CN102262240B - 三维观测系统满覆盖区域自动布设方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维观测系统满覆盖区域自动布设方法，其中，所述自动布设方法包括以下步骤：根据实际勘探情况确定满覆盖区域，绘制满覆盖区域多边形；确定当前的单元模板的最小满覆盖区域；在整个满覆盖区域中自动地动态布设炮检点；整理炮点、检波点关系；计算覆盖次数，验证布设结果。本发明可以自动计算精确得到实际满覆盖区域的炮检点布设，节省了炮点、检波点布设的时间与成本。

Description

三维观测系统满覆盖区域自动布设方法

技术领域

本发明涉及一种三维观测系统炮、检点自动布设方法，尤其涉及一种三维观测系统炮、检点满覆盖区域自动布设方法。 

背景技术

利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法叫作地震勘探。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。随着技术的发展，地震数据在矿产勘探开发中发挥越来越重要的作用。 

当进行地震勘探工作时，在地表以人工方法激发地震波，陆地地震勘探经常采用的重要震源仍为炸药，利用炸药包的爆炸产生的弹性波来探测。炸药包放在不是很深的钻井中或水池底上，可以把炸药包看作是地震射线的点震源，从这里弹性波以不同的速度向外传播。在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对反射或折射到检波点的地震波的特征(例如，到达检波点的时间，检测到的地震波的振幅和频率等)进行记录，然后进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。举例来说，纵波传播得最快，横波及表面波传播得较慢。纵波在岩层中传播的速度是2000-6000米/秒，而在风化的表层内则降低到350米/秒。如果有两层弹性波传播速度不同的岩层，则在这两种介质的分界面上地震线就会发生折射及反射。在那些由于地壳的构造运动而使岩层发生强烈破碎的地段或岩层不均匀的地段，则发生弹性波的散射及吸收。被折射或反射地震射线传向爆炸点周围以预定距离设置的一些检波点，检波点用灵敏的检波器来接收地震波。检波点通常排列成直线或阵列形式，可以沿这些直线追踪出弹性波到达各检波点的时间。图1是以反射波法进行地震勘探的示意图，可以看到地面上设置有用于埋放 炸药的多个钻井B₁、B₂等(即炮点)，并且还设置有沿直线排列的检波器n₁、n₂、n₃等(即检波点)，当炸药在B₁点爆炸后，检波器n₁、n₂、n₃等将弹性波转换为电脉冲，然后将脉冲通过导线或者以无线方式传送给中心记录站C，记录站记录弹性波由炮点到各检波点的传播时间等信息，通过这些信息最终可以测得相应的地质构造。 

常用的勘探方法包括反射法、折射法和地震测井法。反射法是利用反射波的波形记录的地震勘探方法。地震波在其传播过程中遇到介质性质不同的岩层界面时，一部分能量被反射，一部分能量透过界面而继续传播。在噪声背景相当强的条件下，通常只有具有较大反射系数的反射界面才能被检测识别。 

反射波的到达时间与反射面的深度有关，据此可查明地层埋藏深度及其起伏。随着检波点至震源距离(即，炮检距)的增大，同一界面的反射波走时按双曲线关系变化，据此可确定反射面以上介质的平均速度。反射波振幅与反射系数有关，据此可推算地下波阻抗的变化，进而对地层岩性做出预测。 

反射法勘探采用的最大炮检距一般不超过最深目的层的深度。除记录到反射波信号之外，常可记录到沿地表传播的面波、浅层折射波以及各种杂乱振动波。这些与目的层无关的波对反射波信号形成干扰，称为噪声。使噪声衰减的主要方法是采用组合检波，即用多个检波器的组合代替单个检波器，有时还需用组合震源代替单个震源，此外还需在地震数据处理中采取进一步的措施。反射波在返回地面的过程中遇到界面再度反射，因而在地面可记录到经过多次反射的地震波。如地层中具有较大反射系数的界面，可能产生较强振幅的多次反射波，形成干扰。 

反射法观测广泛采用多次覆盖技术，即，共反射点多次叠加法。它是对反射界面上的各个反射点进行多次观测，然后进行动校正，再把校正后的波动信号相加，这样得到的剖面叫多次覆盖的时间剖面。具体地说，连续地相应改变震源与检波点在排列中所在位置，在水平界面情形下，可使地震波总在同一反射点被反射返回地面，反射点在炮检距中心点的正下方。具有共同中心反射点的相应各记录道组成共中心点道集，它是地震数据处理时所采用的基本道集形式，称为CDP道集。多次覆盖技术具有很大的灵活性，除CDP道集之外，视数据处理或解释之需要，还可采用具有共同检波点的共检波点道集、具有共同炮点的共炮点道集、具有相同炮检距的共炮检距道集等不同 的道集形式。采用多次覆盖技术的好处之一就是可以削弱这类多次波干扰，同时尚需采用特殊的地震数据处理方法使多次反射进一步削弱。 

地震勘探的难题是分辨率的提高，高分辨率有助于对地下精细的构造研究，从而更详细了解地层的构造与分布。为此，在二维地震勘探技术的基础上发展出了三维地震勘探技术，其是地球物理勘探中最重要的方法，也是当前全球石油、天然气、煤炭等地下天然矿产的主要勘探技术。在三维地震勘探技术，炮点和检波点的布设显得尤为重要。 

在目前地震勘探的实际过程中，常常是根据经验进行炮点和检波点(这两者可一并简称为炮检点)的布设，得到的满覆盖区域不是大于就是小于指定区域的大小。大于指定区域的话还需要关闭一些炮检点，小于指定区域的话还需要增加炮检点，整个过程就处于不断增加、关闭炮检点的状态中，花费的时间长，最终的结果还不够精确。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种三维观测系统炮点和检波点满覆盖区域自动布设方法。在已知排列及排列滚动的情况下，根据实际的满覆盖区域，自动计算精确得到该区域的炮检点布设，同时提高满覆盖区域布设的效率。 

根据多边形最长的一边的方位角，得到炮检点布设的方法角(或者由用户指定方位角)，然后定义单元模板(观测系统)，单元模板(观测系统)决定了炮检点关系，由模板(观测系统)的炮线及检波线的滚动距离，计算出当前观测系统的最小满覆盖区域，然后根据最小满覆盖区域的大小计算出指定区域(给定的多边形)炮线及检波线实际滚动的次数，从而使得指定区域中达到满覆盖。 

根据本发明的实施例的一方面，提供一种三维观测系统满覆盖区域自动布设方法，其中，所述自动布设方法包括以下步骤：根据勘探情况确定满覆盖区域，绘制满覆盖区域多边形；确定当前的观测系统的最小满覆盖区域；根据该最小满覆盖区域与满覆盖区域计算炮线和检波线的滚动次数，在整个满覆盖区域中自动布设炮点和检波点；整理炮点、检波点关系，剔除对满覆盖无贡献的炮点和对应的检波点。 

其中，所述自动布设方法进一步包括以下步骤：计算覆盖次数，验证是 否达到满覆盖次数的要求。 

其中，所述计算覆盖次数是针对每个面元来进行的，所述面元为一个矩形，该面元的沿y方向的边长为炮点距的一半，沿x方向的边长为检波点距离的一半，将有关系的炮点与检波点连接起来，中点落入该面元内的连线的条数就是该面元的覆盖次数。 

其中，绘制满覆盖区域多边形包括确定该多边形的坐标。 

其中，绘制满覆盖区域多边形包括确定该多边形的最长边的方位角。 

其中，使观测系统中的检波线延伸的方向与该多边形的最长边方向平行地设置。 

其中，确定当前的观测系统的最小满覆盖区域的步骤包括：设定单元模板的各种参数。 

其中，确定当前的观测系统的最小满覆盖区域的步骤包括：在观测系统中的所有炮点依次模拟放炮完毕后，沿检波线延伸的方向或沿炮线延伸的方向以预定滚动距离移动观测系统，开始下一轮的检测。 

其中，确定当前的观测系统的最小满覆盖区域的步骤包括：在观测系统中的所有炮点依次模拟放炮完毕后，沿检波线延伸的方向或沿炮线延伸的方向移动观测系统。 

其中，检波线滚动的距离为检波线距的整数倍。 

其中，炮线滚动的距离是任意距离。 

其中，在整个满覆盖区域中自动布设炮点和检波点的步骤包括：用满覆盖区域一个方向上的长度除以最小满覆盖区域在该方向上的长度，以得到在该方向上的满覆盖滚动次数。 

其中，所述观测系统为正交单元模板或斜交单元模板。 

其中，满足以下关系：横线满覆盖次数Nx＝接收道数×道间距/(2×炮线距)，纵线满覆盖次数Ny＝接收线数/2。 

本发明的有益效果在于可以自动计算精确得到实际满覆盖区域的炮检点布设，节省了炮点、检波点布设的时间与成本，以最小的代价达到所要求的信噪比。三维观测系统满覆盖区域自动布设技术对于石油地球物理勘探中采集设计具有非常重要的应用价值，适用于地震勘探采集中三维勘探设计、施工领域。 

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中： 

图1是反射法地震勘探系统的示意图。 

图2示出了单元模板的一个示例(6线20道)。 

图3示出了满覆盖区域多边形。 

图4示出了按照给定的满覆盖区域实现炮检点自动布设，其中，内部的灰色多边形为布设有炮点和检波点的区域，而在外部的黑色区域内只布设有检波点，未布设炮点。 

图5示出了自动布设后计算的覆盖次数的情况，其中，最内部的灰色多边形区域为满覆盖区域。 

图6和图7分别示出了如图2的单元模板沿y方向滚动的两种不同情况。 

图8和图9分别示出了如图2的单元模板沿x方向滚动的两种不同情况。 

图10是单个单元模板(12线96道)的一次覆盖图。 

图11是单个单元模板的两次覆盖图。 

图12示出了中央区域A₁₂达到横线满覆盖次数的情况。 

图13示出了中央区域C₆达到纵线满覆盖次数的情况。 

图14示出最小满覆盖区域H₀，其在横线方向和纵线方向上均达到了满覆盖次数。 

图15示出了指定满覆盖区域为1000m*1000m的示例。 

图16示出了满覆盖滚动次数为2的情况。 

图17示出了指定满覆盖区域1000m*1000m完成满覆盖后的情况。 

图18显示了满覆盖边界非矩形的布设结果。 

图19为由9个斜交的单个模板组合而成的组合模板。 

图20示意性示出了组合模板的自动布设结果。 

图21示出了裁剪后的炮检点分布。 

图22示出了裁剪后的覆盖次数图。 

图23示出了覆盖次数的计算方法原理图。 

具体实施方式

本发明利用反射法观测，并且采用共反射点多次叠加法。它是对反射界 面上的各个反射点进行多次观测，然后进行动校正，再把校正后的波动信号相加，这样得到的剖面叫多次覆盖的时间剖面。具体地说，连续地相应改变震源与检波点在排列中所在位置，在水平界面情形下，可使地震波总在同一反射点被反射返回地面，反射点在炮点和检点连线的中心点的正下方。具有共同中心反射点的相应各记录道组成共中心点道集。 

为了解决现有技术中炮点和检波点布设困难、耗时、不精确等问题，本发明首先采用了一个单元模板(观测系统)来实现多次覆盖。在该单元模板中设置有炮点和多个检波点，通常炮点也具有多个，这多个炮点是依次放炮，检波点依次检查每个炮点引起的被地下的中心点反射的地震波。单元模板中的一个炮点放炮时，该单元模板中的所有检波点全部接收并检测地震波，因此，单元模板(观测系统)决定了炮检点关系(炮检点关系就是指某个炮点放炮的时候，哪些检波点接收)。 

单元模板的覆盖区域(严格来说，应该称为“一次覆盖区域”，参见下文)指由反射地震波的反射点形成的区域，由于反射点在炮检距中心点的正下方，所以覆盖区域就是炮检距中心点所处的区域，通常来说，单元模板的覆盖区域的边界与由炮点与该模板边缘的各个检波点组成的各条连线的中点形成的连接线大致重合。因此单元模板的覆盖区域的面积必然小于单元模板的面积。 

当单元模板中的所有炮点均放炮完毕后，沿待测区域的设定方向(检波线方向或者炮线方向)移动单元模板，进行新一轮的放炮与检波，从而使此次的单元模板的覆盖区域与上次的单元模板的覆盖区域的重叠区域的覆盖次数达到2次。连续地相应改变单元模板的位置，实际上就是改变震源与检波点在待测区域中的位置，在水平界面情形下，可使地震波总在同一反射点被反射返回地面上的检波点而被检测(当然，炮点和检波点会发生变化)。可以说，单元模板就是三维观测中所使用的最小激发接收单元。 

图2示出了单元模板的一个示例(6线20道)。如图2所示，图中的圆圈“○”表示炮点，十字叉 表示检波点(接收点)。该单元模板具有由四个炮点组成的一条炮线以及六条检波线(接收线)，每条检波线有20个检波点，可以将该单元模板简称为6线20道。这4个炮点放炮的时候，这6条检波线的所有检波点接收。这1条炮线和6条检波线上的炮检点阵列就组成了一个单元模板。在该示例中，炮点距为50米，检波点距为50米，检波线距为200米。需要说明的是，炮点距、检波点距和检波线距是根据实际情况 而定的，在此列出的数值仅仅是为了举例。 

在开始正式描述之前先解释几个概念。首先是满覆盖次数，满覆盖次数是指为了让一个反射点反射的地震波被检测出来的信噪比足够大(即达到满足要求的测量精度)，这点所需要被检测(覆盖)的次数。满覆盖区域指的是这样一个区域，该区域中的所有点被检测的次数均需要达到满覆盖次数。为了精确地测量待测区域，待测区域中的每个点都需要被满覆盖，因此，待测区域就是满覆盖区域。工区指地震勘探的工作区域，具体地说，凡是布置炮点和检波点进行地震勘探工作的区域都属于工区。更准确地说，实际勘测工作中布置在最外圈的炮点或检波点相连所成曲线所包围的封闭区域就是工区。为了使待测区域(满覆盖区域)的边缘也达到满覆盖次数，则必然在待测区域的边缘之外布置有检波点，因此工区通常大于待测区域。 

待测区域可以为任意形状的多边形，假设实际指定的待测区域(满覆盖区域)是如图3所示的多边形，图4的内部的浅色多边形区域为其中布设有炮点和检波点的区域，而深色区域为其中布设有检波点的区域，该区域中不布设炮点，比较图3和图4可以看出，工区(即由最外端的边界限定的区域)的面积大于满覆盖区域(待测区域)的面积，且包含满覆盖区域。图5示出了自动布设后计算的覆盖次数的情况，其中，最内部的灰色多边形区域为满覆盖区域。 

根据多边形最长的一边与x方向所成的夹角(即，方位角)，得到炮检点布设的方位角(或者由用户指定方位角)。然后设定单元模板(观测系统)，即在单元模板中如何布设炮点和检波点，使检波线延伸的方向与多边形的方位角方向一致。接着，开始在单元模板中的各个炮点逐一放炮，单元模板的所有检波点对地震波进行测量，在模板中的所有炮点放炮完毕并记录好这一轮的震波的数据后，沿检波线延伸的方向(横线方向)或者沿炮线延伸的方向(纵线方向)以预定距离移动单元模板，保持炮点和检波点在单元模板中的相对位置固定，然后在新的位置放炮进行下一次的测量，从而使得此次单元模板的覆盖区域与上一次单元模板的覆盖区域的重叠区域的覆盖次数增加一次。

其中，设定单元模板可以是设置检波点和炮点的布设参数，例如，设置检波点在x、y方向上的数量以及相邻检波点在x、y方向上的间隔，起始位置；设置炮点在x、y方向上的数量以及相邻炮点在x、y方向上的间隔，起 始位置。另外，单元模板除可以采用正交模板(即炮线方向与检波线方向垂直)外，还可以采用斜交模板(即炮线方向与检波线方向不垂直)，斜交模板的两种移动方向不互相垂直。单元模板的参数设置根据各个方向的满覆盖次数等来决定。 

根据实际勘探情况，由用户给定坐标确定的一个达到满覆盖次数的区域。 

对于满覆盖次数N，总是满足公式： 

N＝Nx×Ny                          (1) 

式中，Nx为横线满覆盖次数；Ny为纵线满覆盖次数。 

Nx＝接收道数×道间距/(2×炮线距)，Ny＝接收线数/2        (2) 

接收线数是单元模板中检波线(接收线)的条数，接收道数是一条检波线中所具有的检波器个数，道间距是在检波线中两个相邻检波器之间的距离。炮线距指相邻两条炮线之间的距离，如果单元模板中只有一条炮线，则炮线距为炮线滚动一次的滚动距离。 

图10是单个单元模板(12线96个检波点)的覆盖次数图。图11是单个单元模板沿横线方向移动后的两次覆盖图。 

如图10和图11所示，从图10看单元模板的接收道数为96，道间距为50，炮线距为200，接收线数为12条，那么图12的横线满覆盖次数Nx＝96×50/(2×200)＝12(如图12所示)，纵线满覆盖次数Ny＝接收线数12/2＝6(如图13所示)。 

由单元模板(观测系统)的炮线及检波线的滚动距离(即，为了多次覆盖消除噪声，炮线和检波线每次移动的距离)，计算出当前的单元模板(观测系统)的最小满覆盖区域(将在下文中解释“最小满覆盖区域”)，然后根据最小满覆盖区域的大小计算出指定区域(给定的多边形)的炮线及检波线实际滚动的次数，从而使得指定区域中达到满覆盖。如图5所示，其中里面最深颜色的区域为满覆盖区域，其与开始设定的待测区域基本吻合。 

下面将举例详细说明根据本发明的实施例的三维观测系统满覆盖区域自动布设方法，其具体的步骤如下： 

第一步，进行满覆盖区域的绘制。 

如图3所示，用户根据实际勘探情况确定，确定出满覆盖区域(待测区域)的坐标，由坐标绘制出满覆盖区域多边形，并确定该多边形的最长边的方位角。 

第二步，确定当前观测系统(单元模板)的最小满覆盖区域。 

首先根据客户要求达到的满覆盖次数(也即与要求达到的信噪比对应的满覆盖次数)、待测地层的深度、地震波在待测地层中的传播速度以及待测地层厚度等因素来进行单元模板的参数论证，论证包括检波点间距、检波线长度，炮点距、检波线踞、炮线距，根据论证结果来设定单元模板的各种参数。单元模板可以采用正交模板或者斜交模板。 

在下文中将提到使单元模板分别沿检波线延伸的方向(横线方向)和炮线延伸的方向(纵线方向)移动，来对待测区域的面元进行多次覆盖。其中，横线方向满覆盖次数Nx＝接收道数×道间距/(2×炮线距)，所以横线方向满覆盖次数与单元模板参数有关，而且还与炮线距(如果单元模板只有一条炮线，则炮线距为炮线的滚动距离)有关；纵线方向满覆盖次数Ny＝接收线数/2，所以纵线方向满覆盖次数由单元模板参数决定。但最后的满覆盖次数N＝Nx×Ny应当达到客户要求的满覆盖次数的范围。 

由设定的单元模板(观测系统)、炮线及检波线的滚动距离，计算出当前观测系统的最小满覆盖区域。 

下面首先参照图6-图9来具体说明炮线及检波线的滚动以及滚动距离的概念为了清楚地解释，图6-图9采用的单元模板是图2的小正交单元模板(6线20道)。另外需要注意的是图6-图9的坐标系与图3的坐标系不同，图6-图9的坐标系的x方向是沿待测区域的方位角方向(即最长边方向，也即检波线延伸的方向、横线方向)，y方向是沿炮线延伸的方向(即纵线方向)。 

图6和图7分别示出了图2中示出的单元模板沿y方向滚动的两种不同情况图6和图7均利用图2中示出的单元模板进行模拟放炮，并让单元模板沿y方向移动，只是移动的距离不同。如图6所示，单元模板沿y方向滚动200m，检波线也随之向上滚动200m，由于该单元模板的检波线距为200m，所以在平面图上看就好像新增一条检波线。而由于炮线沿y方向，与单元模板的移动方向相同，所以没有因为单元模板的滚动而出现新的炮线。检波线滚动的距离一般可为检波线距的整数倍。如图7所示，单元模板沿y方向滚动400m，检波线随之滚动400m，在平面图上看就好像新增两条检波线。 

图8和图9分别示出了如图2的单元模板沿x方向滚动的两种不同情况。图8和图9同样利用图2中示出的单元模板进行模拟放炮，并让单元模板沿x方向移动，只是移动的距离不同。由于单元模板沿x方向移动，所以炮线 滚动后成为2条，由于图2中的单元模板只有一条炮线，因此炮线滚动的距离可以是任意距离。如图8所示，炮线滚动距离为200m。如图9所示，炮线滚动距离为400m。 

下面接着参照图10-图14来说明最小满覆盖区域，图10是单个单元模板(12线96道)的一次覆盖图，图10所示的整个区域为一个单元模板。需要注意的是，图10-图14的单元模板与图2、图6-9的单元模板不同，图2的单元模板有6条接收线，每条接收线上有20个检波点(可以简称为6线20个检波点，也即6线20道)，而图10-图14的单元模板是12线96道。 

如前所述，反射点在炮检距中心点的正下方，则该单元模板实际覆盖的反射点区域的边界大致由各个炮点与该模板边缘的各个检波点的各条连线的中点所在轨迹(取外缘的轨迹)限定，图10中示出的灰色区域就是覆盖的反射点的区域，其覆盖次数为1，称之为“一次覆盖区域”。 

图11是单个单元模板的两次覆盖图，如图11所示，单元模板按预设滚动距离沿横线方向滚动1次(但是为了设计软件的方便，可以将横线滚动次数参数设为2)，形成两条炮线，使滚动前后的覆盖区域互相重叠的面元的覆盖次数变成两次。浅色区域(图11中的字母A₁和F上的条状区域)的覆盖次数为1，深色区域(E上的条状区域)的覆盖次数为2。以此类推即可使重叠部分面元(例如图12中的A₁₂所指示的区域，在字母A₁₂上方的深色矩形条状区域)达到横线最大覆盖次数。如果所要求的横线满覆盖次数比较高，则单元模板每次沿横线方向滚动的距离应该变小，使用在横线方向上较长的单元模板。 

根据单元模板“一次覆盖区域的宽度(即接收线长度/2)”除以炮线滚动距离可计算出达到横线满覆盖所需要的滚动次数。如图12所示，其中，中央区域A₁₂达到横线满覆盖次数12次。 

如图13所示，同样，纵线滚动也可计算出滚动次数，此例中检波线滚动6次达到满覆盖滚动，中间区域C₆达到纵线满覆盖次数6。 

如图14所示，在经过横线方向滚动和纵线方向滚动之后，中间红色区域H₀为满覆盖区域，覆盖次数72。该区域即为“最小满覆盖区域”。图14中最小满覆盖区域H₀面积大小为200m*200m。 

第三步、自动布设炮检点。 

由上述步骤2计算出的最小满覆盖区域与工区给定的满覆盖区域计算出 炮线与检波线的滚动次数，布设方向为多边形区域最长的一边的角度(或用户指定)，这样就可以实现整个工区的炮检点的模拟布设。 

下面参照图15－17来解释炮检点的自动模拟布设过程。 

由第二步得到“最小满覆盖区域”，根据其纵横宽度及指定的满覆盖区域(如图)计算得到“满覆盖滚动次数”。注意，这里所指的“满覆盖滚动次数”不是“单元模板的滚动次数”，满覆盖滚动次数指单元模板滚动出最小满覆盖区域后，再继续滚动使待测区域的每个部分均达到该方向上的满覆盖所需要的次数。如图16所示，是将满覆盖滚动2次后的结果，中间的区域H₀、H₁达到满覆盖。图15示出了指定满覆盖区域为1000m*1000m的示例(参见图15中的正方形轮廓)，若要使如图15所示的整个待测区域均达到满覆盖布设，根据最小满覆盖区域的面积大小为200m*200m，可计算得到满覆盖滚动次数5*5次。如图17所示，是指定满覆盖区域1000m*1000m完成满覆盖后的情况。因此，在此特殊示例中，单元模板的总的滚动次数必定超过5*5次，因为开始单元模板要先滚动12*6次才能出一个最小满覆盖区域，然后再沿横线方向和纵线方向继续滚动5*5次，才能得到其他的最小满覆盖区域，从而在待测区域中实现两个方向上的满覆盖。 

图18显示了满覆盖边界非矩形的布设结果。此例中满覆盖滚动次数如下，纵线方向满覆盖滚动5次，横线方向满覆盖滚动次数从下至上依次为10、8、6、4、2，如图17中的三角形区域所示。 

实际上在布设完成之前，是没法对每个面元都进行覆盖次数的准确计算的，图15～17是为了展示布设的效果，而提前进行了覆盖次数的计算。实际上在下面即将描述的第四步中，还需要剔除一些炮检点(即，当单元模板位于待测区域的边缘处时，为了减小施工成本等目的，并非单元模板中的所有炮点都放炮，也并非所有的检波点都检波)，因此满覆盖次数需要通过其他方法精确计算。 

第四步、整理炮检点关系。 

由第三步完成炮检点布设后，再根据炮点对应的模板对炮点加关系(加关系就是把炮点与检波点联系起来，当有了关系后，对每一炮，对应地就有相应的检波点)，优选地，剔除对满覆盖无贡献的炮点及其对应检波点。当某个炮点跟它有关系的检波点的连线中点不在满覆盖区域，就对满覆盖无贡献。这样可以节约资源和时间、精力。 

下面以图19-图22为例来具体描述炮检点关系的整理过程。 

图19为斜交组合模板，由9个斜交单个模板组合而成的组合模板(为平面模板)，其中炮线与检波线斜交。图20示意性示出了组合模板的自动布设结果。图21示出了裁剪后的炮检点分布。图22示出了裁剪后的覆盖次数图。 

由组合模板矩形区域布设后，其外面4个角中许多炮点所产生的覆盖次数在矩形区域D₁外，故对矩形区域D₁的覆盖次数无影响，为了减小放炮的成本并节约时间，如图20和图21所示，此时会将对满覆盖无贡献的炮点与其对应的接收点删除，以达到减少施工成本等目的。 

第五步、计算覆盖次数，验证自动布设是否达到既定要求。 

在进行前面四个步骤后，通常就已经可以达到客户的满覆盖次数要求了，但为了准确验证前面的布设结果，或者为了向客户展示布设结果，还可以设置一个验证步骤。 

对上述布设炮检点进行覆盖次数的计算(可利用计算机进行自动计算)，判断所得到的覆盖次数是否能满足所要求的满覆盖次数的范围，所得到的满覆盖区域是否是满足指定工区的满覆盖区域。 

满覆盖次数的计算方法是利用如图23所示的原理来计算，该计算是针对每个面元来进行的，所述面元为一个矩形，该面元的沿纵线(y)方向的边长为炮点距的一半，沿横线(x)方向的边长为检波点距离的一半。将有关系的炮点与检波点连接起来，如果一条连线的中点落在该面元内，则该连线就对该面元测量了一次，中点落入该面元内的连线的条数就是该面元的覆盖次数。如图23所示，共有三条连线的中点经过一个面元，则该面元的覆盖次数为3。 

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了根据本发明的三维观测系统满覆盖区域自动布设方法，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。 

还应该注意的是，在一些可选择的实施方式中，标示出的功能/动作/步骤可以不按照具体实施方式中示出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能/动作/步骤，连续示出的功能/动作/步骤实际上可以基本同时地执行，或者有时可以按照相反的顺序来执行。另外，某些步骤可以省略，例如第五个步骤。 

Claims (12)

1.一种三维观测系统满覆盖区域自动布设方法，其中，所述自动布设方法包括以下步骤：

根据勘探情况确定满覆盖区域，绘制满覆盖区域多边形；

确定当前的观测系统的最小满覆盖区域；

根据该最小满覆盖区域与满覆盖区域计算炮线和检波线的滚动次数，在整个满覆盖区域中自动布设炮点和检波点；

整理炮点和检波点的关系，剔除对满覆盖无贡献的炮点和这些炮点对应的检波点，

所述自动布设方法进一步包括：计算覆盖次数，验证是否达到满覆盖次数的要求，

其中，所述计算覆盖次数的步骤是针对每个面元来进行的，所述面元为一个矩形，该面元的沿纵线方向的边长为炮点距的一半，沿横线方向的边长为检波点距离的一半，将有关系的炮点与检波点连接起来，中点落入该面元内的连线的条数就是该面元的覆盖次数。

2.根据权利要求1所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，绘制满覆盖区域多边形包括确定该多边形的坐标。

3.根据权利要求1所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，绘制满覆盖区域多边形包括确定该多边形的最长边的方位角。

4.根据权利要求3所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，使观测系统中的检波线延伸的方向与该多边形的最长边方向平行地设置。

5.根据权利要求1或4所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，确定当前的观测系统的最小满覆盖区域的步骤包括：设定单元模板的各种参数。

6.根据权利要求5所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，确定当前的观测系统的最小满覆盖区域的步骤包括：

在观测系统中的所有炮点依次模拟放炮完毕后，沿检波线延伸的方向或沿炮线延伸的方向以预定滚动距离移动观测系统，开始下一轮的检测。

7.根据权利要求6所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，检波线滚动的距离为检波线距的整数倍。

8.根据权利要求6所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，炮线滚动的距离是任意距离。

9.根据权利要求1所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，在整个满覆盖区域中自动布设炮点和检波点的步骤包括：

用满覆盖区域一个方向上的长度除以最小满覆盖区域在该方向上的长度，以得到在该方向上的满覆盖滚动次数。

10.根据权利要求1所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，所述观测系统为正交单元模板或斜交单元模板。

11.根据权利要求1所述的满覆盖区域自动布设方法，其中，满足以下关系：

横线满覆盖次数Nx＝接收道数×道间距/(2×炮线距)，

纵线满覆盖次数Ny＝接收线数/2。

12.一种三维观测系统满覆盖区域自动布设方法，其中，所述自动布设方法包括以下步骤：

根据勘探情况确定满覆盖区域，绘制满覆盖区域多边形；

确定当前的观测系统的最小满覆盖区域；

根据该最小满覆盖区域与满覆盖区域计算炮线和检波线的滚动次数，在整个满覆盖区域中自动布设炮点和检波点；

整理炮点和检波点的关系，剔除对满覆盖无贡献的炮点和这些炮点对应的检波点，

所述自动布设方法进一步包括计算覆盖次数，验证是否达到满覆盖次数的要求，

其中，满足以下关系：

横线满覆盖次数Nx＝接收道数×道间距/(2×炮线距)，

纵线满覆盖次数Ny＝接收线数/2。

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