GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)及應(yīng)用

摘 要

摘要：為了實(shí)現(xiàn)包括適應(yīng)山地特點(diǎn)的三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研發(fā)了GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，較好地解決了在觀測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)與設(shè)計(jì)中復(fù)雜的邏輯處理、功能間的協(xié)
摘要：為了實(shí)現(xiàn)包括適應(yīng)山地特點(diǎn)的三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研發(fā)了GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，較好地解決了在觀測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)與設(shè)計(jì)中復(fù)雜的邏輯處理、功能間的協(xié)調(diào)關(guān)系以及計(jì)算上的精度等問題。該軟件采用了先進(jìn)的圖片矢量化處理技術(shù)和高效率的大容量數(shù)據(jù)處理技術(shù)。應(yīng)用結(jié)果表明：該軟件系統(tǒng)能正確高效地完成包括超大面積三維工區(qū)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。
關(guān)鍵詞：GeoMountain軟件系統(tǒng)；地震數(shù)據(jù)采集；三維觀測(cè)；系統(tǒng)；面積；應(yīng)用
0 引言
目前，我國(guó)東部各大油氣田已經(jīng)進(jìn)入以三維地震勘探為主的時(shí)期，西部條件較好的地區(qū)在勘探早期已直接進(jìn)入三維地震勘探，并逐漸向復(fù)雜地表地區(qū)推廣。伴隨著三維地震勘探被石油工業(yè)界的廣泛接受和應(yīng)用，以及三維地震勘探所涉及的近地表?xiàng)l件與地下構(gòu)造的多樣性(海上、陸上與灘淺海、山地、沙漠、黃土塬等)，三維地震資料采集技術(shù)的研究也就受到人們的廣泛重視。
三維地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究一般包括采集設(shè)計(jì)、采集方法、質(zhì)量控制及裝備制造等方面的研究?jī)?nèi)容。對(duì)于三維地震采集設(shè)計(jì)中觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的選擇，必須要滿足各種地球物理?xiàng)l件的要求、野外施工作業(yè)和投資成本的約束。由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的迅速發(fā)展，國(guó)外地球物理公司在觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的軟件也有較大進(jìn)展，先后開發(fā)出了一系列交互式的三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。而在激烈的海內(nèi)外勘探采集市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，擁有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的采集軟件系統(tǒng)的重要性和緊迫性越來越突出。因此，川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司技術(shù)發(fā)展中心研發(fā)了GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件[1]，實(shí)現(xiàn)了三維地震勘探中觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1 軟件功能與特色
GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件基于Microsoft.NET Framework 1.1平臺(tái)，采用Visual Studio 2003集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)語言使用C#[2～4]。
根據(jù)三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線(圖1)，軟件實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的各項(xiàng)功能。
 

1.1 軟件主要功能
三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件主要提供布設(shè)理論觀測(cè)系統(tǒng)的方法和進(jìn)行觀測(cè)系統(tǒng)屬性分析，幫助用戶分析設(shè)計(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)是否能滿足調(diào)查地質(zhì)目標(biāo)的需要。
GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件可以用于縱波勘探設(shè)計(jì)和橫波勘探設(shè)計(jì)，軟件界面友好、操作方便、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、設(shè)計(jì)功能強(qiáng)。
1.1.1模板設(shè)計(jì)與分析
軟件可設(shè)計(jì)線束模板、斜交模板、磚墻模板。在各種模板不同的滾動(dòng)參數(shù)情況下，具有縱橫向覆蓋次數(shù)、炮檢距和方位角等屬性的分析功能。
1.1.2多種炮檢點(diǎn)布設(shè)方法
軟件可直接布設(shè)出正交、斜交、磚墻等觀測(cè)系統(tǒng)，直接布設(shè)提供自動(dòng)中心激發(fā)、多排激發(fā)與標(biāo)簽激發(fā)等多種激發(fā)選擇。
1.1.3轉(zhuǎn)換波觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
提供轉(zhuǎn)換波模板分析、炮檢點(diǎn)布設(shè)到CCP(共轉(zhuǎn)換點(diǎn))面元信息分析的一整套用戶轉(zhuǎn)換波設(shè)計(jì)的功能。
1.1.4任意區(qū)域滿覆蓋邊界自動(dòng)布設(shè)
矩形區(qū)域與任意多邊形剪切激發(fā)、矩形區(qū)域與任意多邊形自動(dòng)滿覆蓋激發(fā)。確保以最小工作量完成地質(zhì)任務(wù)。
1.1.5面元屬性計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析
軟件可以進(jìn)行CMP(共中心點(diǎn))面元信息計(jì)算和CCP(共轉(zhuǎn)換點(diǎn))面元信息計(jì)算，并可以對(duì)多種屬性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括：覆蓋次數(shù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析、炮檢距計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析、方位角計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析、變觀前后的覆蓋次數(shù)對(duì)比。為了使各種屬性的顯示更加清晰，還提供了三維顯示[5]功能，使各種屬性更加一目了然。
1.1.6炮檢點(diǎn)編輯
可以對(duì)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和關(guān)系片進(jìn)行增加、刪除、移動(dòng)、禁止、激活等編輯?？梢杂檬髽?biāo)交互編輯、電子表格編輯，操作非常方便、實(shí)用。當(dāng)增加、刪除或移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)、接收點(diǎn)時(shí)，同時(shí)顯示出相關(guān)CMP面元的覆蓋次數(shù)、炮檢距、方位角屬性的變化。
1.1.7基于衛(wèi)星照片的避障
可導(dǎo)入衛(wèi)星圖片作為背景并在其上布設(shè)觀測(cè)系統(tǒng)；提供多種障礙物及其填充方式；可以通過文本文件批量輸入障礙物、修改障礙物形狀、修改障礙物的禁止屬性。可以完成自動(dòng)避障，使理論設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際地理情況。
1.1.8多種格式的數(shù)據(jù)輸入、輸出
為了與其他軟件進(jìn)行方便的數(shù)據(jù)交換，軟件支持自由格式文本文件和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)SPS的輸入和輸出。
1.2 軟件主要特點(diǎn)
1.2.1圖片矢量化處理技術(shù)
背景圖片在觀測(cè)系統(tǒng)中是必不可少的。它的作用是引導(dǎo)障礙物的創(chuàng)建，偏移炮檢點(diǎn)后影響了覆蓋次數(shù)，然后通過加炮補(bǔ)助覆蓋次數(shù)。這樣在實(shí)際施工中就可以在相應(yīng)的位置加炮，可以一定程度上節(jié)省施工時(shí)間。
一般背景圖片是工區(qū)的衛(wèi)星圖片，數(shù)據(jù)量很大。所以在背景圖片的操作中效率是個(gè)很重要的問題。為此，首先要將圖片的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：提取圖片的頭信息及數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換為自定義的圖片格式文件。
    這里主要采用了高斯金字塔技術(shù)[6]，通過對(duì)圖片不同倍數(shù)的縮略產(chǎn)生圖像金字塔，根據(jù)圖片的放縮比例從不同層次的圖片中提取需要的局部數(shù)據(jù)，在3D縱波觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件中采用了1/4逐層縮略。
1.2.2高效率大容量數(shù)據(jù)處理技術(shù)
大型工區(qū)可能會(huì)分多次施工，就會(huì)需要將多次施工的數(shù)據(jù)庫合并到一起。每次施工都會(huì)存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫，這樣可以方便地將工區(qū)統(tǒng)一起來。
3D縱波觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件中同時(shí)加載多個(gè)數(shù)據(jù)庫，合并前可以選擇性地操作某個(gè)工區(qū)，而不影響其他數(shù)據(jù)庫。
1.2.3高效的面元分析技術(shù)
CMP面元屬性分析作為3D縱波觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件最重要的功能之一，不僅要求功能的準(zhǔn)確性同時(shí)也要求處理的高效性。軟件采用高效的索引技術(shù)，反射點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)根據(jù)關(guān)系建立索引文件，大幅度提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
2 應(yīng)用效果
為進(jìn)一步落實(shí)四川盆地LG地區(qū)二、三疊系礁、灘分布范圍，精細(xì)刻畫礁、灘儲(chǔ)層縱橫向展布情況，中國(guó)石油西南油氣田公司在該區(qū)開展地震勘探工作，計(jì)劃部署三維地震滿覆蓋面積2600km2，在三維地震工區(qū)東北及西南側(cè)部署二維地震工作量800km。
利用GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件對(duì)LG地區(qū)進(jìn)行三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用多種方案，并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析，最后選用14線240道8炮45。斜交束線觀測(cè)方式，其自動(dòng)避障礙布設(shè)、覆蓋次數(shù)、設(shè)計(jì)質(zhì)量分析和列線圖見圖2～圖5。
 

通過在LG地區(qū)三維工區(qū)的應(yīng)用測(cè)試，可以看出GeoMountain三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件能正確完成包括超大面積三維工區(qū)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，能為野外采集工作提供相關(guān)技術(shù)支撐。
3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
1) 在觀測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)與設(shè)計(jì)中主要是復(fù)雜的邏輯處理、功能間的協(xié)調(diào)關(guān)系以及計(jì)算上的精度等問題，三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件必須解決這些問題。
2) 要提高軟件的效率，怎樣實(shí)現(xiàn)圖片、數(shù)據(jù)、計(jì)算處理的高效性也是必須解決的問題。
參考文獻(xiàn)
[1] 龍資強(qiáng).3D縱波觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件開發(fā)研究報(bào)告[R].成都：川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司，2008.
[2] 內(nèi)格爾.C#高級(jí)編程[M].4版.李敏波，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2006.
[3] JAMES W c00PER.C#設(shè)計(jì)模式[M].張志華，劉云鵬，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2004.
[4] MCC0NNELL S.代碼大全[M].金戈，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2006.
[5] FRANK D LUNA，ROD LOPEZ. DirectX 9.0 3D游戲開發(fā)編程基礎(chǔ)[M].段菲，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2007.
[6] 吳立新，史文中.地理信息系統(tǒng)原理與算法[M].北京：科學(xué)出版社，2005.
 
(本文作者：劉鴻 巫駿 敬龍江 朱晨 陳三平 川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司技術(shù)發(fā)展中心)