摘要：为了实现包括适应山地特点的三维地震勘探观测系统的优化设计，研发了GeoMountain三维观测系统设计软件，较好地解决了在观测系统的布设与设计中复杂的逻辑处理、功能间的协调关系以及计算上的精度等问题。该软件采用了先进的图片矢量化处理技术和高效率的大容量数据处理技术。应用结果表明：该软件系统能正确高效地完成包括超大面积三维工区的观测系统设计工作。
关键词：GeoMountain软件系统；地震数据采集；三维观测；系统；面积；应用
0 引言
目前，我国东部各大油气田已经进入以三维地震勘探为主的时期，西部条件较好的地区在勘探早期已直接进入三维地震勘探，并逐渐向复杂地表地区推广。伴随着三维地震勘探被石油工业界的广泛接受和应用，以及三维地震勘探所涉及的近地表条件与地下构造的多样性(海上、陆上与滩浅海、山地、沙漠、黄土塬等)，三维地震资料采集技术的研究也就受到人们的广泛重视。
三维地震数据采集技术研究一般包括采集设计、采集方法、质量控制及装备制造等方面的研究内容。对于三维地震采集设计中观测系统参数的选择，必须要满足各种地球物理条件的要求、野外施工作业和投资成本的约束。由于计算机硬件和软件的迅速发展，国外地球物理公司在观测系统设计方面的软件也有较大进展，先后开发出了一系列交互式的三维观测系统设计软件。而在激烈的海内外勘探采集市场竞争中，拥有具有自主知识产权的采集软件系统的重要性和紧迫性越来越突出。因此，川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司技术发展中心研发了GeoMountain三维观测系统设计软件[1]，实现了三维地震勘探中观测系统的优化设计。
1 软件功能与特色
GeoMountain三维观测系统设计软件基于Microsoft.NET Framework 1.1平台，采用Visual Studio 2003集成开发环境，开发语言使用C#[2～4]。
根据三维观测系统设计的技术路线(图1)，软件实现了进行三维观测系统设计所需的各项功能。
1.1 软件主要功能
三维观测系统设计软件主要提供布设理论观测系统的方法和进行观测系统属性分析，帮助用户分析设计的观测系统是否能满足调查地质目标的需要。
GeoMountain三维观测系统设计软件可以用于纵波勘探设计和横波勘探设计，软件界面友好、操作方便、实时动态、设计功能强。
1.1.1模板设计与分析
软件可设计线束模板、斜交模板、砖墙模板。在各种模板不同的滚动参数情况下，具有纵横向覆盖次数、炮检距和方位角等属性的分析功能。
1.1.2多种炮检点布设方法
软件可直接布设出正交、斜交、砖墙等观测系统，直接布设提供自动中心激发、多排激发与标签激发等多种激发选择。
1.1.3转换波观测系统设计
提供转换波模板分析、炮检点布设到CCP(共转换点)面元信息分析的一整套用户转换波设计的功能。
1.1.4任意区域满覆盖边界自动布设
矩形区域与任意多边形剪切激发、矩形区域与任意多边形自动满覆盖激发。确保以最小工作量完成地质任务。
1.1.5面元属性计算与统计分析
软件可以进行CMP(共中心点)面元信息计算和CCP(共转换点)面元信息计算，并可以对多种属性进行统计分析，包括：覆盖次数计算和统计分析、炮检距计算和统计分析、方位角计算和统计分析、变观前后的覆盖次数对比。为了使各种属性的显示更加清晰，还提供了三维显示[5]功能，使各种属性更加一目了然。
1.1.6炮检点编辑
可以对炮点、检波点和关系片进行增加、删除、移动、禁止、激活等编辑。可以用鼠标交互编辑、电子表格编辑，操作非常方便、实用。当增加、删除或移动激发点、接收点时，同时显示出相关CMP面元的覆盖次数、炮检距、方位角属性的变化。
1.1.7基于卫星照片的避障
可导入卫星图片作为背景并在其上布设观测系统；提供多种障碍物及其填充方式；可以通过文本文件批量输入障碍物、修改障碍物形状、修改障碍物的禁止属性。可以完成自动避障，使理论设计更加符合实际地理情况。
1.1.8多种格式的数据输入、输出
为了与其他软件进行方便的数据交换，软件支持自由格式文本文件和国际标准数据SPS的输入和输出。
1.2 软件主要特点
1.2.1图片矢量化处理技术
背景图片在观测系统中是必不可少的。它的作用是引导障碍物的创建，偏移炮检点后影响了覆盖次数，然后通过加炮补助覆盖次数。这样在实际施工中就可以在相应的位置加炮，可以一定程度上节省施工时间。
一般背景图片是工区的卫星图片，数据量很大。所以在背景图片的操作中效率是个很重要的问题。为此，首先要将图片的数据进行处理：提取图片的头信息及数据，然后转换为自定义的图片格式文件。
这里主要采用了高斯金字塔技术[6]，通过对图片不同倍数的缩略产生图像金字塔，根据图片的放缩比例从不同层次的图片中提取需要的局部数据，在3D纵波观测系统设计软件中采用了1/4逐层缩略。
1.2.2高效率大容量数据处理技术
大型工区可能会分多次施工，就会需要将多次施工的数据库合并到一起。每次施工都会存在一个数据库，这样可以方便地将工区统一起来。
3D纵波观测系统设计软件中同时加载多个数据库，合并前可以选择性地操作某个工区，而不影响其他数据库。
1.2.3高效的面元分析技术
CMP面元属性分析作为3D纵波观测系统设计软件最重要的功能之一，不仅要求功能的准确性同时也要求处理的高效性。软件采用高效的索引技术，反射点与测量点根据关系建立索引文件，大幅度提高系统的运行效率。
2 应用效果
为进一步落实四川盆地LG地区二、三叠系礁、滩分布范围，精细刻画礁、滩储层纵横向展布情况，中国石油西南油气田公司在该区开展地震勘探工作，计划部署三维地震满覆盖面积2600km2，在三维地震工区东北及西南侧部署二维地震工作量800km。
利用GeoMountain三维观测系统设计软件对LG地区进行三维观测系统设计。采用多种方案，并对其进行对比分析，最后选用14线240道8炮45。斜交束线观测方式，其自动避障碍布设、覆盖次数、设计质量分析和列线图见图2～图5。
通过在LG地区三维工区的应用测试，可以看出GeoMountain三维观测系统设计软件能正确完成包括超大面积三维工区的观测系统设计工作，能为野外采集工作提供相关技术支撑。
3 结论与认识
1) 在观测系统的布设与设计中主要是复杂的逻辑处理、功能间的协调关系以及计算上的精度等问题，三维观测系统设计软件必须解决这些问题。
2) 要提高软件的效率，怎样实现图片、数据、计算处理的高效性也是必须解决的问题。
参考文献
[1] 龙资强.3D纵波观测系统设计软件开发研究报告[R].成都：川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司，2008.
[2] 内格尔.C#高级编程[M].4版.李敏波，译.北京：清华大学出版社，2006.
[3] JAMES W c00PER.C#设计模式[M].张志华，刘云鹏，译.北京：电子工业出版社，2004.
[4] MCC0NNELL S.代码大全[M].金戈，译.北京：电子工业出版社，2006.
[5] FRANK D LUNA，ROD LOPEZ. DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础[M].段菲，译.北京：清华大学出版社，2007.
[6] 吴立新，史文中.地理信息系统原理与算法[M].北京：科学出版社，2005.
(本文作者：刘鸿 巫骏 敬龙江 朱晨 陈三平 川庆钻探工程公司地球物理勘探公司技术发展中心)
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