匯率、國際石油價格和油價的多維分析等在內的市場基礎數據。
外匯匯率包括下面幾種匯率數據：美元綜合指數、歐元對美元現貨交易匯率數據和美元對盧布匯率數據。
石油價格包括多個石油交易市場、多個石油品種、多種現貨和期貨價格類型和價格單位，各項數據屬性的範圍見表5.4。
表5.4 石油市場相關數據
除此之外，還有來自美國期貨管理委員會（CFTC）的交易數據，用於評價紐約商品交易所（NYMEX）的油氣交易系統風險狀況。
2）評價方案管理。
評價方案管理主要對影響石油市場系統風險的評價體系和評價方法進行管理，其評價體系包括國際石油期貨市場投機程度、典型石油價格結算貨幣的匯率波動程度、石油市場需求風險、石油供應風險。
3）風險評價結果管理。
風險評價結果管理是基於指標方案對整個石油市場系統風險評價結果的管理。為了對比分析歷史評價結果，當用戶進入評價結果顯示頁面的時候，系統自動將歷史評價結果以曲線圖的形式顯示出來，方便用戶對國際石油市場系統風險的走勢進行判斷，輔助用戶進行系統風險評價。
（2）國際石油價格數據在線抓取
國際石油價格數據在線抓取是市場風險模塊的壹個重要組成部分。國際石油價格數據來源主要以美國能源部和華爾街日報為主，以中石油網站的數據為補充。對國際石油價格數據的抓取選擇任務設定的方式來實現，每次任務執行的時候程序自動鏈接相應網站，下載油價數據，經過清洗轉換後上載到中心數據庫，並記錄詳細的抓取日誌記錄。
（3）石油市場價格預測
石油市場價格預測基於油價基礎數據和事件數據，對不同市場、不同油品和不同價格類型，選擇不同的時間長度及頻度進行預測，並采取直觀的走勢圖形式進行展現，要求內嵌到市場風險模塊中，采取ActiveX 插件形式完成。
（4）石油市場風險預測
石油市場風險預測旨在基於壹系列油品價格，設定不同的參數，通過采取VaR計算方法來預測不同周期內的油價風險值。
石油市場風險預測模型屬於單獨開發的程序模塊。與油價預測不同，由於風險計算過程的復雜性，不采取嵌入ActiveX的方式來集成該模型。對石油市場風險模型程序，采取獨立運行的方式，但模型輸入和輸出的數據與系統其他模型具有交互。模型輸入來源於在線抓取模塊獲得的數據進行轉換之後形成規範化的數據，模型運行結果存儲到中心數據庫，保存模型運算結果。
（5）石油價格多維分析
石油價格作為多維型數據，具有良好的按維度歸並特征，可以采取多維分析的形式對石油價格進行分析。分析所采取的維度有油品、交易市場、價格類型（現貨、多種期貨合約）、單位類型等，對油價進行包括兩維表、級聯表、線圖、比例圖、雷達圖等在內的表達，並且可以將分析結果直接導出為Excel等格式，方便用戶進行進壹步的分析。
5.2.1.4 供應風險模塊
供應風險模塊功能結構如圖5.6所示，包括基本信息管理、供應風險指標體系管理、供應風險可視化和供應風險評價結果管理四大功能。
（1）基本信息管理
基本信息管理主要對供應風險展示所需的基本數據信息進行管理。
（2）供應風險指標體系管理
供應風險指標體系管理模塊從全球油氣資源儲量、勘探開發、生產和庫存風險，以及其他影響海外油氣供應的不確定性因素這幾方面，對供應風險的指標體系進行管理。供應風險指標體系管理又包括國家供應風險指標管理和區塊供應風險指標管理，分別從國家層面和區塊層面對供應風險的指標進行管理。
圖5.6 供應風險模塊功能結構圖
國家供應風險指標管理包括資源儲量不確定性評價模塊、勘探開發風險評價模塊、生產和庫存不確定性評價模塊和影響海外油氣的其他不確定性評價模塊。
區塊供應風險指標管理包括資源儲量不確定性評價、勘探開發風險評價、影響海外油氣的其他不確定性評價3個小模塊。
（3）供應風險可視化
供應風險可視化可以將不同地區的供應風險通過GIS技術直觀展示。
（4）供應風險評價結果管理
供應風險評價結果管理可以對供應風險的評價結果進行壹系列的操作，主要實現供應風險評價結果的輸入、查詢和維護。
5.2.1.5 需求風險模塊
需求風險模塊功能結構如圖5.7所示，包括需求風險可視化、需求風險指標體系管理、基本信息管理和需求風險評價結果管理。
圖5.7 需求風險模塊功能結構圖
（1）需求風險可視化
需求風險的可視化對要分析的數據和情況用GIS系統直觀展示，例如說能源需求、石油需求、天然氣需求，以及需求結構等。
（2）需求風險指標體系管理
需求風險指標體系管理，需要對影響需求風險的各個因素指標進行管理。需求風險指標體系管理包括經濟指標評價、人口指標評價、政策指標評價和技術指標評價4個方面。
經濟指標評價根據經濟總量、經濟增長速度、產業結構和產業結構變化率來考慮經濟對需求風險的影響。
人口指標評價從人口數和人口自然增長率兩方面來評價人口對需求風險的影響。
政策指標評價從氣候政策、財稅政策和技術政策三方面來評價不同國家的不同政策的影響。
技術指標評價從能源利用效率、能源利用效率變化率、能源結構、能源價格、能源價格變化率和能源替代技術這幾個方面對技術進行評價。
（3）基本信息管理
基本信息管理主要對需求風險展示所需的基本數據信息進行管理。
（4）需求風險評價結果管理
需求風險評價結果管理是對需求風險的評價結果進行壹系列的操作，主要實現需求風險評價結果的輸入、查詢和維護。
5.2.1.6 運輸風險模塊
運輸風險模塊功能結構如圖5.8所示，包括港口風險管理、航線風險管理、承運風險管理及海盜襲擊風險管理4個子模塊。
圖5.8 運輸風險功能結構圖
（1）港口風險管理
港口風險管理包括港口指標選擇、港口方案評價及風險評價結果的管理。
港口指標選擇管理從港口所屬國家、港口吞吐量、港口倉儲能力、港口安保能力及輸油管最大直徑等方面考慮，建立相關指標體系，並對其進行增加、修改和刪除。
港口方案評價管理是通過建立的風險指標體系，選擇評價方法，將港口風險進行分級管理。
風險評價結果管理是對港口風險評價指標及評價方案所得結果的管理。壹方面，通過GIS技術對港口風險評價結果進行可視化，其中港口圖標的不同顏色代表港口的風險值，不同大小代表港口的吞吐量；另壹方面，可以對評價結果進行導出，提供風險分析報告。
（2）航線風險管理
航線風險管理包括航線指標選擇、航線方案評價及風險評價結果的管理。
航線指標選擇管理從航線事故率、穿越風險節點數及航程海裏等方面考慮，建立相關評價體系，並對其進行增加、修改和刪除。
航線方案評價管理是通過建立的風險指標體系，選擇評價方法，將航線風險進行分級管理。
風險評價結果是對航線風險評價指標及評價方案所得結果的管理。壹方面，通過GIS技術對航線風險評價結果進行可視化，其中航線圖標的不同顏色代表航線的風險值，不同粗細代表航線的運力；另壹方面，可以對評價結果進行導出，提供風險分析報告。
（3）承運風險管理
承運風險管理包括承運指標選擇、承運方案評價及風險評價結果的管理。
承運指標選擇管理從油輪歸屬、油輪平均噸位、本國油輪承運份額及船運公司安全系數等方面考慮，建立相關評價體系，並對其進行增加、修改和刪除。
承運方案評價管理是通過建立的風險指標體系，選擇評價方法，將承運風險進行分級管理。
風險評價結果是對航線風險評價指標及評價方案所得結果的管理。壹方面，通過GIS技術對承運風險評價結果進行可視化；另壹方面，對評價結果進行導出，提供風險分析報告。
（4）海盜襲擊風險管理
海盜襲擊風險管理包括海盜襲擊數據及風險結果的管理。
海盜襲擊數據管理是收集國際海事局各年各海盜區域的海盜襲擊事件次數，並對其進行增加、修改和刪除。
風險結果管理是基於海盜襲擊數據來源，通過GIS技術實現海盜襲擊分布的可視化管理。
5.2.1.7 系統維護模塊
系統維護模塊主要包括風險評價和系統管理兩個子模塊。
（1）風險評價子模塊
風險評價子模塊針對國家風險、運輸風險、市場風險、供應風險和需求風險，對評價過程中涉及的評價方案、評價方法和評價結果進行管理（圖5.9）。
其中，評價方案管理實現對不同風險評價方案的指標數據進行管理，主要包括已有評價方案的修改維護和新評價方案的增加。而評價方法管理實現對已有的評價指標進行權重審核和權重維護。此外，評價結果管理包括評價結果的維護和評價結果的展示。
（2）系統管理子模塊
系統管理子模塊包括數據和模型的管理以及系統運行管理兩大功能（圖5.10）。數據和模型的管理，利用計算機和各種開發工具對系統的數據進行抓取、抽取、存儲、處理和應用，以及對數據模型的設計、數據的導人、數據的運算和數據的導出。系統運行的管理負責系統的正常運行與維護，包括操作日誌、系統參數和權限設置等管理。
圖5.9 風險評價功能結構圖
圖5.10 系統管理功能結構圖
1）數據和模型的管理。
數據和模型的管理模塊包括基礎數據管理、油價數據管理和圖庫管理，每個管理模塊又包括若幹細分子功能（圖5.11）。
圖5.11 數據和模型的管理
基礎數據管理實現對風險查詢中所涉及各種對象基本屬性值進行維護，包括基礎數據錄入和基礎數據維護。油價數據管理模塊實現對美國能源部、中石油、《華爾街日報》三大來源數據的動態抓取，並對它們進行數據清洗、數據轉換，然後再上載到中心數據庫，同時實現對油價事件的網頁抽取。圖庫管理主要是實現對系統所有圖片的集中式管理，主要包含已有圖片的維護和新增圖片的維護。
2）系統運行的管理。
系統運行的管理功能包括系統參數管理、系統權限管理、日誌的管理和系統負載統計管理。其中，系統日誌的管理又包括操作日誌的管理、油價處理日誌的管理和模型運行日誌的管理（圖5.12）。
系統參數管理對系統相關參數進行設置，包括數據抓取失敗次數閾值的設置，數據抓取間隔時間的設置，以及數據保存路徑的設置等。
圖5.12 系統運行的管理
系統權限的管理是對登錄系統前，後臺用戶權限的管理（徐啟等，2005）。
系統日誌管理的目的，是便於今後相關問題的查錯，包括操作日誌的管理、油價處理日誌的管理和模型運行日誌管理。
系統的負載統計管理負責統計在壹定時間內，用戶對某個或某些模塊的訪問量。