基于Oasis Montaj平台的航空物探数据处理软件系统

胥值礼，孟庆敏，李文杰，崔志强

(中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所，廊坊 065000)

0 前言

航空物探具有效率高、成本较低、适用于大面积快速勘查等优点，它可为矿产资源、油气资源、海洋地质、地下水资源、工程地质与环境，基础地质、军事与国防等方面提供大量信息。近年来在国民经济建设中发挥了重要的作用，得到了快速发展和广泛应用。随着硬件和软件技术的发展，高分辨率、超高分辨率航空物探技术也得到快速发展。因此相应的数据处理软件面临着大数据量、不同采样率、多参数、不同存储方式等问题，这就对数据处理的效率和质量提出了更高要求。

针对上述问题，本次研究对现有的软件(多为使用 FORTRAN 语言编写的独立程序，且不具备直观的软件操作界面)统一使用C/C++语言进行了移植、优化，并开发了新的功能，集成为一套能处理航空电磁法、航空磁法、航空放射性数据的航空物探数据处理软件系统，以满足越来越多、越来越高的社会需求。

本系统选用的开发平台为加拿大 Geosoft公司的Oasis Montaj(简称 OM)基本软件平台。它是目前在地球科学领域中应用最广泛的软件平台，是最著名的矿产勘查和地球科学调查领域的领先软件，得到了各著名矿业公司、油气公司、勘探公司、咨询公司、科研院所和政府部门的一致认可和长期使用。它具有高性能的数据库系统，可高效地存储和处理多达 64T 字节的数据，能为多种地球物理勘查海量数据提供强有力的存储管理支撑。它提供的 GX Developer 二次开发软件包，具有数据库操作、数据滤波、数据成图等诸多基本功能，可进行应用功能的快速定制开发[6]。因此采用这种开发模式，可将开发重点集中在对专业数据处理方法的研究上，适合于多种数据处理软件功能的开发，具有较强的灵活性，能大大地提高开发效率和开发质量、节约开发成本。

1 系统设计

1.1 开发环境

本系统的开发环境为：Windows XP 及以上版本的操作系统、加拿大 Geosoft 公司的 Oasis montaj V7.2 基本软件平台、Visual C++ 6.0 软件编程平台、C/C++ 及 GXC(Geosoft 的 GX 编程语言)程序语言。

1.2 系统架构

本系统采用三层结构：第一层为Windows XP操作系统；第二层为 OM 平台(包括数据库系统)；第三层为航空物探数据处理应用软件系统(图1)。

图1 系统架构图Fig．1 The diagram of system architecture

1.3 系统功能

本系统的主要功能分为：数据管理、航磁数据处理、航电数据处理、航放数据处理、数据调平处理五大类(图2)。

(1)数据管理功能。它包括数据输入、数据合并、数据输出、数据裁剪模块。该功能适用于航电、航磁、航放数据。

(2)航磁数据处理功能[7-10]。它包括日变数据预处理、日变校正、滞后校正、方向差校正、正常场校正、航磁总精度统计模块。

(3)航电数据处理功能，包括视电阻率转换模块。

(4)航放数据处理功能[8-9]，包括气压高度转换、数据配置、数据预处理、背景消除、含量计算、比率计算模块。

(5)数据调平处理功能。它包括基于测线数据的调平(一维人机交互调平[1]、二维自动调平[2-3])、基于网格数据的二维自动调平模块，适用于航电、航磁、航放数据。航磁实测切割线数据调平模块，适用于航磁数据。

1.4 模块开发

如图3所示，应用功能模块自上而下的调用流程为：OM 平台菜单-> GX 接口模块->航空物探应用软件模块-> OM 开发库模块(GX API)。在本系统中，开发的模块为：GX 接口模块、航空物探应用软件模块。

(1)OM 平台菜单。在 OM 平台上动态加载的菜单，由它调用 GX 接口模块。

(2)GX 接口模块。在 OM 平台上开发的菜单调用接口模块，由它调用航空物探应用软件模块。

(3)航空物探应用软件模块。在Visual C++ 6.0 平台上开发的动态链接库(DLL)或可执行模块(EXE)，由它们调用 OM 平台的 GX API 开发库模块，完成航空物探数据处理功能。它是本系统的核心模块，提供参数设置用户界面和数据处理功能。

(4)OM开发库模块(GX API)。OM 平台提供的二次开发库，由它完成对数据库(简称 GDB)的操作和一些基本处理功能(如数据滤波、图形生成与显示等)。

1.5 软件编译

(1)GX 接口模块由 GX Developer Toolkit 7.3.0 I8 提供的编译器进行编译。

(2)航空物探应用软件模块由 Visual C++ 6.0 提供的编译器进行编译。

图2 系统功能结构图Fig．2 The diagram of system function structure

图3 软件功能调用流程图Fig．3 The flow chart of system function

1.6 系统集成

图4为系统集成主界面示意图。图2中的功能模块可以“插件”方式动态加载到 OM 平台上，加载的主菜单分别为AGS_Data(数据管理)、AGS_Mag(航磁数据处理)、AGS_EM(航电数据处理)、AGS_Rad(航放数据处理)和AGS_Lev(数据调平处理)。各个主菜单分别由其相应的功能子菜单组成。

2 系统特点及主要优势

本系统具有以下几个主要技术特色。

2.1 剖面平面图方式的数据显示与处理功能

利用地理信息系统(GIS)的图层管理模式[4] [5]，以剖面平面图方式(剖面平面曲线图、剖面平面颜色渐变图，分别见图4的左下、右下界面)动态直观地显示和处理测线数据，克服了单一剖面显示方式不能观察测区整体情况、不能即时观察处理效果以及切换测线的重复操作而导致处理效率低下等问题。此“所见即所得”方式便于数据的选择性处理和人机交互分析，可极大地提高数据处理的质量和效率。

2.2 数据调平处理功能

(1)基于测线数据的自动二维调平功能。采用了二维空间移动平均滤波和二分法搜索等算法，来消除零漂、基值不一致对数据造成的影响，以改善成图质量，突出目标异常。

(2)基于网格数据的自动二维调平功能。采用了规则网格数据运算和二维空间褶积滤波等算法，对数据进行精细调平处理，消除局部不水平和随机噪声的影响，以改善成图质量，突出目标异常。

2.3 数据批处理功能

本系统开发的宗旨是面向生产应用。在设计时，充分考虑了航空物探的数据特点和生产中用户提出的需求，实现了按飞行时间段或测量分区对数据进行自动批处理功能。可分别保存不同采集系统、不同时间段的处理参数，克服了处理参数输入的繁杂性和重复性，大大提高了数据处理的效率与质量，具有较强的实用性。

3 应用实例

3.1 航空电磁数据处理

图5为北方某区域航电数据的处理结果。图5(a)为使用视电阻率转换功能对原始数据(固定翼飞机采集)转换得到的视电阻率，水平不一致和噪声影响较为严重；图5(b)为二维自动调平处理后的视电阻率，较好地消除了水平不一致和噪声的影响，从而使视电阻率的分布特征更加清晰。

图4 系统集成主界面示意图Fig．4 The main interface of integrated system

图5 北方某区域航电视电阻率处理图(中频1563 Hz)Fig．5 The processed map of apparent resistivity from an airborne electromagnetic survey in northern China (1563Hz)(a)原始数据转换的视电阻率；(b)二维自动调平后的视电阻率

图6 南方某区域航磁数据处理图Fig．6 The processed map of △T from an airborne magnetic survey in southern China(a)原始数据；(b)常规处理结果；(c)2D自动调平结果

图7 南方某区域航放铀元素数据处理图Fig．7 The processed map of uranium element from an airborne radioactivity survey in southern China(a)原始铀计数率；(b)常规处理得到的铀含量；(c)基于网格数据二维自动调平的铀含量

3.2 航空磁测数据处理

图6为南方某区域航磁数据(直升飞机采集)的处理结果。图6(a)为原始数据(总场△T)；图6(b)为常规处理(日变数据预处理、日变校正、滞后校正、方向差校正和正常场校正)的结果，从图中可以看出，数据的水平不一致现象和随机噪声干扰较明显；图6(c)为先经基于测线数据的二维自动调平，再经基于网格数据的二维自动调平的结果，较好地消除了图6(b)中的水平不一致及随机噪声的影响，清晰地显示出了异常的特征。

3.3 航空放射性数据处理

图7为南方某区域航放铀元素数据(直升飞机采集)的处理结果。图7(a)为铀元素的原始计数率；图7(b)为常规处理(飞机本底消除、宇宙本底消除、大气氡本底消除、康普顿谱剥离、高度衰减影响消除和放射性元素含量计算)的铀含量；图7(c)为基于网格数据二维自动调平的铀含量，较好地消除了水平不一致及噪声的影响，使异常形态更加清晰。

4 结束语

本系统可同时处理航空电磁法、磁法、放射性数据，具有集成度高、功能强、实用性强、可视化程度高、运行效率高、运行稳定可靠、操作简便、容错性强等诸多优势，尤其是剖面平面图方式的数据显示与处理、数据调平处理、数据批处理功能，可极大地提高数据处理的效率与质量。对大量实测数据的处理结果表明，所实现的功能能很好地满足航空物探的数据处理要求。

在本系统基础上，可对功能进行逐渐增加和完善，使之成为一套高效适用的集测线规划、质量分析、数据处理和综合解释为一体的航空物探软件系统，以完成航空物探的一系列工作流程，更好地服务于生产应用。

参考文献：

[1] 胥值礼，刘还林，丁志强，等.频率域航空电磁法数据调平软件设计与实现[J].物探化探计算技术，2009,31(4):333-338.

[2] 胥值礼，孟庆敏，崔志强.基于GIS的航磁实测切割线网自动调平软件[J].物探化探计算技术，2010，32(4):423-428.

[3] 李文杰.用于频率域航空电磁数据的二维自动调平[J].成都理工大学学报:自然科学版，2007,34(4):447-451.

[4] 于长春，郭志宏,眭素文，等.航空物探领域的GIS开发与应用[J].物探化探计算技术，2003,25(1):39-44.

[5] 陈建春. Visual C++开发GIS系统[M]. 北京：电子工业出版社，2000.

[6] Geosoft Inc. GX Developer Custom Application Development Toolkit for extending Oasis montaj and standalone applications USER GUIDE and REFERENCE MANUAL (V7.0)[S], 2009.

[7] 中国国土资源部发布.航空磁测技术规范[S].2010.

[8] 核工业航测遥感中心译.IAEA航空伽玛能谱测量323规定[S].1991.

[9] 中国国防科学技术委员会发布.航空伽玛能谱测量规范[S].2005.

[10] 穆石敏，申宁华，孙运生.区域地球物理数据处理方法及其应用[M].吉林:吉林科学技术出版社，1990.