高分辨率的地理信息系統(tǒng)在復(fù)雜山區(qū)二維地震勘探中應(yīng)用

段守軍 白曉飛

（河南省煤田地質(zhì)局 物探測量隊(duì)，河南 鄭州 450009）

0 引言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是在計(jì)算機(jī)的支持下，將空間數(shù)據(jù)錄入存儲，并可對大量的空間數(shù)據(jù)及其屬性信息進(jìn)行高效的分析。遙感技術(shù)是從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標(biāo)進(jìn)行探測和識別的技術(shù)。高分辨率的地理信息系統(tǒng)技術(shù)就是利用遙感技術(shù)獲取的高分辨率遙感數(shù)據(jù)為GIS提供了高質(zhì)量的空間數(shù)據(jù)，而GIS則為處理和分析這些空間數(shù)據(jù)提供了一個(gè)良好的平臺，并有效提升遙感圖片的信息獲取能力?？梢詼?zhǔn)確為地震勘探施工設(shè)計(jì)和野外采集提供地貌特征、地表巖性、人文、交通、水文、構(gòu)造特征等直觀性信息。

復(fù)雜山區(qū)的地震勘探野外采集施工效率低、資料品質(zhì)較差，一直是困擾地震野外資料采集人員的難題。由于山區(qū)地形復(fù)雜、人煙稀少，增加人力物力，往往改進(jìn)甚微。把高分辨率衛(wèi)星遙感影像與地震施工設(shè)計(jì)圖疊加，能夠清晰地顯示地震測線位置的地形地貌，極大地改進(jìn)復(fù)雜山區(qū)施工效率，降低地震施工成本。

1 指導(dǎo)地震勘探野外施工

利用衛(wèi)星遙感影像提供的地形地貌等信息。地震施工設(shè)計(jì)時(shí)，可以選擇有利的激發(fā)或接收條件，預(yù)先做好激發(fā)點(diǎn)、接收點(diǎn)的偏移設(shè)計(jì)工作，使激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)盡可能均勻分布，以保證地震采集記錄的品質(zhì)，減少野外施工的盲目性。

試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)點(diǎn)位置的選取需要通過野外表層調(diào)查來確定。由于山區(qū)地震地質(zhì)條件復(fù)雜，人工野外調(diào)查方式尋找試驗(yàn)點(diǎn)，難度大且不易覆蓋全區(qū)的表淺層地震地質(zhì)條件類型。借助衛(wèi)星遙感影像能夠科學(xué)快速地選擇試驗(yàn)點(diǎn)位。

在施工中，遙感影像可以準(zhǔn)確提供工區(qū)內(nèi)的地表地貌類型、地表巖石類型(巖性)、地表含水性、水系發(fā)育狀況和公路等信息，據(jù)此可以合理配置施工設(shè)備。根據(jù)地表出露的巖石類型和地表含水性，合理選擇鉆機(jī)的類型和數(shù)量。比如基巖區(qū)采用風(fēng)鉆成孔，黃土覆蓋區(qū)采用推磨鉆成孔等。根據(jù)工區(qū)的地表地貌發(fā)育狀況、交通狀況，合理選擇交通運(yùn)輸車輛類型和數(shù)量。從而做到快速、高效施工。

2 遙感影像的地震施工設(shè)計(jì)

以河南省濟(jì)源市梁莊煤二維地震概查項(xiàng)目為例。概查區(qū)屬低山區(qū)，海拔標(biāo)高約+240.51～+771.5m，相對高差531m，地形起伏較大，區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育。地表部分種植有經(jīng)濟(jì)作物，部分地段灌木叢生，車輛人員通行困難，上述條件給地震施工造成了很大的困難，表層地震地質(zhì)條件特別復(fù)雜。

采用高分辨率的地理信息系統(tǒng)，把高分辨率遙感影像與地震施工設(shè)計(jì)圖疊加，能夠清晰地顯示二維地震測線所在的地形地貌。其操作步驟如下：

（1）將觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)成CAD格式，以1：1000的比例變換到原始坐標(biāo)下顯示，粗略讀取設(shè)計(jì)圖邊界的最大坐標(biāo)和最小坐標(biāo)，并將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度。

（2）利用谷地地理信息系統(tǒng)Goody GIS軟件，以步驟1中讀取的坐標(biāo)范圍下載衛(wèi)星遙感圖片，輸出成tif格式。

（3）利用Global Mapper軟件將CAD格式的觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖和tif格式的衛(wèi)星圖片合并，并保存需要格式。

3 監(jiān)控野外施工質(zhì)量

圖1 濟(jì)源梁莊遙感影像煤二維施工設(shè)計(jì)圖

野外施工完成后，將實(shí)際的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)位置數(shù)據(jù)加載到GIS軟件中，并與衛(wèi)星遙感影像疊加，通過實(shí)際的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)的分布情況與設(shè)計(jì)的位置相比較，檢查理論設(shè)計(jì)點(diǎn)與實(shí)測點(diǎn)的符合率。另一方面，根據(jù)激發(fā)點(diǎn)、接收點(diǎn)所處的地形條件、地表地震地質(zhì)條件、構(gòu)造部位，分析和確定影響資料品質(zhì)的主要因素，并提出改善相應(yīng)條件下資料質(zhì)量的針對性措施。

4 施工效率對比

濟(jì)源市梁莊煤二維地震概查施工3個(gè)月，采集物理點(diǎn)3700個(gè)，前半工期由于人工尋找空位，效率低，進(jìn)展慢，日施工30左右個(gè)物理點(diǎn)，后半期，采用高分辨率的地理信息系統(tǒng)技術(shù)，在衛(wèi)星遙感影像的指導(dǎo)下，選擇易于成孔且資料品質(zhì)較好的地點(diǎn)進(jìn)行施工。極大地提高了生產(chǎn)效率，日施工80個(gè)物理點(diǎn)，比前期工作量提高兩倍之多。

5 結(jié)論語

高分辨率的地理信息系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確提供工區(qū)內(nèi)豐富而又詳細(xì)的區(qū)域地質(zhì)地貌信息，包括村莊、公路、地貌類型、巖石類型(巖性)、斷裂、褶皺等。這些不要實(shí)際現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，就可獲得，減少了項(xiàng)目投入的人力、物力和財(cái)力，提高了工作效率，把握全局，控制精度，滿足快速、高效的施工要求。

隨著衛(wèi)星傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感影像價(jià)格持續(xù)下降，遙感技術(shù)在煤田地震勘探中的應(yīng)用更為廣闊。

［1］周成虎.遙感影像地學(xué)理解與分析[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

［2］閻世信.山地地球物理勘探技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

［3］傅承義.地球物理學(xué)基礎(chǔ)[M].北京出版社，1985.

［4］朱亮濮.遙感地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

［5］黨安榮，王小棟，陳小峰，等.Erdas Imagine 遙感圖像處理方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.