陳曉涵

摘 ?要：礦山遙感監(jiān)測是一項具有中國特色的基礎(chǔ)國情調(diào)查工作。近年來，我國固體礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測工作卓有成效，但由于種種原因，對油氣礦山缺乏關(guān)注。為了豐富礦山遙感監(jiān)測的技術(shù)方法，該文分別采用2016年、2017年、2018年獲取的遙感數(shù)據(jù)，運用人機交互解譯的技術(shù)方法，探索油氣礦山地物的遙感識別方法。結(jié)果表明：油氣礦山地物在高分辨率遙感圖像上有其獨特的特征，結(jié)合必要的野外驗證，可以實現(xiàn)部分油氣礦山地物的遙感識別。該文探索的技術(shù)方法能夠為油氣礦山遙感調(diào)查監(jiān)測等提供技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：油田礦山 ?遙感 ?解譯標志 ?陜北地區(qū)

中圖分類號：TP79 ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（c）-0053-04

Abstract： Mine remote sensing monitoring is a basic condition survey with Chinese characteristics. In recent years， China's solid mineral resources development remote sensing monitoring work has been effective， but due to a variety of reasons， the oil and gas mines lack attention. In order to enrich the technical methods of mine remote sensing monitoring， remote sensing data obtained in 2016， 2017 and 2018 are respectively adopted in this paper to explore the remote sensing identification methods of ground objects in oil and gas mines by using the technical methods of human-computer interactive interpretation. The results show that the surface features of oil and gas mines have their unique characteristics in high-resolution remote sensing images. The technical method explored in this paper can provide technical reference for remote sensing survey and monitoring of oil and gas mines.

Key Words： Oil fields and mines; Remote sensing; Interpretation marks; Northern Shanxi

礦山遙感監(jiān)測是了解礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀及礦山地質(zhì)環(huán)境的重要參考資料。我國從21世紀初就部署開展了相關(guān)工作，至今已有10余年的歷史。期間，取得了一系列重要成果，出版了《礦山遙感監(jiān)測工作指南》[1]《礦山遙感監(jiān)測理論方法與實踐》[2]《礦山遙感監(jiān)測技術(shù)方法研究》[3]《中國礦山遙感監(jiān)測》[4]《中國礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測（2015年）》[5]《中國礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測（2016年）》[6]《山東省礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測》[7]等多部專著，出臺了《礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（DZ/T 0266-2014）》[8]。固體礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測技術(shù)方法日趨成熟，比如王海慶等[9]、魚磊等[10]、王昊等[11]、楊涵水等[12]、汪潔等[13]從不同角度介紹了礦山遙感監(jiān)測的技術(shù)方法或調(diào)查成果。

由于種種原因，目前的礦山遙感監(jiān)測工作主要關(guān)注固體礦產(chǎn)資源，還沒有涉及油氣礦產(chǎn)資源開發(fā)調(diào)查或監(jiān)測工作。油氣資源不僅是一種不可再生的商品，更是國家生存和發(fā)展不可或缺的戰(zhàn)略資源，對保障國家經(jīng)濟和社會發(fā)展以及國防安全有著不可估量的作用。該文旨在探索油氣礦山地物遙感識別方法，為礦山遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)擴展積累技術(shù)條件。

1 ?研究區(qū)選擇

為了更好地完成該文的研究目標，需要綜合考慮以下因素來選擇研究區(qū)：（1）為確保油氣礦山地物類型齊全，應(yīng)選擇大型油氣開采區(qū)域;（2）為順利完成遙感識別方法研究，應(yīng)考慮遙感數(shù)據(jù)積累情況，需要有往年多期遙感數(shù)據(jù)共同開展研究。

綜合考慮以上因素，選擇長慶油田和延長油田所在的陜北地區(qū)局部為研究區(qū)。長慶油田的油氣儲量巨大，是中國陸上最大產(chǎn)氣區(qū)和天然氣管網(wǎng)樞紐中心，而延長石油是我國乃至世界上發(fā)現(xiàn)最早的天然油礦之一。研究區(qū)處于鄂爾多斯盆地的中北部，與鄂爾多斯盆地有著統(tǒng)一的構(gòu)造演化史和地層發(fā)育史，是我國最早的產(chǎn)油氣區(qū)[14]。

此次研究區(qū)的總面積約為15358.06km2。區(qū)內(nèi)地勢西北高，東南低，基本地貌類型是黃土塬、溝。區(qū)內(nèi)黃土廣布，溝壑縱橫，地形地貌具有典型性、特色性、復(fù)雜性等特點，選擇該區(qū)域為研究區(qū)，對于今后開展油氣礦山遙感調(diào)查監(jiān)測工作具有重要的開拓意義。

2 ?技術(shù)路線

此次工作的具體步驟如下。

⑴收集研究區(qū)自然地理背景資料、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境資料、油氣資源分布資料等。

⑵獲取研究區(qū)影像資料，利用近3年的遙感數(shù)據(jù)影像進行對比研究，目視解譯，提取油氣地物分布信息及利用情況。

⑶野外實地考察研究，結(jié)合野外驗證，建立起油氣礦山地物的遙感解譯識別標志，對不同數(shù)據(jù)源不同空間分辨率的地物識別能力進行分析總結(jié)，并修改已提取的數(shù)據(jù)資料，進行信息的完善等。

⑷總結(jié)歸納，尤其是礦山地物遙感識別方法。

其主要技術(shù)路線見圖1。

3 ?遙感數(shù)據(jù)源

分別獲取了研究區(qū)2016年、2017年、2018年的遙感數(shù)據(jù)，其中2016年的遙感數(shù)據(jù)覆蓋整個研究區(qū)，其涉及的主要衛(wèi)星類型有GF1、ZY3、02C、SPOT6、GF2、BJ2、SJ9，2017年的遙感數(shù)據(jù)覆蓋整個研究區(qū)，其涉及的主要衛(wèi)星類型有GF1、ZY3、02C、GJ1、VW2、BJ2，2018年的遙感數(shù)據(jù)覆蓋整個研究區(qū)，其涉及的主要衛(wèi)星類型為GF1，以上3年遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率均優(yōu)于2m。

4 ?油氣礦山地物遙感分類

該文結(jié)合油氣礦山資料，對影像進行分析對比，梳理遙感可識別的油氣礦山地物類型，并進行歸類，歸類過程中發(fā)現(xiàn)油氣礦山勘查、開采的流程與其地物有較強的對應(yīng)關(guān)系，因此，用其建立油氣礦山地物遙感分類體系（見表1），并根據(jù)其開采狀態(tài)分為正在建設(shè)、正在利用、廢棄。

5 ?遙感解譯標志總結(jié)

對照建立的油氣礦山地物遙感分類體系，并經(jīng)過野外驗證，對油氣礦山可識別地物的識別特征及分辨率分析總結(jié)如下。

5.1 井場

正在利用井場：呈淺褐黃色，長方形或不規(guī)則長條狀，紋理平滑，屬平坦的人工場地。可見一個或幾個不等采油井（呈黑色凸起），且道路清晰，旁邊往往有蓄水池和礦山建筑。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可清晰分辨出礦山建筑的數(shù)量，也可分辨出采油井的數(shù)量，1～2m分辨率遙感影像上一般只能見到模糊的采油井斑點，但仍可清晰識別出采油井場。建議采油井需要使用優(yōu)于0.5m遙感影像，井場可使用1～2m遙感影像。

正在建設(shè)井場：呈深褐黃色，長方形或不規(guī)則長條狀，紋理粗糙，屬平坦的人工場地。道路清晰，有帳篷等施工設(shè)施，尚無采油井，結(jié)合多期遙感影像更易于識別。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可見到帳篷等施工設(shè)施，1～2m及更低分辨率遙感影像上不易識別。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

廢棄井場：呈深褐黃色、綠色，長方形或不規(guī)則長條狀，紋理粗糙，屬平坦的人工場地。道路已模糊，往往有廢棄的礦山建筑或采油井，可能已經(jīng)長滿雜草呈綠色，結(jié)合多期遙感影像更易于識別。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可見到廢棄的礦山建筑或采油井，1～2m及更低分辨率遙感影像上不易識別。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

5.2 集輸站

正在利用集輸站：呈淺褐黃色，長方形或不規(guī)則三角形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。可見較多的礦山建筑，往往多數(shù)集輸站內(nèi)置有儲油罐（呈圓形凸起），可見到運輸車輛。其在1m及更高分辨率遙感影像上可清晰分辨出油桶數(shù)量和建筑數(shù)量，2m及更低分辨率一般只能識別礦山建筑，易與注水站混淆。建議分辨率優(yōu)于1m。

正在建設(shè)集輸站：呈淺褐黃色，長方形或不規(guī)則三角形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。道路清晰，有帳篷等施工設(shè)施，尚無儲油罐或礦山建筑，結(jié)合多期遙感影像更易于識別。其在1m及更高分辨率遙感影像上可能見到帳篷等施工設(shè)施，2m及更低分辨率遙感影像上只能見到空整的場地，需要結(jié)合往年影像進行分辨。建議分辨率優(yōu)于1m。

廢棄集輸站：呈淺褐黃色、綠色，長方形或不規(guī)則三角形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。道路已模糊，可能有廢棄的礦山建筑或儲油罐，可能已經(jīng)長滿雜草呈綠色，結(jié)合多期遙感影像更易于識別。其在1m及更高分辨率遙感影像上可能見到廢棄的礦山建筑或儲油罐，2m及更低分辨率遙感影像上只能見到空整的場地，需要結(jié)合往年影像進行分辨。建議分辨率優(yōu)于1m。

5.3 注水站

正在利用注水站：呈深褐、黑褐色，長方形或不規(guī)則三角形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。一般內(nèi)有蓄水池（呈長方形、深色），旁邊有注水機。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可分辨出注水機及其數(shù)量，1～2m分辨率遙感影像上不易識別注水機，可識別蓄水池。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

正在建設(shè)注水站：呈淺褐色，長方形或不規(guī)則三角形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。道路清晰，有帳篷等施工設(shè)施，尚無注水機，結(jié)合多期遙感影像更易于識別。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可見帳篷等施工設(shè)施，1～2m分辨率遙感影像上不易識別。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

廢棄注水站：呈淺褐色、綠色，長方形或不規(guī)則三角形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。道路已模糊，往往有廢棄的注水機和蓄水池（呈長方形、淺色），可能已經(jīng)長滿雜草呈綠色，結(jié)合多期遙感影像更易于識別。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可見廢棄的注水機和蓄水池，1～2m分辨率遙感影像上不易識別。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

5.4 探油井

正在勘探探油井：呈深褐黃色，長方形或不規(guī)則長方形狀，紋理粗糙，處于平坦的人工場地中。一般具有較長的塔狀陰影，周邊有帳篷等勘探設(shè)施，可見運輸車輛。其在1m及更高分辨率遙感影像上可見清晰的探油井和相關(guān)設(shè)施，2m或更低分辨率遙感影像上可通過探油井的陰影識別，但容易漏解。建議分辨率優(yōu)于1m。

正在建設(shè)探油井：呈褐黃色，長方形或不規(guī)則長方形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。一般只可見細長條塔狀陰影或平整空地。其在1m及更高分辨率遙感影像上可分辨出帳篷等圈地留下的痕跡，2m或更低分辨率遙感影像上難以識別，需結(jié)合多期影像。建議分辨率優(yōu)于1m。

廢棄探油井：呈深褐黃色、綠色，長方形或不規(guī)則長方形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。一般只可見平整場地，可能已經(jīng)長滿雜草呈綠色，其在1m及更高分辨率遙感影像上可分辨出帳篷等原勘探設(shè)施留下的痕跡，2m或更低分辨率遙感影像上難以識別。建議分辨率優(yōu)于1m。

5.5 煉油廠

煉油廠：呈淺褐黃色，圓滑的大三角形或長方形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。一般有較多建筑和儲油罐（較集輸站的儲油罐大），多位于主干道旁。其在2m及更高分辨率遙感影像上影像可清晰見到建筑、儲油罐、運輸車輛等，低于2m分辨率遙感影像上只能見到油桶與建筑。建議分辨率優(yōu)于2m。

5.6 采油井

采油井：呈黑色、棕色，典型的磕頭機狀，或斑點狀，紋理粗糙，處于平坦的人工場地中?？赡軉蝹€出現(xiàn)，也可能多個呈規(guī)則排列的集叢狀出現(xiàn)。其在0.5m及更高分辨率遙感影像上可清晰分辨出單個采油井，但采油井密集時也未必能清晰分辨出具體的數(shù)量，1～2m分辨率遙感影像上一般只能見到模糊的采油井斑點。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

5.7 注水機

注水機：呈黑色，長方形或正方形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中，可能單個出現(xiàn)，也可能多個呈規(guī)則排列的集叢狀出現(xiàn)。在0.5m及更高分辨率遙感影像上可分辨出注水機及其數(shù)量，1～2m分辨率遙感影像上難以識別。建議分辨率優(yōu)于0.5m。

5.8 礦山建筑

礦山建筑：呈藍色、白色，長方形狀，紋理平滑，處于平坦的人工場地中。在井場、集輸站、注水站，探油井、煉油廠中均有分布，且呈長方形等規(guī)則形狀的凸起。其在1m及更高分辨率遙感影像上可清晰分辨出建筑數(shù)量，2m及更低分辨率遙感影像上比較模糊。建議分辨率優(yōu)于1m。

5.9 油桶

油桶：呈藍色、銀色，圓形，紋理平滑，處于平坦的人工場地中，在集輸站、煉油廠中分布，且呈圓形凸起。集輸站中油桶較小，其在1m及更高分辨率遙感影像上可清晰數(shù)出油桶的數(shù)量，2m及更低分辨率遙感影像上比較模糊。建議分辨率優(yōu)于1m。煉油廠中油桶較大，其在2m及更高分辨率遙感影像上可清晰數(shù)出油桶的數(shù)量，低于2m分辨率遙感影像上只能見到模糊的斑點。建議分辨率優(yōu)于2m。

圖2為正在利用的各類油氣礦山地物的影像圖斑。

6 ?示范應(yīng)用

根據(jù)研究建立的油氣礦山遙感識別標志，在研究區(qū)內(nèi)開展示范應(yīng)用。利用2016年的遙感數(shù)據(jù)，共解譯出油田礦山地物9810個;利用2017年的遙感數(shù)據(jù)，共解譯出油田礦山地物9927個;利用2018年的遙感數(shù)據(jù)，共解譯出油田礦山地物10186個。表明該研究區(qū)內(nèi)油氣地物呈逐年增加的趨勢，油氣開采前景看好。

此次工作中，研究區(qū)內(nèi)油氣地物圖斑多分布于子長縣、安塞縣、寶塔區(qū)、延長縣、延川縣5個縣內(nèi)。

7 ?結(jié)論與討論

（1）該文研究建立了一套油氣礦山地物遙感識別方法，能夠為油氣礦山遙感監(jiān)測等工作提供技術(shù)借鑒。

（2）由于采油井需要使用優(yōu)于0.5m的遙感數(shù)據(jù)才能夠識別，故建議使用優(yōu)于0.5m的遙感數(shù)據(jù)開展油氣礦山地物遙感調(diào)查工作。由于使用的遙感數(shù)據(jù)空間分辨率限制，該文的示范應(yīng)用中并未能解譯出采油井的數(shù)量，需要今后持續(xù)開展相關(guān)研究。

（3）該文探索的油氣礦山地物遙感識別方法仍有不足和需要改進之處，比如未能研究輸油管道的遙感解譯方法、未能探索油氣開采對環(huán)境影響的遙感解譯方法等，望有志學(xué)者能夠深入研究。

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