автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методика обработки данных дистанционного зондирования земли для геоинформационного обеспечения геолого-геофизических исследований

□03485865

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

- 3 ДЕК 2009

Красноярск - 2009

003485865

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, геофизики и минерального сырья (СНИИГГиМС) (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. УЖ 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

Общая характеристика работы

Актутальность. 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 (ДЦЗ), 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 ДЦЗ 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 ДЦЗ, 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 ДЦЗ, 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 ДЦЗ, 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 ДЦЗ 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 ДЦЗ 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 ДЦЗ, 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 ЕТМ+ 2000-2002 г.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 Maplnfo Professional 8.5, ESRI ArcGis 9.2.

Алгоритмы, программы, базы данных и методика обработки ДЦЗ 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 ДЦЗ, 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 ДЦЗ.

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 ДЦЗ, 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 (АИСО^, МарМо).

4. Создана на основе разработанной методики база данных опорных планово-высотных пунктов для геометрической обработки ДЦЗ 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 ДЦЗ, 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 (АЯСО^, Мар1пЙ5); 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 (АЯС01Я, Мар1пйз) 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 ДЦЗ 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 Conférence & Technical Exhibition S-Pb - 2006 (Saint-Peterburg-2006), IX международная научно-практическая конференция и выставка «Геомодель-2007» (Геленджик, 2007), III nternational Conférence 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 (ДЦЗ), 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 ДЦЗ, 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 аэрофотосъемочные, 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.

Уникальные свойства ДДЗ - их высокая детальность, одномоментный по времени охват большой площади сканируемого участка земной поверхности, возможность многократного получения повторных снимков или, иначе говоря, оперативный мониторинг любых, в том числе и труднодоступных территорий.

Следует отметить особые достоинства радиолокационной съемки, так как радиоволны, почти не поглощаясь, в то же время свободно проходят через облачность и туман, радиолокационная съемка может выполняться независимо от метеоусловий и времени суток. Современные компьютерные технологии в тематической картографии позволяют создавать карты повышенной

информационной емкости по сравнению с традиционными картами. Перспективным направлением в технологии создания цифровых тематических карт на основе ДЦЗ является применение цифровой фотограмметрии. Применение цифровых технологий при обработке материалов аэрокосмических съёмок приводит к тому, что технологическая цепочка от обработки ДЦЗ до создания оригинала тематической топографической карты является непрерывным процессом, т.е. может выполняться на одном и том же оборудовании одним специалистом.

Учитывая современное состояние информационных технологий в целом, можно с уверенностью констатировать тот факт, что развитие геоинформационных технологий, новые разработки в области неразрушающих природную среду дистанционных методов зондирования земной поверхности, совершенствование систем сбора, хранения и обработки информации -определяют современные тенденции создания интеллектуальных систем комплексной интерпретации результатов геолого-геофизических исследований.

Цанные дистанционного зондирования активно применяются для решения разнообразных научно-исследовательских и прикладных задач при разведке и эксплуатации месторождений минерального сырья, благодаря уникальным возможностям съёмочных систем, таких как - обзорность, регулярность съёмки, высокое пространственное и радиометрическое разрешение и т.п.

В главе 2 представлен обзор неразрушающих природную среду систем дистанционного зондирования и методов обработки ДЦЗ среднего и высокого пространственного разрешения, приведены общие сведения о методах цифровой обработки ДЦЗ. Предложена технологическая схема для создания и обновления цифровых тематических карт по материалам аэрофотосъемки и космической съемки.

Одним из основных аспектов использования ДЦЗ в современных геоинформационных технологиях является тематическое картографирование. Широкое использование материалов аэрофотосъемки и космической съемки в тематической картографии - продиктованное временем и необходимое условие для оперативного создания цифровых тематических карт, уникальных по информационной емкости, по сравнению с традиционными картами.

Самым сложным этапом в обработке ДЦЗ является процесс трансформирования снимков. Под трансформированием обычно понимают

установление однозначного соответствия между координатами объекта на снимке и на топографической карте или плане.

При геометрической обработке ДЦЗ большое влияние на точность трансформирования оказывает алгоритм или граф обработки, который рекомендуется разрабатывать с учетом особенностей снимков. Для любого вида трансформирования необходима планово-высотная подготовка снимков для наиболее точного определения параметров трансформирующих функций, говоря проще, необходимы опорные точки, для которых известны координаты на снимке и на местности (или карте).

Полевое определение координат опорных точек геодезическими методами с использованием современных систем глобального позиционирования (СР8-систем) - самый надежный и точный способ, но и существенно более затратный, так как выполняется в процессе полевых геодезических работ.

При трансформировании снимков без учета геометрии используются различные аппроксимирующие функции. Точность данного способа зачастую не удовлетворительна, и, кроме того, требует большого количества опорных точек. Одним из вариантов трансформирования снимков без строго учета геометрии снимка является способ подбора комбинации некоторых математических моделей, которые аппроксимируют отображающие функции. В этом способе формулы более сложные, чем при аппроксимации полиномами, но все же более просты, чем в случае строгого учета геометрии. Современные цифровые методы фотограмметрической обработки снимков обеспечивает создание принципиально новых эффективных технологий, позволяющих получать как стандартные виды продукции — цифровые карты, планы различного назначения, ЦМР, цифровые фотопланы и ортофотопланы и т.п., так и принципиально новые виды продукции, например, трехмерные модели местности, информацию для оперативного мониторинга и т.д. Если смещение точек за рельеф больше допустимого, то выполняется цифровое ортотрансформирование ДЦЗ, говоря иначе, ортотрансформирование снимков - есть преобразование растровых данных снимка в ортогональную проекцию. Цифровой снимок представляет собой матрицу чисел. Числами (элементами) матрицы будут величины яркости каждого элемента (пикселя) изображения, т.е. цифровой снимок состоит из пикселей, следовательно, положение каждого пикселя соответствует положению его яркости в матрице А (£ р^):

Рц Рц "' Ры

(1.1)

Р., Р.2 - Р,

где р - числа яркости, ■ и ] показывают номер строки и столбца, где располагается пиксель с яркостью р^, таким образом цифровой снимок полностью описывает само изображение, т.е геометрическую и фотометрическую информацию об объектах отображенных на снимках.

Точность цифрового изображения зависит от точности и качества исходного фотоизображения, а так же зависит от геометрических и фотометрических характеристик сканирующего устройства.

Две основные характеристики сканера, определяющие точность цифрового изображения - это разрешение при сканировании и точность позиционирования. Таким образом, на цифровом снимке положение пикселя характеризуется номером строки и столбца Цифровое трансформирование можно выполнить прямым либо обратным путем, т.е. существует прямое и обратное трансформирование. При прямом трансформировании по координатам точек исходного снимка вычисляют координаты точек горизонтального снимка, таким образом, осуществляют прямой переход х,у-> х°,у° по формулам аналитического трансформирования (1.2)

Для вычисления х°,у° необходимо знать элементы внутреннего ориентирования х„,у0,Г и угловые элементы внешнего ориентирования, или иначе говоря, при прямом трансформировании элемент матрицы А - р^ исходного снимка получит на трансформированном снимке новое положение в матрице. На практике чаще используют обратное трансформирование. Из формул обратной связи координат точек снимка и местности имеем:

(1.2)

(у-у„)-в3/

У-Уо =-/

х~хо =-/

А

х°а3+у°в3-/с3 гх°а2+у°в2-/с2 х°а3+у"в3-/с3

(1.3)

х°, у0 - координаты точки на горизонтальном снимке.

Вычислив координаты х, у, элементу трансформированного изображения х°, у0 присваивают яркость исходного изображения Р с координатами х и у.

Из цифровых трансформированных снимков создается ортофотоплан или ортофотомозаика, на рисунке 1 приведен фрагмент ортофотоплана, созданного по разработанной в рамках диссертационной работы технологии.

Рис. 1 - Фрагмент ортофотоплана, созданного на основе обработки материалов космической съемки высокого разрешения по разработанной методике (точками отмечены пикеты сейсмических профилей, использовавшиеся в качестве исходной основы для ортотрансформирования космоснимка

В главе 3 приведено описание разработанной автором методики трансформирования данных дистанционного зондирования на основе материалов пространственного положения пунктов геофизических наблюдений и ЦММ. 11риведены результаты практической апробации разработанной технологии.

Геометрическое трансформирование материалов аэрофотосъемки и космической съемки - важнейшая составная часть тематической обработки данных дистанционного зондирования Земли. Операции трансформирования ДЦЗ

предназначены для преобразования исходных растровых изображений в систему координат заданной картографической проекции.

Основополагающей идеей данной технологии является создание базы данных планово-высотной сети опорных точек, являющихся основой для геометрической обработки ДЦЗ. Опорная сеть создается на основе данных пространственного положения пунктов геофизических наблюдений (ПГН) и цифровой модели местности (ЦММ) посредством разработанных автором программных модулей.

Начиная с 70-годов на территории Восточной Сибири проводились, и особенно интенсивно проводятся в последнее время, региональные и локальные геофизические работы по созданию сети сейсмического профилирования. На данный момент в базе данных сейсмического профилирования ЗАО «Красноярскгеофизика» содержатся сведения о более чем 10 тысячах сейсмических профилей, общей протяженностью около миллиона погонных километров, состоящих, в свою очередь, из 200 миллионов пикетов, определенных в трехмерной системе координат. Сейсмические профили представляют собой прямолинейные просеки, уверенно распознаваемые на материалах космической съемки среднего (Ьапс^ 7), и тем более высокого ((^шскВЫ, СеоЕус и т.п.) пространственного разрешения.

Пересечения сейсмических профилей между собой и характерные узловые точки могут служить планово-высотной основой для геометрической обработки материалов аэрофотосъемки и космической съемки, и создания ортотрансформированных ДЦЗ. Точки пересечения сейсмических профилей и контуров, хорошо распознаваемых на снимке линейных объектов ЦММ, созданных на основе изданных крупномасштабных топографических карт масштаба 1:25000 и 1:50000 (линейные объекты гидросети, линии электропередач, трубопроводы, дороги, просеки) также могут быть использованы в качестве исходных опорных точек. Таким образом, плотность сети опорных точек для геометрического трансформирования ДЗЗ может достигать нескольких десятков точек на квадратный километр исследуемой территории.

Как указывалось выше, для процесса геометрического трансформирования ДЦЗ необходима база данных опорных точек, в случае двухмерного трансформирования (без учета влияния на изображение рельефа) - в плоской системе координат, для трансформирования с учетом влияния на изображение рельефа (ортотрансформирования) - в трехмерной системе координат. Как

правило, создание сети опорных точек - процесс наиболее трудоемкий и сложный, он требует времени и значительных финансовых затрат на полевые работы для определения координат опорных наземных пунктов. При выполнении полевых геофизических работ по созданию сети сейсмического профилирования, обязательно производится планово-высотная привязка пикетов сейсмических профилей, координаты этих точек являются основой для создания базы данных опорной сети по разработанной автором методике, которая используется в процессе геометрической обработки ДЦЗ. На рисунке 2 приведена блок-схема, отражающая основные элементы разработанной технологии.

Основные элементы технологии

Гсоннформшшонпая система (ТИС)

Данные дистанционного

зондирования

-,--------

Снеге»!и ойраби!кн и интерпретации ланных ДЛЗ

Рис. 2 - Основные элементы технологии трансформирования данных дистанционного зондирования на основе материалов пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности

Ключевым моментом технологии является создание базы данных планово-высотной сети опорных точек, являющихся основой для геометрического обработки ДДЗ. Опорная сеть создается на основе данных пространственного положения пунктов геофизических наблюдений (ПГН) и цифровых моделей местности. База данных ПГН представляет собой особым образом структурированную информацию под управлением СУБД. В качестве системы обработки и интерпретации данных аэрофотосъемки и космической съемки может служить любой программный комплекс для обработки ДДЗ.

База данных цифровых моделей местности состоит из цифровых топографических и тематических карт, цифровых материалов крупномасштабных топографических съемок, созданных по известным технологиям.

Система специализированной обработки пространственно-распределенной информации для трансформирования ДЦЗ, включает в себя три основных программных модуля для анализа, коррекции и создания базы опорных точек пересечения сейсмических профилей и контуров линейных объектов ЦММ, созданных на основе изданных крупномасштабных топографических и тематических карт и материалов топографических съемок объектов инфраструктуры. Ниже приводится краткое описания функций созданных программных модулей «Seis Export», «Seismic Set», «Cross Profiles».

Созданные алгоритмы и программные модули решают следующие основные задачи:

1. Анализ топологии сети сейсмического профилирования;

2. Вычисление и анализ точек пересечения сейсмических профилей в трехмерном координатном пространстве;

3. Вычисление и анализ пересечений сейсмических профилей с линейными объектами ЦММ;

4. Создание массива точек опорной планово-высотной сети для ортотрансформирования изображений ДЦЗ в геоцентрической системе координат;

5. Создание файла цифровой модели рельефа (ЦМР) для формирования растровой модели рельефа;

6. Создание файла точек опорной планово-высотной сети для ортотрансформирования изображений ДЦЗ в системе координат растрового изображения снимка;

7. Формирование базы данных опорной планово-высотной сети в форматах геоинформационных систем.

ДЦЗ, получаемые в результате обработки по предлагаемой методике, представляют собой трансформированное масштабированное растровое изображение объектов местности, и являются основой для создания и обновления цифровых тематических карт и решения научно-исследовательских задач при поиске и эксплуатации месторождений углеводородов. Фактически являясь растровой топографической картой соответствующего масштаба и точности, они служат объективной основой для проектирования геолого-геофизических работ,

выполнения экологических мероприятий, согласования и отвода земельных участков под строительство объектов инфраструктуры месторождений.

Заключение

Основные результаты работы можно сформулировать в следующих выводах:

Современные космические системы получения данных дистанционного зондирования представляют уникальную возможность для геоинформационного обеспечения геологоразведочных работ и экологических мероприятий при поиске и эксплуатации месторождений углеводородного сырья;

Разработанные алгоритмы и программные модули обеспечивают оперативное и объективное представление данных дистанционного зондирования в виде цифровых ортоисправленных растровых изображений;

Комплексное использование результатов обработки ДЦЗ по разработанной технологии позволяет снизить финансовые и трудовые затраты при выполнении геологоразведочных работ по поиску и эксплуатации месторождений углеводородов.

Дальнейшее развитие исследований, начатых в диссертационной работе, состоит в усовершенствовании методики обработки ДЦЗ, создании методики и программного комплекса по экологическому и геодинамическому мониторингу месторождений углеводородов.

Список работ автора по теме диссертации

По списку ВАК:

1. Худяков С.С., Поздняков В.А., Ефимов A.C. Интегрированные геолого-геофизические модели на основе объектно-ориентированной геоинфмационной системы // Геофизика (Технологии сейсморазведки)№1,2002, с.80-84.

2. Худяков С.С., Поздняков В.А., Ефимов A.C. Анализ планово-высотного положения сети сейсмических профилей на основе обработки данных дистанционного зондирования земли // Геофизика (Технологии сейсморазведки), №2,2004. С.35-37.

3. Поздняков В.А., Худяков С.С. Методика обработки данных космической съемки на основе базы данных планово-высотного положения пунктов геофизических наблюдений // Геофизика (Технологии сейсморазведки), №3, 2009. С.83-86.

В других изданиях:

4. Худяков С.С., Поздняков В.А., Ефимов A.C., Лапушов A.B. Перспективы применения объектно-ориентированной ГИС «СОТО» в нефтегазовом комплексе // Третья всероссийская выставка-конгресс «Нефть и газ». - Томск, 2002.

5. Худяков С.С., Лапушов A.B., Ефимов A.C., Поздняков В.А. Совершенствование геоинформационных технологий на основе универсальной объектно-ориентированной ГИС // Всероссийская конференция «ГЕОМОДЕЛЬ-2002». - М.:, 2002.

6. Худяков С.С., Поздняков В.А. Перспективы создания и обновления цифровых баз геолого-геофизической информации на основе ГИС-технологий и данных дистанционного зондирования Земли / Материалы конф. «Проблемы нефтегазоносное™ Сибирской платформы». - Новосибирск: СНИИГГиМС. - 2003. -С.130-133.

7. Худяков С.С., Поздняков В.А., Ефимов A.C. Возможности новых ГИС-технологий для мониторинга земельных, минеральных и биологических ресурсов / В сб. «Новые технологии и методы изучения и освоения природных ресурсов Эвенкии». - Тура: ЭвУПР, 7-10 июля 2003. - С.76-79.

7. Худяков С.С., Поздняков В.А., Козиков В.Ю. Перспективы использования данных дистанционого зондирования земли и цифровых моделей местности при проведении геолого-разведочных работ на нефть и газ // Материалы всероссийской научно-практической конф. «Пути повышения эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ в Восточной Сибири и республики Саха (Якутия) 1-3 марта 2006». - Новосибирск: СНИИГГиМС. - С. 215-218.

8. Поздняков В.А., Ефимов A.C., Худяков С.С. Повышение информативности сейсморазведки на основе объектно-ориентированной технологии // Сб. докладов семинара Тюмень, ЕАГО «Возможности и проблемы обработки и интерепретации результатов сейсморазведочных работ». - Тюмень: ТО ЕАГО, 14-15 марта 2006. - С. 36-43.

9. Hudiakov S.S., Pozdniakov V.A. Analysis technology for position of profile shooting network and wells on the basis of earth remote sensing // Abstracts EAGE International Conference & Technical Exhibition, Saint Peterburg, 16-19 October 2006. P233,4pp.

10. Худяков C.C., Поздняков В.А. Методика оценки и контроля пространственного положения пунктов геодезических наблюдений на основе геоинформационных технологий / Тез. докл. IX международной научно-

практической конф. и выставки «Геомодель-2007». Геленджик: EAGE, 16-21 сентября 2007. - С.31-32.

11. Khudyakov S.S., Pozdnyakov V.A., Khudyakov L.M. Procedure for EDS Processing Based of Geodeting Coupling Date for Array Stations // Abstracts II International Conference Remote Sensing - the Sinergy of High Technologies. M.: SOVZOND, 16-18 April 2008. OS60.

12. Худяков C.C., Поздняков В.А., Козиков В.Ю. Программа для ЭВМ Seismic Set / Свид. № 2005610688 от 23.03.05. М.: Федеральная Служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, 2005.

13. Худяков С.С., Поздняков В.А., Козиков В.Ю. Программа для ЭВМ Cross Profiles / Свид. № 2005610689 от 23.03.05. М.: Федеральная Служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, 2005.

14. Худяков С .С., Поздняков В.А., Козиков В.Ю. Программа для ЭВМ Seis Export / Свид. № 2005610690 от 23.03.05. М.: Федеральная Служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, 2005.

Худяков Сергей Степанович Методика обработки данных дистанционного зондирования Земли для геоинформационного обеспечения геолого-геофизических исследований Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 12.11.2009. Заказ № 27 Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии ЗАО «Красноярскгеофизика» 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 24-в Тел. (3912)591-743

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ.^.

СПИСОК ТАБЛИЦ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРЕДПОСЫЛКИ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, КАК ОДНОГО ИЗ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ АНАЛИТИЧЕСКОГО И НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ.

1.1. Перспективы развития геоинформационных технологий на основе дистанционных методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды и современных концепций «машинного зрения».

1.2. Принципы построения геолого-геофизического информационного пространства на основе неразрушающих природную среду дистанционных методов зондирования Земли и геоинформационных технологий.

1.3. Основные типы данных дистанционного зондирования, основанные на принципах неразрушающего воздействия на окружающую среду.

1.4. Основные характеристики данных дистанционного зондирования в геологическом аспекте.

1.4.1. Геологическая информативность космических снимков.

1.5. Применение данных дистанционного зондирования для создания и обновления тематических картографических материалов.

1.6. Выводы к главе 1.

2. ОБЗОР НЕРАЗРУШАЮЩИХ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДДЗ СРЕДНЕГО И ВЫСОКОГО

ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗРЕШЕНИЯ.

2.1. Характеристики и особенности неразрушающих природную среду космических съёмочных систем дистанционного зондирования.

2.1.1. Космический аппарат дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения QuickBird [43].

2.1.2. Космический аппарат дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения IKONOS [43].

2.1.3. Космический аппарат дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения EROS В.

2.1.4. Космические аппараты дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения SPOT.

2.1.5. Космический аппарат дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения ALOS [43].

2.1.6. Космический аппарат дистанционного зондирования среднего пространственного разрешения IRS-1C/1D.

2.1.7. Космический аппарат дистанционного зондирования среднего пространственного разрешения Landsat-7.

2.1.8. Космический аппарат дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения «Ресурс-ДК».

2.1.9. Радиолокационный космический аппарат дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения «TerraSAR-X».

2.2. Общие сведения об обработке данных ДДЗ как важного средства аналитического и неразрушающего контроля природной среды при геолого-геофизических исследованиях.

2.2.1. Фотограмметрическая обработка данных дистанционного зондирования.

2.2.2. Сущность процесса ортофототрансформирования.

2.2.3. Влияние рельефа местности на смещение точек на снимке.

2.2.4. Связь координат точек растрового изображения аэрокосмических снимков и их положения на местности.

2.2.5. Определение элементов внешнего ориентирования снимка.

2.2.6. Определение элементов внешнего ориентирования снимка по координатам опорных точек.

2.3. Методы создания и обновления тематических карт по материалам дистанционного зондирования.

2.3.1. Технология создания и обновления цифровых тематических карт по материалам аэрофотосъемки.

2.3.2. Технология создания и обновления цифровых тематических карт по материалам космической съемки.

2.4. Методы фотограмметрической обработки материалов космической съемки высокого разрешения.

2.4.1. Обработка данных дистанционного зондирования на основе коэффициентов полиномов рациональных функций RPC

Rational Polynomial Coefficients).

2.4.2. Обработка данных дистанционного зондирования на основе метода прямого линейного трансформирования растровых изображений DLT (Direct Linear Transformation).

2.5. Методика ортотрансформирования сканерных снимков высокого разрешения КА QuickBird на основе коэффициентов RPC.

2.6. Вывод к главе 2.

3. МЕТОДИКА ТРАНСФОРМИРОВАНИЯ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУНКТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ И ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ МЕСТНОСТИ.

3.1. Основные элементы технологии трансформирования ДДЗ на основе материалов планово-высотной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности.

3.2. Программный модуль для проверки топологии базы данных сейсмического профилирования (SeisExport).

3.3. Программный модуль для анализа принадлежности данных геофизических наблюдений и цифровых моделей местности заданному полигону (Seismic Set).

3.4. Программный модуль для создания базы данных пересечений профилей и ЦММ, создания ЦМР «Cross Profiles».

Освоение нефтегазовых ресурсов объединенного Красноярского края и 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.

Сложный и малоизученный характер распределения нефтегазовых структур требует максимального повышения качества геологических и геофизических работ на всех этапах их производства.

Для обеспечения высокой точности регионального и локального прогноза и моделирования резервуаров месторождений углеводородного сырья необходимо анализировать огромные массивы постоянно изменяющейся пространственно распределенной информации.

Для решения этой задачи необходимо широкое применение современных методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды на основе геоинформационных технологий и технологий обработки и анализа многоаспектной информации и, в первую очередь, комплексное использование материалов дистанционных, неразрушающих природную среду геолого-геофизических и аэрокосмических методов, в виде интегрированных цифровых баз данных объектов геологоразведочных работ, цифровых моделей местности (ЦММ), материалов аэрофотосъемки и космической съемки.

Основное отличие геоинформационных технологий от остального семейства современных информационных технологий состоит в наличии мощного аппарата пространственного анализа данных о территории, позволяющего не просто фиксировать существующие связи объектов явлений и характеристик анализируемого пространства, но также и формировать качественно новые виды данных синтетического и аналитического характера, обеспечивая к ним оперативный доступ пользователей по запросам.

Геометрическое трансформирование 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.

Процесс геометрического трансформирования ДДЗ — наиболее трудоемкий и сложный, он требует значительных затрат на полевые работы для определения координат опорных наземных пунктов или приобретения материалов планово-высотной подготовки аэрофотогеодезических работ прошлых лет (аэрофотоснимки с опознанными планово-высотными пунктами, пунктами Государственной геодезической сети, каталогами координат пунктов, изданными крупномасштабными топографическими картами и т.п.), причем, при использовании вышеупомянутых архивных данных без производства полевых работ по определению опорных пунктов, точность конечного продукта будет существенно ниже.

Решение этих вопросов связано с необходимостью разработки и программной реализации алгоритмов и методов обработки ДДЗ, как основного источника информационных данных методов аналитического и неразру-шающего контроля природной среды, обеспечением достоверности полученной информации и оперативного доступа к ней на основе современных геоинформационных технологий.

Разработке и совершенствованию такого комплексного инструментария, состоящего из методик, алгоритмов, программного обеспечения и, в конечном итоге, созданию технологии обработки интерпретации и интеграции, данных дистанционного зондирования в геоинформационные проекты посвящена настоящая работа.

Геолого-геофизическое изучение территорий перспективных на нефть и газ необходимо проводить на основе широкого применения современных ДДЗ, самых передовых методов их обработки и интерпретации, на основе геоинформационных технологий.

Научная проблема определяется необходимостью разработки экономически эффективных и оперативных методов геометрической обработки материалов дистанционного зондирования и создания на их основе актуальной и достоверной цифровой картографической основы для геоинформационного обеспечения комплекса геолого-геофизических работ по поиску и освоению месторождений углеводородов.

Объектом исследований работы являются материалы аэрофотосъемок и космических съемок среднего и высокого пространственного разрешения, являющимися важной информационной составляющей методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды, и служащие геоинформационной основой для проектирования и производства геолого-геофизических работ по разведке и освоению нефтегазовых месторождений в Красноярском крае.

Поиск новых и усовершенствование существующих методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды, определяется необходимостью совершенствования способов обработки данных дистанционного зондирования, в первую очередь — материалов аэрофотосъемки и космической съемки.

Для многоаспектного анализа фактографических геолого-геофизических данных материалов, 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.

В диссертации предлагаются технические решения для оптимизации процессов обработки ДДЗ и создания на их основе геоинформационных проектов аналитического и синтетического характера, путем использования разработанных методик и программного обеспечения, в целях повышения информативности и достоверности результатов обработки неразрушающих природную среду методов дистанционного зондирования.

Цели исследования - повышение информативности и достоверности существующих, неразрушающих природную среду, дистанционных аэрокосмических методов исследования перспективных нефтегазоносных территорий, путем создания и апробирования методики геометрического трансформирования ДДЗ на основе данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности для информационного обеспечения региональных и локальных геолого-геофизических исследований, экспериментальная апробация на примере перспективных нефтегазовых месторождений в Красноярском крае.

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 оптимизации процесса геометрического трансформирования и ортотрансформирования аэрофотоснимков и космических снимков, позволяющие повысить информативность и достоверность результатов обработки ДДЗ.

4). Создать на основе разработанной методики базу данных опорных планово-высотных пунктов для геометрической обработки и ортотрансформирования ДДЗ, экспериментально оценить результаты 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 20012003 г.г., материалов архивной космической съемки среднего пространственного разрешения Landsat-7 ЕТМ+ 2000-2002 г.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 Maplnfo 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 данных дистанционного зондирования Земли.

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 геометрической обработки и ортотранс-формирования ДДЗ на основе комплексного использования, в качестве опорной планово-высотной сети, данных пространственной привязки (координат и высот) пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности.

2). Разработаны алгоритмы и программные средства для оптимизации процесса геометрического трансформирования и ортотрансформирования аэрофотоснимков и космических снимков, позволяющие повысить информативность и достоверность результатов обработки, неразрушающих природную среду, 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 (АЯСОК, МарШо).

4). Создана на основе разработанной методики база данных опорных планово-высотных пунктов для геометрического трансформирования и ортотрансформирования ДДЗ на территорию перспективных месторождений углеводородного сырья в Красноярском крае.

Достоверность полученных результатов подтверждена результатами полевых топографо-геодезических работ по определению пространственного положения пунктов геофизических наблюдений, материалами крупномасштабных топографических съемок объектов инфраструктуры обустройства месторождений.

Личный вклад.

Автором разработана методика геометрической обработки и ортотрансформирования ДДЗ, на основе комплексного использования в качестве опорной планово-высотной сети, 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 сейсмогеологиче-ского 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 (АЯС018, Мар1п1х>); 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 (АИСв^, Мар1п&) 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 и ортотрансформирования ДДЗ на основе данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности, и созданная на ее основе база данных опорных планово-высотных пунктов на территорию перспективных нефтегазовых месторождений.

Материалы диссертационных исследований внедрены и используются в ЗАО «Красноярскгеофизика», г. Красноярск, в ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», г. Красноярск, ЗАО «Ванкорнефть», г. Красноярск, ООО «Геола» г. Красноярск, ОАО «Востсибнефтегаз».

Разработанная автором методика и программный комплекс применяется 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 следующих научных конференциях:

• 111 всероссийская выставка-конгресс «Нефть и газ» (Томск, 2002);

• Всероссийская конференция «ГЕОМОДЕЛЬ-2002» (Москва, 2002);

• Научно-практическая конференция «Проблемы нефтегазоносности Сибирской платформы», (г. Новосибирск, 2003);

• Конференция «Новые технологии и методы изучения и освоения природных ресурсов Эвенкии» (Тура, 2003);

• Всероссийская научно-практическая конференция «Пути повышения эффективности геолого-развеведочных работ на нефть и газ в Восточной Сибири и республики Саха (Якутия) (Новосибирск, 2006);

• Семинар ТО ЕАГО «Возможности и проблемы обработки и интерпретации результатов сейсморазведочных работ»» (Тюмень, 2006);

• EAGE International Conférence & Technical Exhibition S-Pb - 2006 (Saint

Peterburg-2006);

• IX международная научно-практическая конференция и выставка

Геомодель-2007» (Геленджик, 2007);

• III nternational Conférence Remote Sensing - the Sinergy of High Technologies (Moskow, 2008);

• Научный семинар ИВМ СО РАН (Красноярск, 2009).

Публикации.

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

По материалам работы получены три авторских свидетельства Федеральной Службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основные результаты работы можно сформулировать в следующих выводах:

- Современное космические системы получения данных дистанционного зондирования представляют уникальную возможность для создания и обновления, тематических геоинформационных проектов, в целях обеспечения проектирования геологоразведочных работ и экологических мероприятий при поиске эксплуатации месторождений углеводородного сырья;

- Разработанные алгоритмы и программные модули обеспечивают оперативное и объективное представление данных дистанционного зондирования в виде цифровых ортоисправленных растровых изображений в интегрированных геоинформационных проектах;

- Разработанная и апробированная методика создания опорной планово-высотной основы по материалам пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности, обеспечивает оперативное обновление ЦММ по материалам дистанционного зондирования и органичную интеграцию актуальных сведений о исследуемой территории или локальных объектах в тематические геоинформационные проекты;

- Комплексное использование результатов обработки данных дистанционного зондирования по разработанной технологии на основе цифровых моделей местности и данных пространственного положения пунктов геофизических наблюдений позволяет снизить финансовые и трудовые затраты при создании и обновлении региональных и локальных геоинформационных проектов, как эффективного средства для решения широкого круга научных и практических задач при поиске и эксплуатация месторождений углеводородов.

Дальнейшее развитие исследований, начатых в диссертационной работе, состоит в усовершенствовании методики обработки материалов космической сканерной и радиолокационной съемок, создании методики и программного комплекса по экологическому и геодинамическому мониторингу месторождений углеводородов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе в соответствии с поставленной целью, отражены результаты исследований и научных разработок автора на актуальную тему, посвященную научному анализу, обобщению и совершенствованию методов математической обработки данных дистанционного зондирования.

Главный итог диссертации — разработка и исследование методов геометрического трансформирования материалов дистанционного зондирования при комплексном использовании в качестве опорной планово-высотной сети данных пространственной привязки пунктов геофизических наблюдений и цифровых моделей местности, в целях обеспечения проектирования и производства геологоразведочных работ и экологических мероприятий при поиске эксплуатации месторождений углеводородного сырья, и их экспериментальная апробация на примере перспективных месторождений объединенного Красноярского края.

1. Dial G., Grodecki J. Block Adjustment with Rational Polynomial Camera Models. 1.IACSM-ASPRS 2002 Annual Conference Proceedings. Washington, DC, April 22-26, 2002.

2. Dial, G., Grodecki, J. «Block Adjustment with Rational Polynomial Camera Models» Proceedings of ASPRS 2002 Conferences, Washington, DC, April 22-26, 2002.

3. Draft Geospatial Positioning Accuracy Standards. US Federal Geographic Data Committee, December 1996.

4. Error Theory as Applied to Mapping, Charting and Geodesy. DMA TR 8400.1. United States Defense Mapping Agency. 2 May 1991.

5. Grodecki J. IKONOS Stereo Feature Extraction RPC Approach. // Proceedings of ASPRS 2001 Conference. St. Louis, April 23-27, 2001.

6. Grodecki J., Dial G. IKONOS Geometric Accuracy. // Proceedings of Joint Workshop of ISPRS Working Groups 1/2,1/5 and IV/7 on High Resolution Mapping from Space 2001, University of Hannover, Germany, Sept 19-21, 2001.

7. Hudiakov S.S., Pozdniakov V.A. Analysis technology for position of profile shooting network and wells on the basis of earth remote sensing // Abstracts EAGE International Conference & Technical Exhibition, Saint Peterburg, 16-19 October 2006. P233, 4pp.

8. IKONOS Imagery Products and Product Guide. Space Imaging LLC, 2002.

9. Main J.D. Precise Ground Control Is Essential for Spatial Accuracy. // Imaging Notes, July/August 2000.

10. TERRA 2. Understanding The Terrestrial Environment. Remote Sensing Data Systems And Networks .- Ed. By M. Mather, Chichester ets. John Wiley and Sons, 1995.

11. Volpe F. Geometrical Processing of QuickBird // High Resolution Satellite Data. Joint Workshop High Resolution from Space 2003.

12. A. c. 2005610688 Программа для ЭВМ «Seismic Set» / C.C. Худяков, B.A. Поздняков, В.Ю. Козиков.

13. А. с. 2005610690. Программа для ЭВМ «Seis Export» / C.C. Худяков, B.A. Поздняков, В.Ю. Козиков.

14. А.Н. Гельфан, Н.М. Новикова, М.Б. Шадрин Анализ данных в экологии сообществ и ландшафтов. Текст., Пер. с англ. под ред. М.: РАСХН, 1999.306 с.

15. А.С. 2005610689. Программа для ЭВМ «Cross Profiles» / C.C. Худяков, B.A. Поздняков, В.Ю. Козиков.

16. Адров В.Н., Карионов Ю.И., Титаров П.С., Харитонов В.Г., Громов М.О. «Определение точностных характеристик снимков QuickBird» V Международный семинар пользователей системы PHOTOMOD, Юрмала, 13-16 сентября 2005 г. (http://www.racurs.ru/7pageK300).

17. Андреев A.M. Внутренний мир объектно-ориентированных СУБД / A.M. Андреев, Д.В. Березкин, Р. Самарев Текст. // Открытые системы. -2001.-№3.

18. Андреев A.M. Геоинформационные системы, объектно-ориентированный подход к проектированию Текст./ А.М Андреев, Д.В Березкин, Ю.В. Куликов, А.В. Смелов [Текст]// Геодезия и картография. 1995. - №9.

19. Антипов И.Т. Математические основы пространственной аналитической фототриангуляции Текст. / И.Т. Антипов. М.: «Картгеоцентр» -«Геодезиздат», 2003. - 256 с.

20. Бабак В.И., Башилов В.И., Гаврюшова Е.А., Вохмянина Е.И., Спирин Л.Н., Касаткин Ф.Г. Геоморфолого-неотектоническое районирование // Почвенно-геологические условия Нечерноземья. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1984. 608 с.

21. Баранов Ю.Б., Берлянт A.M., Капралов Е.Г., Кошкарев A.B., Серапи-нас Б.Б., Филиппов Ю.А. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС — Ассоциация, 1999. - 204 с.

22. Беляков C.JI. Обработка запросов сервером Геоинформационной справочной системы / C.JI. Беляков // Программные продукты и системы. — 2001.-№1.

23. Берлянт, A.M. Геоэкономика / A.M. Берлянт. М.:, 1996. - 208 с.

24. Берлянт A.M. Электронное картографирование в России / A.M. Берлянт Текст. // Наука о Земле. 2000.

25. Викторов C.B., Чикишев А.Г. Ландшафтная индикация и ее применение. М. Текст.: Изд-во Моск. ун-та, 1990.

26. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. Текст., М.:Наука,1984.

27. Гагаева З.Ш., Пузаченко Ю.Г., Алещенко Г.М. Классификация форм рельефа горной территории для составления мелкомасштабной ландшафтной карты.

28. Гарелик И.С. Географические информационные системы и дистанционное зондирование // Исследование Земли из космоса.М., 1993.(Итоги науки и техники / ВИНИТИ.т.З).

29. Геоинформатика. А.Д. Иванников, В.П. Кулагин, А.Н. Тихонов, В .Я. Цветков. М.: МАКС Пресс, 2001. - 349 с.

30. Геологический словарь. М.: Недра., 1978. - 944 с.

31. Геометрия структур земной поверхности. Отв. ред. И.Н. Степанов, Пу-щино, 1991,199 с.

32. Глушко Е.В. Космические методы изучения современных ландшафтов материков. М.:Из-во Моск.ун-та,1988.

33. Гольдман JI.M. Исследование топографической дешифрируемости цветных аэроснимков. — М.: Геодезиздат, 1955.

34. Горбачев И.В. Использование продуктов ESR1 в Региональном банке цифровой геологической информации Текст. / И.В. Горбачев,

35. В.В. Уваров // ArcReview. 2000. - № 3. - С.8.

36. Гурвич И.И. Сейсморазведка Текст. / И.И. Гурвич. M.: Недра., 1975. - 407 с.

37. Гурвич И.И. Сейсморазведка. Справочник геофизика. Текст. / И.И. Гурвич В.П. Номоконов. М.: Недра., 1981. - 464 с.

38. Девис Дж. Статистика и анализ геологических данных. Текст., М.: Мир, 1977.-571 с.

39. Елобогоев A.B., Вишневская Е.А., Добрецов H.H. «Пространственное моделирование и верификация моделей рельефа стандартными средствами ГИС», http://gisa2.gubkin.ru/864.html.

40. Живичин А.Н., Соколов B.C. Дешифрирование фотографических изображений. Текст., М.: Недра, 1980.

41. Изображения Земли из космоса: примеры применения: научно-популярное издание. -М.: ООО ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР «СКАНЭКС», 2005. 100 е.: ил. ISBN 5-9900182-2-3 (http://www.scanex.ru/ru/data/Applications ScanEx-2005.pdf).

42. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов Текст. / ГКИНП (ГНТА)-02-036-02.-М: ЦНИИГАиК, 2002.

43. Калантаев П.А., Пяткин В.П. Объектно-ориентированная ГИС в сети INTRANET. //Материалы Международной конференции INTERCARTO 6, Апатиты, РФ, 2000, Т.1, с. 22-26.

44. Капица А.Н. Космические методы изучения среды. (Картография ВИНИТИ) т.11.М.:Изд-во Моск. ун-та, 1985.

45. Кац Я.Г.Девелев A.B.,Полетаев А.И. Основы космической геологии. Текст., М.:Наука,1988.

46. Книжников Ю.Ф. Основы аэрокосмических методов географических исследований. Текст., М.:Из-во Моск.ун-та,1980.

47. Книжников Ю.Ф.,Кравцова В.И. Аэрокосмические методы картографирования и географических исследований. Текст., М.,1984.138 с.

48. Коновалов Н.В. Введение в ГИС Текст. / Н.В. Коновалов, Е.Г. Капралов-М.: , 1997.- 160 с.

49. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука., 1984. - 832 с.

50. Костюк Ю.Л., Парамонов A.C., Гриценко В.Г. Технология создания трехмерных моделей объектов по плоским проекциям и ее применение в геоинформатике Текст. // Геоинформатика: Сборник. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998.

51. Костюк Ю.Л., Фукс A.JI. Построение и аппроксимация изолиний однозначной поверхности, заданной набором исходных точек // Геоинформатика: Теория и практика. Вып. 1,Текст. / Под ред. А.И. Рюмкина, Ю.Л. Костюка. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998.

52. Кошкарев A.B. Геоинформатика. / A.B. Кошкарев, B.C. Тикунов — М.: КартогеоцентрГеоиздат., 1993. 348 с.

53. Кравцова В.И. Материалы космических съемок и их использование в географических исследованиях:Учеб.-метод.пособие,М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980.98 с.

54. Кравцова В.И., Козлова Е.К.,Фивенский Ю.И. Космические снимки Текст./.М.:Изд-во Моск.ун-та, 1986.126 с.

55. Кравченко Ю.А. "Об истории и проблемах "цифрового картографирования" в России". // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. -2003-2004 г.г. №3 (40), 4 (41), 1 (42).

56. Краснощекова И.А. Фотограмметрия Текст. / И.А. Краснощекова, О.Б. Нормандская, A.M. Кислова, В.В. Кислов.-М.: Недра, 1978— 471 с.

57. Кучко A.C. Аэрофотография. Основы и метрология. — М.: Недра, 1974.

58. Ласточкин А.Н. Рельеф земной поверхности. Л., Недра, 1991, 339 с.

59. Лебедев В.В. Геоинформационное обеспечение как определяющий фактор в развитии космических систем изучения Земли Текст.// Исследование Земли из космоса, N 6,1995, с. 104 112.

60. Лобанов А.Н. Аналитическая пространственная фототриангуляция Текст, формулы. / А.Н. Лобанов. М.: Недра, 1991. - 224 с.

61. Лобанов А.Н. Фотограмметрия Текст, формулы.: учебник для вузов / А.Н. Лобанов. 2-е издание, перераб. и доп. М.: Недра, 1984. - 552 с.

62. Михайлов М.Я. Опыты применения цветофотографического процесса для аэросъемки и картографии. Текст.// —М.: Геодезиздат, 1955.

63. Мусин O.P. Цифровые модели для ГИС. Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация. № 4 (16), с. 30, 1998.

64. Наумов А.Н. Системы управления базами данных и знаний: Справочное издание Текст. / А.Н. Наумов М.: Финансы и статистика., 1991. 352 с.

65. Нестеров Т.Н. Описание единой информационной системы получения, хранения и использования геофизической информации / Т.Н. Нестеров, A.C. Деркач // Геоинформатика. 1997. - №3.

66. Николаев В.А. Дистанционное зондирование ландшафтов (космические методы) Текст.// Современные проблемы физической географии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. с. 56-65.

67. Номоконов В.П. Сейсморазведка / В.П. Номоконов. М.: Недра., 1990. - в 2-х томах.72,Олсон М. Выбор и реализация встроенных баз данных / М. Олсон // Открытые системы. 2000. - №11. - 59-67 с.

68. Перспективы применения объектно-ориентированной ГИС «СОТО» в нефтегазовом комплексе / С.С. Худяков, В.А. Поздняков, A.C. Ефимов, A.B. Лапушов // Третья всероссийская выставка-конгресс «Нефть и газ». Томск, 2002.

69. Поздняков В.А., Худяков С.С. Методика обработки данных космической съемки на основе базы данных планово-высотного положения пунктов геофизических наблюдений // Геофизика (Технологии сейсморазведки), №3, 2009. С.83-86.

70. Рогачев A.B. От цифровой карты к цифровой модели местности. // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. - 2002. - №4 (36), 5 (37).

71. C.B. Гарбук, В.Е. Гершензон. "Космические системы дистанционного зондирования Земли", Москва, Издательство А и Б, 296 с, 1997 г.

72. Савиных В.П., Кучко A.C., Стеценко А.Ф. Аэрокосмическая фотосъемка Текст.//: Учеб. — М.: Картгеоцентр—Геодезиз-дат, 1997. — 378 е.: ил.

73. Скворцов A.B., Жихарев С.А., Фукс A.JI. Применение цифровых моделей рельефа для задач планирования территории // ИНПРИМ-98 (Материалы Международной конференции). Ч. 5. Новосибирск, 1998. С. 65

74. Скворцов, Алексей Владимирович Эффективные алгоритмы вычислительной геометрии и их реализация в геоинформационной системе : Дис. канд. техн. наук : 05.13.16 Томск, 1998.

75. Сладкопевцев С.А. Изучение и картографирование рельефа с использованием аэрокосмической информации.М.:Недра,1982.

76. Совершенствование геоинформационных технологий на основе универсальной объектно-ориентированной ГИС / С.С. Худяков, A.B. Ла-пушов, A.C. Ефимов, В.А. Поздняков // Всероссийская конференция «ГЕОМОДЕЛЬ-2002». М.:, 2002.

77. Совершенствование информационных технологий при нефтегазопоис-ковых работах в Красноярском крае на основе адаптации объектно-ориентированной ГИС: Отчет о НИР / С.С. Худяков. Красноярск, 2002.

78. Суэйн Ф.Х. Перспективные методы интерпретации для геоинформационных систем. ТИИЭР: Пер. с англ., 1985, т.73, № 6, с. 7-29.А.П.Тищенко, В.В.Асмус, В.П.Пяткин //Природа Земли из космоса// Гидрометеоиздат, 1984,- 151 с.

79. Титаров П.С. «Метод приближенной фотограмметрической обработки сканерных снимков при неизвестных параметрах сенсора» Геодезия и картография, № 6, 2002, стр. 30-34.

80. Титаров П.С. «Практические аспекты фотограмметрической обработки сканерных космических снимков высокого разрешения» Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, №3(45)-№4(46), 2004 (http.7/www.racurs.ru/?page= 142).

81. Титаров П.С. «Решение фотограмметрических задач по снимкам ASTER» Международная научно-техническая конференция, посвященная 225-летию МИИГАиК. Москва, 2004 (http://www.racurs.ru/?page=143).

82. Трофимова С.Ф. Проблемы концептуального моделирования в ГИС // Геоинформатика-2000: Труды Международной научно-практической конференции Текст. / Под ред. А.И. Рюмкина, Ю.Л. Костюка,

83. A.B. Скворцова. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000.

84. Финкенльштейн М.Я. ГИС-INTEGRO как инструмент геологических исследований / М.Я. Финкенльштейн Текст.// Геоинформатика. — 2002. №2, с.29-31.

85. Худяков С.С., Поздняков В.А., Ефимов A.C. Анализ планово-высотного положения сети сейсмических на основе обработки данных дистанционного зондирования земли // Геофизика (Технологии сейсморазведки), №2, 2004. С.35

86. Худяков С.С., Поздняков В.А., Ефимов A.C. Интегрированные геолого-геофизические модели на основе объектно-ориентированной геоинформационной системы // Геофизика (Технологии сейсморазведки — I), 2002, с.80-84.

87. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. Учеб. пос / В.Я. Цветков. М.: МГУГиК., 2000.

88. Шайтура C.B. Обзор технологии создания геоинформационной продукции / C.B. Шайтура // Информационные технологии. 2001. - №9.