浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取方法及装置

摘要

本发明提供了一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取方法及装置，其中，所述方法包括：获取一定时间跨度的多时相遥感影像，并对所述多时相遥感影像进行组合预处理；将组合预处理后的时相遥感影像的水位进行分级，选取相同水位级时相遥感影像作为分析对象；在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同步野外沉积考察，建立浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版；根据所述浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版，对相同水位级时相遥感影像进行整个浅水湖盆三角洲的全局范围的沉积微相解译，获取多时相解译矢量；根据所述多时相解译矢量对整个浅水湖盆三角洲生长要素遥感定量分析；根据分析结果获取浅水湖盆三角洲的生长规律与沉积模式。

说明书

技术领域

本发明涉及现代沉积学分析技术领域，特别涉及一种利用多时相遥感影像数据分 析建立现代浅水湖盆三角洲动态生长规律与沉积模式的技术。

背景技术

现代沉积研究是沉积学研究中重要部分，目前主要的手段有沉积考察和模拟实验 两种,传统的现代沉积考察存在观察范围局限且静态的缺陷，虽然近年来逐渐发展起 来水槽模拟实验和数值模拟实验取得了一些成果，可以模拟动态沉积过程，但由于模 拟的参数有限，难以恢复真实的自然沉积过程。遥感影像以成像范围大的全局性优势 是现代三角洲沉积考察的重要参考依据，但是，初级阶段的研究大多停留在静态三角 洲的形态展示和定性分析，利用多时相高精度的动态遥感影像开展三角洲的沉积相特 征和生长规律的定量化分析，并与三角洲的局部野外考察相互验证，能成为现代沉积 调查的一种快速有效的技术手段。与传统现代沉积考察方式相比该项技术成本低、精 度高、且速度快，更为重要的是遥感卫星成像不受地域限制，可以在全球范围内开展 研究，为沉积学创新提供有效手段。

Robert M等人于2005年6月在《MARINE GELOLGY》杂志中发表的 《Development of the kura delta,Azerbaijan;a record of Holocene Caspian sea-level  changes》一文中利用2004年01月24日的ASTER遥感影像，结合现场考察和表层 沉积资料开展现代Kura三角洲的沉积环境制图。

邹才能等人于2008年6月在《地质学报》第82卷第6期中发表《大型敞流坳陷 湖盆浅水三角洲与湖盆中心砂体形成与分布》一文中，利用同一年份的鄱阳湖枯水期 和洪水期影像来对比分析鄱阳湖在枯水与洪水期的沉积环境变化。

张昌民等人于2010年10月在《沉积学报》第28卷第5期中发表《浅水三角洲 沉积模式》一文，利用Google Earth平台提供的静态卫星照片，对洞庭湖和鄱阳湖现 代沉积进行了研究，总结了以天然堤为主体的树枝状三角洲和以分流砂坝为主体的朵 状三角洲。

综上所述，通过文献调研发现，前人的研究都是停留在单个时相静态的遥感影像 的三角洲形态展示与定性分析，无法建立动态的定量化的准确三角洲沉积模式，增加 了油田砂体预测不确定性，目前尚未有方法利用多时相遥感影像数据来开展现代三角 洲动态生长模式的分析研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取方 法及装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取 方法，包括：

获取一定时间跨度的多时相遥感影像，并对所述多时相遥感影像进行组合预处 理；

将组合预处理后的时相遥感影像的水位进行分级，选取相同水位级时相遥感影像 作为分析对象；

在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同步野外沉积考察，建立浅水湖盆三 角洲各类沉积微相识别模版；

根据所述浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版，对相同水位级时相遥感影像进 行整个三角洲的全局范围的沉积微相解译，获取多时相解译矢量；

根据所述多时相解译矢量对整个浅水湖盆三角洲生长要素遥感定量分析；

根据分析结果获取浅水湖盆三角洲的生长规律与沉积模式。

可选的，在本发明一实施例中，所述组合预处理用于减小不同卫星传感器的遥感 数据之间的光谱特征差异和空间坐标差异。

可选的，在本发明一实施例中，所述组合预处理包括影像融合、几何校正和影像 增强。

可选的，在本发明一实施例中，所述建立浅水湖盆三角洲沉积微相识别模版的步 骤包括：

根据三角洲的沉积体系类型，将选取的遥感影像进行初步的沉积微相类型划定；

在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同步野外沉积考察，验证各类沉积微 相的影像特征与地面特征的对应关系，对不同类型不同时相的遥感影像进行校正和增 强处理，并对不同相带的遥感影像特征进行了系统的观察和描述，建立浅水湖盆三角 洲各类沉积微相识别模版。

可选的，在本发明一实施例中，所述对相同水位级时相遥感影像进行整个浅水湖 盆三角洲的全局范围的沉积微相解译的步骤具体包括：根据所述浅水湖盆三角洲各类 沉积微相识别模版，分别对各景中等分辨率影像进行整个三角洲的全局范围的沉积微 相解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述对相同水位级时相遥感影像进行整个浅水湖 盆三角洲的全局范围的沉积微相解译的步骤进一步还包括：针对三角洲局部重点区域 开展高分辨率影像解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述对三角洲生长要素遥感定量分析的步骤具体 包括：

将不同时间点的单时相遥感影像的解译矢量进行叠加对比，分析整个浅水湖盆三 角洲的生长重点，给出定量的分析结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述整个浅水湖盆三角洲的生长重点包括：分析 河道、河道间和分流坝的分布与动态生长过程。

为实现上述目的，本发明还提供了一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获 取装置，包括：

预处理单元，用于获取一定时间跨度的多时相遥感影像，并对所述多时相遥感影 像进行组合预处理；

分析对象获取单元，用于将组合预处理后的时相遥感影像的水位进行分级，选取 相同水位级时相遥感影像作为分析对象；

沉积微相识别模版建立单元，用于在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同 步野外沉积考察，建立浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版；

沉积微相解译单元，用于根据所述浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版，对相 同水位级时相遥感影像进行整个三角洲的全局范围的沉积微相解译，获取多时相解译 矢量；

定量分析单元，用于根据所述多时相解译矢量对三角洲生长要素开展遥感定量分 析；

三角洲生长规律与沉积模式单元，用于根据分析结果获取浅水湖盆三角洲的生长 规律与沉积模式。

可选的，在本发明一实施例中，所述沉积微相识别模版建立单元包括：

沉积微相类型初步划定模块，用于根据三角洲的沉积体系类型，将选取的遥感影 像进行初步的沉积微相类型划定；

各类沉积微相识别模版模块，用于在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同 步野外沉积考察，验证各类沉积微相的影像特征与地面特征的对应关系，对不同类型 不同时相的遥感影像进行校正和增强处理，并对不同相带的遥感影像特征进行了系统 的观察和描述，建立浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版。

可选的，在本发明一实施例中，所述沉积微相解译单元具体用于根据所述浅水湖 盆三角洲各类沉积微相识别模版，分别对各景中等分辨率影像进行整个三角洲的全局 范围的沉积微相解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述沉积微相解译单元进一步还用于针对三角洲 局部重点区域开展高分辨率影像沉积微相解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述定量分析单元具体用于将不同时间点的单时 相遥感影像的解译矢量进行叠加对比，分析整个浅水湖盆三角洲的生长重点，给出定 量的分析结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述定量分析单元进一步用于分析河道、河道间 和分流坝的分布与动态生长过程。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明充分利用时间序列影像数据中的光谱信 息和时相信息，结合GIS、GPS技术，将遥感技术引入现代沉积学领域，提出利用大 范围的遥感数据辅以局部野外考察，刻画现代三角洲的沉积微相时空展布，利用多时 相遥感数据的动态对比叠加分析三角洲沉积模式的方法和技术，有效提高现代沉积考 察野外作业的效率和精度，弥补了水槽模拟和数值模拟的不足，对传统的现代沉积学 研究方法进行了由点到面、由静态到动态、由虚拟到现实的扩展，便于地质学家开展 现代沉积的科学系统的理论研究工作，建立对油田勘探开发生产有用的沉积模式，进 而提高油田勘探开发的产能和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取方法流程 图；

图2为本发明提出的一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取装置框图；

图3为本实施例的湖盆浅水三角洲生长规律与沉积模式的技术流程图；

图4为本实施例的研究区（鄱阳湖赣江三角洲）影像水位分级图；

图5为本实施例的研究区（鄱阳湖赣江三角洲）沉积微相遥感识别模板图；

图6为本实施例的重点研究区（鄱阳湖赣江三角洲中支）沉积相遥感解译结果图；

图7为本实施例的树枝状沉积向结网状沉积转化示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

近年来，全球范围内的对地观测空间技术得到不断发展,国内外的卫星数量和种 类日益增多，空间分辨率和时间分辨率越来越高，对目标物的重复观测能力增强， 并且细节更为突出，但同时也面临着不同卫星传感器的遥感数据之间的光谱特征差 异问题，随着我们对遥感技术的深入研究，已经具备了利用遥感技术精确描述现代 浅水湖盆三角洲沉积特征的能力，并且在前人静态定性的研究基础上，开创性引入 了多时相动态的定量分析技术，从而开辟了解决现代浅水湖盆三角洲生长规律和沉 积模式分析的全新技术思路。

本申请的技术方案充分利用时间序列影像数据中的光谱信息和时相信息，其中， 光谱信息可以展示出三角洲在空间维上的形态展布特征，时相信息可以恢复三角洲 在时间维上的发育变化过程。与以往现代传统三角洲沉积模式建立的直接或者间接 的技术方法相比，这样具有两个显著特点：

1）在现有传统现代沉积考察方法的基础之上，首次创新性的引入遥感技术，根 据遥感影像的大范围全局性和精确定量的特点，结合野外的验证结果应用于遥感影 像的沉积相带分析，使其转化为技术上易于实现的一种现代沉积调查的快速准确的 技术手段。

2）技术方案中创新性提出的多时相遥感影像沉积微相解译与动态叠加分析技 术，弥补了水槽模拟和数值模拟方法难以模拟大自然复杂沉积环境和沉积过程的缺 陷，真实还原现代三角洲的沉积发育过程，使其成为三角洲生长规律与沉积模式建 立的一种科学可信的技术手段。

如图1所示，为本发明提出的一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取方 法流程图。包括：

步骤101）：获取一定时间跨度的多时相遥感影像，并对所述多时相遥感影像进行 组合预处理；

步骤102）：将组合预处理后的时相遥感影像的水位进行分级，选取相同水位级 时相遥感影像作为分析对象；

步骤103）：在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同步野外沉积考察，建 立浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版；

步骤104）：根据所述浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版，对相同水位级时 相遥感影像进行整个浅水湖盆三角洲的全局范围的沉积微相解译，获取多时相解译矢 量；

步骤105）：根据所述多时相解译矢量对整个浅水湖盆三角洲生长要素遥感定量 分析；

步骤106）：根据分析结果获取浅水湖盆三角洲的生长规律与沉积模式。

可选的，在本发明一实施例中，所述组合预处理用于减小不同卫星传感器的遥感 数据之间的光谱特征差异和空间坐标差异。

可选的，在本发明一实施例中，所述组合预处理包括影像融合、几何校正和影像 增强。

可选的，在本发明一实施例中，所述建立浅水湖盆三角洲沉积微相识别模版的步 骤包括：

根据三角洲的沉积体系类型，将选取的遥感影像进行初步的沉积微相类型划定；

在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同步野外沉积考察，验证各类沉积微 相的影像特征与地面特征的对应关系，对不同类型不同时相的遥感影像进行校正和增 强处理，并对不同相带的遥感影像特征进行了系统的观察和描述，建立浅水湖盆三角 洲各类沉积微相识别模版。

可选的，在本发明一实施例中，所述对相同水位级时相遥感影像进行整个浅水湖 盆三角洲的全局范围的沉积微相解译的步骤具体包括：根据所述浅水湖盆三角洲各类 沉积微相识别模版，分别对各景中等分辨率影像进行整个三角洲的全局范围的沉积微 相解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述对相同水位级时相遥感影像进行整个浅水湖 盆三角洲的全局范围的沉积微相解译的步骤进一步还包括：针对三角洲局部重点区域 开展高分辨率影像解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述对整个浅水湖盆三角洲生长要素遥感定量分 析的步骤具体包括：

将不同时间点的单时相遥感影像的解译矢量进行叠加对比，分析整个浅水湖盆三 角洲的生长重点，给出定量的分析结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述分析整个浅水湖盆三角洲的生长重点进一步 包括：分析河道、河道间和分流坝的分布与动态生长过程。

如图2所示，为本发明提出的一种浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的获取装 置框图。包括：

预处理单元201，用于获取一定时间跨度的多时相遥感影像，并对所述多时相遥 感影像进行组合预处理；

分析对象获取单元202，用于将组合预处理后的时相遥感影像的水位进行分级， 选取相同水位级时相遥感影像作为分析对象；

沉积微相识别模版建立单元203，用于在选取的遥感影像的水位相同的时期，进 行同步野外沉积考察，建立浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版；

沉积微相解译单元204，用于根据所述浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版， 对相同水位级时相遥感影像进行整个浅水湖盆三角洲的全局范围的沉积微相解译，获 取多时相解译矢量；

定量分析单元205，用于根据所述多时相解译矢量对整个浅水湖盆三角洲生长要 素遥感定量分析；

三角洲生长规律与模式单元206，用于根据分析结果获取浅水湖盆三角洲的生长 规律与沉积模式。

可选的，在本发明一实施例中，所述沉积微相识别模版建立单元203包括：

沉积微相类型初步划定模块，用于根据三角洲的沉积体系类型，将选取的遥感影 像进行初步的沉积微相类型划定；

各类沉积微相识别模版模块，用于在选取的遥感影像的水位相同的时期，进行同 步野外沉积考察，验证各类沉积微相的影像特征与地面特征的对应关系，对不同类型 不同时相的遥感影像进行校正和增强处理，并对不同相带的遥感影像特征进行了系统 的观察和描述，建立浅水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版。

可选的，在本发明一实施例中，所述沉积微相解译单元204具体用于根据所述浅 水湖盆三角洲各类沉积微相识别模版，分别对各景中等分辨率影像进行整个三角洲的 全局范围的沉积微相解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述沉积微相解译单元204进一步还用于针对三 角洲局部重点区域开展高分辨率影像沉积微相解译。

可选的，在本发明一实施例中，所述定量分析单元205具体用于将不同时间点的 单时相遥感影像的解译矢量进行叠加对比，分析整个浅水湖盆三角洲的生长重点，给 出定量的分析结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述定量分析单元205进一步用于分析河道、 河道间和分流坝的分布与动态生长过程。

实施例：

如图3所示，为本实施例的浅水湖盆三角洲生长规律与沉积模式的技术流程图。 本实施例的实现采用如下技术方案：

第一步：多时相遥感影像搜集整理及预处理；

根据三角洲生长规律和沉积模式的研究需求和不同类型遥感影像数据存档情况， 尽可能搜集最大时间跨度的影像数据。建议采用中等分辨率陆地卫星影像作宏观研 究，高分辨率卫星影像作局部生长研究。波段范围需覆盖可见光和近红外波段。影像 组合预处理过程包括影像融合、几何精校正和影像增强处理，用于减小不同卫星传感 器的遥感数据之间的光谱特征差异和空间坐标差异。后续的影像解译和定量分析都是 基于组合预处理后的影像数据进行。

搜集1973-2013年鄱阳湖赣江三角洲中等分辨率遥感影像59景，高分辨率影像6 景。进行影像融合、几何精校正和影像增强的组合预处理，增强了遥感影像的解析度， 并保证了多时相影像之间的准确的空间坐标对应关系，使后续的影像解译和生长变迁 定量分析的结果更为可靠。

第二步：影像水位分级优选；

在已知研究区不同时相的相应水文基础资料的情况下，优选以精确的水位数据作 为所有影像水位分级的标准；在水文基础资料未知的情况下，可选取影像中较为稳定 的参照物，根据参照物在不同影像上出露情况间接判断影像的相对水位，进而进行水 位的分级。根据影像水位分级的情况，优选同一水位的影像开展后续分析工作。

如图4所示，为本实施例的研究区（鄱阳湖赣江三角洲）影像水位分级图。根据 鄱阳湖赣江三角洲一年四季水位变化情况，选取相对稳定的参照物进行影像的水位分 级，选取的参照物为①最大湖岸（人工堤岸）；②三角洲前缘朵体；③龙潭（龙头和 龙尾出露），将影像的水位分为6级：

1级：水位最高，到达最大湖岸边界；

2级：赣江主支出露，但前缘分支河道未出露；

3级：赣江主支出露，前缘分支河道出露，但前缘朵体未出露；

4级：赣江主支出露，前缘朵体出露，龙潭的龙头出露，但龙尾未出露；

5级：赣江主支出露，前缘朵体出露，龙潭的龙头和龙尾分别出露；

6级：赣江主支出露，前缘朵体出露，龙潭的龙头和龙尾均出露，并连成一体。

优选最大时间跨度范围内等时间间隔的同水位级遥感影像：包括中等分辨率影像 4景（1973年12月24日MSS、1983年11月28日MSS、1995年12月07日TM、 2006年11月03日TM），高分辨率影像3景（2007年11月22日ALOS、2011年12 月04日QuickBird、2013年03月05日SPOT6），作为后续分析的基础影像数据。

第三步：建立沉积微相识别模板。根据优选的基础影像数据，在影像成像的同水 位期进行同步野外沉积考察，重点验证各类沉积微相的影像特征与地面特征的对应关 系，建立不同类型遥感影像的三角洲沉积微相识别模板，浅水湖盆三角洲沉积相带识 别模板从顶点到前缘可划分为三角洲平原相和三角洲前缘相两个亚相，进一步可划分 为河道、河道间、分流坝、决口扇、天然堤、废弃河道等沉积微相，各种相带在遥感 影像上的反映有着明显的不同特征，我们通过对不同类型不同时相的遥感影像进行精 校正和增强处理，并对不同相带的遥感影像特征进行了系统的观察和描述，从而建立 了沉积微相识别模板。

鄱阳湖赣江三角洲为典型的畅流型浅水湖盆三角洲，根据湖相的三角洲沉积体 系，结合赣江三角洲影像形态特征展布，初步判断赣江三角洲主要发育河道、河道间、 天然堤、决口扇等沉积微相类型。在影像的同水位期的2013年3月初开展赣江三角 洲沉积考察，并搜集处理同期遥感影像数据，通过影像特征与地面特征的对应，建立 赣江三角洲的沉积微相（河道、河道间、心滩、分流坝、决口扇、天然堤、废弃河道） 遥感识别模板。如图5所示，为本实施例的研究区（鄱阳湖赣江三角洲）沉积微相遥 感识别模板图。

第四步：遥感影像沉积相解译编图。根据已建立的三角洲沉积微相遥感识别模板， 分别对各景中等分辨率影像进行整个三角洲的全局范围的沉积微相解译，针对局部重 点区域开展高分辨率影像解译。

如图6所示，为本实施例的重点研究区（鄱阳湖赣江三角洲中支）沉积相遥感解 译结果图。赣江三角洲的重点研究区域为赣江三角洲的中支前缘，利用已建立的沉积 微相遥感识别模板，对中等分辨率影像4景（1973年12月24日MSS、1983年11 月28日MSS、1995年12月07日TM、2006年11月03日TM）和高分辨率影像3 景（2007年11月22日ALOS、2011年12月04日QuickBird、2013年03月05日 SPOT6）分别进行沉积相解译编图。其中，高分辨率影像重点针对局部重点区进行解 译。

第五步：多时相遥感三角洲生长要素定量分析。基于解译得到的多时相遥感影像 沉积微相矢量数据，开展三角洲生长、河道生长、分流坝变化等定量分析。

基于单个时相影像沉积相遥感解译结果，将4个时相（1973年12月24日MSS、 1983年11月28日MSS、1995年12月07日TM、2006年11月03日TM）以及最 新时相2013年03月05日SPOT6进行叠加对比，分析三角洲的生长重点，分析河道 和分流坝的分布与动态生长过程，并给出定量的分析结果。

优选的遥感影像数据的时间跨度为1973年-2013年共计40年时间，40年间赣江 三角洲生长最为迅速的是中支前缘，朵体面积由12km²增加到24km²，河道总长度由 120km增加到200km，其中赣江三角洲中支右翼为2007-2013年近6年来的生长重点， 河道和分流坝向湖推进600多米，成为赣江三角洲下个阶段的生长重点。

第六步：总结三角洲生长规律与模式。依据多时相的沉积微相解译矢量和生长要 素定量分析的结果进行综合分析，开展三角洲沉积模式的总结。

如图7所示，为本实施例的树枝状沉积向结网状沉积转化示意图。通过对赣江三 角洲7个时相沉积相解译结果和生长要素定量变化的综合分析，得到赣江三角洲沉积 模式为树枝状与结网状。在图6中，空间维上，赣江中支主河道西侧分支河道主要呈 树枝状分布，赣江中支主河道东侧分支河道主要呈结网状分布；在图7中，时间维上， 分支河道在入湖口多形成树枝状，后期被改造为结网状。

最后应说明的是：上述仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案； 尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员仍然可以对 本发明进行修改或等同替换，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。