CN102721985A - 一种构建浅地层三维反射面的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种构建浅地层三维反射面的方法及设备，所述的方法包括：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；根据所述的反射面构建三维反射面。本发明实施例通过对浅地层反射的信号进行重排，采用信号相关法拾取反射信号同相轴，采用三维不规则稀疏数据插值法实现采集点到反射面的映射，进而构建三维反射面数据体，最终实现了浅地层复杂结构的三维反射面的重建。

Description

一种构建浅地层三维反射面的方法及设备

技术领域

本发明关于地球物理勘探领域，特别是关于浅地层复杂结构勘探领域，具体的讲是一种构建浅地层三维反射面的方法及设备。

背景技术

地球物理勘探技术是运用最为广泛的探寻地层空间分布和内部结构规律的方法之一。浅地层复杂结构的勘探通常用于深海浅地层地震勘探、水坝及河床内部结构探测、矿区岩层采空区或破碎带勘测、建筑场地软弱地层探测等领域。例如，在堤坝防护工程中常用边坡抛石护堤/固堤方法，减弱水流对河岸冲蚀。由于水流冲刷和泥沙的淤填覆盖作用，石头在水下发生迁移，并在其它地方沉积下来。通过浅地层复杂结构的勘探技术查明已抛投石头在水下的真实分布情况对于堤坝防护巩固工作十分重要。

在现有的浅地层复杂结构勘探领域中，一般均是通过移动式信号发射和接收设备，发射自激自收垂直入射高频信号。高频信号的穿透深度很小，一般只有2米-6米左右，信号遇到不同的介质层交界面时，部分能量反射回来，被接收器收到。反射系数的大小与介质的性质有关，诸如软质泥层吸收作用较大，反射信号很微弱，反射系数较小；硬质泥层对信号的反射作用很强，反射系数较大；石头对信号的反射作用最强烈，在图上表现的很明显。通过分析接收器收到的信号，进而推测出浅地层的情况。现有的浅地层复杂结构勘探技术主要存在以下不足：(1)接收器接收到的数据按采集时序排列，不能反映浅地层分布的空间特征；(2)相同地点重复采集，冗余数据量大；石头反射层分布分散，反射信号连续性差;(3)只显示出采集信号时域形状，不能生成反映水下基底真实空间三维立体形状。

发明内容

本发明实施例提供了一种构建浅地层三维反射面的方法及设备，通过对浅地层反射的信号进行重排，采用信号相关法拾取反射信号同相轴，采用三维不规则稀疏数据插值法实现采集点到反射面的映射，进而构建三维反射面数据体，最终实现了浅地层复杂结构的三维反射面的重建。

本发明的目的之一是，提供一种构建浅地层三维反射面的方法，所述的方法包括：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；根据所述的反射面构建三维反射面。

其中，根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排具体包括：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行剔除处理；分析剔除处理后的信号，得到对应的空间经纬度信息；根据所述的空间经纬度信息对剔除处理后的信号进行重排。

其中，根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排具体包括：分析所述的信号，得到对应的空间经纬度信息；根据所述的空间经纬度信息对所述的信号进行重排；根据地层构造对当前浅地层反射的重排后的信号进行剔除处理。

所述的根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴具体包括：根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中选择初始拾取点；根据信号相关法以及所述的初始拾取点确定反射信号同相轴。

将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面包括：在所述反射信号同相轴对应的采集点分布的二维空间中划分多个区域；确定每个区域中的采集点数目；根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面。

优选的，所述的方法还包括将所述的三维反射面进行立体显示。

本发明的目的之一是，提供了一种构建浅地层三维反射面的设备，所述的设备包括：信号重排模块，用于根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；同相轴拾取模块，用于根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；映射模块，用于将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；构建模块，用于根据所述的反射面构建三维反射面。

其中，所述的信号重排模块具体包括：剔除单元，用于根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行剔除处理；分析单元，用于分析剔除处理后的信号，得到对应的空间经纬度信息；重排单元，用于根据所述的空间经纬度信息对剔除处理后的信号进行重排。

所述的同相轴拾取模块具体包括：选择单元，用于根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中选择初始拾取点；确定单元，用于根据信号相关法以及所述的初始拾取点确定反射信号同相轴。

所述的映射模块包括：第一划分单元，用于在所述反射信号同相轴对应的采集点分布的二维空间中划分多个区域；采集点数目确定单元，用于确定每个区域中的采集点数目；映射单元，用于根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面。

所述的映射单元包括：判断单元，用于判断区域中的采集点数目是否大于预先设定的阈值，当判断为是时，执行第二划分单元，否则执行赋予单元；所述的第二划分单元，用于在所述区域分布的二维空间中划分多个子区域，确定每个子区域中的采集点数目；所述的赋予单元，用于将所述区域内包含的数据道反射层深度赋予所述的区域。

优选的，所述的设备还包括显示模块，用于将所述的三维反射面进行立体显示。

本发明的有益效果在于，通过对浅地层反射的信号进行重排，采用信号相关法拾取反射信号同相轴，采用三维不规则稀疏数据插值法实现采集点到反射面的映射，进而构建三维反射面数据体，最终实现了浅地层复杂结构的三维反射面的重建，有助于快速准确的探测浅地层复杂结构的空间分布和几何特征，对于指导水下浅地层工程具有重要的指导意义。

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，对于本领域谱通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式一的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式二的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式三的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式四的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式五的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式一的结构框图；

图7为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式二的结构框图；

图8为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式三的结构框图；

图9为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式四的结构框图；

图10为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式五的结构框图；

图11为某坝的原始数据二维线条图；

图12中，（a）为经过数据重排后显示的信号采样空间位置图，（b）为数据采样空间位置的二维俯视图；

图13为在二维线条图上追踪水底反射界面的示意图；

图14为某坝的三维反射面构建图。

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。

图1为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式一的流程图，由图1可知，该方法包括：

S101：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排。即按照真实空间位置重排数据，主要采取优化数据文件，自动抽取有用信息，剔除冗余数据的方法，快速分析大量采样数据。

S102：根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；

S103：将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

S104：根据所述的反射面构建三维反射面。

图2为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式二的流程图，由图2可知，所述的方法包括：

S201：向当前浅地层发送高频信号。通过移动式信号发射和接受设备，可以向当前浅地层发射自激自收垂直入射高频信号。浅地层诸如可为某水坝。

S202：接收所述的高频信号经过当前浅地层反射的信号。浅地层接收到高频信号后进行反射，从反射的信号中可得到反映水下基底情况的数据。高频信号的穿透深度很小，一般只有2米-6米左右。信号遇到不同的介质层交界面时，部分能量反射回来，被接收器收到。反射系数的大小与介质的性质有关，对于某水坝而言，软质泥层吸收作用较大，反射信号很微弱，反射系数较小；硬质泥层对信号的反射作用很强，反射系数较大；石头对信号的反射作用最强烈。

S203：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；

S204：根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；

S205：将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

S206：根据所述的反射面构建三维反射面。

图3为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式三的流程图，由图3可知，所述的方法包括：

S301：向当前浅地层发送高频信号。通过移动式信号发射和接受设备，可以向当前浅地层发射自激自收垂直入射高频信号。浅地层诸如可为某水坝。

S302：接收所述的高频信号经过当前浅地层反射的信号。浅地层接收到高频信号后进行反射，从反射的信号中可得到反映水下基底情况的数据。图11为从某坝采集的原始数据的二维线条图。

根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排的步骤采用数据分段显示处理技术，具体包括：

S303：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行剔除处理，即将包含目标结构的地层反射信号保留下来，将其他结构的地层反射信号进行剔除处理。

S304：分析剔除处理后的信号，得到对应的空间经纬度信息。即对包含目标结构的地层反射信号进行分析，消除了重复采样的冗余数据道信息。

S305：根据所述的空间经纬度信息对剔除处理后的信号进行重排。重排处理后，即可选取到合理的数据范围，降低数据处理量。图12中，（a）为经过数据重排后显示的信号采样空间位置图，（b）为数据采样空间位置的二维俯视图。从图12中可见空间采样点位置。

S306：根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；

S307：将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

S308：根据所述的反射面构建三维反射面。

图4为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式四的流程图，由图4可知，所述方法包括：

S401：向当前浅地层发送高频信号。通过移动式信号发射和接受设备，可以向当前浅地层发射自激自收垂直入射高频信号。浅地层诸如可为某水坝。

S402：接收所述的高频信号经过当前浅地层反射的信号。浅地层接收到高频信号后进行反射，从反射的信号中可得到反映水下基底情况的数据。图11为从某坝采集的原始数据的二维线条图。

根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排的步骤采用数据分段显示处理技术，具体包括：

S403：分析所述的信号，得到对应的空间经纬度信息。

S404：根据所述的空间经纬度信息对所述的信号进行重排。重排处理后，即可选取到合理的数据范围，降低数据处理量。

S405：根据地层构造对当前浅地层反射的重排后的信号进行剔除处理。即将包含目标结构的地层反射信号保留下来，将其他结构的地层反射信号进行剔除处理。图12中，（a）为经过数据重排后显示的信号采样空间位置图，（b）为数据采样空间位置的二维俯视图。

S406：根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴。

S407：将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

S408：根据所述的反射面构建三维反射面。

图5为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的方法的实施方式五的流程图，由图5可知，所述的方法包括：

S501：根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；

根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴的步骤具体包括：

S502：根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中选择初始拾取点。目标结构即为欲从浅地层中进行重点分析的物质结构，诸如，在某水坝中，欲研究浅地层中的石头，石头的反射信号强度、光滑度、信号特征即为目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征。又诸如，在某地进行石油勘测欲开采油井，需要该地的浅地层结构，探寻当前地层处的石头分布位置，以便在后期钻井工程中避开石头分布位置，石头的反射信号强度、光滑度、信号特征即为目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征。

S503：根据信号相关法以及所述的初始拾取点确定反射信号同相轴。浅地层复杂结构分布不连续，强反射面在空间离散分片分布。因此，采用信号相关法、结合初始拾取点确定反射信号同相轴。

对于相邻的数据接收信号，由于地层反射条件相似，反射波的信号特征十分近似。根据这一原理，相关算法计算出每个信号中特定采样时窗内采样点与周围数据的相关系数，形成相关系数数据分布体。相同属性反射层信号具有较高相关系数，因此，根据相关系数分布情况，可以划分出具有特定属性的反射结构，确定反射信号同相轴。信号相关系数计算公式如下：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{L_{\mathrm{ij}}}{\sqrt{L_{\mathrm{ii}}{L}_{\mathrm{jj}}}}$

$L_{\mathrm{ii}}=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}{(x_m-\stackrel{\‾}{x})}^2$

$L_{\mathrm{jj}}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{(y_m-\stackrel{\‾}{y})}^2$

$L_{\mathrm{ij}}=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}(x_m-\stackrel{\‾}{x})(y_m-\stackrel{\‾}{y})$

其中，x_m，y_m是采样点数据，

是信号数据平均值。图13为在二维线条图上追踪水底反射界面的示意图。从图13中可见拾取数据。在实际的使用过程中，在二维剖面图上选择初始拾取点，根据信号相关法自动拾取临近数据道的反射信号同相轴位置后，也可以通过人机交互，对自动拾取的同相轴做修正，同时自动追踪修正点后面的同相轴位置。

将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面的步骤具体包括：

S504：在所述反射信号同相轴对应的采集点分布的二维空间中划分多个区域；

S505：确定每个区域中的采集点数目；

根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面，该步骤具体包括：

S506：判断区域中的采集点数目是否大于预先设定的阈值，当判断为是时，执行步骤S507，否则执行步骤S508；

S507：在所述区域分布的二维空间中划分多个子区域，确定每个子区域中的采集点数目；

S508：将所述区域内包含的数据道反射层深度赋予所述的区域。

对于移动式信号采集系统而言，由于在移动过程中信号采样地点的空间分布通常十分不规则，有的区域采样点异常集中，有的区域采样点又十分稀疏，需要使用一种更具稳定性和精确性的特殊插值算法。三维空间不规则稀疏数据递推分区插值算法的特点在于根据数据点分布密度自适应调整插值精度，需要重点探测的区域可以适当增加信号采集次数，就可以提高局部结构的探测精度，同时又不会因为数据量的增加导致全局插值计算量增大。在数据点分布不均匀、局部数据点额外集中的情况下，该算法尤其具有优势。因此，采用三维空间不规则稀疏数据的快速精确插值算法实现采集点到反射面的映射。该三维空间不规则稀疏数据递推分区插值算法具有快速、高精度技术特征，在数据点分布不均匀、局部数据点额外集中的情况下，该算法尤其具有优势，插值精度随数据点密度不断线性提高。

S509：根据所述的反射面构建三维反射面。

S510：将所述的三维反射面进行立体显示。可以通过计算机图形学和OpenGL绘图技术构建出目标反射层的三位空间曲面。

在具体的实施例中，以插值法得到的反射面三维数据体为基础，利用OpenGL图形库技术，实现空间反射面的可视化。反射面显示模块具有放大/缩小、平移、旋转、局部数据提取、断面显示、图片保存等特征。图14为某坝的三维反射面构建图。

如此，通过对当前浅地层反射的信号进行重排、反射信号同相轴的拾取、映射反射面等，得到了当前浅地层的三维反射面，相关技术人员即可根据该三维反射面确定当前浅地层的地质情况，进而确定出开采、钻井、施工的最佳作业方案。

图6为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式一的结构框图，由图6可知，该设备包括：

信号重排模块100，用于根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；即按照真实空间位置重排数据，主要采取优化数据文件，自动抽取有用信息，剔除冗余数据的方法，快速分析大量采样数据。

同相轴拾取模块200，用于根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；

映射模块300，用于将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

构建模块400，用于根据所述的反射面构建三维反射面。

图7为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式二的结构框图，由图7可知，所述的设备还包括：

高频信号发送模块500，用于向当前浅地层发送高频信号；通过移动式信号发射和接受设备，可以向当前浅地层发射自激自收垂直入射高频信号。浅地层诸如可为某水坝。

反射信号接收模块600，用于接收所述的高频信号经过当前浅地层反射的信号。浅地层接收到高频信号后进行反射，从反射的信号中可得到反映水下基底情况的数据。高频信号的穿透深度很小，一般只有2米-6米左右。信号遇到不同的介质层交界面时，部分能量反射回来，被接收器收到。反射系数的大小与介质的性质有关，对于某水坝而言，软质泥层吸收作用较大，反射信号很微弱，反射系数较小；硬质泥层对信号的反射作用很强，反射系数较大；石头对信号的反射作用最强烈。

显示模块700，用于将所述的三维反射面进行立体显示。可以通过计算机图形学和OpenGL绘图技术构建出目标反射层的三位空间曲面。

在具体的实施例中，以插值法得到的反射面三维数据体为基础，利用OpenGL图形库技术，实现空间反射面的可视化。反射面显示模块具有放大/缩小、平移、旋转、局部数据提取、断面显示、图片保存等特征。图14为某坝的三维反射面构建图。

图8为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式三的结构框图，由图8可知，所述的信号重排模块包括：

剔除单元101，用于根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行剔除处理；即将包含目标结构的地层反射信号保留下来，将其他结构的地层反射信号进行剔除处理。

分析单元102，用于分析剔除处理后的信号，得到对应的空间经纬度信息；即对包含目标结构的地层反射信号进行分析，消除了重复采样的冗余数据道信息。

重排单元103，用于根据所述的空间经纬度信息对剔除处理后的信号进行重排。重排处理后，即可选取到合理的数据范围，降低数据处理量。图12中，（a）为经过数据重排后显示的信号采样空间位置图，（b）为数据采样空间位置的二维俯视图。从图12中可见空间采样点位置。

图9为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式四的结构框图，由图9可知，所述的同相轴拾取模块包括：

选择单元201，用于根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中选择初始拾取点；目标结构即为欲从浅地层中进行重点分析的物质结构，诸如，在某水坝中，欲研究浅地层中的石头，石头的反射信号强度、光滑度、信号特征即为目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征。又诸如，在某地进行石油勘测欲开采油井，需要该地的浅地层结构，探寻当前地层处的石头分布位置，以便在后期钻井工程中避开石头分布位置，石头的反射信号强度、光滑度、信号特征即为目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征。

确定单元202，用于根据信号相关法以及所述的初始拾取点确定反射信号同相轴。浅地层复杂结构分布不连续，强反射面在空间离散分片分布。因此，采用信号相关法、结合初始拾取点确定反射信号同相轴。

对于相邻的数据接收信号，由于地层反射条件相似，反射波的信号特征十分近似。根据这一原理，相关算法计算出每个信号中特定采样时窗内采样点与周围数据的相关系数，形成相关系数数据分布体。相同属性反射层信号具有较高相关系数，因此，根据相关系数分布情况，可以划分出具有特定属性的反射结构，确定反射信号同相轴。信号相关系数计算公式如下：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{L_{\mathrm{ij}}}{\sqrt{L_{\mathrm{ii}}{L}_{\mathrm{jj}}}}$

$L_{\mathrm{ii}}=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}{(x_m-\stackrel{\‾}{x})}^2$

$L_{\mathrm{jj}}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{(y_m-\stackrel{\‾}{y})}^2$

$L_{\mathrm{ij}}=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}(x_m-\stackrel{\‾}{x})(y_m-\stackrel{\‾}{y})$

其中，x_m，y_m是采样点数据，

是信号数据平均值。图13为在二维线条图上追踪水底反射界面的示意图。从图13中可见拾取数据。在实际的使用过程中，在二维剖面图上选择初始拾取点，根据信号相关法自动拾取临近数据道的反射信号同相轴位置后，也可以通过人机交互，对自动拾取的同相轴做修正，同时自动追踪修正点后面的同相轴位置。

图10为本发明实施例提供的一种构建浅地层三维反射面的设备的实施方式五的结构框图，由图10可知，所述的映射模块包括：

第一划分单元301，用于在所述反射信号同相轴对应的采集点分布的二维空间中划分多个区域；

采集点数目确定单元302，用于确定每个区域中的采集点数目；

映射单元303，用于根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面。

映射单元303包括：

判断单元3031，用于判断区域中的采集点数目是否大于预先设定的阈值，当判断为是时，执行第二划分单元3032，否则执行赋予单元3033；

所述的第二划分单元3032，用于在所述区域分布的二维空间中划分多个子区域，确定每个子区域中的采集点数目；

所述的赋予单元3033，用于将所述区域内包含的数据道反射层深度赋予所述的区域。

对于移动式信号采集系统而言，由于在移动过程中信号采样地点的空间分布通常十分不规则，有的区域采样点异常集中，有的区域采样点又十分稀疏，需要使用一种更具稳定性和精确性的特殊插值算法。三维空间不规则稀疏数据递推分区插值算法的特点在于根据数据点分布密度自适应调整插值精度，需要重点探测的区域可以适当增加信号采集次数，就可以提高局部结构的探测精度，同时又不会因为数据量的增加导致全局插值计算量增大。在数据点分布不均匀、局部数据点额外集中的情况下，该算法尤其具有优势。因此，采用三维空间不规则稀疏数据的快速精确插值算法实现采集点到反射面的映射。该三维空间不规则稀疏数据递推分区插值算法具有快速、高精度技术特征，在数据点分布不均匀、局部数据点额外集中的情况下，该算法尤其具有优势，插值精度随数据点密度不断线性提高。

如此，通过对当前浅地层反射的信号进行重排、反射信号同相轴的拾取、映射反射面等，得到了当前浅地层的三维反射面，相关技术人员即可根据该三维反射面确定当前浅地层的地质情况，进而确定出开采、钻井、施工的最佳作业方案。

综上所述，本发明的有益成果是：提供了一种构建浅地层三维反射面的方法及设备，通过对浅地层反射的信号进行重排，采用信号相关法拾取反射信号同相轴，采用三维不规则稀疏数据插值法实现采集点到反射面的映射，进而构建三维反射面数据体，最终实现了浅地层复杂结构的三维反射面的重建，有助于快速准确的探测浅地层复杂结构的空间分布和几何特征，对于指导水下浅地层工程具有重要的指导意义。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种构建浅地层三维反射面的方法，其特征是，所述的方法包括：

根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；

根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；

将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

根据所述的反射面构建三维反射面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法还包括：

向当前浅地层发送高频信号；

接收所述的高频信号经过当前浅地层反射的信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排具体包括：

根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行剔除处理；

分析剔除处理后的信号，得到对应的空间经纬度信息；

根据所述的空间经纬度信息对剔除处理后的信号进行重排。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排具体包括：

分析所述的信号，得到对应的空间经纬度信息；

根据所述的空间经纬度信息对所述的信号进行重排；

根据地层构造对当前浅地层反射的重排后的信号进行剔除处理。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴具体包括：

根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中选择初始拾取点；

根据信号相关法以及所述的初始拾取点确定反射信号同相轴。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征是，将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面包括：

在所述反射信号同相轴对应的采集点分布的二维空间中划分多个区域；

确定每个区域中的采集点数目；

根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面包括：

判断区域中的采集点数目是否大于预先设定的阈值；

当判断为是时，在所述区域分布的二维空间中划分多个子区域，确定每个子区域中的采集点数目；

当判断为否时，将所述区域内包含的数据道反射层深度赋予所述的区域。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法还包括将所述的三维反射面进行立体显示。

9.一种构建浅地层三维反射面的设备，其特征是，所述的设备包括：

信号重排模块，用于根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行重排；

同相轴拾取模块，用于根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中拾取反射信号同相轴；

映射模块，用于将所述反射信号同相轴对应的采集点映射至反射面；

构建模块，用于根据所述的反射面构建三维反射面。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征是，所述的设备还包括：

高频信号发送模块，用于向当前浅地层发送高频信号；

反射信号接收模块，用于接收所述的高频信号经过当前浅地层反射的信号。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征是，所述的信号重排模块具体包括：

剔除单元，用于根据地层构造对当前浅地层反射的信号进行剔除处理；

分析单元，用于分析剔除处理后的信号，得到对应的空间经纬度信息；

重排单元，用于根据所述的空间经纬度信息对剔除处理后的信号进行重排。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征是，所述的同相轴拾取模块具体包括：

选择单元，用于根据目标结构的反射信号强度、光滑度、信号特征从所述的信号中选择初始拾取点；

确定单元，用于根据信号相关法以及所述的初始拾取点确定反射信号同相轴。

13.根据权利要求11所述的设备，其特征是，所述的映射模块包括：

第一划分单元，用于在所述反射信号同相轴对应的采集点分布的二维空间中划分多个区域；

采集点数目确定单元，用于确定每个区域中的采集点数目；

映射单元，用于根据每个区域中的采集点数目以及预先设定的阈值，将所述的采集点映射至反射面。

14.根据权利要求11所述的设备，其特征是，所述的映射单元包括：

判断单元，用于判断区域中的采集点数目是否大于预先设定的阈值，当判断为是时，执行第二划分单元，否则执行赋予单元；

所述的第二划分单元，用于在所述区域分布的二维空间中划分多个子区域，确定每个子区域中的采集点数目；

所述的赋予单元，用于将所述区域内包含的数据道反射层深度赋予所述的区域。

15.根据权利要求11所述的设备，其特征是，所述的设备还包括显示模块，用于将所述的三维反射面进行立体显示。

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