“3S”技術(shù)在土地整理項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究

高向軍 范樹印 賈文濤

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（國(guó)土資源部土地整理中心，北京，100035）

摘要：土地整理項(xiàng)目管理是一項(xiàng)牽涉面廣、理論性和技術(shù)性都很強(qiáng)的富有挑戰(zhàn)性的工作，客觀上需要先進(jìn)科技手段的支撐。“3S”技術(shù)作為一種高效獲取和管理空間信息的技術(shù)手段，目前正在被廣泛地應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越重要的作用，為加大土地整理項(xiàng)目監(jiān)管力度，提高項(xiàng)目管理的科學(xué)化水平提供了一種新思路。本文對(duì)“3S”技術(shù)在土地整理項(xiàng)目管理中的應(yīng)用需求進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：“3S”技術(shù)；土地整理；實(shí)踐；展望

自新《土地管理法》實(shí)施以后，大規(guī)模的土地整理在全國(guó)蓬勃開展起來。幾年來，國(guó)土資源部一直致力于土地整理政策及規(guī)章制度的研究工作，在推進(jìn)土地整理事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡、促進(jìn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)村發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用，取得了巨大成績(jī)。但土地整理活動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作，涉及的政策、理論、技術(shù)性問題很多。因此，從理論上講，要真正科學(xué)地搞好土地整理工作，僅僅依靠規(guī)章制度是不夠的。

黨的十六屆五中全會(huì)審議通過的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃的建議》發(fā)出了“搞好土地整理”的號(hào)召，揭開了我國(guó)土地整理事業(yè)發(fā)展的新篇章。土地整理是我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重要內(nèi)容和必然選擇，因此責(zé)任重大、使命光榮、前景廣闊。在新的形勢(shì)下，為更快、更穩(wěn)健地推進(jìn)土地整理工作，必須加大高新技術(shù)應(yīng)用研究的力度，建立一套比較完善的技術(shù)支撐體系，提高土地整理工作的科技含量。其中，積極推動(dòng)“3S”技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高土地整理的科學(xué)化水平具有十分重要的意義，是當(dāng)前和今后一段時(shí)間高新技術(shù)應(yīng)用研究的重點(diǎn)。

1 “3S” 技術(shù)在土地整理項(xiàng)目管理中的應(yīng)用需求分析

土地整理項(xiàng)目包含大量的地理空間信息，如項(xiàng)目區(qū)地理位置、坡度分布、高程變化、地物分布等，正確解讀這些空間信息是對(duì)項(xiàng)目做出科學(xué)判斷的基礎(chǔ)。總的來說，用常規(guī)手段解讀項(xiàng)目在技術(shù)上有兩方面的困難：一是現(xiàn)有的項(xiàng)目信息載體能夠提供的有價(jià)值的信息不夠；二是處理和解讀信息的手段不夠先進(jìn)，導(dǎo)致對(duì)一些重要信息漏“讀”或“讀”不懂。“3S”技術(shù)作為一種高效的信息采集、處理、分析手段，可以輔助識(shí)別項(xiàng)目的真實(shí)面目，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的“水分”，使項(xiàng)目決策更具科學(xué)性和時(shí)效性，為加大項(xiàng)目監(jiān)管力度，提高項(xiàng)目管理的科學(xué)化水平提供了一種新思路。其中，遙感（RS）技術(shù)可用于大面積、快速獲取項(xiàng)目區(qū)各種地物信息，是地物信息采集的主要手段；全球定位系統(tǒng)（GPS）可用于重要地物的快速空間定位，輔助外業(yè)踏勘；激光技術(shù)結(jié)合GPS技術(shù)可以用于快速、精確地采集項(xiàng)目區(qū)三維空間信息；地理信息系統(tǒng)（GIS）可對(duì)多源空間數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理和各種空間分析，輔助項(xiàng)目決策。

在土地整理項(xiàng)目前期準(zhǔn)備階段，“3S”技術(shù)可用于土地整理潛力調(diào)查、土地清查、地形測(cè)繪、輔助設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)技術(shù)性工作，提高前期工作質(zhì)量和效率。從項(xiàng)目監(jiān)管的角度看，“3S”技術(shù)的應(yīng)用貫穿于從項(xiàng)目評(píng)價(jià)與審查、實(shí)施監(jiān)督檢查、竣工驗(yàn)收到項(xiàng)目后評(píng)價(jià)的整個(gè)過程。

在項(xiàng)目評(píng)價(jià)與審查階段，要對(duì)一個(gè)項(xiàng)目做出科學(xué)的判斷，至少需要回答三個(gè)問題：一是項(xiàng)目的真實(shí)性，如項(xiàng)目區(qū)的地理位置是否正確，申報(bào)的土地利用類型是否與實(shí)地相符，是否具備項(xiàng)目實(shí)施所必需的路、水、電等基礎(chǔ)條件等；二是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如申報(bào)建設(shè)規(guī)模是否準(zhǔn)確，各種地類面積是否準(zhǔn)確，新增耕地潛力計(jì)算是否準(zhǔn)確等；三是基本技術(shù)方案的合理性，如田塊布置及溝、路、林、渠等各項(xiàng)工程的布置是否與實(shí)際地形相符，土地平整方案是否合理等。要回答上述問題，僅靠研究項(xiàng)目申報(bào)材料是不夠的，“3S”技術(shù)為解答這些難題提供了一個(gè)切實(shí)可行的解決方案。

在項(xiàng)目實(shí)施管理階段，為了及時(shí)了解項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)展情況，防患于未然，必須跟蹤項(xiàng)目的實(shí)施過程，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是否按預(yù)期進(jìn)度施工，是否按規(guī)劃設(shè)計(jì)方案施工。“3S”技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國(guó)土資源監(jiān)測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域，也必然成為土地整理項(xiàng)目動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的最實(shí)用、最高效的輔助工具，可以將“3S”技術(shù)與到項(xiàng)目區(qū)實(shí)地檢查相結(jié)合作為項(xiàng)目動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的日常手段。

在項(xiàng)目竣工驗(yàn)收階段，驗(yàn)收的主要內(nèi)容包括資金使用情況和工程任務(wù)完成情況兩個(gè)方面，工程任務(wù)完成情況要求從工程數(shù)量和工程質(zhì)量?jī)蓚€(gè)角度評(píng)價(jià)。竣工驗(yàn)收，除了對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行定性地評(píng)價(jià)外，更重要的是定量化驗(yàn)收，看完成了多少建設(shè)任務(wù)，提高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可信度。要獲得這些數(shù)據(jù)，采取實(shí)地人工測(cè)量的方式是不現(xiàn)實(shí)的，可以借助于“3S”技術(shù)。

土地整理要堅(jiān)決杜絕“重建輕管”的現(xiàn)象，做好建設(shè)成果管護(hù)工作。通過定期獲取項(xiàng)目區(qū)的最新遙感圖像，可以直接分析項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀，農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施是否遭到破壞等。并將不同時(shí)相的圖像進(jìn)行前后比較，就可以達(dá)到監(jiān)測(cè)項(xiàng)目成果運(yùn)行管護(hù)情況的目的。

綜上所述，“3S”技術(shù)應(yīng)用于土地整理項(xiàng)目監(jiān)管的核心問題是項(xiàng)目區(qū)遙感數(shù)據(jù)的獲取與分析。因此，遙感影像分辨率和應(yīng)用成本成為“3S”技術(shù)應(yīng)用研究關(guān)注的重點(diǎn)。

2 “3S” 技術(shù)在土地整理項(xiàng)目管理中的應(yīng)用實(shí)踐

自2001年全國(guó)土地開發(fā)整理項(xiàng)目管理培訓(xùn)班上提出土地整理信息化構(gòu)想以來，“3 S”技術(shù)的應(yīng)用逐步提上日程，受到業(yè)內(nèi)越來越多人的關(guān)注，重點(diǎn)是針對(duì)以“3S”技術(shù)為核心的信息技術(shù)在土地整理項(xiàng)目管理各個(gè)階段的應(yīng)用展開研究，旨在探索一種輔助土地整理項(xiàng)目管理工作的先進(jìn)手段，提高項(xiàng)目決策水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和項(xiàng)目竣工驗(yàn)收的定量化，總結(jié)出一套檢查項(xiàng)目的真實(shí)性、監(jiān)控項(xiàng)目“水分”的方法體系。研究成果對(duì)推進(jìn)土地整理項(xiàng)目的規(guī)范化、科學(xué)化管理具有重要意義。

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

研究中使用了北京市順義區(qū)北小營(yíng)鎮(zhèn)、房山區(qū)長(zhǎng)溝鎮(zhèn)、大興區(qū)西紅門、海淀區(qū)農(nóng)大地區(qū)、蘇家砣地區(qū)5個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)。所選實(shí)驗(yàn)區(qū)涵蓋了平原和丘陵兩種地貌類型以及農(nóng)用地、建設(shè)用地、未利用地三種土地利用類型，因此具有較強(qiáng)的代表性。從影像分辨率上看，涵蓋了從10 m、5.8 m、2.5 m、1 m到0.61 m的各種分辨率、全色和多光譜遙感影像數(shù)據(jù)，以對(duì)不同分辨率影像應(yīng)用效果進(jìn)行對(duì)比分析，針對(duì)不同的應(yīng)用目標(biāo)提出合理的建議方案。

根據(jù)第一階段研究得出的結(jié)論，第二階段研究選擇的是IKONOS1 米全色影像數(shù)據(jù)，對(duì)福建省莆田市荔城區(qū)黃石鎮(zhèn)土地整理項(xiàng)目、北京市密云縣巨各莊鎮(zhèn)土地整理項(xiàng)目、湖北省英山縣土地整理項(xiàng)目等三個(gè)國(guó)家投資項(xiàng)目進(jìn)行了監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。

第三階段主要是開展了IKONOS立體像對(duì)在大比例尺測(cè)圖中的應(yīng)用研究以及GPS和激光相結(jié)合的快速測(cè)圖系統(tǒng)研究。IKONOS立體像對(duì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)區(qū)域應(yīng)具有一定的覆蓋面積，涵蓋多種地貌類型，覆蓋至少兩個(gè)條帶的影像數(shù)據(jù)，因此選擇了地貌類型多樣、山區(qū)與城區(qū)相結(jié)合的石景山門頭溝交界地區(qū)作為試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)覆蓋九幅1∶10000地形圖，面積近240km2，包括兩個(gè)條帶的影像，共四個(gè)立體像對(duì)。

2.2 研究結(jié)論

經(jīng)過四年時(shí)間的深入研究，得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）土地整理項(xiàng)目監(jiān)測(cè)要求遙感影像幾何分辨率不低于2.5m 單純從影像分辨率角度考慮，1 m彩色I(xiàn)KONOS和0.61 mQuickBird等高分辨率衛(wèi)星影像為當(dāng)前最佳選擇。通過解譯高分辨率影像可以清晰勾繪項(xiàng)目區(qū)各地類界線，比較精確地統(tǒng)計(jì)各地類面積（根據(jù)本課題實(shí)驗(yàn)結(jié)果，面積解譯誤差在3%以內(nèi)），清晰辨識(shí)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)農(nóng)田水利、農(nóng)村道路、防護(hù)林等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，能夠充分反映項(xiàng)目區(qū)真實(shí)狀況。

（2）“3S”技術(shù)可以作為土地整理項(xiàng)目管理的輔助手段，能幫助管理者獲取項(xiàng)目的真實(shí)、準(zhǔn)確的信息，有助于對(duì)項(xiàng)目做出科學(xué)判斷。

? 通過解譯項(xiàng)目區(qū)遙感影像，可以反映項(xiàng)目申報(bào)信息的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。因此“3S”技術(shù)可以輔助項(xiàng)目審查人員掌握項(xiàng)目的真實(shí)情況，避免虛假項(xiàng)目、重復(fù)申報(bào)項(xiàng)目套用資金的現(xiàn)象，提高審查人員對(duì)項(xiàng)目真實(shí)性的識(shí)別能力。

? 將項(xiàng)目區(qū)遙感影像和DEM模型疊加，可以構(gòu)建起項(xiàng)目區(qū)三維影像圖，從而可以對(duì)項(xiàng)目的地貌特征、坡度坡向、土地利用類型和基礎(chǔ)設(shè)施的分布等情況進(jìn)行分析。運(yùn)用可視化飛行技術(shù)則可以直觀、動(dòng)態(tài)、多角度、全方位地觀察項(xiàng)目區(qū)，在模擬三維環(huán)境中執(zhí)行顯示、查詢和分析操作。將項(xiàng)目規(guī)劃圖與三維影像圖疊加，可以檢驗(yàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案是否符合實(shí)地情況，還可以輔助進(jìn)行工程量的審查。這種不同數(shù)據(jù)源的疊加分析，可以提高項(xiàng)目審查的效率和審查人員對(duì)項(xiàng)目合理性、可行性的判斷能力。

? 可以利用“3S”技術(shù)解譯項(xiàng)目實(shí)施過程中不同時(shí)相的遙感影像，進(jìn)行前后對(duì)比，因此可以對(duì)項(xiàng)目是否按設(shè)計(jì)施工及工程進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)展情況。

?可以利用“3S”技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目完工后的定量評(píng)價(jià)，確認(rèn)工程任務(wù)完成情況，檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施單位上報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，辨別工程建設(shè)數(shù)量中存在的虛假成分，使竣工驗(yàn)收定量化、科學(xué)化。

? 將項(xiàng)目實(shí)施前的影像和竣工后的影像進(jìn)行對(duì)比分析，還可以計(jì)算實(shí)際新增耕地面積，輔助開展項(xiàng)目影響評(píng)價(jià)等。

（3）通過對(duì)IKONOS衛(wèi)星立體像對(duì)測(cè)圖（三維信息獲取）精度進(jìn)行分析，認(rèn)為在有控制點(diǎn)的前提下，完全可滿足1∶5000、1∶10000矢量圖測(cè)繪；無控制點(diǎn)定向情況基本可滿足1∶10000圖線狀地物的修測(cè)。通過對(duì)IKONOS衛(wèi)星立體像對(duì)測(cè)圖成本分析，認(rèn)為較傳統(tǒng)全野外測(cè)量和航空攝影測(cè)量而言，在內(nèi)業(yè)和外業(yè)工作中都能夠明顯地節(jié)省工作量和測(cè)圖費(fèi)用。因此，采用高分辨率衛(wèi)星立體像對(duì)測(cè)圖是一種可行的方式。隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，采用衛(wèi)星立體像對(duì)測(cè)圖將是一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。

（4）從遙感影像數(shù)據(jù)的可獲取性看，當(dāng)前還受到一定的制約。一是數(shù)據(jù)獲取周期較長(zhǎng)。遙感數(shù)據(jù)分為存檔數(shù)據(jù)和編程數(shù)據(jù)。存檔數(shù)據(jù)從訂購(gòu)到收到數(shù)據(jù)一般不會(huì)超過1個(gè)月，但存檔數(shù)據(jù)主要集中在城市。編程數(shù)據(jù)需要提前預(yù)訂，從預(yù)訂到收到數(shù)據(jù)一般需要3～4個(gè)月。二是受氣候條件影響較大。遙感影像最佳時(shí)相為春末至秋初，農(nóng)田作物已經(jīng)基本覆蓋地面，容易識(shí)別農(nóng)田。我國(guó)大部分地區(qū)雨熱同期，這段時(shí)間通常多云雨天氣，這對(duì)于可見光遙感攝像不利。通常，一景影像中有20%的面積被云層覆蓋，則認(rèn)為該影像不能為地物判別所使用。我國(guó)受氣候條件影響較大的地區(qū)主要是南部和西南部。遙感技術(shù)的迅速發(fā)展有望解決數(shù)據(jù)獲取的缺陷，如IKONOS Block－Ⅱ雙星雙分辨率衛(wèi)星系統(tǒng)，分辨率為0.47m和0.27m，其產(chǎn)品類型和提供方式與Block－Ⅰ一樣，但數(shù)據(jù)采集能力、技術(shù)、效率將大大提高。擬于2007年發(fā)射的IKONOS Block－Ⅲ衛(wèi)星系統(tǒng)，為能夠全天候采集數(shù)據(jù)的合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星（SAR），可以彌補(bǔ)可見光遙感的不足，星下點(diǎn)分辨率為1m。我國(guó)新研制成功的無人飛艇遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將無人飛艇技術(shù)與遙感技術(shù)緊密結(jié)合，可快速獲取地表高分辨率影像，成本低，操作靈活，特別適用于多云多雨、氣候多變和地質(zhì)條件、地貌環(huán)境復(fù)雜地區(qū)。

（5）鑒于目前遙感影像尤其是高分辨率影像應(yīng)用成本較高，為了降低土地整理項(xiàng)目監(jiān)管成本，可以根據(jù)項(xiàng)目管理目標(biāo)的不同而采取不同的方案。在不用遙感技術(shù)的情況下，同樣可以做很多工作，發(fā)揮很大作用。

? GIS應(yīng)用方案：GIS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土地整理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、審查及日常管理。從項(xiàng)目審查的角度看，單純使用GIS，至少可以完成以下幾項(xiàng)工作：一是根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)狀圖矢量數(shù)據(jù)（假設(shè)申報(bào)的材料是真實(shí)的），可以重新量算項(xiàng)目區(qū)規(guī)模和各種地類面積，驗(yàn)證申報(bào)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。二是根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃圖矢量數(shù)據(jù)，可以重新統(tǒng)計(jì)工程內(nèi)容和工程量，驗(yàn)證是否存在虛報(bào)工程量問題。三是以項(xiàng)目區(qū)地形圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，構(gòu)建項(xiàng)目區(qū)DEM模型，與矢量規(guī)劃圖疊加后，可以輔助分析項(xiàng)目區(qū)地貌特征，判斷田塊布置及溝路林渠的布置方案是否合理、可行；可以根據(jù)田塊布置方案和設(shè)計(jì)高程，判斷土方量計(jì)算是否合理、準(zhǔn)確。研究結(jié)果表明，利用GIS計(jì)算土方量可以提高土方量計(jì)算效率。

? GPS應(yīng)用方案：GPS在土地整理項(xiàng)目管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在其定位功能上，可以作為實(shí)地踏勘的輔助工具，進(jìn)行定位分析，識(shí)別申報(bào)資料的真實(shí)性。GPS還可以用于簡(jiǎn)單地形條件下的地塊面積量算。

3 構(gòu)建 “3S” 技術(shù)支撐體系的戰(zhàn)略構(gòu)想

綜上所述，這幾年開展的“3S”技術(shù)在土地整理項(xiàng)目管理各個(gè)階段的應(yīng)用研究成果表明，“3S”技術(shù)是提高項(xiàng)目決策質(zhì)量、強(qiáng)化項(xiàng)目監(jiān)管力度、提高行業(yè)工作水平和效率的一種有效手段。今后，在加大已有研究成果推廣應(yīng)用力度的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步深入研究，逐步構(gòu)建起一套成熟的“3S”技術(shù)支撐體系。體系構(gòu)成如下：

（1）快速測(cè)圖系統(tǒng) 測(cè)圖是開展土地整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)前必須開展的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)性工作。目前常用的測(cè)圖方法普遍效率較低，成本較高，因此很有必要研制一種能滿足土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)精度要求、成本更低、使用方便、在土地整理領(lǐng)域具有推廣應(yīng)用價(jià)值的全數(shù)字三維信息采集及成圖系統(tǒng)。目前，國(guó)土資源部土地整理中心與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)精細(xì)農(nóng)業(yè)研究中心正在合作開發(fā)一種基于激光和GPS技術(shù)的快速測(cè)圖系統(tǒng)，其中GPS用于二維平面坐標(biāo)信息采集，激光用于高程信息采集。

（2）土地整理三維輔助決策系統(tǒng) 這里所說 “決策” 是指項(xiàng)目管理的各個(gè)環(huán)節(jié)的決策。目前土地整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、項(xiàng)目評(píng)價(jià)與審查、成果演示、經(jīng)驗(yàn)交流等都是基于傳統(tǒng)的、二維平面決策模式。通過建立該系統(tǒng)，可以構(gòu)建業(yè)務(wù)處理數(shù)學(xué)模型，提高項(xiàng)目決策的智能化水平；可以運(yùn)用最新的GIS技術(shù)、三維建模技術(shù)、影像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維輔助設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)人員直接在三維可視化場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)自己的規(guī)劃構(gòu)想；可以運(yùn)用三維空間分析技術(shù)，進(jìn)行坡度坡向分析、土方量計(jì)算、表面積計(jì)算、工程內(nèi)容及工程量統(tǒng)計(jì)、空間查詢等；可以運(yùn)用三維場(chǎng)景、模擬飛行和多媒體技術(shù)為項(xiàng)目審查、決策、成果匯報(bào)等提供直觀的現(xiàn)場(chǎng)展示手段，獲得比現(xiàn)場(chǎng)踏勘更好的效果；可以建立土地整理綜合數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖形、圖像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)的一體化、系統(tǒng)化管理等等。

（3）土地整理項(xiàng)目遙感影像庫(kù) 建立遙感影像庫(kù)是 “3S” 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。所建影像庫(kù)應(yīng)能滿足對(duì)土地整理項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)的需要，因此需要定期更新，并實(shí)現(xiàn)資源共享。通過建立遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是用于兩方面：一是用于項(xiàng)目前期核查、評(píng)審工作；二是用于項(xiàng)目實(shí)施監(jiān)督檢查工作。

（4）GPS 輔助現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查系統(tǒng) 經(jīng)過多年的研究，遙感技術(shù)的應(yīng)用思路已比較成熟，應(yīng)用效果顯著，但由于受到各方面條件的制約，遙感技術(shù)的應(yīng)用還有較大的局限性。在實(shí)際工作中，更多地還是到項(xiàng)目區(qū)實(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)察看。但到現(xiàn)場(chǎng)踏勘也面臨很多困難，尤其是在地形比較復(fù)雜的丘陵山區(qū)，很難達(dá)到預(yù)期的效果。因此，迫切需要研制一套GPS輔助現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查系統(tǒng)，核心目標(biāo)就是把PDA技術(shù)和GPS技術(shù)融合在一起，將項(xiàng)目矢量圖件導(dǎo)入PDA，利用GPS的定位、導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)圖件與實(shí)地的聯(lián)動(dòng)，引導(dǎo)調(diào)查人員開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和野外信息采集工作，提高調(diào)查的質(zhì)量和效率。GPS輔助現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查系統(tǒng)在土地整理項(xiàng)目前期核查和實(shí)施監(jiān)督檢查工作中具有廣闊的應(yīng)用前景。有了這個(gè)系統(tǒng)，就等于建立起了“天上看、地上查”的立體監(jiān)管體系，必將大大提高各級(jí)國(guó)土資源管理部門的監(jiān)管能力。

（5）全國(guó)土地整理綜合知識(shí)庫(kù) 綜合知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容包括全國(guó)各地自然、資源條件、農(nóng)業(yè)氣象資料、水文地質(zhì)資料、土壤資料等相關(guān)基礎(chǔ)資料，以及相關(guān)規(guī)劃、政策法規(guī)、技術(shù)規(guī)范等。綜合知識(shí)庫(kù)的建立是進(jìn)一步提高土地整理決策水平的基礎(chǔ)。

構(gòu)建“3S”技術(shù)支撐體系，是當(dāng)前土地整理項(xiàng)目管理工作的迫切需要，也是未來土地整理決策的發(fā)展方向，對(duì)促進(jìn)土地整理事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

高向軍，賈文濤，陳原等.土地整理項(xiàng)目管理與決策支持系統(tǒng)的構(gòu)建.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18 （3）

賈文濤，朱德海，楊永俠.“3S”技術(shù)在西部退耕還林（草）中的應(yīng)用探討.中國(guó)地理信息協(xié)會(huì)第六屆年會(huì)參評(píng)論文集，2001.3

三維可視化技術(shù)在四川盆地油氣勘探信息管理中的應(yīng)用研究

唐先明1，2　曲壽利1　雷新華2

（1.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京100083）

摘要 在分析目前石油領(lǐng)域三維可視化技術(shù)應(yīng)用局限性的基礎(chǔ)上，給出了全球三維可視化系統(tǒng)構(gòu)建流程和數(shù)據(jù)組織管理模式。以ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎，利用Oracle 10g建立四川盆地油氣勘探海量空間數(shù)據(jù)庫(kù)，基于三維可視化軟件平臺(tái)Skyline TerraSuite，利用功能強(qiáng)大的三維可視化開發(fā)平臺(tái)TerraDeveloper，設(shè)計(jì)、開發(fā)基于全球三維模型的油氣勘探信息集成管理平臺(tái)。通過集成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地面工程數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感影像庫(kù)、地層數(shù)據(jù)庫(kù)、斷層數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，該系統(tǒng)不僅提供了強(qiáng)大的油氣勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、三維地形建模以及模型的可視化功能，還為專業(yè)技術(shù)人員提供了一個(gè)可視化的分析、設(shè)計(jì)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞 四川盆地 三維可視化 三維地理信息系統(tǒng) 油氣勘探 全球?qū)Ш?/p>

Application and Research of 3D Visualization Technique to Petroleum Exploration Information Management in Sichuan Basin

TANG Xian-ming1，2，QU Shou-li1，LEI Xin-hua2

（1.Exploration ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083；2.China University of Geosciences，Beijing100083）

Abstract Based on the analysis of the current shortcomings of 3D visualization application in the fields of petroleum，the paper introduces the construction process and data structure of global 3D visualization system.By using ArcSDE as engine of spatial data and Oracle 10g，“Petroleum exploration geodatabase of Sichuan Basin”is established.Based on Skyline Terra Developer，the software system“3D petroleum exploration data management and integration platform based on 3D global model”is designed and established.By integrating geographical database，areal geology database，surface engineering database，remote sensing image database，stratigraphical database，fault data，logging database with 3D terrain modeling，the system realize such functions as data management for petroleum exploration，3D terrain modeling and the visualization of 3D geological model.It is a visualization platform that assists the design and analysis for the geologists and the technologists.

Key words Sichuan basin 3D visualization 3D geographic information system petroleum explorationglobal navigation

隨著計(jì)算機(jī)圖形圖像軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，三維地形可視化技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，構(gòu)建一個(gè)為多種專業(yè)人員提供共同工作、研究與交流的三維實(shí)時(shí)交互的虛擬全球地理環(huán)境逐漸由夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。三維可視化技術(shù)在石油工業(yè)中已得到高度重視和普及應(yīng)用，它充分利用了三維地震信息和地震屬性，以人們易于感知的三維圖形對(duì)各種復(fù)雜數(shù)據(jù)場(chǎng)和數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行描述。

油氣勘探是通過采用不同的技術(shù)手段采集各種野外原始地質(zhì)資料，并經(jīng)處理、解釋形成成果資料，進(jìn)而采用各種科學(xué)方法進(jìn)行盆地評(píng)價(jià)、圈閉評(píng)價(jià)和油氣儲(chǔ)藏評(píng)價(jià)，開展勘探規(guī)劃部署、井位設(shè)計(jì)和地質(zhì)綜合研究工作，完成勘探科研和生產(chǎn)任務(wù)。在油氣勘探過程中，各油田企業(yè)積累了海量的、異構(gòu)的、多源的地理數(shù)據(jù)、勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)，這些信息的綜合應(yīng)用對(duì)指導(dǎo)油田生產(chǎn)具有很重要的意義。利用三維GIS技術(shù)，基于“數(shù)字地球”將地表地理信息與地下地質(zhì)信息一體化管理，構(gòu)建一個(gè)分析、決策、規(guī)劃及實(shí)施油氣勘探開發(fā)研究的三維實(shí)時(shí)交互共享工作平臺(tái)，能夠有效地評(píng)估潛在的石油資源，及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀地定位油氣資源的空間分布及其特征，正確有效地開展部署勘探開發(fā)工作。

1 三維可視化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

迄今為止，三維地形的可視化技術(shù)分為兩種，一種是面繪制技術(shù)，另一種是體繪制技術(shù)。在地質(zhì)研究工作中，主要是采用體繪制技術(shù)。三維地學(xué)模擬主要包括兩大部分內(nèi)容，即三維地質(zhì)建模和可視化，其中前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的表現(xiàn)［1］。目前，在三維地震數(shù)據(jù)的可視化方面，已有多種成熟的商業(yè)軟件系統(tǒng)推出，國(guó)外的有 EarthCube，Geoviz，gOcad，VoleGeo等，國(guó)內(nèi)的有石油物探局的3DV和雙狐公司的三維地震微機(jī)解釋系統(tǒng)等。這些軟件涉及地質(zhì)建模、地震勘探、開采評(píng)估、礦床模擬、規(guī)劃設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理等領(lǐng)域，在功能上各有千秋，很難說哪一個(gè)更先進(jìn)［2，3］。但是，它們主要是面向地質(zhì)領(lǐng)域的專用系統(tǒng)，基于局部區(qū)域而非全球區(qū)域，對(duì)海量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)與遙感影像數(shù)據(jù)等的支持也較弱。基于這種情況，本文采用面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)語(yǔ)言Visual C＃，基于優(yōu)秀的國(guó)外三維可視化軟件平臺(tái)Skyline，設(shè)計(jì)并開發(fā)基于全球三維模型的空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，集成管理四川盆地區(qū)域內(nèi)海量的、異構(gòu)的、多源、多尺度的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、油氣勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)、遙感影像，實(shí)現(xiàn)流暢的油氣勘探的三維地形展示和地質(zhì)分析。

2 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)背景與基本流程

隨著地學(xué)應(yīng)用的深入，人們?cè)絹碓蕉嗟匾蠡谌蚪嵌群驼嫒S空間來認(rèn)知世界和處理問題。但三維空間是復(fù)雜的，包含的信息是海量的，需要集成三維可視化與三維空間對(duì)象管理功能，同時(shí)由于三維應(yīng)用的巨大差異，必須采用開放體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)用戶定制功能。基于這種認(rèn)識(shí)，Skyline TerraSuite在提供一般三維空間數(shù)據(jù)模型及其管理功能的基礎(chǔ)上，允許針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域動(dòng)態(tài)擴(kuò)展建模及分析功能插件，以適應(yīng)特定的三維應(yīng)用。整個(gè)TerraSuite軟件體系如圖1所示。

系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)分為4部分：地球三維場(chǎng)景構(gòu)建、中心數(shù)據(jù)庫(kù)建立、定制三維可視化環(huán)境和場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用定制。

圖1 Skyline TerraSuite軟件體系

2.1 地球三維場(chǎng)景構(gòu)建

場(chǎng)景構(gòu)建是將要模擬的場(chǎng)景和對(duì)象通過數(shù)學(xué)方法表達(dá)成存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維圖形對(duì)象的集合。場(chǎng)景構(gòu)建分為以下步驟：

（1）DEM數(shù)據(jù)采集：收集工作區(qū)的各級(jí)比例尺等高線數(shù)據(jù)或各種分辨率的航空航天遙感影像立體像對(duì)，建立地域的數(shù)字高程模型（DEM）。

（2）DOM數(shù)據(jù)生成：利用地面控制點(diǎn)和DEM數(shù)據(jù)，對(duì)工作區(qū)的低、中、高分辨率遙感影像進(jìn)行嚴(yán)密的精糾正后生成數(shù)字正射影像圖（DOM）。

（3）DLG數(shù)據(jù)采集：收集工作區(qū)的各級(jí)比例尺地形圖、野外數(shù)據(jù)采集，建立工作區(qū)的各級(jí)比例尺線劃圖（DLG）。

（4）GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將數(shù)據(jù)采集階段獲得的DLG數(shù)據(jù)通過GIS工具轉(zhuǎn)換為TerraBuilder能夠接受的數(shù)據(jù)格式。

（5）數(shù)據(jù)建模：對(duì)一些油田地面建筑物、地標(biāo)、油井或其他油田設(shè)備在3D MAX或MultiGen或TerraBuilder中進(jìn)行建模。

（6）地球三維場(chǎng)景構(gòu)建：將以上各種數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到TerraBuilder中，創(chuàng)建一個(gè)現(xiàn)實(shí)影像的、地理的、精確的地球三維模型（MPT文件）。

2.2 中心數(shù)據(jù)庫(kù)建立

基于全球三維模型的油氣勘探信息集成管理平臺(tái)是一個(gè)高度集成的應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)建設(shè)過程中必須充分考慮系統(tǒng)涉及的多專業(yè)圖形、屬性、影像、文字資料數(shù)據(jù)的一體化集成、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與系統(tǒng)軟件功能的集成以及系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的集成等關(guān)鍵問題。為實(shí)現(xiàn)功能的集成與擴(kuò)展，考慮石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的區(qū)域性、多維性、時(shí)序性、海量和異構(gòu)的特點(diǎn)，擬采用大型商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle10g和空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE集中管理這些海量數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)中心，易于解決數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)化集成、并發(fā)控制、跨平臺(tái)運(yùn)行及數(shù)據(jù)安全恢復(fù)機(jī)制等方面的難題。

2.3 定制三維可視化環(huán)境

在全球三維場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，可以疊加自己關(guān)心的專題信息，通過與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口，還能集成中心數(shù)據(jù)庫(kù)存放的地表、地下多維、動(dòng)態(tài)空間信息，從而創(chuàng)建一個(gè)令人激動(dòng)的交互式三維可視化環(huán)境，來突出一個(gè)地區(qū)的特征，顯示其功能、相互關(guān)系以及從一個(gè)獨(dú)特的視點(diǎn)展示該地區(qū)。

2.4 場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用定制

（1）三維可視化程序：通過API接口直接調(diào)用所建立的三維可視化環(huán)境，也可以根據(jù)三維場(chǎng)景的參數(shù)生成實(shí)時(shí)場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)加載圖層，有助于對(duì)空間數(shù)據(jù)相互關(guān)系的直觀理解。

（2）三維空間查詢與交互：直接在三維可視化環(huán)境下，對(duì)存放在中心數(shù)據(jù)庫(kù)的各種數(shù)據(jù)和場(chǎng)景實(shí)體提供交互式查詢等操作，以提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的環(huán)境，為進(jìn)一步空間決策服務(wù)。

（3）應(yīng)用定制：利用TerraDeveloper軟件開發(fā)包提供的各種ActiveX控件，可以構(gòu)建自己的面向三維的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的應(yīng)用集成［4］。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)在技術(shù)上要求具有業(yè)務(wù)變化的適應(yīng)性、高度的安全性和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理等特點(diǎn)，因而在系統(tǒng)的技術(shù)框架中采用了3 層B（C）/AS/DS結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，考慮到系統(tǒng)與其他專業(yè)系統(tǒng)之間的集成，擬采用基于SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）和Web Services（Web服務(wù)）技術(shù)的應(yīng)用集成技術(shù)，構(gòu)建基于“數(shù)字地球”的地表地理信息與地下地質(zhì)信息一體化管理服務(wù)平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織形式

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織形式是可視化系統(tǒng)的關(guān)鍵，其優(yōu)劣將直接影響到場(chǎng)景繪制的效率。在基于全球三維模型的空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)中，主要包括3部分?jǐn)?shù)據(jù)：①場(chǎng)景數(shù)據(jù)，即場(chǎng)景環(huán)境包含的地形信息，通過影像圖片處理而成，包含在.mpt文件中；②對(duì)象圖形數(shù)據(jù)，即油氣勘探對(duì)象圖形信息，是由3D MAX等三維圖像處理軟件處理而成的三維模型；③對(duì)象屬性數(shù)據(jù)，即油氣勘探屬性信息。所有關(guān)于對(duì)象的信息包含在.fly文件中，采用基于層（Layer）的面向?qū)ο蟮膱?chǎng)景數(shù)據(jù)組織形式。目前，系統(tǒng)集成的四川盆地區(qū)域的數(shù)據(jù)層主要有：

（1）DLG——數(shù)字線劃圖：全區(qū)不同比例尺土地覆蓋狀況、植被、道路、水系、居民地等圖層。

圖2 基于全球三維模型的油氣勘探數(shù)據(jù)管理平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（2）DEM——數(shù)字高程模型：全區(qū)不同比例尺數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。

（3）DOM——數(shù)字正射影像：全區(qū)不同比例尺、不同分辨率的彩色正射影像。

（4）DRG——數(shù)字柵格圖：全區(qū)不同比例尺地形圖柵格數(shù)據(jù)。

（5）全國(guó)地名數(shù)據(jù)。

（6）1：200000地質(zhì)圖。

（7）勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：測(cè)網(wǎng)、礦井、三維探區(qū)。

（8）勘探成果數(shù)據(jù)：地震異常、一類進(jìn)積、二類進(jìn)積、礁體、生物礁、灘和相帶等。

（9）構(gòu)造數(shù)據(jù)：斷層、等值線等（宣漢、通南巴）。

（10）井位數(shù)據(jù)。

（11）地面工程數(shù)據(jù)：天然氣管道、道路。

3.3 系統(tǒng)功能模塊

基于全球三維模型的油氣勘探信息管理與集成系統(tǒng)分為石油勘探數(shù)據(jù)管理、三維基本操作、三維GIS導(dǎo)航查詢、三維分析等模塊。系統(tǒng)主界面如圖3所示。

各個(gè)模塊的具體功能如下：

（1）石油勘探數(shù)據(jù)管理：系統(tǒng)利用GIS技術(shù)、XML技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)對(duì)多尺度基礎(chǔ)地理信息、勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)、多分辨率遙感影像、各種圖表和文字報(bào)告等地表地下信息進(jìn)行一體化的存儲(chǔ)和管理。實(shí)現(xiàn)了對(duì)地理底圖、油氣地質(zhì)勘查所獲取的資料和成果的錄（導(dǎo)）入、轉(zhuǎn)換、編輯及查詢等功能。另外，系統(tǒng)還提供了目標(biāo)實(shí)體超鏈接及關(guān)聯(lián)服務(wù)，如與鉆孔相關(guān)的試驗(yàn)表類屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)管理功能，提供與鉆孔相關(guān)的各種基本信息及試驗(yàn)結(jié)果等屬性信息的查詢等功能。

圖3 基于全球三維模型的油氣勘探數(shù)據(jù)管理平臺(tái)系統(tǒng)界面

（2）三維基本操作功能：在全球三維場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)以下功能：

放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)等三維基本功能；

選擇對(duì)象、使物體居中、環(huán)繞瀏覽對(duì)象；

飛行或者跳轉(zhuǎn)到指定對(duì)象；

獲得場(chǎng)景中任何一點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程值；

場(chǎng)景的點(diǎn)對(duì)象、線對(duì)象，可以實(shí)現(xiàn)不依賴試圖比例縮放；

提供場(chǎng)景的快照和打印輸出功能。

（3）三維GIS導(dǎo)航查詢：在全球坐標(biāo)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息、地質(zhì)數(shù)據(jù)及勘探數(shù)據(jù)的立體定位導(dǎo)航分析。

全球任意點(diǎn)定位和導(dǎo)航；

二維三維聯(lián)動(dòng)功能；

測(cè)距、求積、高程和剖面生成；

地表實(shí)體三維建模及多種屬性管理；

可定制飛行路徑和視角的三維瀏覽功能。可自己制定飛行的路線或選擇預(yù)定義飛行路線進(jìn)行三維飛行（圖4）。

（4）三維分析功能：

圖4 基于全球三維模型的油氣勘探數(shù)據(jù)管理平臺(tái)設(shè)置飛行路徑

測(cè)量功能：測(cè)量距離（水平、垂直和隨地形起伏3種方式）、面積；

區(qū)域?qū)ο筮x擇：可以進(jìn)行多邊形框選進(jìn)行對(duì)象選擇，并可獲得選中區(qū)域內(nèi)的對(duì)象集，可統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)的實(shí)體數(shù)并形成分類列表；

剖面觀察：對(duì)所選地區(qū)場(chǎng)景進(jìn)行剖面觀察，可分析出地表起伏狀況；

等高線繪制：用矩形框選出指定范圍，可以顯示出該范圍等高線示意圖，并可隨意設(shè)定等高線顯示方式；

最佳路徑分析：根據(jù)給定的參數(shù)，如放樣間隔、上升的最大坡度、下降的最大坡度、允許的放樣寬度等信息，依據(jù)地形的走勢(shì)，自動(dòng)解算出最佳的放樣線路；

視線分析：根據(jù)地面拾取兩點(diǎn)系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算兩點(diǎn)間的通視情況；

視域分析：在場(chǎng)景中任選一點(diǎn)和視角范圍可以進(jìn)行視域可見分析；

空間分析：突發(fā)事件的地點(diǎn)，選擇一定半徑，利用分析工具可以作出整個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的空間范圍，以提供決策。

4 系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展

基于全球三維模型的油氣勘探信息管理與集成系統(tǒng)由于采用了組件技術(shù)、基于SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）和Web Services（Web服務(wù)）等技術(shù)，不僅提供了強(qiáng)大的地表與地下油氣勘探信息數(shù)據(jù)管理、三維建模與模型的可視化、全球定位導(dǎo)航等功能，還可以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展和專業(yè)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)油氣勘探開發(fā)的深度應(yīng)用，如野外地質(zhì)踏勘路徑優(yōu)選和工作安排、地震資料采集觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化、探井地面井場(chǎng)位置優(yōu)選及工程測(cè)算、開發(fā)井位部署規(guī)劃及鉆前工程分析、油氣集輸?shù)孛婀こ淘O(shè)計(jì)及方案優(yōu)化、目標(biāo)區(qū)塊水電路訊規(guī)劃設(shè)計(jì)及優(yōu)化、全球定位系統(tǒng)集成和油田現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)等。

5 結(jié)論

三維可視化技術(shù)在國(guó)內(nèi)、外已經(jīng)趨于成熟，但基于全球三維模型的三維地理信息系統(tǒng)（GIS）剛剛起步，尤其是缺少針對(duì)地表與地下油氣勘探信息三維一體化管理的經(jīng)典模式和成熟經(jīng)驗(yàn)。本文基于Skyline TerraDeveloper所設(shè)計(jì)、開發(fā)的全球三維油氣勘探信息管理與集成系統(tǒng)，就是一個(gè)成功的實(shí)踐，重點(diǎn)研究了虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下交互式地表地下油氣勘探信息管理系統(tǒng)，給出了一種交互式虛擬現(xiàn)實(shí)全球?qū)Ш狡脚_(tái)的系統(tǒng)構(gòu)成方案和原型系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)可靠性好、易于移植、便于維護(hù)，并具有很強(qiáng)的空間分析功能。結(jié)合三維地質(zhì)建模及可視化系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展走向以及實(shí)際工程實(shí)踐的應(yīng)用需求，筆者認(rèn)為，需要進(jìn)一步探索、研究并解決以下問題：

（1）研究并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的基于全球三維模型的空間數(shù)據(jù)集成管理平臺(tái)的地上和地下三維一體化無縫集成與可視化功能。

（2）不斷豐富與其他地震三維分析軟件的接口。

（3）研究并開發(fā)基于VRML/X3D技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)，能夠?yàn)樯鐣?huì)大眾、專業(yè)技術(shù)人員和地質(zhì)科學(xué)家提供更加普遍的支持和服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］Simon W Houlding.3D Geoscience Modeling：Computer Techniques for Geological Characterization［M］.Berlin：Springer-Verlag，1994.

［2］朱良峰，潘信，吳信才.三維地質(zhì)建模及可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.巖土力學(xué)，2006，27（5）：828～832.

［3］姜素華，莊博，劉玉琴等.三維可視化技術(shù)在地震資料解釋中的應(yīng)用［J］.中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，34（1）：147～152.

［4］Skyline Software System Inc.TerraDeveloper paper［EB/OL］.［2007-6-1］.

國(guó)內(nèi)外地質(zhì)體三維模擬軟件現(xiàn)狀的探討分析

縱觀國(guó)外的三維地質(zhì)模擬與可視化軟件，可以按數(shù)據(jù)來源和服務(wù)領(lǐng)域分為三維地震類如CGC，Geoframe，Earthwork，3Dscis，SeisVision，SeisX2d/3d；地球物理類如EarthCube，OpenVison，GeoViz，GeoQuest，（RC）2；地質(zhì)/礦山類如Micromine，Surpac，MVS，Vulcan，LYNX/MicroLYNX，MineSight，Datamine，Gemcom和油藏類如GOCAD，3Dmove，Earth Vision，Geosec2D/3D，SGM，Jason，Petrel。

（一）國(guó)外主要地質(zhì)體三維模擬軟件的現(xiàn)狀分析

在對(duì)國(guó)外的主流軟件 Surpac、Vulcan、Datamine、MineSight、MVS、Micromine、3Dmove、MicroLynx、GOCAD、Petrel和（RC）2等按系統(tǒng)配置、功能結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、主要特點(diǎn)與開發(fā)支持等方面分析的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為國(guó)外地質(zhì)體三維模擬與可視化軟件的功能大同小異。小結(jié)如下：

1.從系統(tǒng)配置來看

在20世紀(jì)90年代初期，受微機(jī)性能的限制，所開發(fā)的系統(tǒng)一般基于UNIX操作系統(tǒng)和用于工作站環(huán)境（如LYNX，Vulcan，Datamine，Surpac等）；20世紀(jì)90年代中期以來，隨著微機(jī)性能的提高，一些三維地質(zhì)模擬與可視化軟件開始移植到Windows操作系統(tǒng)和微機(jī)環(huán)境（如 Micromine，Gemcom，MineSight，microLYNX，Vulcan，GOCAD等）。近年來，基于Windows操作系統(tǒng)和微機(jī)環(huán)境的三維地質(zhì)模擬與可視化軟件開始成為主流。目前，有的軟件具有跨平臺(tái)性。

2.從功能結(jié)構(gòu)來看

系統(tǒng)采用c/s結(jié)構(gòu)；軟件操作界面友好；提供強(qiáng)大的三維圖形交互式編輯環(huán)境；采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理地質(zhì)數(shù)據(jù)；地質(zhì)建模采用實(shí)體模型和塊體模型；提供地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析功能；提供采礦設(shè)計(jì)與優(yōu)化功能；提供測(cè)量應(yīng)用模塊；可在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運(yùn)行；提供與主流GIS軟件的接口；多數(shù)系統(tǒng)可根據(jù)不同的應(yīng)用選用不同的模塊。

3.從應(yīng)用領(lǐng)域來看

主要應(yīng)用于勘探和地質(zhì)建模、地表和地下采礦設(shè)計(jì)、尾礦和復(fù)墾設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和開采計(jì)劃以及鉆孔編錄等。

4.從支持二次開發(fā)來看

多數(shù)系統(tǒng)提供宏語(yǔ)言的形式進(jìn)行二次開發(fā)，少數(shù)系統(tǒng)可提供C++的開發(fā)。

5.從地質(zhì)體三維模擬技術(shù)方案來看

國(guó)外主流的軟件采用如下方案：

（1）根據(jù)鉆孔（物探、探槽、探井等）資料，交互式解釋成輪廓線；

（2）根據(jù)地質(zhì)規(guī)律，交互式建立地質(zhì)模型（實(shí)體模型）；

（3）根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法或其他方法，插值生成塊體模型；

（4）估算資源量（找出在當(dāng)前礦石價(jià)格下有利潤(rùn)的塊段）；

（5）進(jìn)行礦山設(shè)計(jì)與規(guī)劃；

（6）開采控制與管理。

（二）國(guó)內(nèi)主要地質(zhì)體三維模擬軟件的現(xiàn)狀分析

我國(guó)對(duì)三維地質(zhì)體模擬與可視化研究起步較晚，但做了大量的有益探索。近年來國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)大力支持地學(xué)可視化研究，先后資助了“復(fù)雜地質(zhì)體的三維建模和圖形顯示研究”、“油儲(chǔ)地球物理理論與三維地質(zhì)圖像成圖方法”、“地學(xué)時(shí)空信息動(dòng)態(tài)建模及可視化研究與應(yīng)用”和“基于剖面的三維拓?fù)涞刭|(zhì)建模研究”等項(xiàng)目。1996年中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所與勝利石油管理局在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“復(fù)雜地質(zhì)體”中，開始追蹤研究GOCAD。長(zhǎng)春科技大學(xué)在阿波羅公司的TITAN GIS上開發(fā)了Geo TransGIS 三維GIS，主要用于建立中國(guó)乃至全球巖石圈結(jié)構(gòu)模型的三維信息。石油大學(xué)開發(fā)的RDMS、南京大學(xué)與勝利油田合作開發(fā)的SL GRAPH 都是用于三維石油勘探數(shù)據(jù)可視化。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)開發(fā)的三維可視化地學(xué)信息系統(tǒng)（GeoView）可實(shí)現(xiàn)三維地學(xué)信息管理、處理、計(jì)算分析與評(píng)價(jià)決策支持。

通過對(duì)國(guó)內(nèi)北京航空航天大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京大學(xué)、武漢大學(xué)、西安科技大學(xué)、中科院、北京市勘察設(shè)計(jì)研究院、中南大學(xué)、北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院等單位的研究進(jìn)行分析，認(rèn)為：目前我國(guó)尚未開發(fā)出融數(shù)據(jù)管理、信息可視化、交互操作和地質(zhì)分析于一體的三維地學(xué)模擬與可視化實(shí)用軟件。

新聞名稱：三維gis建模技術(shù)劉劍峰 arcgis三維建模教程
轉(zhuǎn)載來于：http://www.chinadenli.net/article24/dopgdje.html

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