油田地面图形/数据融合关键技术的研究①

霍凤财 刘 洋 杨 迪 张永丰 任伟建 侯 男

(1.东北石油大学电气信息工程学院；2.大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所)

油田地面图形/数据融合关键技术的研究①

霍凤财1刘 洋1杨 迪2张永丰2任伟建1侯 男1

(1.东北石油大学电气信息工程学院；2.大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所)

以油田地面图形/数据融合系统为基础，介绍实现该系统的一系列关键技术，包括AutoCAD二次开发技术、遥感图像无缝拼接技术、遥感图像与CAD图形数据配准融合技术。

油田地面图形/数据融合系统 AutoCAD二次开发 遥感图像 拼接方法 数据配准

为了更好地利用油田地理信息系统资源[1,2]，提高图形和数据的准确性，为地面工程规划设计和生产管理提供基础信息支持，目前，研究者们普遍将遥感图像、数据库资源、AutoCAD及Excel等应用软件与GPS测绘技术有机结合，应用到油田地面设计和相关业务流程中[3]。这既提高了地理图形的准确性和维护基础数据的及时性，又减轻了作业区的维护工作量，方便地面系统各级管理人员与相关部门进行维护和应用。因此，将遥感图像与地面数据坐标系统进行转换[4]，结合标准数据点进行无偏配准[5]，利用无缝拼接技术将瓦片式数据构建为整体并与当前地面数据进行有效融合，已成为当前亟待解决的问题。在此，笔者基于油田地面图形/数据融合系统架构，分析了实现该架构的一系列关键技术。

1 系统总体架构

油田地面图形/数据融合系统(图1)由Oracle 10g数据库、Internet信息服务器、数据匹配、遥感图像拼接、图形/数据融合和图层细化模块组成。

2 关键技术

2.1 AutoCAD二次开发技术

AutoCAD只提供了基础的CAD功能，若开发者想完成具体项目设计，则必须根据数据单独绘制图形。如此一旦设计完成后，要更改局部图形则需要重复原来的全部内容，造成大量工作量的浪费。如果使用AutoCAD开发系统，用程序编制上述过程后，在设计时只需一个命令即可运行该程序，自动完成绘图过程。显而易见，这不仅极大地提高了设计效率，而且还可以通过定制来完成某些专业化的模块，甚至大型设计软件。因此，要使AutoCAD真正应用于某一具体领域，或经常完成一些重复性工作，则必须利用AutoCAD开发系统对它进行二次开发。

图1 系统总体架构

AutoCAD二次开发就是利用某种高级语言编写与AutoCAD连接的接口程序，通过接口程序对原始数据进行处理和运算，形成所有目标图素的运行参数，并按照要求的设计制图流程把生成目标图素的AutoCAD命令和相应的运行参数组织起来，通过AutoCAD的外部程序(参数)入口，输入到AutoCAD软件内部，使之快速、连续地处理图形，达到提高运行效率的目的。笔者在Visual Studio.net环境中利用C#语言对AutoCAD进行二次开发，开发过程中构建了一系列SQL语句并调用数据库内的相关数据，具体流程如图2所示。

图2 AutoCAD二次开发流程

2.2 遥感图像无缝拼接技术

建立一个具有全球投影坐标系统的影像框架，地球表面上的任意一点均可以通过映射方式对应到框架内具体的像素位置，获取到相应的卫星遥感图像。对于多个局部影像块，首先要确定各个相邻影像之间是否有重叠区域，若该区域内局部坐标系之间的经纬度覆盖范围有重叠区域，则可以确定为重叠影像。对于有重复块的覆盖范围，需设计一种局部区域经纬网格区域。每个区域对应于确定的经纬跨度，将各遥感图像块放入各自的网格区域中，对于多余部分则直接截除，使整个区域实现无缝拼接。

2.3 遥感图像与CAD图形数据配准融合技术

遥感图像与CAD图形数据配准融合技术以空间属性(如位置和地理坐标)为基准，建立要配准数据(主要是空间数据，包括矢量数据和遥感影像)之间的对应关系(便于数据的精确叠加)，用于空间数据的变化检测更新、多数据源的融合及空间信息的提取分析等。不同类型数据之间的配准包括同传感器影像之间的配准和影像与非影像空间数据的配准。前者如光学影像与雷达影像之间的配准，后者如影像和地图之间的配准，笔者使用的是影像和地图之间的配准。由于遥感(栅格)图像的坐标系是WGS84，AutoCAD记录的数据是西安80，无法定位显示遥感图像坐标，故需将二者应用标准校验点进行配准，才能与CAD矢量地图进行叠加并参与空间分析。

图3 外延窗规则

3 结束语

针对油田地面图形/数据融合系统，利用AutoCAD二次开发技术，通过构造基于SQL语句的函数、调用函数和扩展图层，新建各小队各类管道、站、间、队、道路的CAD图层，完成了各CAD图形的自动绘制，实现了所有用户的图形输出功能；通过遥感图像无缝拼接技术将零散的数据块拼接为整体；通过遥感图像与AutoCAD配准技术，实现了在AutoCAD中准确加载遥感图像、AutoCAD数据和图像的无偏匹配。综合应用上述关键技术，有效解决了油田地面数据和图形的融合，对地面工程标准化数据管理和信息维护起到积极作用，保障了系统地面图形/数据融合和全方位图形输出的实施。

[1] 崔伦辉,张万昌,徐士进.江苏油田地理信息系统的设计与实现[J].计算机工程,2008,34(20):272～274.

[2] 王小艺,蒋耘玮,魏伟,等.城市污水处理信息管理系统的设计与研究[J].化工自动化及仪表,2014,41(1):71～74.

[3] 毛宏毅.基于工作流的业务流程管理系统的研究与实现[J].制造业自动化,2009,31(12):44～45,63.

[4] 陶叶青,杨娟.顾及观测误差的平面坐标系统转换方法[J].测绘科学,2013,38(6):160～161,184.

[5] 杨烜.Mean Shift的渐进无偏变换图像配准[J].电子与信息学报,2012,34(2):393～397.

[6] 霍凤财,杜颖,刘洋.人工蜂群算法及其应用[J].吉林大学学报(信息科学版),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

国家自然科学基金项目(61374127，51404073)；国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(61422301)；中国石油科技创新基金项目(2012D-5006-0205，2013D-5006-0209)；黑龙江省杰出青年基金项目(JC2015016)；黑龙江省博士后科研启动基金项目(LBH-Q12143)；东北石油大学青年基金项目(2013NQ105)。

霍凤财(1976-)，副教授，从事信息系统、智能算法及图像处理等的研究，huofc@126.com。

TH865

A

1000-3932(2017)06-0602-03

2016-12-24，

2017-01-17)