авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Методика обработки данныхдистанционного зондирования землидля геоинформационного обеспечениягеолого-геофизических исследований

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Худяков Сергей Степанович

МЕТОДикА ОБРАБОТКИ данныХ
диСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
ДЛЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Красноярск – 2009

Работа выполнена в ЗАО «Красноярскгеофизика» (г. Красноярск)

Научный руководитель: доктор технических наук

Поздняков Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кашкин Валентин Борисович

кандидат технических наук

Савельев Андрей Сергеевич

Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский институт геологии и минерального сырья (СНИИГиМС) (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится «18» декабря 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.05 при ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Академика Киренского, 26, ауд. УЛК 1-15.

С диссертацией можно знакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Академика Киренского, 26.

Автореферат разослан «17» ноября 2009 года

Учёный секретарь
диссертационного совета ДМ 212.099.05
Е.А. Вейсов

Актуальность.

Освоение нефтегазовых ресурсов Восточной Сибири, учитывая сложные геологические, географические и экономические условия, требует значительных финансовых затрат, поэтому необходимо их тщательное обоснование, применение наиболее перспективных направлений и современных технологий с точки зрения экономической эффективности планируемых работ. Для обеспечения высокой точности регионального и локального прогнозов и моделирования резервуаров месторождений углеводородного сырья необходимо анализировать огромные массивы постоянно изменяющейся пространственно распределенной информации. Для решения этой задачи необходимо применение современных дистанционных методов исследования перспективных нефтегазоносных территорий, комплексное использование материалов дистанционных, неразрушающих природную среду геолого-геофизических и аэрокосмических методов зондирования Земли и самых совершенных технологий их обработки.

Для многоаспектного анализа геолого-геофизического информационного пространства, эффективного планирования и мониторинга геологоразведочных работ необходимо широкое применение геоинформационных технологий, как одного из наиболее перспективных направлений в деле достижения высокой прибыльности нефтегазовой отрасли, сочетающейся с рациональным природопользованием и неразрушающими методами изучения и контроля природной среды.

Эффективная реализация многократно возросшего потенциала современных, неразрушающих природную среду дистанционных методов исследования нефтегазоносных структур, основывающихся на повышении информативности и точности сигналов регистрирующей аппаратуры, применении самых современных технологий геофизических исследований и совершенных компьютерных систем интерпретации геолого-геофизической информации, возможна при условии максимального использования данных дистанционного зондирования Земли.



Поиск новых и повышение информативности и достоверности существующих методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды, определяется необходимостью совершенствования способов обработки материалов аэрофотосъемки и космической съемки.

Разработка и усовершенствование технологий обработки данных дистанционного зондирования (ДДЗ), создание актуальных цифровых моделей местности (ЦММ) на основе материалов аэрофотосъемки и космической съемки многократно увеличивают достоверность представления о геологическом строении исследуемой территории, минерально-сырьевых ресурсах и рациональной технологии разработки месторождений углеводородного сырья.

Обработка материалов аэрофотосъемки и космической съемки – важнейшая составная часть тематической обработки данных дистанционного зондирования Земли. Операции трансформирования ДДЗ предназначены для преобразования исходных растровых изображений в систему координат заданной картографической проекции.

Решение актуальных задач по качественному геоинформационному обеспечению комплекса геолого-геофизических работ по разведке и освоению месторождений углеводородов, связано с необходимостью усовершенствования существующих, и разработкой и программной реализацией новых алгоритмов и методов обработки ДДЗ, как важнейшего источника информационных данных, неразрушающих природную среду дистанционных методов, обеспечением достоверности полученной информации и оперативного доступа к ней на основе современных геоинформационных технологий.

Научная проблема определяется необходимостью разработки экономически эффективных и оперативных методов геометрической обработки ДДЗ, и создания актуальных и достоверных ЦММ для геоинформационного обеспечения комплекса геолого-геофизических работ по поиску и освоению месторождений углеводородов.

В диссертации предлагаются технические решения для оптимизации процессов обработки ДДЗ, путем использования разработанной методики и программного обеспечения, в целях повышения информативности и достоверности результатов, неразрушающих природную среду, аэрокосмических методов дистанционного зондирования Земли.

Объектом исследования настоящей работы являются материалы аэрофотосъемки и космической съемки, служившие в качестве основы для геоинформационного обеспечения геолого-геофизических работ по разведке и освоению нефтегазовых месторождений в Красноярском крае.

Цели исследования – повышение информативности и достоверности существующих, неразрушающих природную среду, дистанционных аэрокосмических методов исследования перспективных нефтегазовых месторождений, путем создания и апробирования методики геометрической обработки ДДЗ на основе данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности.

Основные задачи исследований

Для выполнения поставленной в работе цели, решались следующие задачи:

1. Провести анализ современных космических систем дистанционного зондирования Земли и методов их геометрической обработки для решения широкого круга научных и практических задач при выполнении комплекса геолого-геофизических и экологических исследований при поиске и эксплуатации месторождений углеводородного сырья.

2. Разработать методику создания опорной планово-высотной основы по материалам пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности.

3. Создать алгоритмы и программные модули для создания опорной планово-высотной основы для оптимизации процесса геометрической обработки аэрофотоснимков и космических снимков, позволяющие повысить информативность и достоверность результатов обработки ДДЗ для геоинформационного обеспечения геологоразведочных работ.

4. Создать на основе разработанной методики базу данных опорных планово-высотных пунктов для геометрической обработки ДДЗ.

5. Экспериментально оценить результаты обработки на примере перспективных месторождений углеводородного сырья в Красноярском крае.

Фактический материал и методы исследований

Предлагаемые технические решения поставленных задач основаны на современных достижениях в области геометрической обработки ДДЗ, цифровых фотограмметрических методах трансформирования растровых изображений.

Фактический материал состоит из материалов аэрофотосъемок 2001-2003 г.г., материалов архивной космической съемки среднего пространственного разрешения Landsat-7 ETM+ 2000-2002г.г., материалов космической съемки высокого пространственного разрешения QuickBird 2006-2008 г.г.

В качестве программного обеспечения для цифровой обработки ДДЗ использовался программный комплекс ITT ENVI 4.5, для геоинформационного обеспечения MapInfo Professional 8.5, ESRI ArcGis 9.2.

Алгоритмы, программы, базы данных и методика обработки ДДЗ прошли стадию научно-производственного опробования на обширном и разнообразном экспериментальном материале.

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Методика создания планово-высотной основы для геометрической обработки ДДЗ, позволяющая существенно снизить затраты на полевые геодезические работы для определения координат опорных наземных пунктов.

2. Методика анализа пространственного положения геофизической сети сейсмических профилей на основе ДДЗ.

3. Комплекс программ для создания базы данных опорной планово-высотной сети для оптимизации процесса геометрической обработки материалов аэрофотосъемки и космической съемки, повышающий информативность и достоверность результатов неразрушающих природную среду аэрокосмических методов дистанционного зондирования Земли.

Научная новизна диссертационной работы состоит из нижеследующего:

1. Впервые предложен метод создания опорной планово-высотной сети для геометрической обработки ДДЗ, на основе комплексного использования данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности.

2. Разработаны алгоритмы и программные средства для создания базы данных опорной планово-высотной сети для оптимизации процесса геометрической обработки материалов аэрофотосъемки и космической съемки, позволяющие повысить информативность и достоверность результатов обработки, аэрокосмических методов дистанционного зондирования.

3. Разработаны программные средства для пространственного анализа топологии сейсмических профилей, вычисления и анализа пересечений линейных объектов цифровой модели местности с сейсмическими профилями, формирования файлов пересечений в форматах геоинформационных систем (ARCGIS, MapInfo).

4. Создана на основе разработанной методики база данных опорных планово-высотных пунктов для геометрической обработки ДДЗ на территорию перспективных месторождений углеводородного сырья в Красноярском крае.

Достоверность полученных результатов подтверждена данными полевых топографо-геодезических работ и материалами топографической съемки объектов инфраструктуры обустройства месторождений.

Личный вклад.

Автором разработана методика создания опорной планово-высотной сети для геометрической обработки ДДЗ, на основе комплексного использования данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности.

На основе расчетных формул разработано три численных алгоритма для пространственного анализа топологии сейсмических профилей, вычисления и анализа пересечений линейных объектов цифровой модели местности с сейсмическими профилями:

- алгоритм для проверки принадлежности координат сейсмогеологического объекта заданному полигону;

- алгоритм для создания и обработки файлов координат пересечения сейсмических профилей в пределах заданного полигона, включая: поиск файлов профилей по шаблону; перевод всех файлов в единую координатную зону; создания файлов в форматах геоинформационных систем (ARCGIS, MapInfo); нахождение координат пересечений между профилями; нахождение сейсмических профилей, лежащих внутри либо пересекающих заданный полигон;

- алгоритм для обработки и анализа топологии сейсмических профилей, создания векторных слоев форматах геоинформационных систем (ARCGIS, MapInfo) в проекции «широта-долгота».

На основе разработанной методики создана база данных опорной планово-высотной основы для ортотрансформирования материалов космической съемки высокого пространственного разрешения на территорию пяти перспективных месторождений углеводородного сырья в Красноярском крае.





Практическую значимость представляет разработанная технология и программный комплекс для геометрической обработки ДДЗ на основе данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности, и созданная по разработанной методике база данных опорных планово-высотных пунктов на территорию перспективных нефтегазовых месторождений. Материалы диссертационных исследований внедрены и используются в ЗАО «Красноярскгеофизика», в ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ООО «Геола» и др.

Разработанная автором методика и комплекс прикладных программ применяются при верификации данных пространственной привязки сейсморазведочных профилей и скважин для выявления и коррекции ошибок в плановом положении, используется для ортотрансформирования материалов космической съемки и создания актуальных цифровых моделей местности для геоинформационного обеспечения комплекса геолого-геофизических работ по разведке и освоению нефтегазовых месторождений.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на всероссийских и международных научных конференциях (Всероссийская конференция «ГЕОМОДЕЛЬ-2002» (Москва, 2002), EAGE International Conference & Technical Exhibition S-Pb - 2006 (Saint-Peterburg-2006), IХ международная научно-практическая конференция и выставка «Геомодель-2007» (Геленджик, 2007), III nternational Conference Remote Sensing - the Sinergy of High Technologies (Moskow, 2008) и др.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано десять печатных работ, из них три статьи в изданиях по списку ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, трех разделов, Заключения. Содержит 42 рисунка, 10 таблиц, библиографический список использованных источников из 98-и наименований. Общий объем диссертации – 148 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование необходимости и эффективности широкого применения данных дистанционного зондирования, как наиболее информативной составляющей геоинформационного пространства, для решения широкого круга научных и практических задач при поиске и эксплуатация месторождений углеводородов, существенно повышающих эффективность проектирования геологоразведочных работ, описание целей и задач исследований, а также основных научных результатов, полученных автором при подготовке диссертационной работы.

В главе 1 освещены основные тенденции современного развития геоинформационных технологий, аэрокосмических систем и методов обработки данных дистанционного зондирования при геолого-геофизических исследованиях. Изложены основные принципы построения геолого-геофизического информационного пространства на основе неразрушающих природную среду дистанционных методов зондирования Земли и геоинформационных технологий.

Современное развитие геологии и геофизики, как важной составляющей в области наук о Земле и окружающем ее пространстве, связано с получением и обработкой больших объемов информации. Проблема адекватного и эффективного восприятия больших объемов пространственно-распределенной информации при принятии тех или иных решений, традиционно решалась путем ее картографического отображения в различных аспектах и интегрированных модификациях, в определенных математических проекциях и тематических условных знаках. Потребность оперативного отображения информации и появление новых компьютерных технологий создания специализированных тематических карт на основе данных дистанционного зондирования (ДДЗ), обеспечило появление новых видов продукции, отличающихся от традиционных карт.

Необходимой основой анализа информационного геолого-геофизического пространства являются географические информационные системы (ГИС), возможности которых полностью соответствуют потребностям практически всех направлений деятельности нефтегазовой отрасли. Современные геоинформационные технологии и методы обработки ДДЗ, успешно применяются для решения широкого круга научных и практических задач при поиске и эксплуатация месторождений углеводородов, позволяют повысить эффективность проектирования и производства геологоразведочных работ.

В аспекте прикладного назначения, неразрушающие природную среду аэрокосмические и наземные системы дистанционного зондирования используются для получения, обработки и анализа информации, которая потом может использоваться практически во всех сферах. К таким задачам относятся экологическая оценка состояния окружающей среды (мониторинг источников загрязнения, мониторинг атмосферы, мониторинг вод суши морей и океанов, мониторинг почв, фоновый мониторинг), создание и обновление топографических карт, выделение геологических структур и разломов и т.п.

Следует отметить, что неразрушающие природную среду космические системы дистанционного зондирования существенно информативнее, чем наземные и арофотосъемочные, так как позволяют получать в близком к реальному режиму времени многоаспектную пространственно-распределенную информацию с любым пространственным разрешением и широчайшем диапазоне излучений. Это позволяет создавать колоссальное количество комбинаций изображений земной поверхности, порой самые неожиданные для визуального восприятия.

Космические сканирующие системы, являясь системами аналитического и неразрушающего контроля природной среды, по сравнению с аэрофотосъемочными системами, имеют большую обзорность изображения или, иначе говоря, имеют существенно (на порядки) большую площадь сканирования территории, комплексное отображение всех компонентов геосферы, возможность регулярно повторять съемку, возможность получения информации для объектов, недоступных для изучения другими средствами.

Широкое применение ГИС и цифровых моделей местности становится нормой в практике планирования, проектирования, научного сопровождения геологоразведочных работ, при приемке полевых материалов, обработке, интерпретации и обобщении результатов геолого-геофизических исследований.

Использование цифровых моделей местности существенно улучшает качество и оперативность многоаспектного анализа геолого-геофизической информации, по своей сути, изначально являющейся пространственно-распределенной информацией. Модель геоинформационного пространства основанная на объектно-ориентированном принципе, дает максимально приближенную к естественной, связь геоинформационных систем с реальным миром, расширяет возможности по наращиванию требуемых функций системы и границ объектного мира.

Интеграция объектно-ориентированной модели ГИС с ДДЗ обеспечивает логичное и естественное решение связи атрибут-вектор-растр, так как не имеет различий между атрибутивной и пространственной составляющей. В основе этой модели - объект, который может поддерживать множественные связи с другими объектами данного пространства.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.