松辽盆地西部斜坡带
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松辽盆地西部斜坡带
三维非震油气勘探地理信息系统的分析与设计
陈圣波孙运生周云轩许惠平刘万籍
(长春科技大学地学信息系统研究所,长春,130026 )
摘要:本文在用户需求分析的基础上,提出系统的目标,并详细地If述系统的总体设计,功能设
计,用户界面设计,系统的软硬件环境及其系统的特点和关键技术.并以松辽盆地西部斜坡带为例,
检测系统的可行性,方便性和功能效果
关键词:三维地理信息系统非震油气勘探
1.引言
1963年,加拿大W. L. Tom I inson博十提出了GIs这一概念.并建立了世界上第一个GIs
一加拿大地理信息系统(CG IS)".此后,特别是90年代以来,地理信息系统在全球得到了
空前发展,广泛地应用各个领域.发达国家和新兴工业化国家大多已建立了本国统一,规范
和广泛共享的国家基础地理信息系统;积累了相当规模的数字化专业空间信息,多种形式的
数字化地理信息产品广泛进入市场:相关的GIs产业己成为信息产业中一个重要分支.
目前,国内外利用GIs于固体矿床须测中均取得一定的效果,如中国池顺都等利用GIs在
云南元江地区大红山群铜矿床预测中圈定找矿可行地段和有利地段((21.如何借鉴这些经验应
用于油气资源勘探中,国内外e有人提出利用遥感图像,地球物理及其他数据构成综合数据
库进行石油勘探的设想.如中国宋利好等a提出利用GIs图形库进行油气资源评价,采用分
等级逐步评价的思路,从宏观评价一区带评价一圈闭评价,直到更为具体精确的评价.前地
矿部石油地质综合大队(1997)应用地理信息系统技术探索遥感,化探及非地震物探(微磁)
等多种地学信息的空间数据管理,相关,分类,空间分析方法,并结合石油地质,地震等资
料进行比较分析,提高了综合研究效率和成果的可信度'.中国长春科技大学的李艳春等川探
讨了利用G工5进行资源评价的可能性及优越性,并应用GIs技术对辽河外围盆地进行凹陷分
类,优选,从而拓宽了评价的深度和}'度,增强了结果的叮信度,缩短了勘探周期.
纵观国内外的应用,主要存在如下几方面的问题:大多数GIs系统不够完善,如不能处
理原始数据或精度不够,仅能处理0-255的数据范围,不能维护资料的完整性,不能满足三
维油气勘探的工作流程,同时大多数GIs主要用于处理二维数据,而三维特征的空间显示欠
缺15,6〕;缺少三维地质模型建立的各种处理方法.另外,许多应用由于资料的不足而使解释
结果不能令人满意.
2.系统设计
2.1.用户需求分析与系统目标
GIs的建立,需要进行用户需求调查与分析,以确定系统的目标,这是系统建设的重要
环节.一般来说,用户需求分析是系统建设的第一步.
长期的油气勘探,在已有探区取得了大量的多源地学信息,如地质,地球物理,地球化
学,遥感,数字高程模型等资料,如何从这些资料中提取油气勘探的有用信息达到综合分析
的目的,油气勘探部门曾进行了有益的探索.近来厂泛应用的地理信息系统,为综合处理地
O国土资源部石油地质终合大队,地理信息系统在汕气非地震勘查中的by用卖验研究.1997年3月
学资料和进行油气资源评价预测提供个思路.因而基于地理信息系统的技术在油气资源评
价中逐步得到了广泛的应用2.但山于缺乏针对性,同时缺乏对多源数据的处理,分析能力,
应用受到限制,效果也不太明显.另一方面,油气勘探部臼急需开拓后备基地,面对日益激
烈的市场竞争,非震油气勘探被广泛应用,即利用包括航磁,重力,遥感,电法,化探,放
射性等非地震方法[7一,作地震勘探的前期调查,提高了地震m探效果,从而大大降低勘探成
本.同时,地震勘探中盲区的存在更使非震油气勘探的地位日益重要
地质体存在于三度空间中,二一维目标表达显然有很大的尚限性.油气勘探也不例外.因
此三维地理信息系统的开发与应用是今后的发展趋势.针对这些情况,系统设计的目标就是
建立三维非震油气勘探地理信息系统,并以松辽盆地西部斜坡带为例进行试验性应用,进而
对该区的油气资源地质条件进行评价预测.系统总体框架如汗引:
NII.系统结构框图
2.2系统总体设计
(1)系统设计应遵循软件工程学的原理,采用模块化的方法来进行设计对软件的底层
模块要求具有可移植性和可维护性,以便于在多种软件和硬件平台上进行移值.Rj Windows操
作系统环境的系统高层模块要求具有高度的可移值性和与硬件宁台的无关性
(2)数据建设是系统设计的主体.一方面数据库管理空fHl属性数据方式的不同,决定
了GIs的设计模型.本系统采用扩展的DBMS来管理空间和属性数据,即整休G工S.另一方
面数据的管理采用客户/服务器模式,这样对硬件的要求相对较低,数据安全性较好,易于扩
充和资源共享.这里选用大型数据库ORACLE或SQL进行扩充,能满足这两方面的要求,
(3)面向对象程序设计贯穿整个系统开发的始终,从操作界面的开发,到DBMS功能的
扩充,以至于三维显示模块的开发.开发语言以Visual Basic5,0和Visualc十5..
为主,同时兼用Fortran等高级语言.
(4,萦纬开分行那千fp有GlS软件:PAMAP和TITAN. TITAS是PCI公司新进推入中国
9q fir部科技司计算机办公室.地理信息系统及其在地学领域中的应用(译文集),1993.4髯豪
市场的GIs工具开发平台,已应用于中国二峡库区的规划.该软件进行一次开发的功能较强,
T工TAN软件是由一系列功能强大的GIs工具包和函数库组成,提供应用系统的三次开发能力
和嵌入式的体系结构,能进行SSQL空间查询,并可根据需要向专业系统中加入GIs应用功能.
最终可对专业应用系统拥有全面的白主版权
(5)多源图像处理模块提供对航磁,重力,化探遥感等多源数据的图像处理功能,而
不同来源的数据其存储格式可能有较大的筹异,因此系统应能对不同数据进入系统前需进行
格式转换,系统内部只支持自己的格式,其他数据格式需通过转换程序转换,这样可以简化
多源图像处理模块的设计和编程.另外,作为专业图像处理系统应提供多种图像类型,如二
值图,灰度图,彩色图等
(6)系统总体结构的设计采用Windows的多文档窗CJ界面技术,Windows虚拟内存管理
技术和内存映衬文件技术.利用MDI技术,可打开和生成任意幅图像,每个图像作为一个文
档,同时保留在客户区域内,而虚拟内存管理使多源图像处理与分析在微机上实现成为可能.
23.系统功能设计
系统功能设计是系统软件设计的共体化.依据系统口标及系统总体设计的要求,设计的
系统功能如上图:
(功输入输出功能:包括各种格式,各种类型数据的输入输出,向量,栅格,表格数据
的相互转换和汉字输出功能(mm,T工FF栅格格式,DXF交量格式,FOXPRO表格格式),以及
力便灵活的图形编辑功能『护
(2)数据库管理功能:提供对图形,属胜数据的查询,检查,更新等功能,对多源数据
按层进行管理.
(3)空间分析功能:包括多源数据配准及重采样,图像地理坐标参照(加坐标,凡何变
换,图像配准,几何校正,比例尺及地图投影变换),多源图像的叠置分析,缓冲区操作,最
短路经计算,面积统计等
(4)三维分析功能:提供真三维空间显示,剖切,分析功能.通过非震数据的反演,统
计分析,获取地下三维模型『」a."
(5)地形分析功能:提供生成DEM, DTM功能,并包括与GPs数据接口,利用GPS数据晕
演地形1121
(6)模型分析功能:针刘油气勘探的实际,提供模式识别和人工神经网络模型C13. 111
(7)多源数据图像处理功能:包括显示和存贮;各种灰度和彩色变换,合成:各种低频,
高频,线性和非线性函数滤波;直方图统计,多元统计;主成分分析;监督,非监督分类;
图像纹理分析;各种格式转换,播值等预处理:图像缩放,旋转和镶嵌:遥感图像的大气校
正,去条带;重磁场的延拓,求导,化磁极,视磁化率与视密度,各种正反演等,线性特征
自动提取C1, 16, 171
2.4.用户界面设计
用户界面是人机交互过程中最直观的计算机画而,对用户来说,界面就是系统.界面的
好环不仅影响系统形象和直观水平,而且决定用户使用系统的效率.因此,对操作界面主张
依照人机工程学的观点来进行设计,以操作方便为原则.本系统采用Visual Basic 5..进行
界面开发集成,方便,灵活.采用当前流行的图形用户界面(GU工),并配以多媒体语音和画面.
通过一级和多级下拉式菜单,以及采用对话框形式与用户进行直观,友好的交互let
3.系统特点及关键技术
(1)系统特点
本系统属于GIs应用系统,不但具有GIs的普遍特性,1红具有针对系统}」标的专业特点
①用户界面友好:采用GUI界向,以菜1P和对话框形叹',用户交}l.
②系统体现3S技术的综合:在GIs环境下,充分利F}, RS. GPS信冰为油2几勘探服务
③数据管理采用客观/服务器力式,为今后数据共享,耳行处理和交换典定*Hi I最终
发展为Open GIs标准
④系统采用真:3D显示,分析技术,更好地满足油气勘井1们的需要
⑤在多源数据图像处理方面,足迄今所见GIs软件功iii上个的
(2)关键技术
①RDBS数据库的扩展,适合于图形与属性数据的管理
②利用钻井约束的物性反演技术和界面联合反演,建立_维地质模0.的显示软件
③多源数据图像处理的数据,图像格式与Titan底层功能函数咋之间的兼容性
.T i tan底层功能函数库调查的有效性,可行性.
模式识别和人工神经网络应用模型的开发
4.系统应用
三维非震油气勘探地理信息系统建成后,将以松辽盆工匕国部斜坡带为例,通过对多源数
据的图像处理,三维分析,空间分析以及模型分析,达到对亥区油气资源的地质条件和资源
评价,预测.进而检测系统的可行性,方便性及其功能效果
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