用于物探生產(chǎn)的遙感圖像處理方法

王文爭 劉金萍 張延同

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 北京) (2.勝利石油管理局物探公司 山東東營)

用于物探生產(chǎn)的遙感圖像處理方法

王文爭1、2劉金萍2張延同2

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 北京) (2.勝利石油管理局物探公司 山東東營)

遙感影像圖以其高清晰度、高現(xiàn)勢性等特點(diǎn),正逐漸發(fā)展為石油物探施工中必不可少的工具。相同或相近區(qū)域內(nèi)便同時(shí)存在兩種或兩種以上的遙感圖像。如何充分利用現(xiàn)有資源,對(duì)不同種類遙感圖像及其處理方法的對(duì)比研究就成為測量內(nèi)業(yè)工作迫在眉睫的任務(wù),文章針對(duì)近幾年較為常用的不同遙感圖像進(jìn)行對(duì)比分析,提出了各類遙感影像的綜合處理及應(yīng)用方法。

遙感圖像;融合;幾何校正;裁切與拼接;二次設(shè)計(jì)

0 引 言

遙感技術(shù)(RS)是20世紀(jì)60年代在現(xiàn)代物理學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)等支持下形成的一門綜合性探測技術(shù)。主要優(yōu)點(diǎn)包括大面積同步觀測、時(shí)效性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性、經(jīng)濟(jì)性等。通過不同的來源獲取的遙感圖像具有不同的存儲(chǔ)格式,目前常用的主要有以下幾種:SPOT衛(wèi)星圖片、QuickBird衛(wèi)星圖片、Alos衛(wèi)星圖片、EI中科高清影像。

SPOT衛(wèi)星圖片和Alos衛(wèi)星圖片的空間分辨率2.5 m,QuickBird衛(wèi)星圖片由該衛(wèi)星獲取,空間分辨率0.61 m。各類圖像各有其優(yōu)缺點(diǎn),QuickBird衛(wèi)星圖片是全球首顆提供1 m以下分辨率的商用衛(wèi)星,但是對(duì)于相似地物的區(qū)分與其高分辨率不成比例;SPOT衛(wèi)星圖片數(shù)據(jù)購買費(fèi)用適中,分辨率與視物大小達(dá)到較理想配置,獲取數(shù)據(jù)方便快捷;Alos衛(wèi)星圖片具有較高分辨率的陸地覆蓋范圍、數(shù)字化高程等;EI中科高清影像由中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所牽頭,運(yùn)用國際最先進(jìn)的遙感平臺(tái)進(jìn)行采集、生產(chǎn)的航攝影像圖。航拍影像的優(yōu)勢:航片正射影像圖(DOM)像元分辨率一般為0.5 m,部分地區(qū)采用0.25 m分辨率,可以制作1:2000甚至更大比例尺影像地圖,滿足1:5000甚至更大比例尺測圖精度要求。

隨著勘探工作的不斷深入,施工地表越來越復(fù)雜,野外勘探與施工的難度不斷加大,為了減少野外勘探的難度和重復(fù)測量的次數(shù),同時(shí)為了滿足當(dāng)前高精度、多道數(shù)的勘探施工要求,減少變觀設(shè)計(jì)的難度,提高工作效率,節(jié)約成本,使用遙感圖像來滿足地震勘探生產(chǎn)需要是非常必要的,因此,如何更好的選擇和處理不同類型的遙感圖像,最大程度的利用現(xiàn)有的遙感圖像為野外生產(chǎn)服務(wù)就成為當(dāng)前測量內(nèi)業(yè)處理面臨的最緊迫的任務(wù)。

1 遙感圖像處理方法[1～3]

根據(jù)不同工區(qū)地表情況及其施工要求,選擇并購買了合適的衛(wèi)片或航片以后,如何正確處理便成為最主要的工作,圖象處理方法有如下幾種。

1)波段組合

遙感圖像的處理和分析都是針對(duì)多波段圖像進(jìn)行的,因此需要將若干單波段圖像文件組合成一個(gè)多波段圖像文件。遙感圖像的原始數(shù)據(jù)是分波段提供,比如2007年使用的ALOS衛(wèi)星圖片,原始數(shù)據(jù)包括工區(qū)的全色圖片及四個(gè)波段的圖片,那么我們首先需要進(jìn)行波段組合獲取多光譜圖像。

2)圖像數(shù)據(jù)融合

圖像融合的具體目標(biāo)在于提高圖像空間分辨率,改善圖像幾何精度、增強(qiáng)特征顯示能力、改善分類精度、提供變化檢測能力、替代或修補(bǔ)圖像數(shù)據(jù)的缺陷等。分辨率融合是對(duì)不同空間分辨率遙感影像的融合處理,使處理后的遙感圖像既具有較高的分辨率,又具有多光譜影像特征,便于地物識(shí)別,從而達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn):經(jīng)過分辨率融合后的圖像既具有了全色圖像的高分辨率,又具有了多光譜圖像豐富的色彩信息,近似真實(shí)的反應(yīng)了地物信息,便于圖像的目視判讀。

3)幾何校正

為了獲得更精確地坐標(biāo)信息,必須對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正,幾何校正就是將圖像數(shù)據(jù)投影到平面上,使其符合地圖投影系統(tǒng)的過程。常用的校正方式有兩種,一是利用地面控制點(diǎn)進(jìn)行的,稱為幾何校正,另外一種是利用已經(jīng)校正好了圖像進(jìn)行校正,稱為圖像配準(zhǔn)。

幾何校正最重要的是控制點(diǎn)的選取,選取的合理與否直接影像著圖像校正的準(zhǔn)確度?？刂泣c(diǎn)要在影像圖中均勻分布并能正確識(shí)別和定位。一般選取在影像圖上能精確定位的特征點(diǎn)、特征線,如固定的地形地物交叉點(diǎn)、河流拐彎處或交叉處、橋梁、公路、水壩和交叉路口等。對(duì)于衛(wèi)星影像的糾正,選點(diǎn)應(yīng)在20-30個(gè)。

如果已經(jīng)擁有同區(qū)域精度較高的遙感圖或者地形圖時(shí),就可以直接采用該圖對(duì)遙感圖進(jìn)行校正,不必進(jìn)行野外控制點(diǎn)的采集。

4)分幅裁剪

在實(shí)際工作中,經(jīng)常由于研究范圍及工區(qū)范圍的大小對(duì)整幅圖像進(jìn)行裁剪。分幅裁剪方式有兩種:規(guī)則分幅裁剪,不規(guī)則分幅裁剪,可以根據(jù)需要進(jìn)行。

規(guī)則分幅裁剪是指裁剪圖像邊界范圍是一個(gè)矩形,通過左上角和右下角兩點(diǎn)的坐標(biāo)就可以確定圖像的裁剪位置。不規(guī)則分幅裁剪是指裁剪圖像的邊界范圍是任意多邊形,必須生成一個(gè)完整的閉合多邊形區(qū)域,針對(duì)不同情況采取不同裁剪過程,如圖1所示。

圖1 不規(guī)則裁剪

5)圖像拼接處理

實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要將幾幅圖像合并成一幅圖像,如果僅僅是按照其坐標(biāo)將其放到一幅圖中,勢必會(huì)導(dǎo)致大量邊界重復(fù)。圖像拼接處理是要將具有地理參考的若干相鄰圖像合并成一幅圖像或一組圖像,需要拼接的輸入圖像必須含有地圖投影信息,或者說輸入圖像必須經(jīng)過幾何校正處理或進(jìn)行過校正標(biāo)定。雖然所有的輸入圖像可以具有不同的投影類型、不同的象元大小,但必須具有相同的波段數(shù)。在進(jìn)行圖像拼接時(shí),需要確定一幅參考圖像,參考圖像將作為輸出拼接圖像的基準(zhǔn),決定拼接圖像的對(duì)比度匹配、以及輸出圖像的地圖投影、象元大小和數(shù)據(jù)類型。拼接好的墾東地區(qū)地形圖如圖2所示。

圖2 拼接處理圖片

6)圖像三維立體顯示

由于生產(chǎn)的需要,工區(qū)的三維立體顯示已經(jīng)成為當(dāng)前研究的重點(diǎn),但是因?yàn)槟壳癉EM數(shù)據(jù)的缺乏,我們采用的是地形圖矢量化圖件,利用矢量化的等高線建立數(shù)字高程模型如圖3所示,然后疊加上遙感影像圖進(jìn)行立體三維顯示如圖4所示。

圖3 數(shù)字高程模型

圖4 圖像三維立體顯示

2 遙感圖像的應(yīng)用[2]

在物探生產(chǎn)中,為了能夠獲得更好的地震資料,并方便施工,通常需要對(duì)測線進(jìn)行二次設(shè)計(jì),即在物探施工前根據(jù)地形地貌的實(shí)際情況將原先設(shè)計(jì)好的物理點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)移動(dòng),在允許的范圍內(nèi)選擇最佳位置以得到最佳的施工效果。使用處理后的高精度遙感影像圖,可以使這項(xiàng)工作在室內(nèi)直接完成,減少野外施工難度。

1)物理點(diǎn)加載與設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)在工區(qū)中進(jìn)行二次設(shè)計(jì)首先必須將設(shè)計(jì)好的物理點(diǎn)展繪到遙感影像圖中,將一部分物理點(diǎn)展繪在遙感影響圖上,其效果如圖5所示。

圖5 變觀設(shè)計(jì)

物理點(diǎn)展繪在遙感圖像上以后,我們可以清楚地看到有些點(diǎn)位是不合適的,對(duì)于不適合震源激發(fā)的區(qū)域,可以將激發(fā)點(diǎn)在規(guī)定的范圍內(nèi)移動(dòng),以防振動(dòng)引起破壞。

2)施工事例

施工中參照處理后的遙感影像圖片對(duì)工區(qū)進(jìn)行了一系列的變觀設(shè)計(jì),例如:某居民區(qū)的變觀設(shè)計(jì)后炮點(diǎn)位置及在遙感影像圖上的顯示,如圖6所示。

圖6 某地區(qū)變觀施工圖

3 結(jié)束語

隨著研究的不斷深入,遙感圖片作為地震勘探工作的工具,以其快速、高效、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)在當(dāng)前的勘探施工中已經(jīng)發(fā)揮了其不可替代的作用。無論在山地、平原、城區(qū)還是灘海,正確合理的使用遙感圖像輔助進(jìn)行物理點(diǎn)設(shè)計(jì),可以大大提高工作效率,減少野外施工的難度。

[1] 黨安榮.ERDAS IMAGINE遙感圖像處理方法[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005

[2] 趙英時(shí).遙感應(yīng)用分析原理與方法[M].北京:科學(xué)出版社,2004

[3] 賴震剛,王 繼.利用ERDAS IMAGINE進(jìn)行影響的幾何精校正[J].現(xiàn)代測繪,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

王文爭,男,1969年生,高級(jí)工程師,中國地質(zhì)大學(xué)在讀博士,現(xiàn)在勝利石油管理局儀器管理中心負(fù)責(zé)技術(shù)管理工作。郵編:100049

2011-02-17編輯梁保江)

PI,2011,25(4):44～46

·方法研究·