Современный подход к обработке тепловизионных снимков

В работе представлены различные подходы, используемые при тепловизионной томографии геологических сред. Основой данной технологии является построение объемных моделей плотности потока теплового излучения среды по космическим и авиационным снимкам для решения геологических (изучение глубинного строения Земли, поиск нефти, газа и подземных вод), техногенных и экологических задач. Существенная новизна метода состоит в получении непрерывной объемной картины распределения тепловых характеристик поля путем последовательного расчета множества значений теплового потока на различных глубинах. Выявляемые геотермические аномалии, как правило, позволяют формализовать их в реальные модели сред, так как температурный режим пород (ниже нейтрального слоя) определяется восходящим эндогенным тепловым потоком и тепловыми свойствами пород.
Вычисление значений теплового потока на заданных глубинах происходит путем фильтрации исходного поля. Проведенное на эталонных объектах исследование различных фильтров показало, что наиболее точная модель может быть получена при использовании фильтра основанного на функции Гаусса. Для этого создан программный комплекс и разработана методика интерпретации карт и разрезов.
Для детализации верхней части геологического разреза целесообразно использовать двумерное вейвлет-преобразование. В этом случае общий принцип построения базиса вейвлетов состоит в использовании масштабного преобразования и смещения. Именно за счет изменения масштабов вейвлеты способны выявить различие в характеристиках на разных шкалах (частотах), а путем сдвига проанализировать свойства сигнала в любых точках интервала.
Необходимо отметить, что правильный выбор вейвлета во многом определяет эффективность применения вейвлет-анализа. Поэтому исследованы тепловые поля создаваемые телами простой геометрической формы в однородной геологической среде. В результате выбран вейвлет наиболее полно описывающий все характеристики поля потока теплового излучения. Наилучшая локализация объекта достигнута при использовании вейвлетов Койфмана второго порядка и Гаусса восьмого порядка. Преобразование позволяет в суммарном поле разделить по разрезу отдельные источники тепла.
Для проверки эффективности используемых алгоритмов при построении моделей осадочного чехла проведено исследование строения нефтеперспективного Скоропадовского поднятия, Черемшанского и Акташско-Новоелховского блоков, шнурковых залежей углеводородов Тлянче-Тамакско-Мензелинской нефтегазоносной зоны Южно-Татарского свода. Во всех случаях расчитанные тепловые модели имеют высокую степень корреляции с результатами других геофизических методов (сейсморазведка, электромагнитное зондирование). Разрезы тепловых моделей в высокой степени отражают горизонтальную слоистость среды. Границы выявляемых слоев совпадают с изменениями характера диаграмм электрокаротажа скважин и отражают глубинное строение осадочного чехла региона.