本發(fā)明屬于地震勘探與開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的三維觀測系統(tǒng)自動(dòng)排障方法。

背景技術(shù)：

近些年國內(nèi)在三維地震野外采集施工中經(jīng)常會(huì)遇到比較復(fù)雜的地表情況，例如：勘探觀測區(qū)域中存在著城鎮(zhèn)、村莊、河流、湖泊、公路橋梁、農(nóng)田、文物保護(hù)區(qū)等等，這些區(qū)域中有些是禁止放炮的，有些是禁止放置檢波器的。在實(shí)際施工過程中，施工設(shè)計(jì)人員需要手工將某一障礙物中包含的所有炮檢點(diǎn)的位置進(jìn)行重新的安放。如果在一個(gè)施工工區(qū)內(nèi)這些禁炮或禁接收的區(qū)域很多的話，就需要花費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量的時(shí)間去逐一將工區(qū)內(nèi)所有受障礙物影響的炮檢點(diǎn)移出障礙物，這無疑降低了施工設(shè)計(jì)人員的工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的三維觀測系統(tǒng)自動(dòng)排障方法，所述方法利用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)建立詳細(xì)地物信息，根據(jù)炮檢點(diǎn)不同變觀規(guī)則，重新計(jì)算三維觀測系統(tǒng)中所有受障礙物影響的炮檢點(diǎn)位置坐標(biāo)，通過對(duì)整個(gè)工區(qū)的障礙物批量排障處理來減少用戶工作量，提高工作效率。

本發(fā)明提供一種基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的三維觀測系統(tǒng)自動(dòng)排障方法，是利用炮檢點(diǎn)變觀規(guī)則批量對(duì)三維觀測系統(tǒng)進(jìn)行變觀處理，通過減少施工設(shè)計(jì)人員手工操作，來達(dá)到快速的三維觀測系統(tǒng)變觀處理。

所述方法包括：加載衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；加載三維觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)；設(shè)置障礙物 排障屬性，加載障礙物數(shù)據(jù)；判斷排障類型，根據(jù)每個(gè)障礙物的排障屬性進(jìn)行炮點(diǎn)排障處理和/或檢波點(diǎn)排障處理。

優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括：在排障處理后，計(jì)算炮檢點(diǎn)排障前后的面元覆蓋次數(shù)差異。例如，可以通過定義面元網(wǎng)格信息，利用炮檢點(diǎn)的關(guān)系文件計(jì)算排障前后的面元覆蓋次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將兩個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果相減得到排障前后的差異。

優(yōu)選地，在所述根據(jù)每個(gè)障礙物的排障屬性進(jìn)行炮點(diǎn)排障處理中，對(duì)炮點(diǎn)排障方向順序及范圍進(jìn)行限制。排障方向按照先沿測線方向、后沿垂直測線方向的順序進(jìn)行移動(dòng)。炮點(diǎn)沿測線方向移動(dòng)最大距離不超過炮排距一半，沿垂直測線方向移動(dòng)最大距離不超過炮點(diǎn)距一半。

優(yōu)選地，在所述根據(jù)每個(gè)障礙物的排障屬性進(jìn)行檢波點(diǎn)排障處理中，對(duì)檢波點(diǎn)排障范圍進(jìn)行限制。檢波點(diǎn)沿垂直測線方向移動(dòng)，并且沿垂直測線方向的最大移動(dòng)距離不超過檢波線距的一半。

優(yōu)選地，所述加載衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)是加載高清數(shù)字衛(wèi)片影像數(shù)據(jù)，其中可通過TFW文件重新定義影像像素與實(shí)際地理坐標(biāo)的仿射關(guān)系。

優(yōu)選地，三維觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括炮點(diǎn)文件、檢波點(diǎn)文件和關(guān)系文件。所述炮點(diǎn)文件包括炮點(diǎn)距、炮排距、炮點(diǎn)數(shù)及炮線數(shù)。所述檢波點(diǎn)文件包括道距、檢波線距、點(diǎn)數(shù)及束線數(shù)；所述關(guān)系文件用于定義野外記錄號(hào)、炮點(diǎn)、記錄通道和檢波點(diǎn)組之間的關(guān)系，對(duì)于每一炮點(diǎn)，至少有一個(gè)“關(guān)系記錄”。每一個(gè)關(guān)系記錄具體說明一部分連續(xù)編號(hào)的通道和組合檢波點(diǎn)之間的關(guān)系。

優(yōu)選地，通過讀取通用矢量數(shù)據(jù)格式shp文件，建立點(diǎn)狀、線型和多邊形三種障礙物數(shù)據(jù)，并定義每個(gè)障礙物的排障屬性。所述排障屬性包括禁炮、禁接收、雙禁。

本發(fā)明創(chuàng)新地提出了一種用于野外三維觀測系統(tǒng)變觀的炮檢點(diǎn)排障方法，簡化了三維觀測系統(tǒng)變觀操作的流程，提高了工作效率。本發(fā)明方法利用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，提供批量炮檢點(diǎn)排障處理，提高施工設(shè)計(jì)人員工作效率。此外，本 發(fā)明的方法在排障處理后，通過計(jì)算炮檢點(diǎn)排障前后的面元覆蓋次數(shù)差異，從而能夠定量分析觀測系統(tǒng)排障效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的步驟流程圖。

圖2是本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例的步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的三維觀測系統(tǒng)自動(dòng)排障方法，屬于地震勘探與開發(fā)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法包括：加載衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；加載三維觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)；設(shè)置障礙物排障屬性，加載障礙物數(shù)據(jù)；判斷排障類型，根據(jù)每個(gè)障礙物的排障屬性進(jìn)行炮點(diǎn)排障處理和/或檢波點(diǎn)排障處理。

優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括：在排障處理后，計(jì)算炮檢點(diǎn)排障前后的面元覆蓋次數(shù)差異。例如，可以通過定義面元網(wǎng)格信息，利用炮檢點(diǎn)的關(guān)系文件計(jì)算排障前后的面元覆蓋次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將兩個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果相減得到排障前后的差異，從而定量分析觀測系統(tǒng)排障效果。

優(yōu)選地，可以加載Geotiff格式的高清數(shù)字衛(wèi)片影像數(shù)據(jù)。如果影像數(shù)據(jù)中不含空間坐標(biāo)參數(shù)的話，可以通過建立TFW坐標(biāo)信息文件來定義影像像素坐標(biāo)與實(shí)際地理坐標(biāo)的仿射關(guān)系。

三維觀測系統(tǒng)包括炮點(diǎn)文件、檢波點(diǎn)文件和關(guān)系文件。其中炮點(diǎn)文件包括：炮點(diǎn)距、炮排距、炮點(diǎn)數(shù)及炮線數(shù)；檢波點(diǎn)文件包括：道距、檢波線距、點(diǎn)數(shù)及束線數(shù)；所述關(guān)系文件用于定義野外記錄號(hào)、激發(fā)點(diǎn)、記錄通道和接收點(diǎn)組之間的關(guān)系，對(duì)于每一激發(fā)點(diǎn)，至少有一個(gè)“關(guān)系記錄”。每一個(gè)關(guān)系記錄具體說明一部分連續(xù)編號(hào)的通道和組合接收點(diǎn)之間的關(guān)系。

優(yōu)選底，可通過對(duì)通用矢量數(shù)據(jù)格式shp文件的讀取，建立點(diǎn)狀、線型和多 邊形三種障礙物數(shù)據(jù)，并定義每個(gè)障礙物的排障屬性，排障屬性包括：禁炮、禁接收、雙禁。

本發(fā)明的方法可根據(jù)每個(gè)障礙物的不同排障屬性進(jìn)行炮點(diǎn)排障處理。通過遍歷三維觀測系統(tǒng)中所有炮點(diǎn)判斷是否有包含于障礙物中，并拾取所有包含于障礙物中的炮點(diǎn)。對(duì)于每一個(gè)包含于障礙物的炮點(diǎn)的排障處理都遵循以下規(guī)則：首先將炮點(diǎn)沿測線方向移動(dòng)，最大移動(dòng)距離不得超過炮排距一半，如果超出范圍則選擇沿垂直測線方向進(jìn)行移動(dòng)，此方向最大距離為炮點(diǎn)距一半；如果在兩個(gè)方向上都無法在限定距離將該炮點(diǎn)移出障礙物的話，就將該炮點(diǎn)關(guān)閉。

本發(fā)明的方法還可以根據(jù)每個(gè)障礙物的不同排障屬性進(jìn)行檢波點(diǎn)排障處理。通過遍歷三維觀測系統(tǒng)中所有檢波點(diǎn)判斷是否包含于障礙物中，并拾取所有包含于障礙物中檢波點(diǎn)。對(duì)檢波點(diǎn)的排障處理遵循以下規(guī)則：檢波點(diǎn)只沿垂直測線方向移動(dòng)，最大移動(dòng)距離不超過檢波線距的一半，否則就將其關(guān)閉。

下面參照?qǐng)D2詳細(xì)描述本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。

在步驟S201，加載高清數(shù)字衛(wèi)片影像數(shù)據(jù)。數(shù)字衛(wèi)片影像數(shù)據(jù)可以GeoTiff格式存儲(chǔ)為主，GeoTiff是在Tiff數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，新增了一些GeoTag地理標(biāo)簽，來對(duì)各種坐標(biāo)系統(tǒng)、橢球基準(zhǔn)、投影信息等進(jìn)行定義和存儲(chǔ)，是圖像數(shù)據(jù)和地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一圖像文件中。對(duì)于本身帶有坐標(biāo)系統(tǒng)的衛(wèi)片數(shù)據(jù)可以直接將影像數(shù)據(jù)中像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成實(shí)際地理坐標(biāo)，但對(duì)于本身沒有帶坐標(biāo)信息的衛(wèi)片數(shù)據(jù)，就可以通過建立TFW坐標(biāo)信息文件來定義像素坐標(biāo)與實(shí)際地理坐標(biāo)的仿射關(guān)系。

TFW坐標(biāo)信息文件格式，基本原理如下：

x'＝Ax+By+C

y'＝Dx+Ey+F

其中：

x'＝象素對(duì)應(yīng)的地理X坐標(biāo)

y'＝象素對(duì)應(yīng)的地理Y坐標(biāo)

x＝象素坐標(biāo)【列號(hào)】

y＝象素坐標(biāo)【行號(hào)】

A＝X方向上的象素分辨率

D、B＝旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

E＝Y(jié)方向上的象素分辨素

C＝柵格地圖左上角象素中心X坐標(biāo)

F＝柵格地圖左上角象素中心Y坐標(biāo)

在步驟S202，加載三維觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)。通常加載的三維觀測系統(tǒng)為理論設(shè)計(jì)的，在理論設(shè)計(jì)的觀測系統(tǒng)中不會(huì)考慮工區(qū)內(nèi)障礙物分布，只是將炮檢點(diǎn)按照固定的排列關(guān)系布設(shè)在對(duì)應(yīng)的工區(qū)范圍中。理論三維觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括炮點(diǎn)文件、檢波點(diǎn)文件和關(guān)系文件；炮點(diǎn)文件包括：炮點(diǎn)距、炮排距、炮點(diǎn)數(shù)及炮線數(shù)；檢波點(diǎn)文件包括：道距、檢波線距、點(diǎn)數(shù)及束線數(shù)。其中炮點(diǎn)距、炮排距作為制定炮點(diǎn)變觀規(guī)則的參考依據(jù)，道距和檢波線距作為制定檢波點(diǎn)變觀規(guī)則的參考依據(jù)。所述關(guān)系文件用于定義野外記錄號(hào)、激發(fā)點(diǎn)(炮點(diǎn))、記錄通道和接收點(diǎn)(檢波點(diǎn))組之間的關(guān)系，對(duì)于每一激發(fā)點(diǎn)，至少有一個(gè)“關(guān)系記錄”。每一個(gè)關(guān)系記錄具體說明一部分連續(xù)編號(hào)的通道和組合接收點(diǎn)之間的關(guān)系。

在步驟S204，加載shp格式的障礙物數(shù)據(jù)。在一些復(fù)雜的勘探觀測區(qū)域中存在著城鎮(zhèn)、村莊、河流、湖泊、公路橋梁、農(nóng)田、文物保護(hù)區(qū)等等，這些區(qū)域中有些是禁止放炮的，有些是禁止放置檢波器的。將這些地物實(shí)體按照幾何屬性劃分為三種空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即點(diǎn)、線和面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。shp矢量數(shù)據(jù)格式一種二進(jìn)制矢量數(shù)據(jù)格式文件，能夠同時(shí)存儲(chǔ)空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，包括：主文件(.shp)、索引文件(.shx)和屬性文件(.dbf)。按照地物類型來組織，地物類型可以分為簡單的分為點(diǎn)(Point)、線(Line)、面(Polygon)三種類型。

1)點(diǎn)狀地物由一對(duì)X、Y坐標(biāo)構(gòu)成，坐標(biāo)值為雙精度型(double)。

2)線狀地物是由一系列點(diǎn)坐標(biāo)串構(gòu)成，一個(gè)線地物可能包括多個(gè)子線段，子線段之間可以是相離的，同時(shí)子線段之間也可以相交。

3)面狀地物是由多個(gè)子環(huán)構(gòu)成，每個(gè)子環(huán)是由至少四個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成的封閉的、無自相交現(xiàn)象的環(huán)。

通過對(duì)shp格式障礙物數(shù)據(jù)的加載，建立點(diǎn)狀、線型和多邊形三種障礙物數(shù)據(jù)。

在步驟S204，定義每個(gè)障礙物的排障屬性，排障屬性包括：禁炮、禁接收及雙禁。禁炮是指禁止放炮的，禁接收是指禁止放置檢波器的，雙禁是指禁止放炮和禁止放置檢波器的。

在步驟S205，判斷排障類型，然后根據(jù)每個(gè)障礙物的不同排障屬性進(jìn)行排障處理。

當(dāng)判斷為禁接收時(shí)，在步驟S 206，遍歷三維觀測系統(tǒng)中所有檢波點(diǎn)，判斷是否包含于障礙物中，并拾取所有包含于障礙物中檢波點(diǎn)坐標(biāo)信息。

在步驟S207，對(duì)每個(gè)包含于障礙物的檢波點(diǎn)進(jìn)行排障處理：檢波點(diǎn)沿垂直測線方向移動(dòng)。在步驟S208，判斷移動(dòng)距離是否超過檢波線距的一半，如果判斷為是，則在步驟S209關(guān)閉該檢波點(diǎn)。如果判斷為否，則在步驟S210，重新確定該檢波點(diǎn)坐標(biāo)。在步驟S218，三維觀測系統(tǒng)變觀結(jié)束，完成了檢波點(diǎn)的排障處理。

當(dāng)判斷為禁炮時(shí)，在步驟S211，遍歷三維觀測系統(tǒng)中所有炮點(diǎn)，判斷是否有包含于障礙物中，并拾取所有包含于障礙物中的炮點(diǎn)坐標(biāo)信息。

在步驟S212，對(duì)于每一個(gè)包含于障礙物的炮點(diǎn)進(jìn)行排障處理，將炮點(diǎn)沿測線方向移動(dòng)。在步驟S213，判斷炮點(diǎn)的移動(dòng)距離是否超過炮排距一半；如果超出范圍，則在步驟S214選擇沿垂直測線方向進(jìn)行移動(dòng)；如果沒有超過范圍，則在步驟S216確定炮點(diǎn)的新坐標(biāo)，在步驟S218，三維觀測系統(tǒng)變觀結(jié)束，完成了炮點(diǎn)的排障處理。

在步驟S215，判斷炮點(diǎn)沿垂直測線方向的移動(dòng)距離是否超過炮點(diǎn)距一半，如果沒有超過范圍，則在步驟S216確定炮點(diǎn)的新坐標(biāo)，在步驟S218，三維觀測系統(tǒng)變觀結(jié)束，完成了炮點(diǎn)的排障處理。如果超過范圍，則在步驟S217，將該 炮點(diǎn)關(guān)閉，在步驟S218，三維觀測系統(tǒng)變觀結(jié)束，完成了炮點(diǎn)的排障處理。

優(yōu)選地，本發(fā)明的方法還可以包括計(jì)算炮檢點(diǎn)排障前后的面元覆蓋次數(shù)差異。對(duì)工區(qū)內(nèi)三維觀測系統(tǒng)進(jìn)行變觀后，會(huì)導(dǎo)致炮檢點(diǎn)的位置發(fā)生變化，為了直觀的了解變觀前后面元覆蓋次數(shù)分布情況，就需要提供一些手段來分析面元覆蓋次數(shù)受觀測系統(tǒng)變觀的影響程度?？梢远x相同大小的兩個(gè)面元網(wǎng)格數(shù)據(jù)體，利用炮檢點(diǎn)關(guān)系文件計(jì)算排障前后的面元覆蓋次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，遍歷兩個(gè)面元網(wǎng)格上相同位置的每一個(gè)網(wǎng)格單元，將兩個(gè)網(wǎng)格單元上覆蓋次數(shù)統(tǒng)計(jì)值相減得到排障前后的覆蓋次數(shù)差值，來定量分析觀測系統(tǒng)排障效果。

本發(fā)明方法利用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，提供批量炮檢點(diǎn)排障處理，提高施工設(shè)計(jì)人員工作效率。此外，本發(fā)明的方法在排障處理后，通過計(jì)算炮檢點(diǎn)排障前后的面元覆蓋次數(shù)差異，從而能夠定量分析觀測系統(tǒng)排障效果。

上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。