数字摄影测量技术在油气田地面建设中的应用

数字摄影测量技术在油气田地面建设中的应用

Summary：本文首先对数字摄影测量技术的特点进行了介绍，结合在某油气田地面建设中的应用实践，进一步论述了该技术在油气田地面建设中的应用优势。本研究旨在为日后发掘数字摄影测量技术的潜力提供相应的基础，为油气田的高效开发提供一定的参考和借鉴。Keys：数字摄影测量技术；油气田地面建设；应用1引言近年来，航空、航天以及计算机数字图像处理技术飞速发展，摄影测量设备的购置成本也在大幅下降，由此，数字摄影测量技术已成为大规模、大区域测量的主要手段。目前，该技术己被广泛地应用于国民经济的各个行业，在国民经济的建设发展中发挥着重要作用。随着“数字油田”在石油行业中兴起，数字摄影测量技术的研究应用在石油天然气行业中也备受关注。当前，数字摄影测量技术在一些大型重点工程中得到了应用，就应用方式而言，某些项目只是替代传统测量手段的简单应用，只是简单的替代了传统的测量图纸，其多元的数字产品、其丰富的三维地理信息和影像信息并没有得到充分利用，数字摄影测量技术潜力也没有很好地发掘，没有形成一套完整的技术体系。为此，本文针对石油行业的勘察设计特点和需要，对数字摄影测量技术在油气田地面建设中的应用进行了相关探讨。2数字摄影测量技术数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，从摄影测量与遥感所获取的数据中，采用数字摄影影像或数字化影像，在计算机中进行各种数值、图形和影像处理，以研究目标的几何和物理特性，从而获得各种形式的数字化产品，如数字地图、数字高程模型、数字正射影像、景观图等。目前，数字摄影测量技术在国民经济建设与社会发展及人民生活中应用广泛，包括自然灾害的预警与监测、环境变化研究、自然资源调查、规划管理、国家空间基础设施建设等各个领域。特别是倾斜摄影测量和三维激光雷达技术的应用，我国科技工作者快速利用航空及低空无人机摄影平台，在重大灾害发生后，迅速获取灾区高分辨率遥感影像，解译灾情分布，快速整合原有多尺度、多类型基础地理信息资源，及时构建地理信息服务平台，制作多尺度影像地图，及时提供了地图、地理信息数据及技术支持，保障灾情分析、灾害救援、灾害救援，提供最大限度地应急测绘需求。2.1数字摄影测量的特点(1)自动化程度高，便于操作。自动影像相应代替了人眼观测。除像控点手工加入、数字影像模型编辑(对水面、树丛、房屋等)外，内定向、相对定向、核线影像生成影像匹配、DTM和DEM数据、等高线图、正射影像图等均能自动生成。(2)功能强大，速度快。全数字摄影测量技术不但包含了传统摄影测量内业处理设备的所有功能，而且具有传统摄影测量设备不具有的一些功能，例如：所测图形在影像模型里面实时显示，以便检查与修改等。由于自动化程度高，先进的算法和高性能计算机平台的支持，因而处理速度大大加快。(3)信息量大,成图精度高。采集云平台采集的数据量大、信息广，采样间隔为5个像元时，可得到四百多万个离散点。全自动采集数据，相对精度高，导入数据处理软件，数据密度高，所生成的电子图件、等高线能逼真的反映其地形地貌，因而整体成图精度相应提高。(4)成果多样化和信息化。产品多样化是全数字摄影测量的又一个重要的特点，能生产出地形图，正射影像地图，DTM和DEM数据等。所生产的成果都是信息化产品，便于修测、复制、存档、资源共享和综合利用。2.2数字摄影测量技术在油气田地面建设中的应用优势（1）数字摄影测量可以获全面的地表信息，信息量丰富，具有很强的现实性，完全实现现有地形地貌的计算机重现功能，从图片影像到线划图，以及高程模型，三维立体图形能全面客观反映地表一草一木的全方位多层次信息。而且非常直观，可读性强，可以在计算机中直接识别、提取和使用，便于油气田勘察设计和决策运营管理使用。（2）对于大面积测图，利用航空数字摄影测量技术进行生产，节约成本投入较低，生产周期短，获取数据及时，有利于今后的数据更新，被油气田建设行业广泛应用与大面积的地形测量和地理空间数据采集。（3）数字摄影成果易于信息分层、高精度复合及进行动态分析，生成各种专题图，如果辅以多时相的图像信息对于油气田建设中的土地利用变迁、大型工程建设、自然灾害的监测和控制都会起到很好的作用。同时，可以根据影像获取不良地质条件及地质灾害信息，例如：山体滑坡、泥石流、活动断裂、岩性分布等。（4）利用航空数字摄影测量技术进行测绘地形图，是一种环保的先进作业方式，在数字摄影测量中主要采用从非接触的摄影相片中提取信息，可以使人为的地面作业大幅度减少，除了一些新增的重要地物调绘需要实地作业外，绝大部分工作在室内进行，不受地理条件的限制，具有较高的自动化程度和较小的劳动强度，经济实用、易于形成规模生产能力，有广泛的经济效益和社会效益。从而在工程规划中很好的保护植被，有利于对绿化山川的保护。（5）通过使用航空摄影测量，获取丰富的高附加值数据源和多用途的数字化测绘资料产品，一是可以实现科学合理的数字化选线和布站，提高油田建设勘察设计水平，实现精细化的三维设计；二是用数字高程模型和影像，实现三维仿真，真实再现实地场景；三是通过线性优化理论和数字模型的建立，进行油田的合理布站和管网线系统路游优化，全面提高油田模式的整体决策管理水平。（6）通过利用航空数字摄影测量获取的所有信息，可以为建立数字油田奠定坚实的空间数据基础。3应用实践某油气田位于我国沿海地区，地貌类型主要为滩涂及湿地，地表植被较少，有部分池塘和草地。为适应“数字管道”和“数字油田”建设发展需要，全面提高管道线路的勘察设计水平，建立油区数字管网系统，与专业公司合作，于2019-2020年对油区各类管线、管道进行了梳理，对该油气田区域管道骨架系统进行航空摄影测量线路282公里，采用数字摄影测量系统完成1：2000线划地形图165幅，面积为70平方公里；DEM数据采集105平方公里；DOM图绘制165幅，面积为70平方公里；线路纵断面图绘制162公里。绘制了油区平台分布图、油气集输图、油区管线骨架系统图库，并出版了内容丰富的该油气田区块的图集，全面反映该区块的油气田信息。该项目中采用摄影测量技术提高工效3倍以上。该工程综合应用了3S技术，将摄影测量、网络RTK、地理信息系统、数字绘图及其他工程测绘技术有机的结合起来。在该工程测绘中综合应用了五项技术集成：一是针对不同的作业区域及环境，采用了不同作业手段、不同测绘仪器、不同测绘系统进行联合集成作业技术；二是数字摄影影像识别与地质地貌解译技术集成；三是测绘成果4D产品与管道线路模拟仿真设计集成；四是图形处理与数据库自动匹配技术集成；五是通过工程规划设计，进行地形、地貌数据采集和数字摄像信息提取、融合，建立数字油田的地理信息系统技术集成。该工程实现了三项技术创新：数字表面模型DSM中油气田信息的提取与应用技术。DSM中包含丰富的地表信息，其中蕴涵着油气田设计、建设、管理方面的大量有用信息，通过相关技术对其进行研究和提取，以满足各方面需求，不仅可以优化管道线路，更主要的是为环保设计提供了决策和依据，实现在资源开发的工程建设中人与自然和谐相处的理念；二是DEM+DOM与仿真设计技术集成。通过正射影像加DEM所产生的自然环境的三维景观，实现了测区地形地貌情景虚拟再现，在其中进行仿真设计，使视觉效果更加直观，地图判读容易，使用户工作起来如同身临其境，大大提高工作的可视性，使抽象的信息容易被理解，便于交流，提高工作效率；三是通过对数字摄影测量立体模型的应用，实现线路走向、断面图的自动获取技术。本项目通过多项测绘高新技术的应用，为油田综合管网系统建立提供了技术和数据保障，解决了石油行业地面建设中亟待解决的一系列关键技术问题，获得了显著的生态、经济和社会效益。4结束语综上所述，将数字摄影测量技术应用于油气田地面建设的实践过程中，能够有效地构建地理空间数据集气场能力的架构，与GNSS技术、地理信息系统、集成技术与CAD技术等多样化的信息技术方式相互结合，即可进一步推动油气田地面建设作业、管理的高效发展，确保测绘作业质量与效果的提升，符合设计、管理标准要求，为油区的规划、设计提供可靠的信息系统，满足“数字化油田”的建设需求。Referenc