一种钻井平台复垦评价方法、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及土地复垦领域，具体的，涉及一种钻井平台复垦评价方法、设备和存储介质。

背景技术

石油天然气在开采过程中会不可避免的侵占和损毁周边的耕地，特别是钻井井场占地。据不完全统计，单井井场的占地面积约为13000m

以川渝地区为例，四川人均耕地面积不足0.7亩，重庆人均耕地也仅有1.05亩，低于全国人均耕地和世界人均耕地面积，川渝地区的耕地资源相当紧张。因此，要解决能源开采和耕地保护之间的矛盾，做好钻井平台土地复垦工作是关键。土地复垦评价是土地复垦工作的前提条件，通过掌握土地复垦的适宜程度，据此确定不同地类复垦的优先序，从而因地制宜的提出复垦措施与模式，最终实现土地的持续发展。

现有的复垦评价方法包括步骤：构建评价指标体系；划分评价单元；获取评价指标测量值；选择适宜的评价方法对评价单元进行评估；依据评估结果进行工程施工。以上步骤中主要有以下缺点：一是土地复垦评价指标主要参考《中华人民共和国土地管理法》(2004年)以及《土地复垦条例》(2011年)的要求，这些规范中对于土地损毁类型(由钻井平台临时设施类型决定)的分类并没有按照严格且全面的指标进行划分，多数为定性的指标，难以进行科学且合理的划分。大部分学者也是多采用定性的方式进行土地复垦评价单元的划分，没有详细的量化标准，缺少定量的分析和评价，评价指标难以全部量化；二是钻井工程中由于用地具有分布分散、点多、线长、面广的特点，导致评价单元多，零星分布，不成片，并且用地恢复未能体现生态修复的特点；三是难以实时监测复垦评价方法的实施效果。

申请号为“CN201410103210.3”、名称为“一种改进的矿业废弃地复垦适宜性模糊综合评价方法”的中国专利公开了一种改进的矿业废弃地复垦适宜性模糊综合评价方法，包括：构建评价指标体系；确定各评价指标权重；基于在遥感影像上提取的矿业废弃地图斑进行评价单元划分；依据评价指标权重的大小及其数据获取精度，确定划分评价单元的顺序；再依据评价指标的各个指标值所占矿业废弃地图斑栅格面积的大小，兼顾评价单元形状与面积利于生产实践，不断调整分割线，最终得到满足要求的评价单元。另外，将评价指标划分为定量评价指标和定性评价指标，针对不同类型的评价指标，建立不同的隶属度函数，进而得到对某一特定用途的复垦适宜等级。具有评价结果更为客观、准确、工作量小，可直接服务于生产实践的优点。然而，本申请与其方法步骤不同，且更简便。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够高效准确获取钻井工程地区的地形样貌和测量数据、具有生态修复特性以及简便易操作的钻井平台复垦评价方法、设备和存储介质。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钻井平台复垦评价方法，所述评价方法可包括以下步骤：采用倾斜摄影技术得到平台的坡度图，基于三维模型提取高程点计算原始评价单元的现场坡度，根据现场坡度和预设的坡度等级将平台划分为若干第一评价单元；根据临时设施用地类型将若干第一评价单元划分为若干第二评价单元；根据三维模型提取若干第二评价单元的高程点计算地形坡度，并通过地形坡度修正第二评价单元的坡度；基于斑块理论合并若干修正后的第二评价单元，得到最优评价单元；获取最优评价单元各复垦方向的评价等级；根据最优评价单元各复垦方向的评价等级获取复垦方向。

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述基于斑块理论合并若干修正后的第二评价单元可包括将形状指数G及坡度等级在同一范围且相邻的第二评价单元合并，所述形状指数G可包括下式1：

式1：

其中，L为斑块的周长，m；A为斑块的面积，m

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述获取最优评价单元各复垦方向的评价等级可包括：得到最优评价单元后，收集平台的土壤有机质含量和有效土层厚度数据信息；根据土壤有机质含量、有效土层厚度、地形坡度、灌排条件及交通条件获取最优评价单元各复垦方向的评价等级。

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述所述获取最优评价单元各复垦方向的评价等级还可包括：利用GIS技术分别测量平台与水网的最短距离和平台与路网的最短距离；根据土壤有机质含量、有效土层厚度、平台与水网的最短距离、平台与路网的最短距离及预设的复垦方向评价指标等级和权重获取最优评价单元各复垦方向的评价等级。

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述地形坡度可通过评价单元中无遮挡物区域内的高程点得到。

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述临时设施用地类型可为井场的相邻区域，且作为独立的最优评价单元。

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述临时设施用地类型可包括井场、油水罐、燃烧池、堆土场或应急池中的一种或多种。

根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述预设的坡度等级可包括多个坡度区间，所述多个坡度区间可包括：0-2°、2-6°、6-15°、15-25°和/或25-48°。

本发明另一方面提供了一种计算机设备，所述计算机设备可包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的钻井平台复垦评价方法。

本发明又一方面提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的钻井平台复垦评价方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明提供的钻井平台复垦评价方法采用倾斜摄影技术对钻井平台进行坡度分析和现场环境观察，减少人力投入，节约前期复垦规划的成本。钻井平台的位置一般较为偏远，多处于山林之间，采用传统的测量方式耗时耗力。传统摄影只能获取正射影像，而倾斜摄影测量技术可以同时采集正射影像和倾斜影像，经过后期软件处理，可以生成符合人眼视觉的真三维模型，通过无人机倾斜摄影的方式可以高效准确的获取钻井工程地区的地形样貌和测量数据。

(2)本发明提供的钻井平台复垦评价方法引入斑块理论划分钻井平台评价单元，使类似特征的评价单元有效集中，土样送检成本大大降低，同时保证了复垦后土壤的生物多样性。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明一个示例性实施例的钻井平台复垦评价方法的流程示意图；

图2A示出了本发明示例1中根据倾斜摄影采集的正侧影像图；

图2B为图2A的灰度图；

图3A示出了本发明示例1中根据倾斜摄影采集的左侧影像图；

图3B为图3A的灰度图；

图4A示出了本发明示例1中根据倾斜摄影采集的右侧影像图；

图4B为图4A的灰度图；

图5A示出了本发明示例1中根据倾斜摄影采集的后侧影像图；

图5B为图5A的灰度图；

图6A示出了本发明示例1中根据倾斜摄影采集的前侧影像图；

图6B为图6A的灰度图；

图7A示出了本发明示例1中建模完成后的场站三维图；

图7B为图7A的灰度图；

图8示出了本发明一个示例性实施例中现场坡度数据图；

图9示出了本发明一个示例性实施例中根据临时设施用地类型将第一评价单元划分为第二评价单元的示意图；

图10示出了本发明一个示例性实施例中坡度等级相同的相邻场地合并为同一评价单元的示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细描述本发明的一种钻井平台复垦评价方法、设备和存储介质。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

示例性实施例1

本示例性实施例提供了一种钻井平台复垦评价方法。图1示出了本发明一个示例性实施例的钻井平台复垦评价方法的流程示意图。

如图1中所示，该钻井平台复垦评价方法主要包括以下步骤：

S1、根据倾斜摄影技术得到平台的坡度图，基于三维模型提取高程点计算原始评价单元的现场坡度，根据现场坡度、预设的坡度等级将平台划分为若干第一评价单元。这里，原始评价单元指拆除现场混凝土设施后的钻井平台。

S2、根据临时设施类型将平台若干第一评价单元划分为若干第二评价单元。

S3、根据三维模型提取若干第二评价单元中无遮挡区域的高程点计算地形坡度，通过地形坡度修正第二评价单元的坡度。

S4、基于斑块理论合并若干第二评价单元。

S5、根据土壤有机质含量、有效土层厚度、平台与水网的最短距离、平台与路网的最短距离与预设的复垦方向评价指标等级和权重获取最优评价单元各复垦方向的评价等级。

S6、根据最优评价单元的各复垦方向的评价等级获取复垦方向。

在本示例性实施例中，在步骤S1中，预设的坡度等级可包括多个坡度区间，多个坡度区间可包括：0-2°、2-6°、6-15°、15-25°和/或25-48°。

进一步地，预设的坡度等级可包括五个坡度区间，五个坡度区间分别为0-2°、2-6°、6-15°、15-25°和25-48°。根据现场坡度将区域分布划入五个第一评价单元中，五个第一评价单元与五个坡度区间一一对应。这里，五个第一评价单元中包括多个临时场地，导致第一评价单元内部过于分散，不利于施工，因此需要对第一评价单元的划分做进一步优化。

在本示例性实施例中，在步骤S2中，临时设施类型(临时设施用地类型)可为井场的相邻区域，且作为独立的最优评价单元。这里，临时设施用地类型可包括井场、油水罐、燃烧池、堆土场或应急池中的一种或多种。

在本示例性实施例中，在步骤S3中，在对第二评价单元进行优化时，由于软件根据高程点提取出来的坡度，会受到地面植物、建筑物和构筑物的影响而失真，因此，在进行优化前，需要根据三维模型提取若干第二评价单元的高程点计算地形坡度，并通过地形坡度修正第二评价单元的坡度，在此过程中，修正的具体方法为：从三维模型中找出地面上没有或很少遮挡物的区域范围，用这个区域范围对应的高程点重新计算一下坡度，以此辐射到周边相同区域。

在本示例性实施例中，在步骤S4中，基于斑块理论合并若干修正后的第二评价单元可包括将形状指数G及坡度等级在同一范围且相邻的第二评价单元合并，形状指数G可包括式1：

其中，L为斑块的周长，m；A为斑块的面积，m

进一步地，形状指数G可包括三个范围：[4,7)，[7,9)，[9,+∞)。

这里，斑块指不同于周围背景的、相对均质的非线性区域。不同斑块的大小、形状、边界性质以及斑块的距离等空间分布特征构成了不同的生态带，形成了生态系统的差异，调节着生态过程，其包含数量、形状、面积三个特征。钻井工程平台复垦为耕地属于新增耕地，随着评价单元数量的增加，生物多样性也将随之增加，进而稳定复垦土地土壤多样性，运输并维持土壤养分。通常，圆形和正方形斑块边缘较小，与外界物质、能量交换比较少，面积相同的狭长斑块或不规则斑块具有相对较小的内部和相对多的边缘。根据现场实际情况，划分出规则的评价单元形状，将减少土壤养分的流失，保证作物的正常生长。斑块形状越不规则，其G值越大，正方形G值为4。

在本示例性实施例中，在步骤S5中，获取最优评价单元各复垦方向的评价等级可包括：得到最优评价单元后，收集平台的土壤有机质含量和有效土层厚度数据信息；根据土壤有机质含量、有效土层厚度、地形坡度、灌排条件及交通条件获取最优评价单元各复垦方向的评价等级。

进一步地，利用GIS技术中的ArcGIS软件分别测量平台与水网的最短距离和平台与路网的最短距离，再根据收集的土壤有机质含量与有效土层厚度数据信息、平台与水网的最短距离、平台与路网的最短距离及预设的复垦方向评价指标等级和权重获取最优评价单元各复垦方向的评价等级。这里，GIS指地理信息系统，是一个将数据连接到地图，将位置数据(事物所在位置)与所有类型的描述性信息(事物在该位置的情况)集成到一起的集成系统。水网指人工引水供水管线相互联络、交织成网状分布的供水系统，路网指由各种道路组成的相互联络、交织成网状分布的道路系统。

示例性实施例2

本示例性实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，可实现如示例性实施例1所述的钻井平台复垦评价方法。

在本示例性实施例中，处理器可以是中央处理器，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器。存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的数据，实现发明中一种获取排行榜的装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器、还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡，安全数字卡，闪存卡、至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

示例性实施例3

本示例性实施例提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当计算机程序在被处理器执行时可实现如示例性实施例1所述的钻井平台复垦评价方法。

在本示例性实施例中，计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质可包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)、可擦式可编程只读存储器((ErasableProgrammableReadOnlyMemory，EPROM)或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件或磁存储器件中的一种或多种。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置、器件使用或与其结合使用。

为了更好地理解上述示例性实施例1-3，下面结合具体示例对其做进一步说明。

示例1

S1、根据倾斜摄影技术得到坡度图，在本示例中，以海达D1pro无人机作为载体，D1pro无人机在iFly D1的基础上，增加了图数一体、AGL雷达定高的功能，智能化程度进一步提高，优化了机体结构，抗风性更强。本示例采集搭载的是Q50倾斜模块，使用中海达D1pro以及中海达iFly飞行助手进行外业测量和数据预处理，根据航线设置，无人机共采集2075张影像数据图，每个镜头可均有415张影像图。例如，图2A示出了采集的正侧影像图，图2B为图2A的灰度图；图3A示出了采集的左侧影像图，图3B为图3A的灰度图；图4A示出了采集的右侧影像图，图4B为图4A的灰度图；图5A示出了采集的后侧影像图，图5B为图5A的灰度图；图6A示出了采集的前侧影像图，图6B为图6A的灰度图。在获取无人机影像数据后，使用中海达iFly飞行助手建立Context Capture软件的索引文件，随后导入Context Capture，使用Context Capture三维建模软件进行内业处理和场地三维模型建立，例如图7A示出的建模完成后的场站三维图，图7B为图7A的灰度图。这里，内业处理指对无人机倾斜摄影所采集的数据进行确认、补充、增加、删除和修改。采用ArcGIS软件对三维模型进行坡度计算，得到现场坡度数据，例如图8示出的现场坡度数据图。

结合现场实际情况，初步划分第一评价单元，结果如表1所示。

表1：初步划分的某平台第一评价单元

从表1中可以得出，第一评价单元初步被划分为5类，坡度分别是0-2°、2-6°、6-15°、15-25°、25-48°，各个第一评价单元覆盖了多个临时场地，导致第一评价单元内部过于分散，不利于施工，所以需要对第一评价单元的划分做进一步优化。

S2、根据临时设施类型将平台若干第一评价单元划分若干第二评价单元，通过现场勘查，发现钻井平台共有7种类型的临时设施，分别是井场(5025.2m

表2：优化后的某平台第二评价单元

从表2中可以得出，相较于第一评价单元，第二评价单元之间的边界更加清晰，场地更加单一，避免了对同一单元进行施工时施工器械来回转场的问题。

S3、根据三维模型提取若干第二评价单元中无遮挡物区域的高程点计算地形坡度，通过地形坡度修正第二评价单元的坡度。图9中井场、油水罐和边坡的边界区域出现了25-48°的区域，通过现场勘查，发现是井场边坡高程过高以及遮挡物过多导致高程点拾取出现误差，导致井场、边坡和油水罐区域出现25-48°坡度的范围。因此，需要根据现场勘查确定最终的地形坡度。井场、气田水罐、油水罐地面上无建筑物与树木的遮挡，坡度计算没有误差，现场勘查发现坡度均在0-2°的范围内。堆土场1与气田水罐相连，地形坡度没有发生断裂，因此，坡度也在0-2°的范围内，现场勘查发现，边坡1与边坡2实际地形坡度在30°左右，通过与实际情况的对比，最后确定出边坡1与边坡2实际坡度为34°。堆土场2与应急池实际坡度在2-6°的范围内，边坡3实际坡度在6-15°的范围内。

S4、基于斑块理论合并若干第二评价单元，得到最优评价单元。为了满足高标准农田的需求，将坡度等级相同的相邻场地合并为同一评价单元，结果如图10和表3所示。

表3：某平台复垦工程最优评价单元

通过引入斑块理论，结合工程适应性分析，得出了最优的评价单元划分，划分前后的参数对比如表4所示。

表4：评价单元优化前后的对比

这里，由于井场坡度适宜复垦为水田，但靠近场站易发生水的渗漏，因此复垦为水田的方案还有待研究，而气田水罐和堆土场由于地势高和块石基础的原因更加适宜复垦为旱地。因此，将井场与气田水罐和堆土场1分别划分为不同评价单元，从不同复垦方向进行考量。从表4中可以得出，相较于第一次优化，第二次优化后评价单元数量减少2个，但面积有所增加，并且形状指数的最大值未超过第一次优化的最大值。这表明，第二次优化后的评价单元在不超过最大形状指数的条件下，最大限度地减少了评价单元的数量，节省了评价单元的评估工作，也进一步地简化了施工流程，因此可认为第二次优化是有效的。

S5、获取平台的土壤有机质含量、有效土层厚度，通过GIS分别测量平台与水网的最短距离和平台与路网的最短距离，通过对土壤养分(土壤有机质)、有效土层厚度、地形坡度、灌排条件、交通条件五个评价指标的测量，得到某平台的现状如表5所示。

表5：评价指标测量值

根据土壤有机质含量、有效土层厚度、平台与水网的最短距离、平台与路网的最短距离与预设的复垦方向评价指标等级和权重获取最优评价单元的各复垦方向的评价等级，并根据最优评价单元的各复垦方向的评价等级获取复垦方向。其中，预设的复垦方向评价指标等级和权重如表6所示。

表6：复垦方向评价指标等级和权重

获取最优评价单元的各复垦方向的评价等级，各复垦方向的评价等级如表7所示。

表7：各复垦方向评价等级

从表7中可知，水田方向上，仅E1、E2、E4、E8单元可行。其中，E1井场评价单元由于内部有留存的钻井设施设备，要求隔绝水源，因此不适宜开发为水田，转为开发为旱地。E2气田水罐、堆土场1位于场站最深处，供水保障较差，且底部为约4m厚块石基础，与周边土壤高差起伏过大，不利于保持水分，因此不宜开发为水田。E8油水罐由于四周为混凝土设施，且位于井场水平面之上约3m，高差起伏大，保水性差，不适宜开发为水田。E7边坡3与E4应急池、堆土场2相连，并且与公路相邻，因此考虑对边坡3进行坡度修正使其达到水田的复垦要求。因此，本示例的复垦方向可为水田和旱地。

综上所述，本发明提出的优点包括以下至少一点：

(1)本发明提供的钻井平台复垦评价方法基于斑块理论划分评价单元能使土地复垦完成后具有更加良好的土壤生态系统，为作物提供更好的生长环境。

(2)本发明提供的钻井平台复垦评价方法运用GIS技术对灌排条件、交通条件两项评价指标测量值进行了量化，为评价指标赋予分值提供了数据支撑，使整个评价过程更加易于操作。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明的一种钻井平台复垦评价方法、设备和存储介质，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。