一種基于三維gis的觀測系統(tǒng)crp屬性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油地震勘探與開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三維GIS的觀測系統(tǒng)CRP屬性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地震勘探技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)勘探的條件也越來越復(fù)雜，特別是近幾十年，油氣勘探從構(gòu)造油氣藏勘探到尋找隱蔽性巖性油氣藏勘探，而其它能源勘探也面臨復(fù)雜條件的挑戰(zhàn)，地震采集在油氣勘探的重要性越來越明顯。隨著地震勘探的逐步深入，野外采集費(fèi)用也在逐年增加，如何設(shè)計能夠設(shè)計出既能滿足設(shè)計要求，又有效降低勘探成本和提高采集質(zhì)量的觀測系統(tǒng)炮檢點(diǎn)數(shù)據(jù)是野外采集的關(guān)鍵所在。目前在采集設(shè)計過程中利用模型正演對理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)的優(yōu)劣進(jìn)行評價，已經(jīng)成為降低勘探成本和提高采集質(zhì)量的主要手段。
[0003]地震正演模擬是地震數(shù)據(jù)采集、處理、解釋三大環(huán)節(jié)的分析基礎(chǔ)，一方面是為地震數(shù)據(jù)采集、處理、解釋提供理論依據(jù)，評估方法的科學(xué)性、可行性和先進(jìn)性；另一方面是用來檢驗(yàn)各種解釋成果的可行度，以及各種繁衍算法的正確性和反演成果的可靠性。地震正演模擬方法很多，歸納起來可分為三類:直接法、積分法和射線追蹤法。直接法和積分法都是建立在求解波動方程的基礎(chǔ)上的。射線追蹤法是地震正演模擬和成像領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，它是建立在高頻近似基礎(chǔ)上的波動方程計算方法，由于沒有考慮波場的全部特征，射線追蹤法的計算效率比較高。
[0004]目前，市場上成熟的采集軟件基本上采用的是射線追蹤法，通過建立層狀的二維、三維地下模型對地下目的層進(jìn)行射線追蹤，并提供地下模型的CRP屬性分析，但只是提供基于水平地表三維射線追蹤，無法提供準(zhǔn)確的三維地表信息對理論的觀測系統(tǒng)設(shè)計中的炮檢點(diǎn)高程值進(jìn)行賦值，缺少三維起伏地表對觀測系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行評價的手段。
[0005]地表與地下模型一體化顯示技術(shù)是目前地球物理學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題，也是目前三維可視化技術(shù)在地球物理領(lǐng)域應(yīng)用的一個發(fā)展的方向。地表與地下模型一體化可以提供三維可視化環(huán)境，通過地下目的層進(jìn)行射線追蹤正演分析，輔助優(yōu)化野外地震采集參數(shù)和觀測系統(tǒng)設(shè)計方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種基于三維GIS的觀測系統(tǒng)CRP屬性分析方法，利用三維GIS技術(shù)提供起伏地表和地下目的層CRP屬性分析結(jié)果，對理論設(shè)計的觀測系統(tǒng)好壞進(jìn)行評價。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種基于三維GIS的觀測系統(tǒng)CRP屬性分析方法，包括:
[0009](I)利用三維GIS技術(shù)獲取起伏地表的高程信息及高清影像數(shù)據(jù)，將高程信息及高清影像數(shù)據(jù)相結(jié)合生成三維起伏地表，然后結(jié)合地下三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)三維起伏地表與地下層狀介質(zhì)的一體化模型；
[0010](2)將理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)中的炮檢點(diǎn)布設(shè)到三維起伏地表上，實(shí)現(xiàn)炮檢點(diǎn)在真實(shí)三維場景中的顯示及高程信息的獲取；
[0011](3)利用三維射線追蹤算法對地下目的層進(jìn)行正演模擬，獲取三維觀測系統(tǒng)射線追蹤路徑；
[0012](4)對步驟(3)得到的三維觀測系統(tǒng)射線追蹤路徑進(jìn)行CRP屬性分析，統(tǒng)計各個目的層的覆蓋次數(shù)、炮檢距及方位角信息，形成統(tǒng)計結(jié)果。
[0013]所述方法進(jìn)一步包括:
[0014](5)結(jié)合所述三維起伏地表的起伏特征，對各個目的層的統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行分析，評價理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)的優(yōu)劣。
[0015]所述步驟(I)包括:
[0016]a、利用三維GIS技術(shù)，根據(jù)地震采集施工工區(qū)坐標(biāo)范圍及面積，獲取該工區(qū)的高清影像數(shù)據(jù)及起伏地表的高程信息，并在三維場景中渲染出復(fù)雜地表的起伏構(gòu)造；
[0017]b、將起伏地表上地物信息按照采集觀測系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分類整理，利用圖層管理方式實(shí)現(xiàn)高清數(shù)字影像數(shù)據(jù)、地物信息的三維顯示；
[0018]C、地下三維模型采用層狀地層的方式，針對地層的不同屬性，根據(jù)這些屬性為每一層選擇不同的顏色進(jìn)行渲染。
[0019]通過以上三步就能夠構(gòu)建出一塊采集施工工區(qū)的三維起伏地表與地下層狀介質(zhì)的一體化模型。
[0020]所述步驟(2)是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0021]所述理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)是根據(jù)勘探工區(qū)設(shè)計要求，利用單元模版滾動布設(shè)出的整個工區(qū)觀測系統(tǒng)的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了炮檢點(diǎn)在真實(shí)三維場景中的顯示。
[0022]通過對該理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)中的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)進(jìn)行逐一遍歷，并利用步驟
(I)中三維起伏地表模型的高程信息，獲得工區(qū)內(nèi)所有炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的高程值并保存下來。
[0023]所述步驟(3)是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0024]遍歷三維觀測系統(tǒng)中的所有炮點(diǎn)，通過炮點(diǎn)屬性中的排列片索引找到每個炮點(diǎn)對應(yīng)的檢波點(diǎn)集合；
[0025]利用兩點(diǎn)追蹤的方法計算得到每一個炮檢對的射線追蹤路徑，記錄下射線與目的層的交點(diǎn)坐標(biāo)值并保存。
[0026]所述步驟(4)是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0027]首先定義整個工區(qū)的面元網(wǎng)格的起始坐標(biāo)、網(wǎng)格大小及數(shù)量，將每個單元網(wǎng)格作為一個獨(dú)立數(shù)據(jù)存儲單元用于存放覆蓋次數(shù)、炮檢距及方位角；
[0028]對步驟(3)計算出的射線追蹤路徑進(jìn)行統(tǒng)計，整理出各個目的層上射線反射點(diǎn)，并利用這些反射點(diǎn)坐標(biāo)值找到對應(yīng)面元網(wǎng)格索引，將該面元網(wǎng)格的覆蓋次數(shù)進(jìn)行累加；
[0029]當(dāng)整個工區(qū)統(tǒng)計結(jié)束后，再通過建立覆蓋次數(shù)與顏色的一一對應(yīng)關(guān)系，對每個面元網(wǎng)格進(jìn)行顏色填充，得到全工區(qū)的覆蓋次數(shù)分布圖；
[0030]炮檢距為射線反射點(diǎn)和對應(yīng)的射線起止點(diǎn)的距離之和；
[0031 ] 方位角為射線起止點(diǎn)連線與y軸夾角即是方位角。
[0032]所述步驟(5)是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0033]利用步驟(4)中統(tǒng)計得到的不同目的層的覆蓋次數(shù)分布圖、炮檢距及方位角，將覆蓋次數(shù)、炮檢距或方位角的數(shù)值分別用顏色值來表示，并通過圖形的方式顯示出來，如果色彩變化均勻，即說明覆蓋次數(shù)、方位角或炮檢距的分布均勻；
[0034]評價理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)的優(yōu)劣是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0035]如果目的層滿覆蓋區(qū)域中面元網(wǎng)格的覆蓋次數(shù)分布均勻、面元網(wǎng)格的炮檢距分布均勻，且面元網(wǎng)格的方位角分布均勻，則判斷為好的三維觀測系統(tǒng)。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0037](I)本發(fā)明利用三維GIS起伏地表高程信息及高清影像數(shù)據(jù)，結(jié)合地下三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)三維起伏地表與地下層狀介質(zhì)的一體化模型；
[0038](2)本發(fā)明創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)將理論設(shè)計的觀測系統(tǒng)中炮檢點(diǎn)布設(shè)到三維GIS地表上，實(shí)現(xiàn)炮檢點(diǎn)在真實(shí)三維場景中的顯示及高程信息的獲取；
[0039](3)本發(fā)明創(chuàng)新性地利用三維GIS技術(shù)中的高分辨率的衛(wèi)星影像和該施工工區(qū)內(nèi)的地物、地貌特征，通過基于射線追蹤的三維觀測系統(tǒng)CRP屬性分析，評價理論設(shè)計的觀測系統(tǒng)優(yōu)劣。
【附圖說明】
[0040]圖1是基于三維起伏地表的射線追蹤路徑。
[0041 ] 圖2是目的層CRP覆蓋次數(shù)分布圖。
[0042]圖3是本發(fā)明方法的步驟框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0044]一種基于三維GIS的觀測系統(tǒng)CRP屬性分析方法，利用三維GIS技術(shù)獲取起伏地表高程，并采用三維射線追蹤算法對地下模型進(jìn)行正演模擬。按照以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0045](I)利用三維GIS技術(shù)獲取起伏地表高程信息及高清影像數(shù)據(jù)，結(jié)合地下三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)三維起伏地表與地下層狀介質(zhì)的一體化模型；
[0046](2)將理論設(shè)計的觀測系統(tǒng)中炮檢點(diǎn)布設(shè)到三維GIS地表(將步驟(I)得到的高程信息及高清影像數(shù)據(jù)相結(jié)合生成的起伏地表)上，實(shí)現(xiàn)炮檢點(diǎn)在真實(shí)三維場景中的顯示及高程信息的獲??；
[0047](3)利用三維射線追蹤算法對地下目的層進(jìn)行正演模擬，獲取三維觀測系統(tǒng)射線追示路徑結(jié)果；
[0048](4)對三維觀測系統(tǒng)射線追蹤路徑進(jìn)行CRP屬性分析，統(tǒng)計不同目的層的覆蓋次數(shù)、炮檢距及方位角信息；
[0049](5)結(jié)合三維GIS地表起伏特征，對各個目的層統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行分析，并將結(jié)果應(yīng)用到評價及指導(dǎo)觀測系統(tǒng)設(shè)計中。
[0050]所述步驟(I)中所述的三維起伏地表與地下層狀介質(zhì)的一體化模型是指:結(jié)合三維GIS技術(shù)，將起伏地表上地物信息按照采集觀測系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分類整理，利用圖層管理方式實(shí)現(xiàn)高清影像數(shù)據(jù)、地物信息的三維顯示。地下三維模型采用層狀地層的方式，針對地層的不同屬性(縱波速度、橫波速度、密度等屬性)，根據(jù)這些屬性為每一層選擇不同的顏色進(jìn)行渲染。
[0051]所述步驟(2)中所述理論設(shè)計的觀測系統(tǒng)在三維起伏地表上的布設(shè)是指:根據(jù)勘探工區(qū)設(shè)計要求，利用單元模版滾動布設(shè)出整個工區(qū)觀測系統(tǒng)炮檢點(diǎn)，在這個理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)中炮檢點(diǎn)沒有高程值信息。通過結(jié)合步驟(I)中三維起伏地表模型獲取觀測系統(tǒng)的炮檢點(diǎn)高程值。
[0052]所述步驟(4)中所述三維觀測系統(tǒng)射線追蹤路徑的CRP屬性分析是指:利用步驟
(3)計算出的三維觀測系統(tǒng)射線追蹤路徑，統(tǒng)計出不同目的層上射線反射點(diǎn)，并利用這些反射點(diǎn)坐標(biāo)值找到對應(yīng)面元網(wǎng)格索引，進(jìn)行面元的屬性填充。
[0053]所述步驟(5)中所述結(jié)合三維GIS地表起伏特征對各個目的層統(tǒng)計記過分析是指:利用步驟(4)中統(tǒng)計的不同目的層覆蓋次數(shù)分布圖、炮檢距及方位角信息，結(jié)合三維GIS地表起伏特征，分析在地表劇烈起伏區(qū)域中炮點(diǎn)激發(fā)的射線路徑對主要目的層覆蓋次數(shù)分布的影響，評價理論設(shè)計的三維觀測系統(tǒng)的優(yōu)劣。
[0054]如圖3所示，本發(fā)明的一個實(shí)施例如下，包括:
[0055](I)利用三維GIS技術(shù)獲取起伏地表高程信息及高清影像數(shù)據(jù)，結(jié)合地下三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)三維起伏地表與地下層狀介質(zhì)的一體化模型；具體如下:
[0056]a、利用三維GIS技術(shù)，根據(jù)地震采集施工工區(qū)坐標(biāo)范圍及面積，獲取該工區(qū)的高清數(shù)字影像及地表高程信息(可從衛(wèi)片代理商購買，也可以網(wǎng)上下載免費(fèi)的)，并在三維場景中渲染出復(fù)雜地表的起伏構(gòu)造(利用opengl三維渲染引擎實(shí)現(xiàn))。