杜 凡，安魚飛，衛(wèi) 超

（1.中國礦業(yè)大學(xué) 資源學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.西安煤航衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用有限公司，陜西 西安 710054）

非常規(guī)勘探區(qū)塊三維數(shù)字沙盤系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是以GIS為軟件平臺(tái)，利用DEM、RS圖像和勘探開發(fā)、生產(chǎn)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)庫等構(gòu)建的包含油田各類相關(guān)信息的三維動(dòng)態(tài)可視化應(yīng)用軟件系統(tǒng)，可在非常規(guī)勘探中發(fā)揮重要作用。

1 系統(tǒng)的構(gòu)建

1.1 軟件平臺(tái)

Skyline軟件是利用航空影像、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、DEM和其他二維或三維信息源，包括GIS數(shù)據(jù)等創(chuàng)建的一個(gè)交互式環(huán)境。它允許用戶快速融合數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)庫，且有效支持大型數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)信息流通信技術(shù)，能夠快速和實(shí)時(shí)地展現(xiàn)給用戶三維地理空間影像。TerraSuite包含3類主要產(chǎn)品：①TerraBuilder，融合大量的影像、高程和矢量數(shù)據(jù)，以此來創(chuàng)建有精確坐標(biāo)的三維模型地形數(shù)據(jù)庫。②TerraExplorer是桌面應(yīng)用程序，使用戶可瀏覽分析空間數(shù)據(jù)，并可對(duì)其進(jìn)行編輯；也可添加二維或者三維的物體、瀏覽路徑、場(chǎng)景以及地理信息文件。TerraExplore與TerraBuilder所創(chuàng)建的地形庫相鏈接，并可立即在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。③TerraGate是服務(wù)器端軟件，允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)來訪問地形數(shù)據(jù)庫。TerraGate的空間數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)的以數(shù)據(jù)流方式傳輸?shù)模拖褡x取本地機(jī)上的文件一樣流暢。

鑒于Skyline產(chǎn)品在三維數(shù)據(jù)壓縮、顯示、瀏覽等方面的優(yōu)勢(shì)，可利用Skyline系列軟件實(shí)現(xiàn)三維海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及大范圍三維場(chǎng)景的顯示，借助軟件開發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)定制，滿足具體的應(yīng)用要求。

1.2 系統(tǒng)場(chǎng)景構(gòu)建

系統(tǒng)場(chǎng)景構(gòu)建的具體技術(shù)路線如圖1所示。

場(chǎng)景構(gòu)建的具體步驟為：

1）生成DEM 數(shù)據(jù)：收集工作區(qū)的各級(jí)比例尺等高線數(shù)據(jù)或各種分辨率的航空、航天遙感影像立體像對(duì), 建立地域DEM 。

2）遙感影像數(shù)據(jù)處理：利用地面控制點(diǎn)和DEM數(shù)據(jù), 對(duì)工作區(qū)的低、中、高分辨率遙感影像進(jìn)行嚴(yán)密的精糾正后生成數(shù)字正射影像圖（DOM）。

3）生成基礎(chǔ)三維場(chǎng)景：將以上各種數(shù)據(jù)導(dǎo)入TerraBuilder中, 創(chuàng)建一個(gè)現(xiàn)實(shí)影像的、地理的、精確的地球三維場(chǎng)景（MPT文件）。

4）基礎(chǔ)地理和專題要素收集：收集工作區(qū)內(nèi)的地形圖，提取縣界、公路、鐵路、河流、居民地、自然地域名等基礎(chǔ)地理要素；收集勘探中的井位布置、地震線部署、勘探工程布置、水源地等地理信息。

5）數(shù)據(jù)處理：將收集的資料按照標(biāo)準(zhǔn)分要素進(jìn)行數(shù)字化工作，再通過GIS軟件對(duì)其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使之能夠在場(chǎng)景中加載。

6）數(shù)字建模：對(duì)一些油田地面建筑物、地標(biāo)、探井或其他油田設(shè)備在3DMAX或其他建模軟件中建模。

7）將整理好的數(shù)據(jù)和模型加載到生成的三維場(chǎng)景中，對(duì)要素進(jìn)行分類分組和數(shù)據(jù)屬性調(diào)整，形成最終的系統(tǒng)三維場(chǎng)景（FLY文件）。

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

確定系統(tǒng)的技術(shù)框架，采用3層CS(BS)/AS/DS系統(tǒng)框架，如圖2所示。

1.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于SkyLine的非常規(guī)勘探三維地理信息系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理、漫游瀏覽、信息查詢、測(cè)量分析、勘探業(yè)務(wù)功能、創(chuàng)建物體、輔助功能和其他模塊組成，見圖3。

每個(gè)模塊的具體功能為：

1）數(shù)據(jù)管理：通過信息樹中的開關(guān)可對(duì)場(chǎng)景內(nèi)的所有物體進(jìn)行顯示或隱藏操作；還可對(duì)大小、顏色、方向等屬性進(jìn)行調(diào)整。

2）漫游瀏覽：通過三維場(chǎng)景上的視圖操作（如縮放、拖曳、轉(zhuǎn)向等）來進(jìn)行場(chǎng)景的瀏覽；還可打開地下模式，進(jìn)行場(chǎng)景地下瀏覽，并實(shí)時(shí)顯示鼠標(biāo)點(diǎn)擊處的WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)。根據(jù)若干公共點(diǎn)計(jì)算出WGS84到北京54或西安80的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，對(duì)鼠標(biāo)點(diǎn)擊處的WGS84坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同步顯示北京54或西安80坐標(biāo)。

3）信息查詢：查詢?nèi)S場(chǎng)景地物對(duì)象的基本屬性信息和實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)。

4）測(cè)量分析：包含GIS測(cè)量和分析功能。測(cè)量包括測(cè)量距離（水平、高程差、空間）和面積周長；分析功能包括通視和視域分析、坡度坡向分析、填挖方量計(jì)算、威脅區(qū)分析、等高線和地形剖面分析、水淹分析等。

5）勘探業(yè)務(wù)：包含利用坡度坡向分析和地形修正工具，通過導(dǎo)入坐標(biāo)串在場(chǎng)景中導(dǎo)入矢量線等，將已有矢量線導(dǎo)出坐標(biāo)，填挖方量計(jì)算，導(dǎo)入矢量柵格數(shù)據(jù)。

6）創(chuàng)建物體：可在三維窗體中創(chuàng)建標(biāo)注、視頻、二維物體、三維物體和觀察記錄點(diǎn)以及飛行路線。

7）輔助功能：在三維窗口中，可隨時(shí)跳轉(zhuǎn)至特定坐標(biāo)處并可把窗口顯示的三維畫面按照設(shè)置好的分辨率進(jìn)行輸出打印。

1.5 系統(tǒng)程序開發(fā)

本系統(tǒng)以MS Visual Studio 2005為開發(fā)工具，利用C#作為開發(fā)語言,利用ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎鏈接Oracle 10g 存儲(chǔ)的勘探海量數(shù)據(jù)，同時(shí)采用SkyLine軟件的TerraDeveloper軟件開發(fā)包作為COM 組件。

TerraDeveloper軟件開發(fā)包提供的TerraExplorer Objects組件是整個(gè)TerraSuite系列產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)。TerraExplorer Pro實(shí)際上就是調(diào)用TerraExplorer Objects接口開發(fā)的成熟產(chǎn)品。TerraExplorer Objects組件通過接口的形式為軟件開發(fā)者提供了TerraExplorer Pro中的絕大多數(shù)功能。在MS Visual Studio 2005中把引入的TerraExplorer對(duì)象聲明為對(duì)象變量, 即可調(diào)用TerraExplorer Objects組件, 輕松實(shí)現(xiàn)三維GIS方面的功能。系統(tǒng)使用了TerraExplorer Objects組件中IProject、INavigate、IProjectTree、ICreator、IAnalysis和ICommand等接口。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于中石化下屬的一些非常規(guī)勘探部門（見圖4），為非常規(guī)勘探工作提供了很多有用的功能。

1）根據(jù)大比例尺數(shù)據(jù)生成的、趨于真實(shí)的場(chǎng)景，使工作人員對(duì)工作區(qū)有了非常直觀的視覺印象，可隨時(shí)查找某一地點(diǎn)的坐標(biāo)并查看那里的地形地貌；

2）可在地表進(jìn)行各種測(cè)量及GIS分析；

3）利用坡度坡向分析和地形修正工具來為工作人員選擇站場(chǎng)布置提供輔助分析功能，且可計(jì)算建設(shè)站場(chǎng)施工需要的填挖方量（見圖5）；

4）通過導(dǎo)入坐標(biāo)串在場(chǎng)景中布設(shè)地震線、勘探線、管線、電力線路等，同時(shí)也可根據(jù)在場(chǎng)景中手繪的地震線、勘探線、管線、電力線路等導(dǎo)出坐標(biāo)（見圖6）；

5）可導(dǎo)入地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、規(guī)劃圖等進(jìn)行疊加分析，為勘探施工提供分析依據(jù)；

6）提供高分辨率的三維場(chǎng)景畫面輸出打?。ㄒ妶D 7）。

3 結(jié) 語

本文利用三維GIS技術(shù)，針對(duì)非常規(guī)勘探工作中遇到的實(shí)際需求，研究開發(fā)了基于SkyLine的非常規(guī)勘探區(qū)塊三維地理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于中石化華東分公司、江漢油田、南方分公司等單位，取得了明顯的效益和滿意的效果，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

隨著系統(tǒng)在非常規(guī)勘探工作中的進(jìn)一步應(yīng)用，結(jié)合相關(guān)技術(shù)發(fā)展，筆者認(rèn)為下列方面還需進(jìn)一步研究：①能方便地與其他石油系統(tǒng)使用的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；②將系統(tǒng)搬遷到手持終端，讓工作人員在野外也可使用這套系統(tǒng)查看地貌，進(jìn)行各種測(cè)量分析。

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