一种用于油气勘探的光谱库的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种用于油气勘探的光谱库的实现方法，该方法能够用于检索光谱信息、光谱特征信息、矿物含量信息，利用反射光谱学知识对因油气微渗漏引起的地表光谱进行光谱处理，以达到增强对油气勘探的数据支持和检索支持的目的；该方法包括原始数据准备、光谱数据预处理、提取光谱特征以及建立数据库；用户在光谱库中进行数据查询时，包括查询光谱和矿物含量，查询光谱和光谱特征以及查询光谱特征和矿物含量；用户进行每种查询操作结束之后，光谱库进行数据输出，输出的数据包括光谱图、光谱信息、光谱特征信息以及矿物含量信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光谱处理技术，属于油气勘探
，具体涉及。
技术介绍
当今，科学技术迅猛发展，油气作为人类最重要的资源之一，其勘探技术的发展也日趋信息化、智能化。提高勘探的成功率，尽量降低勘探成本，成为了石油勘探的技术发展的核心问题。利用高光谱影像中的光谱数据和野外测量的光谱数据的反射光谱学相关知识进行油气勘探，已取得了一定的成效。在当前信息化大力发展的时代，基于高光谱影像的油气勘探技术有很大的应用价值和发展空间。高光谱油气勘探技术主要是依据油气微渗漏理论而建立的，即相对分子量小的轻 烃快速、垂直上升，进入到土壤的空隙当中，一部分被细菌分解，生成硫化氢、二氧化碳。其中二氧化碳与水作用生成了碳酸，碳酸再与粘土矿反应生成碳酸盐，从而引起地表物质的坚硬和地表物质难以被侵蚀的状况。而在硫化氢存在的环境中，钾长石和斜长石被还原为粘土矿，同时三价铁离子被还原为二价铁，这样在实地的对矿物含量的测量数据中表现为，碳酸盐和粘土矿含量偏高，即产生了蚀变矿物。目前国际上比较有代表性的波谱数据库，1981年美国宇航局喷气推进实验室(JPL)波普数据库首次推出岩矿等地物波谱数据库。美国地质勘探局(USGS)波普数据库则是面向矿产遥感资源勘探而发展的地物波谱特征数据库。我国许多遥感科学研究部门相继建立了 10余个地物波谱数据库。90年代初，中科院安徽光机所等多家单位，建立了我国第一个综合性的地物波谱特征数据库。2000年，中科院遥感所实现了波谱库与3S (RS、GIS、GPS)技术的链接。2005年，北京师范大学主持多家单位共同完成了“我国典型地物标准波谱数据库”,其地物类型主要有农作物、水体、岩石和矿物。然而，目前我国尚无专门针对因油气微渗漏产生的蚀变矿物方面的光谱库。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，该方法能够用于检索光谱信息、光谱特征信息、矿物含量信息，利用反射光谱学知识对因油气微渗漏引起的地表光谱进行光谱处理，以达到增强对油气勘探的数据支持和检索支持的目的。所述实现方法包括步骤I :原始数据准备原始数据包括光谱数据和矿物含量数据；所述光谱数据有以下四个来源I)美国地质勘探局USGS典型地物光谱库中各纯净矿物的标准光谱，该纯净矿物包括伊利石、白云石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混合、绿泥石、方解石、斜长石、石英、钾长石和角闪石，每种矿物对应一根光谱。2)美国宇航局喷气推进实验室JPL典型地物光谱库中各纯净矿物的标准光谱，该纯净矿物包括伊利石、白云石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混合、绿泥石、方解石、斜长石、石英、钾长石和角闪石，每种矿物对应一根光谱。3)从内蒙、青海、陕西三大野外试验区选取的受油气微渗漏影响的区域中的各测量点的蚀变矿物的光谱，所述蚀变矿物为混合物，包括上述纯净矿物，每个测量点的蚀变矿物对应一根光谱。4)对应于3)中各测量点的航天Hyperion高光谱数据。所述矿物含量数据为对应于3)中的各测量点的蚀变矿物中的矿物含量数据；步骤2 :光谱数据预处理对光谱数据进行预处理，即对3)和4)中的光谱采用Savitzky-Golay滤波进行去除光谱噪声处理，并对经Savitzky-Golay滤波后的光谱进行包络线去除。·步骤3 :提取光谱特征对光谱数据来源I)和2)以及经步骤2处理后的光谱进行光谱特征提取；所述光谱特征包括吸收峰位置、吸收峰深度、吸收峰宽度和吸收峰对称性。提取吸收峰位置第一步选择与油气微渗漏相关的吸收峰存在的波段范围为2050nm 2450nm。第二步以14nm为长度，将所述波段范围划分为多个区间。第三步求各区间中光谱反射率的最小值。第四步求各区间中光谱反射率的最小值中的极小值，将该极小值作为吸收峰的位置；提取吸收峰位置的过程如下所述计算出各区间中光谱反射率的最小值点的前向差分和后向差分；若前向差分小于O且后向差分大于或等于0，或是前向差分等于O且后向差分大于0，则该点所对应的波长即为吸收峰位置。提取吸收峰深度将紧邻所述吸收峰位置的两个光谱波峰连接，形成归一化包络线，取归一化包络线与过吸收峰位置所对应的波长点的垂线的交点，用该交点所对应的反射率值减去吸收峰位置所对应的反射率值，得到吸收峰深度。提取吸收峰宽度取吸收峰深度一半时的反射率值，在光谱曲线的吸收峰上与该反射率值相等的两点间的距离为吸收峰宽度。提取吸收峰对称性在光谱曲线的吸收峰上，以过吸收峰位置所对应的波长点的垂线为界线，划分归一化包络线和吸收峰组成的区域为右区域和左区域；设左区域面积为S1，右区域面积为S2，吸收峰对称性= InI;当D为正值时，吸收峰左不对称；当0为零时，吸收峰对称；D为负值时，吸收峰右不对称。步骤4 :建立数据库，包括4个数据表光谱信息表，包括多个记录，每个记录对应一根光谱，每个记录中包括光谱ID、对应于每个光谱ID存储该光谱的名称和光谱文本，该光谱文本是以文本形式存储各种光谱的波长和反射率；将四类光谱数据录入光谱信息表。光谱数据表，用于存储所述四类光谱数据，包括各种光谱的波长、反射率以及所述光谱ID，对应于光谱ID存储4类来源中各光谱的波长和反射率。矿物含量表，用于存储数据来源3)中的各测量点的蚀变矿物中的矿物含量数据以及所述光谱ID，所述矿物含量数据包括伊利石、白云石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混合、绿泥石、方解石、斜长石、石英、钾长石、角闪石、粘土的含量，对应于光谱ID存储来源3)中各光谱所对应的蚀变矿物中的矿物含量数据。光谱特征表，用于存储经步骤3进行光谱特征提取后的光谱特征数据，包括各条光谱的吸收峰位置、吸收峰深度、吸收峰宽度、吸收峰对称性以及所述光谱ID ;对应于光谱ID存储4类来源中各光谱的光谱特征数据。基于以上数据库的建立，用户在光谱库中进行数据查询，当用户查询光谱数据和矿物含量时用户输入一种光谱的光谱特征吸收峰位置、吸收峰深度、吸收峰宽度和吸收峰对称性中的一个或多个；光谱库对用户输入的光谱特征与数据库中的光谱特征进行作差，对所得到的差值的取绝对值，取数据库中满足绝对值最小的一个或多个光谱特征，通过光谱特征表获取所述一个或多个光谱特征所对应的光谱ID，依据该光谱ID查询光谱数据表和 矿物含量数据表，得到该光谱ID所对应的光谱数据和矿物含量并在显示界面显示。 当用户在光谱库中查询光谱数据和光谱特征时用户输入一组矿物含量，光谱库对用户输入的矿物含量与数据库中的矿物含量进行作差，对所得到的差值的取绝对值，取数据库中满足绝对值最小的一组或多组矿物含量，通过矿物含量表获取所述一组或多组矿物含量所对应的光谱ID，依据该光谱ID查询光谱数据表和光谱特征表，得到该光谱ID所对应的光谱数据和光谱特征并在显示界面显示。当用户在光谱库中查询光谱特征和矿物含量时用户输入光谱数据，光谱库计算用户输入的光谱与数据库中光谱的光谱夹角，对所得到的光谱夹角取绝对值，取数据库中满足绝对值最小的光谱，通过光谱数据表获取该光谱所对应的光谱ID，依据该光谱ID查询光谱特征表和矿物含量表，得到该光谱ID所对应的光谱特征和矿物含量并在显示界面显示。在用户进行上述每种查询方式结束之后，光谱库进行数据输出，输出的数据包括光谱图、光谱信息、光谱特征信息以及矿物含量信息。有益效果(I)在进行油气勘探的过程中，对实地的对矿物含量的测量数据中表现为，碳酸盐和粘土矿含量偏高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油气勘探的光谱库的实现方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：原始数据准备原始数据包括光谱数据和矿物含量数据；所述光谱数据有以下四个来源：1)美国地质勘探局USGS典型地物光谱库中各纯净矿物的标准光谱，该纯净矿物包括伊利石、白云石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混合、绿泥石、方解石、斜长石、石英、钾长石和角闪石，每种矿物对应一根光谱；2)美国宇航局喷气推进实验室JPL典型地物光谱库中各纯净矿物的标准光谱，该纯净矿物包括伊利石、白云石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混合、绿泥石、方解石、斜长石、石英、钾长石和角闪石，每种矿物对应一根光谱；3)从内蒙、青海、陕西三大野外试验区选取的受油气微渗漏影响的区域中的各测量点的蚀变矿物的光谱，所述蚀变矿物为混合物，包括上述纯净矿物，每个测量点的蚀变矿物对应一根光谱；4)对应于3)中各测量点的航天Hyperion高光谱数据；所述矿物含量数据为对应于3)中的各测量点的蚀变矿物中的矿物含量数据；步骤2：光谱数据预处理对光谱数据进行预处理，即对3)和4)中的光谱采用Savitzky?Golay滤波进行去除光谱噪声处理，并对经Savitzky?Golay滤波后的光谱进行包络线去除；步骤3：提取光谱特征对光谱数据来源1)和2)以及经步骤2处理后的光谱进行光谱特征提取；所述光谱特征包括：吸收峰位置、吸收峰深度、吸收峰宽度和吸收峰对称性；提取吸收峰位置第一步：选择与油气微渗漏相关的吸收峰存在的波段范围为2050nm～2450nm；第二步：以14nm为长度，将所述波段范围划分为多个区间；第三步：求各区间中光谱反射率的最小值；第四步：求各区间中光谱反射率的最小值中的极小值，将该极小值作为吸收峰的位置；提取吸收峰位置的过程如下所述：计算出各区间中光谱反射率的最小值点的前向差分和后向差分；若前向差分小于0且后向差分大于或等于0，或是前向差分等于0且后向差分大于0，则该点所对应的波长即为吸收峰位置；提取吸收峰深度：将紧邻所述吸收峰位置的两个光谱波峰连接，形成归一化包络线，取归一化包络线与过吸收峰位置所对应的波长点的垂线的交点，用该交点所对应的反射率值减去吸收峰位置所对应的反射率值，得到吸收峰深度；提取吸收峰宽度：取吸收峰深度一半时的反射率值，在光谱曲线的吸收峰上与该反射率值相等的两点间的距离为吸收峰宽度；提取吸收峰对称性：在光谱曲线的吸收峰上，以过吸收峰位置所对应的波长点的垂线为界线，划分归一化包络线和吸收峰组成的区域为右区域和左区域；设左区域面积为S1，右区域面积为S2，吸收峰对称性：当D为正值时，吸收峰左不对称；当D为零时，吸收峰对称；D为负值时，吸收峰右不对称；步骤4：建立数据库，包括4个数据表：光谱信息表，包括多个记录，每个记录对应一根光谱，每个记录中包括光谱ID、对应于每个光谱ID存储该光谱的名称和光谱文本，该光谱文本是以文本形式存储各种光谱的波长和反射率；将四类光谱数据录入光谱信息表；光谱数据表，用于存储所述四类光谱数据，包括各种光谱的波长、反射率 以及所述光谱ID，对应于光谱ID存储4类来源中各光谱的波长和反射率；矿物含量表，用于存储数据来源3)中的各测量点的蚀变矿物中的矿物含量数据以及所述光谱ID，所述矿物含量数据包括伊利石、白云石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混合、绿泥石、方解石、斜长石、石英、钾长石、角闪石、粘土的含量，对应于光谱ID存储来源3)中各光谱所对应的蚀变矿物中的矿物含量数据；光谱特征表，用于存储经步骤3进行光谱特征提取后的光谱特征数据，包括各条光谱的吸收峰位置、吸收峰深度、吸收峰宽度、吸收峰对称性以及所述光谱ID；对应于光谱ID存储4类来源中各光谱的光谱特征数据。FDA0000083075470000021.tif...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘幸，陈小梅，李倩倩，毛冰晶，倪国强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：