用于物探生产的遥感图像处理方法

王文争 刘金萍 张延同

(1.中国地质大学 北京) (2.胜利石油管理局物探公司 山东东营)

用于物探生产的遥感图像处理方法

王文争1、2刘金萍2张延同2

(1.中国地质大学 北京) (2.胜利石油管理局物探公司 山东东营)

遥感影像图以其高清晰度、高现势性等特点,正逐渐发展为石油物探施工中必不可少的工具。相同或相近区域内便同时存在两种或两种以上的遥感图像。如何充分利用现有资源,对不同种类遥感图像及其处理方法的对比研究就成为测量内业工作迫在眉睫的任务,文章针对近几年较为常用的不同遥感图像进行对比分析,提出了各类遥感影像的综合处理及应用方法。

遥感图像;融合;几何校正;裁切与拼接;二次设计

0 引 言

遥感技术(RS)是20世纪60年代在现代物理学、计算机技术、空间技术等支持下形成的一门综合性探测技术。主要优点包括大面积同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性等。通过不同的来源获取的遥感图像具有不同的存储格式,目前常用的主要有以下几种:SPOT卫星图片、QuickBird卫星图片、Alos卫星图片、EI中科高清影像。

SPOT卫星图片和Alos卫星图片的空间分辨率2.5 m,QuickBird卫星图片由该卫星获取,空间分辨率0.61 m。各类图像各有其优缺点,QuickBird卫星图片是全球首颗提供1 m以下分辨率的商用卫星,但是对于相似地物的区分与其高分辨率不成比例;SPOT卫星图片数据购买费用适中,分辨率与视物大小达到较理想配置,获取数据方便快捷;Alos卫星图片具有较高分辨率的陆地覆盖范围、数字化高程等;EI中科高清影像由中国科学院遥感应用研究所牵头,运用国际最先进的遥感平台进行采集、生产的航摄影像图。航拍影像的优势:航片正射影像图(DOM)像元分辨率一般为0.5 m,部分地区采用0.25 m分辨率,可以制作1:2000甚至更大比例尺影像地图,满足1:5000甚至更大比例尺测图精度要求。

随着勘探工作的不断深入,施工地表越来越复杂,野外勘探与施工的难度不断加大,为了减少野外勘探的难度和重复测量的次数,同时为了满足当前高精度、多道数的勘探施工要求,减少变观设计的难度,提高工作效率,节约成本,使用遥感图像来满足地震勘探生产需要是非常必要的,因此,如何更好的选择和处理不同类型的遥感图像,最大程度的利用现有的遥感图像为野外生产服务就成为当前测量内业处理面临的最紧迫的任务。

1 遥感图像处理方法[1～3]

根据不同工区地表情况及其施工要求,选择并购买了合适的卫片或航片以后,如何正确处理便成为最主要的工作,图象处理方法有如下几种。

1)波段组合

遥感图像的处理和分析都是针对多波段图像进行的,因此需要将若干单波段图像文件组合成一个多波段图像文件。遥感图像的原始数据是分波段提供,比如2007年使用的ALOS卫星图片,原始数据包括工区的全色图片及四个波段的图片,那么我们首先需要进行波段组合获取多光谱图像。

2)图像数据融合

图像融合的具体目标在于提高图像空间分辨率,改善图像几何精度、增强特征显示能力、改善分类精度、提供变化检测能力、替代或修补图像数据的缺陷等。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高的分辨率,又具有多光谱影像特征,便于地物识别,从而达到图像增强的目的。

通过对比发现:经过分辨率融合后的图像既具有了全色图像的高分辨率,又具有了多光谱图像丰富的色彩信息,近似真实的反应了地物信息,便于图像的目视判读。

3)几何校正

为了获得更精确地坐标信息,必须对图像进行几何校正,几何校正就是将图像数据投影到平面上,使其符合地图投影系统的过程。常用的校正方式有两种,一是利用地面控制点进行的,称为几何校正,另外一种是利用已经校正好了图像进行校正,称为图像配准。

几何校正最重要的是控制点的选取,选取的合理与否直接影像着图像校正的准确度。控制点要在影像图中均匀分布并能正确识别和定位。一般选取在影像图上能精确定位的特征点、特征线,如固定的地形地物交叉点、河流拐弯处或交叉处、桥梁、公路、水坝和交叉路口等。对于卫星影像的纠正,选点应在20-30个。

如果已经拥有同区域精度较高的遥感图或者地形图时,就可以直接采用该图对遥感图进行校正,不必进行野外控制点的采集。

4)分幅裁剪

在实际工作中,经常由于研究范围及工区范围的大小对整幅图像进行裁剪。分幅裁剪方式有两种:规则分幅裁剪,不规则分幅裁剪,可以根据需要进行。

规则分幅裁剪是指裁剪图像边界范围是一个矩形,通过左上角和右下角两点的坐标就可以确定图像的裁剪位置。不规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是任意多边形,必须生成一个完整的闭合多边形区域,针对不同情况采取不同裁剪过程,如图1所示。

图1 不规则裁剪

5)图像拼接处理

实际应用时需要将几幅图像合并成一幅图像,如果仅仅是按照其坐标将其放到一幅图中,势必会导致大量边界重复。图像拼接处理是要将具有地理参考的若干相邻图像合并成一幅图像或一组图像,需要拼接的输入图像必须含有地图投影信息,或者说输入图像必须经过几何校正处理或进行过校正标定。虽然所有的输入图像可以具有不同的投影类型、不同的象元大小,但必须具有相同的波段数。在进行图像拼接时,需要确定一幅参考图像,参考图像将作为输出拼接图像的基准,决定拼接图像的对比度匹配、以及输出图像的地图投影、象元大小和数据类型。拼接好的垦东地区地形图如图2所示。

图2 拼接处理图片

6)图像三维立体显示

由于生产的需要,工区的三维立体显示已经成为当前研究的重点,但是因为目前DEM数据的缺乏,我们采用的是地形图矢量化图件,利用矢量化的等高线建立数字高程模型如图3所示,然后叠加上遥感影像图进行立体三维显示如图4所示。

图3 数字高程模型

图4 图像三维立体显示

2 遥感图像的应用[2]

在物探生产中,为了能够获得更好的地震资料,并方便施工,通常需要对测线进行二次设计,即在物探施工前根据地形地貌的实际情况将原先设计好的物理点进行适当移动,在允许的范围内选择最佳位置以得到最佳的施工效果。使用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。

1)物理点加载与设计

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,将一部分物理点展绘在遥感影响图上,其效果如图5所示。

图5 变观设计

物理点展绘在遥感图像上以后,我们可以清楚地看到有些点位是不合适的,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,以防振动引起破坏。

2)施工事例

施工中参照处理后的遥感影像图片对工区进行了一系列的变观设计,例如:某居民区的变观设计后炮点位置及在遥感影像图上的显示,如图6所示。

图6 某地区变观施工图

3 结束语

随着研究的不断深入,遥感图片作为地震勘探工作的工具,以其快速、高效、实时等特点在当前的勘探施工中已经发挥了其不可替代的作用。无论在山地、平原、城区还是滩海,正确合理的使用遥感图像辅助进行物理点设计,可以大大提高工作效率,减少野外施工的难度。

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

[2] 赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京:科学出版社,2004

[3] 赖震刚,王 继.利用ERDAS IMAGINE进行影响的几何精校正[J].现代测绘,2003,26(2)

Processing method of remote image in seismic application.

Wang Wenzheng,Liu Jinping and Zhang Yantong.

Remote image has gradually become an important tool in seismic operation with its high resolution and date state.Different types of images can be used in the same area.How to make full use of them,and study the methods of using different types of images become more important and imminent.In this paper some processing methods are mentioned by comparing and analyzing different types of remote images.

remote image;Resolution Merge;geometric correction;image cutting and joining;redesign

P627

B

1004-9134(2011)04-0044-03

王文争,男,1969年生,高级工程师,中国地质大学在读博士,现在胜利石油管理局仪器管理中心负责技术管理工作。邮编:100049

2011-02-17编辑梁保江)

PI,2011,25(4):44～46

·方法研究·