QuickBird影像在高精度地震勘探中的研究与应用

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摘要：为了更好配合高精度地震勘探，满足设计精度要求，解决地表条件复杂所带来的野外施工困难，采用卫星遥感方法是最快速高效的手段。利用高精度卫星遥感影像为地震勘探制作设计底图，使二次变观设计可以直接在室内完成，降低野外施工的难度。本文重点介绍以quickbird 0.6m 全色和2.4m多光谱图像为数据源，为二次变观设计提供高质量的底图的技术、方法、流程以及取得的应用效果。

关键词：QuickBird 遥感影像 分辨率融合 校正 变观设计

一、前言

随着石油勘探行业的发展，物探市场进一步扩大，工区也逐渐呈现多样性，不断向山地和城区等复杂地形转移，给野外施工设计带来极大困难。因此为了配合地球物理高精度采集施工，针对日益复杂的地表情况，通过选择使用QuickBird高精度遥感影像配合施工。进而对遥感影像的一系列研究处理，为二次设计提供精度高、准确度好的设计底图，使一系列变观设计可以直接在室内完成，降低了野外施工难度，取得了良好的应用效果。

二、遥感影像预处理

2.1 遥感影像资料

鉴于地区复杂的地表条件，要更好的为该地区油藏综合地球物理高精度采集施工服务，就必须很好的将高精度遥感影像资料应用到实际工作中。因此，需首先对该地区的基础资料进行了收集与处理。

2.2 图像的预处理

为了更好的利用搜集到的影像资料，使图像满足设计的精度要求，我们必须要对收集到的基础影像资料进行一系列的预处理，主要的预处理包括：图像分辨率融合、几何精校正和分幅裁剪等。

2.2.1 图像的分辨率融合

分辨率融合是对不同空间分辨率遥感影像的融合处理，使处理后的遥感图像既具有较好的分辨率，又具有多光谱特征，从而达到图像增强的目的。图像分辨率融合的关键是融合前两幅图像的配准以及处理过程中融合方法的选择，只有将不同空间分辨率的图像精确地进行配准，才能得到满意的融合效果，而对于融合方法的选择，则取决于被融合图像的特征以及融合的目的。

通过使用主成分变换融合方法进行分辨率融合，遥感图像分辨率能达到0.6m，并且具有了多光谱的特征，提高了影像的空间分解力和清晰度，便于解读，得到满意的融合效果，可供进一步的研究使用。

综上所述，对QuickBird数据进行融合能得到既色彩丰富又地物纹理清晰的影像图件，近似真实地反映地物景观，证明了QuickBird数据光谱分辨率和空间分辨率之间良好的互补作用。

2.2.2 图像的几何精校正

几何精校正是利用地面控制点（GCP）进行的。它通过GCP数据对原始遥感影像的几何畸变过程进行数学模拟，建立原始影像与大地平面之间的对应关系，然后利用这种对应关系把原始影像中的全部像元重排，实现几何精校正。

GCP的选择是几何精校正的最重要问题。其选择依据是：控制点要均匀分布在整个校正区域、特征要固定而明显、数量要足够。GCP应是在原始影像中均匀分布并能正确识别和定位、在地形图上可精确定位的特征点、特征线。如固定的地形地物交叉点或小岛、塔、桥梁、机场跑道、水坝和交叉路口等。其具体数量应根据纠正方法的要求而定，对于卫星影像的纠正，每景应在20-30个。

ERDAS IMAGINE系统共提供了9种控制点采集模式，仔细分析这9种模式，可以归纳为三大类，分别为：窗口采点模式、文件采点模式、地图采点模式。这三类几何校正模式，分别应用于不同的情况：即窗口采点模式；文件采点模式；地图采点模式。如果前两种条件不符合，只有印刷地图或坐标纸作为参考的话，则只好采用地图采点模式，或者首先在地图上选点并量算坐标，然后通过键盘输入坐标数据，在地图上选点后，借助数字化仪采集控制点。

2.2.3 图像分幅裁剪

在实际工作中，经常需要根据研究工作范围对图像进行分幅裁剪，由于原有东营城区图覆盖范围过大，给图像的进一步处理带来了不便，因此需要根据施工范围的需要对图像进行裁剪。按照ERDAS实现图像分幅裁剪的过程，可以将图像分幅裁剪分为两种类型：规则分幅裁剪，不规则分幅裁剪。施工设计中工区的范围为矩形，因此我们采用规则分幅裁剪即可，根据工区大小的需要我们对图像进行规则裁剪。

三、在勘探施工中的应用

在地震勘探中，通常需要对测线等进行二次设计。二次设计的目的是为了能够更好的激发和接收，为了得到更好的地震资料，同时也为了方便施工，物探施工前要根据地形地貌的实际情况将原先设计好的激发点或接收点进行适当移动，在允许的范围内放到最佳位置从而得到最佳的施工效果。使用我们处理后的高精度遥感影像图，可以使这项工作在室内直接完成，减少野外施工难度。具体的应用包括以下几个方面：

3.1 物理点的展绘

为了实现在工区中进行二次设计首先必须将设计好的物理点展绘到遥感影像图中，物理点的展绘步骤如下：

1.将物理点按照设计坐标展绘到平面上，制作矢量图层；

2.建立拓扑关系，把展到平面上物理点的符号让计算机识别为点的集合；

3.修改点的属性，如大小颜色等；

4.增加属性字段：桩号等。

将一部分炮点展绘在遥感影响图上，炮点展绘在图像上以后，可以根据具体情况直接在图上进行适当的变观设计，减少了野外踏勘得可能性，极大地缩短了工时。

3.2 变观设计

炮点展绘在遥感图像上以后，可以清楚地看到有些炮点是不合适的，对于不适合震源激发的区域，可以将激发点在规定的范围内移动。对于不适合激发的点，则可以使炮点所在的图层进入可编辑状态，选中不适合激发的点，打开其属性表，对其属性进行编辑，改变其坐标值或者直接在图上移动炮点，直到炮点达到满意的激发位置为止。

3.3 使用效果

在施工过程中，通过使用QuickBird高精度遥感影像，配合高精度高密度的地震勘探采集施工，使整个施工成功穿越障碍物。常规的变观方式使用5m×5m小面元时，0-500m偏移距出现覆盖次数空白带，这就意味着浅层资料的缺失，；通过预先在遥感影像上设计连续加密5排炮点，加密变观后，缺口消失。通过遥感影像反映的大面积障碍区，在保证施工要求的情况下，进行变观，尽量减少激发炮点，即保障了资料品质，又提高了生产时效。

四、结论

高精度项目能在短时间内完成并取得了优质高效的地震勘探资料，与采取一系列的新技术新方法是分不开的。同时也通过遥感影像在项目的应用中充分证明了高精度的数字卫星图片是高密度三维地震勘探最有效的辅助工具。该技术的成功应用也为今后在城区、沙漠、海滩等复杂区域的地震勘探打下了良好的基础。

参考文献

1.党安荣等，ERDAS IMAGINE 遥感图像处理方法.北京：清华大学出版社，2005

2.陈于林、秦军，Quickbird数据融合方法的比较研究.铁道勘查，2006，6：18-22