油田地面圖形/數據融合關鍵技術的研究①

霍鳳財 劉 洋 楊 迪 張永豐 任偉建 侯 男

(1.東北石油大學電氣信息工程學院；2.大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所)

油田地面圖形/數據融合關鍵技術的研究①

霍鳳財1劉 洋1楊 迪2張永豐2任偉建1侯 男1

(1.東北石油大學電氣信息工程學院；2.大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所)

以油田地面圖形/數據融合系統為基礎，介紹實現該系統的一系列關鍵技術，包括AutoCAD二次開發技術、遙感圖像無縫拼接技術、遙感圖像與CAD圖形數據配準融合技術。

油田地面圖形/數據融合系統 AutoCAD二次開發 遙感圖像 拼接方法 數據配準

為了更好地利用油田地理信息系統資源[1,2]，提高圖形和數據的準確性，為地面工程規劃設計和生產管理提供基礎信息支持，目前，研究者們普遍將遙感圖像、數據庫資源、AutoCAD及Excel等應用軟件與GPS測繪技術有機結合，應用到油田地面設計和相關業務流程中[3]。這既提高了地理圖形的準確性和維護基礎數據的及時性，又減輕了作業區的維護工作量，方便地面系統各級管理人員與相關部門進行維護和應用。因此，將遙感圖像與地面數據坐標系統進行轉換[4]，結合標準數據點進行無偏配準[5]，利用無縫拼接技術將瓦片式數據構建為整體并與當前地面數據進行有效融合，已成為當前亟待解決的問題。在此，筆者基于油田地面圖形/數據融合系統架構，分析了實現該架構的一系列關鍵技術。

1 系統總體架構

油田地面圖形/數據融合系統(圖1)由Oracle 10g數據庫、Internet信息服務器、數據匹配、遙感圖像拼接、圖形/數據融合和圖層細化模塊組成。

2 關鍵技術

2.1 AutoCAD二次開發技術

AutoCAD只提供了基礎的CAD功能，若開發者想完成具體項目設計，則必須根據數據單獨繪制圖形。如此一旦設計完成后，要更改局部圖形則需要重復原來的全部內容，造成大量工作量的浪費。如果使用AutoCAD開發系統，用程序編制上述過程后，在設計時只需一個命令即可運行該程序，自動完成繪圖過程。顯而易見，這不僅極大地提高了設計效率，而且還可以通過定制來完成某些專業化的模塊，甚至大型設計軟件。因此，要使AutoCAD真正應用于某一具體領域，或經常完成一些重復性工作，則必須利用AutoCAD開發系統對它進行二次開發。

圖1 系統總體架構

AutoCAD二次開發就是利用某種高級語言編寫與AutoCAD連接的接口程序，通過接口程序對原始數據進行處理和運算，形成所有目標圖素的運行參數，并按照要求的設計制圖流程把生成目標圖素的AutoCAD命令和相應的運行參數組織起來，通過AutoCAD的外部程序(參數)入口，輸入到AutoCAD軟件內部，使之快速、連續地處理圖形，達到提高運行效率的目的。筆者在Visual Studio.net環境中利用C#語言對AutoCAD進行二次開發，開發過程中構建了一系列SQL語句并調用數據庫內的相關數據，具體流程如圖2所示。

圖2 AutoCAD二次開發流程

2.2 遙感圖像無縫拼接技術

建立一個具有全球投影坐標系統的影像框架，地球表面上的任意一點均可以通過映射方式對應到框架內具體的像素位置，獲取到相應的衛星遙感圖像。對于多個局部影像塊，首先要確定各個相鄰影像之間是否有重疊區域，若該區域內局部坐標系之間的經緯度覆蓋范圍有重疊區域，則可以確定為重疊影像。對于有重復塊的覆蓋范圍，需設計一種局部區域經緯網格區域。每個區域對應于確定的經緯跨度，將各遙感圖像塊放入各自的網格區域中，對于多余部分則直接截除，使整個區域實現無縫拼接。

2.3 遙感圖像與CAD圖形數據配準融合技術

遙感圖像與CAD圖形數據配準融合技術以空間屬性(如位置和地理坐標)為基準，建立要配準數據(主要是空間數據，包括矢量數據和遙感影像)之間的對應關系(便于數據的精確疊加)，用于空間數據的變化檢測更新、多數據源的融合及空間信息的提取分析等。不同類型數據之間的配準包括同傳感器影像之間的配準和影像與非影像空間數據的配準。前者如光學影像與雷達影像之間的配準，后者如影像和地圖之間的配準，筆者使用的是影像和地圖之間的配準。由于遙感(柵格)圖像的坐標系是WGS84，AutoCAD記錄的數據是西安80，無法定位顯示遙感圖像坐標，故需將二者應用標準校驗點進行配準，才能與CAD矢量地圖進行疊加并參與空間分析。

圖3 外延窗規則

3 結束語

針對油田地面圖形/數據融合系統，利用AutoCAD二次開發技術，通過構造基于SQL語句的函數、調用函數和擴展圖層，新建各小隊各類管道、站、間、隊、道路的CAD圖層，完成了各CAD圖形的自動繪制，實現了所有用戶的圖形輸出功能；通過遙感圖像無縫拼接技術將零散的數據塊拼接為整體；通過遙感圖像與AutoCAD配準技術，實現了在AutoCAD中準確加載遙感圖像、AutoCAD數據和圖像的無偏匹配。綜合應用上述關鍵技術，有效解決了油田地面數據和圖形的融合，對地面工程標準化數據管理和信息維護起到積極作用，保障了系統地面圖形/數據融合和全方位圖形輸出的實施。

[1] 崔倫輝,張萬昌,徐士進.江蘇油田地理信息系統的設計與實現[J].計算機工程,2008,34(20):272～274.

[2] 王小藝,蔣耘瑋,魏偉,等.城市污水處理信息管理系統的設計與研究[J].化工自動化及儀表,2014,41(1):71～74.

[3] 毛宏毅.基于工作流的業務流程管理系統的研究與實現[J].制造業自動化,2009,31(12):44～45,63.

[4] 陶葉青,楊娟.顧及觀測誤差的平面坐標系統轉換方法[J].測繪科學,2013,38(6):160～161,184.

[5] 楊烜.Mean Shift的漸進無偏變換圖像配準[J].電子與信息學報,2012,34(2):393～397.

[6] 霍鳳財,杜穎,劉洋.人工蜂群算法及其應用[J].吉林大學學報(信息科學版),2016,34(4):468～476.

ResearchonKeyTechnologiesforSurfaceGraphicsandDataFusioninOilfield

HUO Feng-cai1, LIU Yang1, YANG Di2, ZHANG Yong-feng2, REN Wei-jian1, HOU Nan1

(1.CollegeofElectricalEngineering&Information,NortheastPetroleumUniversity;2.PlaningandDesignInstituteinNo.2OilProductionPlant,DaqingOilfieldCo.,Ltd.)

Based on surface graphics and data fusion system in the oilfield, key technologies to realize the system were introduced, including the AutoCAD secondary development technology, the remote-sensing image seamless splicing technology and the remote-sensing image and CAD graphics data registration and fusion technology.

surface graphics and data fusion system in oilfield, AutoCAD secondary development, remote-sensing image, slicing method, data registration

國家自然科學基金項目(61374127，51404073)；國家自然科學基金優秀青年科學基金項目(61422301)；中國石油科技創新基金項目(2012D-5006-0205，2013D-5006-0209)；黑龍江省杰出青年基金項目(JC2015016)；黑龍江省博士后科研啟動基金項目(LBH-Q12143)；東北石油大學青年基金項目(2013NQ105)。

霍鳳財(1976-)，副教授，從事信息系統、智能算法及圖像處理等的研究，huofc@126.com。

TH865

A

1000-3932(2017)06-0602-03

2016-12-24，

2017-01-17)