CN106291671A - 一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法，属于地震勘探与开发领域。本发明方法利用炮检点变观规则批量对三维观测系统进行变观处理，通过减少施工设计人员手工操作，来达到快速的三维观测系统变观处理。方法包括：加载卫星影像数据；加载三维观测系统炮检点参数及坐标值；加载障碍物数据，并设置障碍物排障属性；判断排障类型，根据每个障碍物的排障属性进行炮点排障处理和/或检波点排障处理。

Description

一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法

技术领域

本发明属于地震勘探与开发领域，具体涉及一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法。

背景技术

近些年国内在三维地震野外采集施工中经常会遇到比较复杂的地表情况，例如：勘探观测区域中存在着城镇、村庄、河流、湖泊、公路桥梁、农田、文物保护区等等，这些区域中有些是禁止放炮的，有些是禁止放置检波器的。在实际施工过程中，施工设计人员需要手工将某一障碍物中包含的所有炮检点的位置进行重新的安放。如果在一个施工工区内这些禁炮或禁接收的区域很多的话，就需要花费设计人员大量的时间去逐一将工区内所有受障碍物影响的炮检点移出障碍物，这无疑降低了施工设计人员的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法，所述方法利用卫星影像数据建立详细地物信息，根据炮检点不同变观规则，重新计算三维观测系统中所有受障碍物影响的炮检点位置坐标，通过对整个工区的障碍物批量排障处理来减少用户工作量，提高工作效率。

本发明提供一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法，是利用炮检点变观规则批量对三维观测系统进行变观处理，通过减少施工设计人员手工操作，来达到快速的三维观测系统变观处理。

所述方法包括：加载卫星影像数据；加载三维观测系统数据；设置障碍物排障属性，加载障碍物数据；判断排障类型，根据每个障碍物的排障属性进行炮点排障处理和/或检波点排障处理。

优选地，所述方法进一步包括：在排障处理后，计算炮检点排障前后的面元覆盖次数差异。例如，可以通过定义面元网格信息，利用炮检点的关系文件计算排障前后的面元覆盖次数统计结果，将两个统计结果相减得到排障前后的差异。

优选地，在所述根据每个障碍物的排障属性进行炮点排障处理中，对炮点排障方向顺序及范围进行限制。排障方向按照先沿测线方向、后沿垂直测线方向的顺序进行移动。炮点沿测线方向移动最大距离不超过炮排距一半，沿垂直测线方向移动最大距离不超过炮点距一半。

优选地，在所述根据每个障碍物的排障属性进行检波点排障处理中，对检波点排障范围进行限制。检波点沿垂直测线方向移动，并且沿垂直测线方向的最大移动距离不超过检波线距的一半。

优选地，所述加载卫星影像数据是加载高清数字卫片影像数据，其中可通过TFW文件重新定义影像像素与实际地理坐标的仿射关系。

优选地，三维观测系统数据包括炮点文件、检波点文件和关系文件。所述炮点文件包括炮点距、炮排距、炮点数及炮线数。所述检波点文件包括道距、检波线距、点数及束线数；所述关系文件用于定义野外记录号、炮点、记录通道和检波点组之间的关系，对于每一炮点，至少有一个“关系记录”。每一个关系记录具体说明一部分连续编号的通道和组合检波点之间的关系。

优选地，通过读取通用矢量数据格式shp文件，建立点状、线型和多边形三种障碍物数据，并定义每个障碍物的排障属性。所述排障属性包括禁炮、禁接收、双禁。

本发明创新地提出了一种用于野外三维观测系统变观的炮检点排障方法，简化了三维观测系统变观操作的流程，提高了工作效率。本发明方法利用卫星影像数据，提供批量炮检点排障处理，提高施工设计人员工作效率。此外，本发明的方法在排障处理后，通过计算炮检点排障前后的面元覆盖次数差异，从而能够定量分析观测系统排障效果。

附图说明

图1是本发明方法的步骤流程图。

图2是本发明方法的优选实施例的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步详细描述：

本发明提供了一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法，属于地震勘探与开发领域。本发明的方法包括：加载卫星影像数据；加载三维观测系统数据；设置障碍物排障属性，加载障碍物数据；判断排障类型，根据每个障碍物的排障属性进行炮点排障处理和/或检波点排障处理。

优选地，所述方法进一步包括：在排障处理后，计算炮检点排障前后的面元覆盖次数差异。例如，可以通过定义面元网格信息，利用炮检点的关系文件计算排障前后的面元覆盖次数统计结果，将两个统计结果相减得到排障前后的差异，从而定量分析观测系统排障效果。

优选地，可以加载Geotiff格式的高清数字卫片影像数据。如果影像数据中不含空间坐标参数的话，可以通过建立TFW坐标信息文件来定义影像像素坐标与实际地理坐标的仿射关系。

三维观测系统包括炮点文件、检波点文件和关系文件。其中炮点文件包括：炮点距、炮排距、炮点数及炮线数；检波点文件包括：道距、检波线距、点数及束线数；所述关系文件用于定义野外记录号、激发点、记录通道和接收点组之间的关系，对于每一激发点，至少有一个“关系记录”。每一个关系记录具体说明一部分连续编号的通道和组合接收点之间的关系。

优选底，可通过对通用矢量数据格式shp文件的读取，建立点状、线型和多边形三种障碍物数据，并定义每个障碍物的排障属性，排障属性包括：禁炮、禁接收、双禁。

本发明的方法可根据每个障碍物的不同排障属性进行炮点排障处理。通过遍历三维观测系统中所有炮点判断是否有包含于障碍物中，并拾取所有包含于障碍物中的炮点。对于每一个包含于障碍物的炮点的排障处理都遵循以下规则：首先将炮点沿测线方向移动，最大移动距离不得超过炮排距一半，如果超出范围则选择沿垂直测线方向进行移动，此方向最大距离为炮点距一半；如果在两个方向上都无法在限定距离将该炮点移出障碍物的话，就将该炮点关闭。

本发明的方法还可以根据每个障碍物的不同排障属性进行检波点排障处理。通过遍历三维观测系统中所有检波点判断是否包含于障碍物中，并拾取所有包含于障碍物中检波点。对检波点的排障处理遵循以下规则：检波点只沿垂直测线方向移动，最大移动距离不超过检波线距的一半，否则就将其关闭。

下面参照图2详细描述本发明方法的一个优选实施例。

在步骤S201，加载高清数字卫片影像数据。数字卫片影像数据可以GeoTiff格式存储为主，GeoTiff是在Tiff数据格式的基础上进行了扩展，新增了一些GeoTag地理标签，来对各种坐标系统、椭球基准、投影信息等进行定义和存储，是图像数据和地理数据存储在同一图像文件中。对于本身带有坐标系统的卫片数据可以直接将影像数据中像素坐标转换成实际地理坐标，但对于本身没有带坐标信息的卫片数据，就可以通过建立TFW坐标信息文件来定义像素坐标与实际地理坐标的仿射关系。

TFW坐标信息文件格式，基本原理如下：

x'＝Ax+By+C

y'＝Dx+Ey+F

其中：

x'＝象素对应的地理X坐标

y'＝象素对应的地理Y坐标

x＝象素坐标【列号】

y＝象素坐标【行号】

A＝X方向上的象素分辨率

D、B＝旋转系统

E＝Y方向上的象素分辨素

C＝栅格地图左上角象素中心X坐标

F＝栅格地图左上角象素中心Y坐标

在步骤S202，加载三维观测系统数据。通常加载的三维观测系统为理论设计的，在理论设计的观测系统中不会考虑工区内障碍物分布，只是将炮检点按照固定的排列关系布设在对应的工区范围中。理论三维观测系统数据包括炮点文件、检波点文件和关系文件；炮点文件包括：炮点距、炮排距、炮点数及炮线数；检波点文件包括：道距、检波线距、点数及束线数。其中炮点距、炮排距作为制定炮点变观规则的参考依据，道距和检波线距作为制定检波点变观规则的参考依据。所述关系文件用于定义野外记录号、激发点(炮点)、记录通道和接收点(检波点)组之间的关系，对于每一激发点，至少有一个“关系记录”。每一个关系记录具体说明一部分连续编号的通道和组合接收点之间的关系。

在步骤S204，加载shp格式的障碍物数据。在一些复杂的勘探观测区域中存在着城镇、村庄、河流、湖泊、公路桥梁、农田、文物保护区等等，这些区域中有些是禁止放炮的，有些是禁止放置检波器的。将这些地物实体按照几何属性划分为三种空间数据结构，即点、线和面数据结构。shp矢量数据格式一种二进制矢量数据格式文件，能够同时存储空间图形数据和属性数据，包括：主文件(.shp)、索引文件(.shx)和属性文件(.dbf)。按照地物类型来组织，地物类型可以分为简单的分为点(Point)、线(Line)、面(Polygon)三种类型。

1)点状地物由一对X、Y坐标构成，坐标值为双精度型(double)。

2)线状地物是由一系列点坐标串构成，一个线地物可能包括多个子线段，子线段之间可以是相离的，同时子线段之间也可以相交。

3)面状地物是由多个子环构成，每个子环是由至少四个顶点构成的封闭的、无自相交现象的环。

通过对shp格式障碍物数据的加载，建立点状、线型和多边形三种障碍物数据。

在步骤S204，定义每个障碍物的排障属性，排障属性包括：禁炮、禁接收及双禁。禁炮是指禁止放炮的，禁接收是指禁止放置检波器的，双禁是指禁止放炮和禁止放置检波器的。

在步骤S205，判断排障类型，然后根据每个障碍物的不同排障属性进行排障处理。

当判断为禁接收时，在步骤S 206，遍历三维观测系统中所有检波点，判断是否包含于障碍物中，并拾取所有包含于障碍物中检波点坐标信息。

在步骤S207，对每个包含于障碍物的检波点进行排障处理：检波点沿垂直测线方向移动。在步骤S208，判断移动距离是否超过检波线距的一半，如果判断为是，则在步骤S209关闭该检波点。如果判断为否，则在步骤S210，重新确定该检波点坐标。在步骤S218，三维观测系统变观结束，完成了检波点的排障处理。

当判断为禁炮时，在步骤S211，遍历三维观测系统中所有炮点，判断是否有包含于障碍物中，并拾取所有包含于障碍物中的炮点坐标信息。

在步骤S212，对于每一个包含于障碍物的炮点进行排障处理，将炮点沿测线方向移动。在步骤S213，判断炮点的移动距离是否超过炮排距一半；如果超出范围，则在步骤S214选择沿垂直测线方向进行移动；如果没有超过范围，则在步骤S216确定炮点的新坐标，在步骤S218，三维观测系统变观结束，完成了炮点的排障处理。

在步骤S215，判断炮点沿垂直测线方向的移动距离是否超过炮点距一半，如果没有超过范围，则在步骤S216确定炮点的新坐标，在步骤S218，三维观测系统变观结束，完成了炮点的排障处理。如果超过范围，则在步骤S217，将该炮点关闭，在步骤S218，三维观测系统变观结束，完成了炮点的排障处理。

优选地，本发明的方法还可以包括计算炮检点排障前后的面元覆盖次数差异。对工区内三维观测系统进行变观后，会导致炮检点的位置发生变化，为了直观的了解变观前后面元覆盖次数分布情况，就需要提供一些手段来分析面元覆盖次数受观测系统变观的影响程度。可以定义相同大小的两个面元网格数据体，利用炮检点关系文件计算排障前后的面元覆盖次数统计结果，遍历两个面元网格上相同位置的每一个网格单元，将两个网格单元上覆盖次数统计值相减得到排障前后的覆盖次数差值，来定量分析观测系统排障效果。

本发明方法利用卫星影像数据，提供批量炮检点排障处理，提高施工设计人员工作效率。此外，本发明的方法在排障处理后，通过计算炮检点排障前后的面元覆盖次数差异，从而能够定量分析观测系统排障效果。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (9)

1.一种基于卫星影像数据的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

加载卫星影像数据；

加载三维观测系统数据；

设置障碍物排障属性，加载障碍物数据；

判断排障类型，根据每个障碍物的排障属性进行炮点排障处理和/或检波点排障处理。

2.根据权利要求1所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：所述方法进一步包括：在排障处理后，计算炮检点排障前后的面元覆盖次数差异。

3.根据权利要求1或2所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：在所述根据每个障碍物的排障属性进行炮点排障处理中，对炮点排障方向顺序及范围进行限制；

排障方向按照先沿测线方向、后沿垂直测线方向的顺序进行移动；

炮点沿测线方向移动最大距离不超过炮排距一半，沿垂直测线方向移动最大距离不超过炮点距一半。

4.根据权利要求1或2所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：在所述根据每个障碍物的排障属性进行检波点排障处理中，对检波点排障范围进行限制；

检波点沿垂直测线方向移动，并且沿垂直测线方向的最大移动距离不超过检波线距的一半。

5.根据权利要求1或2所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：

所述加载卫星影像数据是加载高清数字卫片影像数据，其中通过TFW文件重新定义影像像素与实际地理坐标的仿射关系。

6.根据权利要求1或2所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：

三维观测系统数据包括炮点文件、检波点文件和关系文件；

所述炮点文件包括炮点距、炮排距、炮点数及炮线数；

所述检波点文件包括道距、检波线距、点数及束线数；

所述关系文件用于定义野外记录号、炮点、记录通道和检波点组之间的关系。

7.根据权利要求2所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：

通过定义面元网格信息，利用炮检点的关系文件计算排障前后的面元覆盖次数统计结果，将两个统计结果相减得到排障前后的差异。

8.根据权利要求1或2所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：

通过读取通用矢量数据格式shp文件，建立点状、线型和多边形三种障碍物数据，并定义每个障碍物的排障属性。

9.根据权利要求8所述的三维观测系统自动排障方法，其特征在于：所述排障属性包括禁炮、禁接收、双禁。