三维GIS基础上地震采集观测系统设计与实现
第1章绪论1.1研究目的与意义
地震采集三维观测系统设计是至关重要的环节，就像是建筑工程中
的施工图纸一样，为地震勘探提供一个总体的设计框架。随着勘探开发地
质条件越来越差，施工也越来越困难。因此，在复杂多变的自然因素和人
为因素影响下，如何尽可能的提高三维观测系统设计精度成为了地震采集
设计中最大的难题。
随着对油气田大规模开发之后，地质条件越来越趋向于高陡山区。
特别是我国川东北地区大山连绵，高差变化巨大，这种地质条件为施工和
部署设备带来了很大的难度，目前地震采集设计都是采用传统的基于假设
水平地表的三维观测系统设计，这种设计无法详细了解勘探区域的地形地
貌，导致在野外的施工中需要反复修改设计，浪费了大量的人力和物力。
因此，对于复杂地表的地区，传统的设计技术已经不能满足设计施工的要
求。如果能将工区的地形地貌充分考虑到设计中，在三维真地表上进行三
维观测系统设计，就可以为野外地震采集的三维观测系统炮点和检波点的
布设提供有力的依据，提高采集设计精度。
目前基于三维地形可视化的三维观测系统设计还处在研究、探索的
阶段，一些基于地形可视化的研究中仅仅构建三维虚拟地形，不能对地形
进行定量的分析，如查询和输出坐标、距离、面积、坡度等数据。而随着
计算机技术和三维GIS，遥感技术不断深入应用到地质、矿山、环境、数
字城市和物探等领域，GIS三维可视化技术得到了迅猛发展。三维GIS在描
述空间实体及空间实体之间的关系有独特的优势，同时GIS特有空间分析
、查询功能是其他系统所没有的。三维GIS在二维计算机平面中可以给人
以立体，真实的感受，地理信息立体的显示在屏幕中。GIS三维可视化技
术可以生成基于研究区域的三维真地表，强大的空间查询和分析技术可以
全面的分析三维地形数据。1.2国内外研究现状1.2.1
三维GIS技术地理信息系统(GeographicInformation
System）,简称GIS，是以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球
表面与空间和地理分布有关数据的空间信息系统，它是一门综合型的学科
，包括地理、计算机技术、数学等学科的结合，利用GIS的空间分析方法
，能够为GIS用户特殊的服务，如提供区域规划、资源管理和空间决策等
。目前GIS的应用领域十分的广泛，包括市政工程、城市规划、交通运输
、公安系统、石油化工等各个方面。三维地理信息系统，又称为三维
GIS，是指运用三维可视化技术，能三维描述空间实体，并进行分析、决
策的地理信息系统。三维GIS技术不仅可以表达空间对象间的二维平面关
系，同时也可以表达空间对象的垂向关系。三维GIS在三维空间分析和操
作方面比较有优势，可以充分挖掘空间对象的信息，这是其他系统不具备
的功能,如AutoCAD工具就不具备空间分析功能。随着网络共享技术、计算
机技术和地理信息系统技术的发展，可以轻松的获取到开源的三维GIS
系统，如MapServer、WorldWind、OSSIMPlanet
等，这为一些科研工作者提供了很大的便利。GIS
和石油勘探关系密切，比如地震勘探时大都是在陆地和近海上进行，具有
很强的地理属性特点，地震勘探的数据也都是与地理信息有关，比如测线
、工区、检波器等都带有大地坐标，这些数据与地理数据是分不开的。因
此，GIS在石油勘探、生产开发、设备部署等都有很多应用案例。GIS的优
势主要体现在以下几方面：
1)用空间数据库管理海量空间数据和属性数据。海量数据在GIS中通
过空间数据库管理，这样可以有效、快捷的组织管理数据；GIS提供了一
些操作多种商业数据库，开源数据库的接口，通过空间数据库统一管理海
量的空间数据和属性数据，比较常用的数据库如Oracle、SQL
Server及Mysql等；
2)提供多种数据的可视化方法。如专题图、影像图叠加、图层控制
等，GIS还提供了二次开发的接口，增加数据显示的方法，将两者有机的
结合起来会得到更好的显示效果。
3）提供空间分析功能。空间分析具体可分为以下几类：空间查询可
以有效的查询到三维空间对象的位置和属性等相关信息；空间量算可以计
算出三维空间